宜宾五粮液集团厂房F区结构事故鉴定与加固设计

付晓东，范 乐，崔剑锋，赵 永，马其森

(中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013)

正常情况下，在厂房类建筑中，厂房内部堆载一般较大，地面回填土压不密实的情况下，地面很容易发生下沉，进而对基础产生向下的负摩阻力，造成基础发生不均匀沉降，导致房屋无法正常使用。此类事故发生后，影响巨大，轻则停产维修，重则加固及拆除，严重影响人民的生命及财产安全。现阶段，类似事故不断增多，处理起来也相对困难。本文通过实例分析，通过对各种情况下的加固措施介绍，找到一条处理类似事故的最合理方法，为以后类似事故可做参考。

1 工程概况

四川省宜宾五粮液集团厂房F区标准车间位于四川省宜宾市五粮液集团公司五环路外侧李子湾，为单层钢筋混凝土排架结构厂房，设计图纸及施工资料齐全，平面布置呈异形(图1)，长约246m，宽约108m，建筑面积约为21 060m2。厂房为独立承台，基础部分采用钻孔灌注柱，仅1～3轴有少量采用混凝土预制桩，灌注桩的桩身混凝土强度为C25，大部分灌注桩为φ1 200mm，桩端要求入泥质粉砂岩微风化层不少于700mm。厂房2003年竣工投入使用后，发生大范围地基沉降及部分柱基基础沉降，已严重影响到厂房结构安全及正常生产使用。

图1 该厂房平面布置

2 结构的检测鉴定

该厂房出现事故后，及时委托了某检测中心对其进行质量事故鉴定，结构事故鉴定主要成果如下。

2.1 结构的检验检测

2.1.1 构件混凝土强度检测

按照JGJ/T23-2011《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》[1]的要求，采用回弹法对柱和梁混凝土强度进行检测。检测结果表明，所抽检柱的混凝土强度为51.4～57.3MPa，梁的混凝土强度为50.1～56.2MPa，均达到混凝土设计强度等级(C30)的要求。

2.1.2 混凝土构件钢筋配置检测结果

采用磁感仪对柱的钢筋配置进行了抽样检测，检测操作依据JGJ/T152-2008《混凝土中钢筋检测技术规程》[2]的有关规定进行。检测结果表明，所抽检柱的受力主筋根数和箍筋间距均符合设计要求。

2.1.3 混凝土构件截面尺寸检测结果

采用钢卷尺对柱和梁截面尺寸进行抽检。检测结果表明，所抽检的柱和梁截面尺寸符合设计要求。

2.1.4 构件裂缝检测结果

对各构件的开裂情况进行检查，结果为：个别外墙出现12～25mm宽的严重裂缝(图2)；局部地面下沉和开裂；柱、吊车梁和屋架等混凝土构件未见裂缝。

图2 外墙裂缝照片

图3 吊车梁牛腿处照片

2.1.5 构件连接质量检测结果

对各构件间的连接质量进行检查，结果为：因车间出现不均匀沉降后，吊车梁和牛腿之间用钢垫块找平，详图3，折线形屋架与排架柱之间用混凝土垫块找平。钢垫块与柱无牢固连接；屋架与柱也无牢固连接。部分吊车梁与柱的连接板焊缝未焊满。

2.1.6 柱的沉降量检测结果

依据JGJ8-2016《建筑变形测量规范》[3]的规定，采用全站仪对柱的沉降量进行检测，以排架柱牛腿顶面为观测点。严重沉降区域全数检测，明显沉降区和轻微沉降区抽样检测。

检测结果表明：严重沉降区域柱的沉降量在-7～-449mm之间，轻微沉降区域柱的沉降量在-19～-228mm之间，基本完好沉降区域中，C-1-13轴柱的沉降量在-48～-179mm之间，其余区域柱的沉降量在0～-84mm之间。大多数严重沉降区域和轻微沉降区域柱的沉降量不符合GB50007-2012《建筑地基基础设计规范》[4]相邻柱基沉降差限值的要求；基本完好沉降区域中，除了C-1-13轴柱的沉降量不符合规范要求外，其余区域柱的沉降量符合规范要求。

2.1.7 排架柱的垂直度检测结果

依据JGJ8-2016《建筑变形测量规范》的规定，采用全站仪对排架柱的全高垂直度进行检测，依据GB50144-2019《工业建筑可靠性鉴定标准》[5]的规定，柱侧向(水平)位移限值为Hc/1250(Hc为基础顶面至吊车梁顶面的高度)，该车间柱垂直度限值为7.6mm。检测结果表明，所抽检67根柱的垂直度在7～70mm之间，9根柱的垂直度符合GB50144-2019《工业建筑可靠性鉴定标准》中结构侧向(水平)位移限值的要求，58根柱的垂直度大于标准要求，且大多数柱向北倾斜。

2.1.8 屋架的挠度检测结果

依据JGJ8-2016《建筑变形测量规范》的规定，采用全站仪对屋架的挠度进行检测，

依据GB50144-2019《工业建筑可靠性鉴定标准》的规定，单层厂房屋架挠度限值为l0/450。检测结果表明，所抽检屋架的挠度在1.5～19.5mm之间，均符合GB50144-2019《工业建筑可靠性鉴定标准》中混凝土构件变形的要求。

2.2 结构可靠性鉴定

2.2.1 地基基础

该车间柱出现严重的不均匀沉降现象，最大的沉降量达到-449mm；沉降导致个别外墙出现12mm～25mm宽的严重裂缝。该车间地基基础的安全性等级评定为D级。

2.2.2 上部承重结构

虽然该车间排架柱、吊车梁和屋架所检测的工程质量(混凝土强度、钢筋配置、截面尺寸和外观质量等)符合设计要求，但现状的构件连接质量极不符合设计或相关规范的要求，大部分排架柱垂直度大于GB50144-2019《工业建筑可靠性鉴定标准》中结构侧向(水平)位移限值的要求。该车间上部承重结构的安全性等级评定为D级、使用性等级评定为C级。

2.2.3 围护结构

经检查，个别外墙出现较宽裂缝；部分外墙已拆除。围护系统使用功能评定为C级。

2.2.4 可靠性鉴定

综上所述，根据GB50144-2019《工业建筑可靠性鉴定标准》的规定，该车间可靠性评定为四级：极不符合国家现行标准规范的可靠性要求，已严重影响整体安全，必须立即采取措施。

3 结构的加固设计

3.1 加固设计及拆除范围

依据检测鉴定报告，经各方综合判断，该厂房拟采取部分拆除、部分加固的方案。

加固及使用范围为：1轴～25轴(含)范围为建材车间，E轴～H轴为片材车间，此两部分需加固后使用，此处大部分为基本完好、轻微沉降区域，仅部分位于严重沉降区域内。

拆除及不使用范围为：25轴(不含)～44轴交A轴～D轴(含)范围内为严重沉降区域，为不使用区域，加固代价重大且无明显回报，不经济。此部分拆除或保留现状，如保留现状，则需要采取防止倒塌坠物等二次对人伤害的措施。

3.2 加固设计主要参数

本工程地震烈度为7度，设计基本地震加速度0.10g；地震分组：第二组，建筑结构的安全等级为二级，建筑抗震设防类别为丙类。改造后正常使用条件下本工程主体结构设计使用年限为30a。

3.3 加固设计具体措施

本加固设计应在车间地基基础采用钢管混凝土桩加固完成后，且经至少1年的沉降观测，表明车间的柱下桩基础已经沉降稳定后实施。

3.3.1 吊车梁与牛腿连接加固

3.3.1.1 加固方案

采用在牛腿预埋钢板上焊接2根矩形钢管(300mm×150mm×6mm)，用于支撑吊车梁，且钢垫块的高度符合吊车梁标高的要求。每个钢垫块用1根直径20mm三级钢加强与柱的连接：1端混凝土内植筋深度不小于300mm(如果两边牛腿均需要处理，则穿透混凝土柱)，另一端与钢垫块满焊。然后支模，浇筑灌浆料或C35的细石混凝土，顶标高同钢垫块顶标高。加固所用钢管、钢筋、焊条、混凝土及配套胶粘剂性能指标应符合国家相关规范的规定。加固大样见图4。

图4 吊车梁与牛腿加固大样

3.3.1.2 工艺流程：

制作钢垫块→基底处理→拉结筋植筋→钢部件的焊接→检验→浇筑混凝土→养护→防锈。

3.3.1.3 操作要求：

(1)搭设支架，固定吊车梁。保证吊车梁的标高准确。

(2)准确测量牛腿的标高和吊车梁的标高，确定钢管截取长度和钢垫块的高度。

(3)2根矩形钢管(300mm×150mm×6mm)并排布置，之间间隔30mm；钢管两端用钢板(400mm×300mm×5mm)封堵且满焊。

(4)凿毛牛腿及侧边的混凝土，并清理干净。

(5)在植筋的位置钻孔(钢垫块高度居中的位置)，并把孔内的粉屑和碎渣完全清理干净。注胶时孔内无明水。植筋固化24h后再进行后续施工。

(6)吊车梁端部底面支点下居中放置钢垫块，并与牛腿预埋钢板和拉结筋满焊。

(7)浇筑混凝土前，应充分湿润混凝土界面，并保持界面干净, 表面采用界面处理剂处理。保持湿润24h后，浇筑灌浆料或混凝土。

(8)振捣时须保证混凝土填满、填实。

(9)及时对混凝土进行养护。

(10)最终调整吊车梁的位置，把吊车梁端部底面支点预埋板与钢垫块顶面钢板满焊；并对外露钢部件进行防锈处理。

3.3.2 吊车梁与柱连接加固

3.3.2.1 加固方案

采用钢连接板(长约400mm、宽100mm、厚5mm)与柱的连接：1端用M20mm化学锚栓锚固在柱上，另一端与钢垫块满焊。锚固高度按吊车梁实际标高调整。加固所用钢板、锚栓、焊条及配套胶粘剂性能指标应符合国家相关规范的规定。加固大样详图5。

图5 吊车梁与柱连接大样

3.3.2.2 工艺流程：

制作钢连接板→锚栓安装→钢部件的焊接→防锈。

3.3.2.3 操作要求：

(1)搭设支架，固定吊车梁。保证吊车梁的标高准确。

(2)制作(长约400mm、宽100mm、厚5mm)，并1端弯起且打孔。

(3)在锚栓的位置钻孔(锚固高度按吊车梁实际标高调整)，并把孔内的粉屑和碎渣完全清理干净。按锚栓产品说明进行施工。固化24h后再进行后续施工。

(4)钢连接板与牛腿预埋钢板满焊。

(5)对外露钢部件进行防锈处理。

3.3.3 中柱偏心修复方案

3.3.3.1 修复方案

取消一侧的吊车梁后，在中柱处从而引起另一台吊车梁偏心受力，故在柱吊车一边加大柱混凝土截面，建议对柱混凝土表面剔凿清理后用混凝土灌浆料或细石混凝土重新支模、浇筑施工，施工简图如图6。

图6 中柱偏心修复方案

3.3.3.2 处理要求

(1)用混凝土角磨机、砂纸等机具除去混凝土表面的浮浆、抹灰等杂质。

(2)用吹风机或干净抹布将混凝土表面清理干净，并浇水润湿，进行下道工序时不得有明水存留。

(3)重新支模并浇筑混凝土灌浆料或细石混凝，使其偏心达到规范要求，施工完毕后应注意养护。

3.3.4 加支撑修复方案

若拆除后验算剩余结构整体稳定性差，则需要增加纵向柱间支撑或水平支撑(图7)。

图7 加柱间支撑

3.3.5 柱截面尺寸加固

柱截面尺寸不满足抗弯、抗剪等要求时，需要加大相应范围内的柱截面尺寸(图8)。

4 结束语

(1)厂房类建筑在地面堆载较大的情况下，很容易对基础引起向下的负摩阻力，引起基础附加沉降。

(2)地面堆载不均匀时，容易引起较大的沉降差，导致柱基不均匀沉降发生，对房屋安全性构成不利影响。

(3)不均匀沉降对上部结构影响敏感，是上部主体结构出现事故的最直接原因。

(4)维护结构等非承重结构，虽然破坏较为严重，但对主体结构安全性无不利影响，仅对使用性有影响，对其恢复处理即可。

(5)主体结构出现事故时加固方法较多，应具体事故具体分析，本文所列方法可做类似工程事故案例的参考。