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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流第二章地基与基础工程事故分析与处理.精品文档.第二章 地基与基础工程事故分析与处理第一节 地基工程质量事故分析与处理一、建（构）筑物对地基的要求1地基承载力或稳定性问题地基承载力或稳定性问题是指地基在建（构）筑物荷载（包括静、动荷载的各种组合）作用下能否保持稳定。若地基承载力不能满足要求，在建（构）筑物荷载作用下，地基将会产生局部或整体剪切破坏，影响建（构）筑物的安全与正常使用，甚至造成建（构）筑物的破坏。天然地基承载力的高低主要与土的抗剪强度有关，也与基础形式、大小和埋深有关。边坡稳定也属于这类问题。2沉降、水平位移及不均匀沉降问题在建（构
2、）筑物的荷载（包括静、动荷载的各种组合）作用下，地基将产生沉降、水平位移以及不均匀沉降。若地基变形（沉降、水平位移、不均匀沉降）超过允许值，将会影响建（构）筑物的安全与正常使用，严重的将造成建（构）筑物破坏。其中不均匀沉降超过允许值造成的工程事故比例最高，特别在深厚软粘土地区。天然地基变形大小主要与荷载大小和土的变形特性有关(见图2-1)，也与基础型式有关。3渗透问题渗透问题主要分两类：一类是堤坝蓄水构筑物地基渗流量超过其允许值时，其后果是造成较大水量损失，甚至蓄水失败；另一类是地基中水力比降超过其允许值时，地基土会因潜蚀和管涌产生破坏，严重的将导致建（构）筑物破坏。天然地基渗透问题主要与地基
3、中水力比降和土的渗透性有关。二、建筑工程地基事故类别及特征建筑物事故的发生，不少与地基问题有关。而地基工程事故的主要原因是由于勘察、设计、施工不当或环境和使用情况改变而引起的。其最终反映是产生过量的变形或不均匀变形，从而使上部结构出现裂缝，倾斜，削弱和破坏了结构的整体性、并影响到建筑物的正常使用。严重者，地基失稳，导致建筑物倒塌。地基事故可分为天然的地基事故和人工地基事故两大类。无论是天然地基上事故还是人工地基上事故，按其性质都可概括为地基强度和变形两大问题。地基变形问题引起的地基事故常发生软土、湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土等地区。地基强度问题引起的地基事故主要表现在下列两方面：（1） 地基
4、承载力不足或地基丧失稳定性；（2）斜坡丧失稳定性。（一）地基失稳事故特征对于一般地基，在局部荷载作用下，地基的失稳过程，可以用荷载试验的PS曲线来描述。图2-1表示由静荷载试验得到的两种类型的荷载P沉降S的关系曲线。当荷载大于某一数值时，曲线1有比较明显的转折点，基础急剧地下沉。同时，在基础周围的地面有明显的隆起现象，基础倾斜，甚至倒塌，地基发生整体剪切破坏。图2-2所示得加拿大特朗斯康谷仓的地基破坏情况，是地基发生整体滑动、建筑物丧失了稳定性的典型例子。 图2-2 图2-1曲线2没有明显的转折点，地基发生局部剪切破坏。软粘土的松砂地基属于这一类型如图2-3。它类似于整体剪切破坏。滑动面从基础
5、的一边开始，终止于地基中的某点。只有当基础发生相当大的竖向位移时，滑动面才发展到地面。破坏时，基础周围的地面也有隆起现象，但是基础不会明显倾斜或倒塌。 图2-4图2-3对于压缩比较大的软粘土和松砂，其PS曲线也没有明显的转折点，但地基破坏是由于基础下面软弱层的变形使基础连续下沉，产生了过大的不能容许的沉降，基础就象“切入”土中一样，故称为冲切剪切破坏，如图示2-4所示。例如建在软土层上的某仓库，由于基底压力超过地基承载力近一倍。建成后，地基发生冲切剪切破坏，造成基础过量的沉降。地基究竟发生那一种形式的破坏，除了与土的种类有关以外，还与基础的埋深、加荷速率等因素有关。例如当基础埋深较浅，荷载为缓
6、慢施加的恒载时，将趋向于形成整体剪切破坏；若基础埋深较大，荷载是快速施加的，或是冲击荷载，则趋向于形成冲切或局部剪切破坏。在建筑工程中，地基失稳的后果常很严重，有时甚至是灾难性的破坏。如广东海康县7层旅店大楼因地基失稳而倒塌的事故。该大楼地处沿海淤泥质土地区，而设计人员在没有工程地质勘察资料的情况下，盲目地按100120KPa的地基承载力进行设计。事故发生后，在建筑现场旁边1.8m的地下取土测定，土的天然含水量为6575%，按当时的地基基础设计规范规定，这种土的容许承载力只有4050 KPa，仅为设计承载力的40%。又由于少算荷载，实际柱基底压力为189.6KPa，为土容许承载力的4倍左右。由
7、此造成基础的严重不均匀沉降，使上部结构产生较大的附加应力，导致建筑物破坏倒塌，造成了多人伤亡的严重事故。因此，对地基强度破坏的危害性应有足够的重视，特别是在土承载力不高，渗透性低而加荷速度快（如过快的施工速度），或有水平荷载作用（如风荷载），或在斜坡及丘陵地段进行建筑时，更应慎重处理。（二）地基变形事故特征1软弱地基变形特征（1）沉降大而不均匀：软土地区大量沉降观测资料统计表明，砖墙承重的混和结构建筑，如以层数表示地基受荷大小，则三层房屋的沉降量为1520cm；四层变化一般为2050cm；五层至六层则多超过70 cm。有吊车的一般单层工业厂房沉降量约为2040cm，而大型构筑物，如水塔、油罐、
8、料仓、储气柜等，其沉降量一般都大于50cm，有的甚至超过100cm。过大的沉降造成室内地坪标高低于室外地坪，引起雨水倒灌，管道断裂，污水不易排出等问题。软土地基的不均匀沉降，是造成建筑物裂缝损坏或倾斜事故的主要原因。影响不均匀沉降的因素很多，如土质的不均匀性、上部结构的荷载差异、建筑物体型复杂、建筑物间相邻影响、地下水位变化及建筑物周围开挖基坑等等。即使在同一荷载及简单平面形式下，其差异沉降也有可能相差很大。（2）沉降速率大：建筑物的沉降速率是衡量地基变形发展程度与状况的一个重要标志。软土地基的沉降速率是较大的，一般在加荷终止时沉降速率最大，如图2-5所示。 图2-5沉降速率也随基础面积和荷载
9、性质的变化而有所不同。一般民用或工业建筑活荷较小时，其竣工时沉降速率大约为0.51.5mm/d；活荷较大的工业建筑物和构筑物，其最大沉降速率可达45.3mm/d。随着时间的发展，沉降速率逐渐衰减，但大约在施工期半年至一年左右的时间内，是建筑物差异沉降发展最为迅速的时期，也是建筑物最容易出现裂缝的时期。在正常情况下，如沉降速率衰减到0.05mm/d以下时，差异沉降一般不再增加。如果作用在地基上的荷载过大，则可能出现等速下沉，长期的等速沉降就有导致地基丧失稳定的危险。（3）沉降稳定历时长：建筑物沉降主要由于地基土受荷后，孔隙水压力逐渐消散，而有效应力不断增加，导致地基固结作用所引起的。因为软土的渗
10、透性低，孔隙水不易排除，故建筑物沉降稳定历时均较长。有的建筑物建成后几年、十几年甚至几十年沉降尚未完全稳定。例如上海展览馆的中央大厅为箱形基础，基础面积为46.546.5m半地下室，基底压力约为130KPa，附加压力约120KPa。1954年建成，30年后累计沉降量已起过1.8m，沉降影响范围超过30m，使相邻两侧展览厅墙体严重开裂。2不均匀沉降对上部结构产生的效应（1）砖墙开裂：由于地基不均匀沉降使砖砌体受弯曲而导致砌体因受主拉应力过大而开裂。（2）砖柱断裂：砖柱裂缝有水平缝及垂直缝两种类型。前者是由于基础不均匀沉降使中心受压砖柱产生纵向弯曲而拉裂。此种裂缝都出现在砌体下部，沿水平灰缝发展，
11、使砌体受压面积减少，严重时将造成局部压碎而失稳。垂直裂缝一般出现在砖柱上部，例如某平面为“”字形四层教学楼，因一翼下沉较大，外廊的预制楼板水平位移，使支承楼板的底层中部外廊砖柱柱头拉裂，裂缝上大下小，最宽处达8mm，延伸1.3m。（3）钢筋混凝土柱倾斜或断裂：单层钢筋混凝土柱的排架结构，常因地面上大面积堆料造成柱基倾斜。由于刚性屋盖系统的支撑作用，在柱头产生较大的附加水平力，使柱身弯矩增大而开裂，裂缝多为水平缝，且集中在柱身变截面处及地面附近。露天跨柱的倾斜虽不致造成柱身裂损，但会影响吊车的正常运行，引起滑车或卡轨现象。例如上海某厂铸钢车间露天跨，车间内堆载为100KPa，造成轨顶最大位移值达
12、8.5cm，柱基最大相对内倾值达0.0125，导致吊车卡轨、滑车，工字形柱倾斜、裂缝。19641965年曾凿开基础杯口，用钢丝绳纠偏，目前柱子尚有明显倾斜。（4）高耸构筑物的倾斜：建到软土地基上的烟囱、水塔、筒仓、立窑、油罐和储气柜等高耸构筑物，采用天然地基，则产生倾斜可能性较大。例如某厂紧邻建造的两个高32.43m的石灰窑，其中北窑先投入生产，造成南窑向北倾斜，相对倾斜值达0.016。当南窑投产时，北窑又向南倾斜，相对倾斜值达0.0114，最后不得不采用加压措施纠偏。3湿陷变形对上部结构产生的效应（1）基础及上部结构开裂：黄土地基湿陷性引起房屋下沉量大，墙体裂缝大，并开展迅速。（2）倾斜：湿
13、陷变形只出现在受水浸湿部位，而没有浸水部位则基本不动，从而形成沉降差，因而整体刚度较大的房屋和构筑物，如烟囱、水塔等则易发生倾斜。（3）折断：当地基遇到多处湿陷时，基础往往产生较大弯曲变形，引起房屋基础和管道折断。当给排水干管折断时，对周围建筑物还会构成更大的危害。4胀缩变形对上部结构产生的效应（1）建筑物的开裂破坏一般具有地区性成群出现的特性。大部分是在建成后三、五年，甚至一、二十年后才出现开裂，也有少部分在施工期就开裂的。主要是受地基含水量、场地的地形、地貌、工程与水文的地质条件、气候、施工等综合因素的影响。例如四川成都尤潭区三级阶地上的房屋，大数在建成五、六年后出现了地基干、湿变化，造成
14、建筑物开裂、变形，尤其以平房和三层以下的建筑物更为普遍和严重。（2）遇水膨胀、失水收缩引起墙体开裂：墙体裂缝有正、倒八字形、X形，还有水平缝及局部斜裂缝（见图2-6）。随着胀缩反复交替出现，墙体可能发生挤碎或错位。（3）在地质条件相同情况下的房屋开裂破坏，此种破坏以单层、二层房屋较多，三层房屋较少、较轻。单层房屋尤其单层民用房屋的开裂最为普遍，其破坏率占单层建筑物总数的85%；二层房屋破坏率为25%30%；三层房屋一般略有轻微的变形开裂破坏，其破坏率约为5%10%。由于基础形式的不同，房屋开裂也不同，条形基础的破坏较单独基础破坏更为普遍。排架、框架结构房屋，其变形开裂破坏的程度和破坏率均低于砖
15、混结构。体型复杂的房屋由于失水和得水的临空面大，受大气的影响也大，故变形开裂破坏较体型简单的严重。地裂通过处的房屋必定开裂。（4）外墙与内墙交接处的破坏。（5）室内地坪开裂，特别是空旷的房屋或外廊式房屋的地坪易出现纵向裂缝。5冻胀、融陷变形对上部结构的效应当基础埋深浅于冻结深度时，在基础侧面作用着切向冻胀力T，在基底作用着法向冻胀力N。如果基础上荷载F和自重G不足以平衡法向和切向冻胀力，基础就被抬起来。融化时，冻胀力消失，冰变成水，土的强度降低，基础产生融陷。不论上抬还是融陷，一般是不均匀的，其结果必然造成建筑的开裂破坏。例如，河北崇礼县某住宅楼，上冻前地下室施工完毕，只进行了外侧回填，地下室
16、内没有采取任何保温措施，第二年开春发现大部分有门洞口的圈梁出现裂缝，最宽达8mm，最后不得不加固补强。建筑物因地基冻融产生的破坏现象，可概括如下：（1）墙体裂缝：一、二层轻型房屋的墙体裂缝很普通。从裂缝形状上看，有斜裂缝、水平裂缝，垂直裂缝三种，如图2-6。这些裂缝与膨胀土地基上房屋开裂情况是十分相似的。垂直裂缝多出现在内外墙交接处或是外门斗与主体结构连接的地方。（2）基础拉断：这种情况经常发生在不采暖的轻型结构砖砌基础中，主要因侧向冻切力作用所致。电杆、塔架、桥墩、管架等一般轻型构筑物基础，在侧向冻切力的作用下，有逐年上拔的现象。例如东北某工程的钢筋混凝桩，34年内上拔60cm之多。（3）外
17、墙因冻胀抬起，内墙不动，天棚与内墙分离：这种情况常发生在采暖房屋里，因内墙与外墙不连，天棚支承在外墙上，当外墙因冻胀抬起时，天棚便与内墙分离，最大可达20mm。（4）台阶隆起，门窗歪斜：据哈尔滨市调查，部分居民住宅，每到冬天由于台阶隆起导致外门不易推开，来年开冻以后台阶又回落。经多年起落，变形不断增加，出现不同程度沉落和倾斜。因为台阶埋深小，与房屋基础埋深相差很多，冻结融化都较敏感。而在构造上它又与房屋不相连接，故台阶变形较为显著且极为普遍，在冻胀性地区到处可见。另外由于纵墙变形不均匀或内外墙变形不一致，常使门窗变形，压碎玻璃。故当地居民在入冬与春融前后都需修整一次门窗。（三）斜坡失稳引起地基
18、事故1斜坡失稳的特征（1）斜坡失稳常以滑坡形式出现，滑坡规模差异很大，滑坡体积从数百立方米到数百万立方米，对工程危害极大。（2）滑坡可以是缓慢的、长期的，也可以是突然的发生，以每秒几米甚至几十米的速度下滑。古滑坡可以因外界条件变化而激发新滑坡。例如某工程，1954年扩建于江岸边转角处的一个古滑坡体上，由于江水冲刷坡脚以及工厂投产后排水和堆放荷载的影响，先后在古滑坡上发生了十个新滑坡，严重影响该厂的正常生产，迫使铁路改线重建。该厂经过十多年的整治滑坡工作，耗费大量人力、物力和资金，整治工作才结束。2斜坡上房屋稳定性破坏类型由于房屋位于斜坡上的位置不同，因此斜坡出现滑动，对房屋产生的危害也不同，大
19、致可分为以下三类：（1）房屋位于斜坡顶部时，从顶部形成滑坡，发生土从房屋下挤出，地基土松动（如图2-7）。房屋出现不均匀沉降，而开裂损坏或倾斜。（2）房屋位于斜坡上，在滑坡情况下，房屋下的土发生移动，部分土绕过房屋基础移动（如图2-8）。在这种情况下，无论是作用在基础上的土压力，还是单独基础在平面上的不同位移都可能引起房屋所不允许的变形，导致房屋破坏。（3）房屋位于斜坡下部，房屋要经受滑动土体的侧压力（如图2-9）。对房屋造成的危害程度与滑坡规模、体积有关，常常是灾难性的。 图2-9 图2-8图2-73基坑工程质量事故 随着高层建筑的发展，施工中大开挖基槽的做法愈来愈多，确保深基基槽的可靠和稳
20、定成为高层建筑施工的关键问题之一。基坑有两类：一类是放坡基坑，当基坑较深时，边坡的宽度较宽，很占场地；另一类是支护结构式不放坡基坑（又有重力式和桩墙式两种），在高层建筑施工中经常被采用。基坑工程具有三个特点：1） 基坑支护全体系具有临时性，地下工程完工后即失去作用，因而它设计时的安全储备较小；2）基坑工程具有较大的综合性，从土力学看它涉及土的稳定、变形和渗流三方面问题；从支护结构看它涉及结构、力学和材料三方面知识；3） 基坑工程具有很强的地区性，在不同工程地质、不同的建筑要求下，它的差异很大。桩墙式支护结构按支撑系统的不同可分为：悬壁式、内撑式和锚拉式三种。悬臂式一般在竖向悬臂桩墙顶布置一道圈
21、梁。内撑式有斜撑、单层或多层水平内撑。锚拉式有水平拉锚和斜拉锚。支护墙多用钢筋混凝土（深层搅拌）桩、钢筋混凝土连续墙、钢板桩等。支撑材料多用钢筋混凝土、型钢或混凝土-钢组合。常用桩墙式支护结构如图2-10。 图2-10基坑的桩墙式支护结构的失效形式有结构构件承载力失效和土体失效两方面。（1）、属于结构构件失效形式有：1）内撑压屈或锚拉杆断裂（图2-11a）主要原因是地面荷载增大或土压力计算有误，也可能是内部支撑断面过小导致受压失稳，或者锚拉杆断面不足、长度不足以及锚固部分失效。为此要正确设计内撑和锚拉杆，留有足够安全储备。2）支护墙平面外变形过大或弯曲破坏。（图2-11c）由于支护墙过薄、土压
22、力计算不准、地面增加堆载或基坑挖土超深等原因都可能产生这种现象。为此要正确地设计墙体，严格控制挖土深度。（2）、属于土体失效形式有：1）基坑外侧土体失稳，滑动面在支护墙下通过（图2-11d）主要原因往往是支护墙底部入土深度不足或撑锚系统失效、地面荷载过大所造成的基坑边坡整体滑动破坏，也称整体失稳破坏。2）支护墙底部走动（图-11b）主要原因是基坑底部土质太差，能承受有被动土压力很小，或支护墙埋深过浅使得墙底部处被动土压力过大，它们都可能使墙底踢脚处的土体失稳破坏。3）基坑底部土体隆起（图2-11e）在软土地基中当基坑内土体不断挖去，坑内外土体高差使支护墙外侧土体向坑内方向挤压，就会造成基坑内土
23、体隆起。基坑外地面下陷，坑内侧被动土压力减小，甚至可使支护墙失稳破坏。4）基坑内管涌（图2-11f）当基坑外侧地下水位过高，基底土质较差时，可能发生管涌现象，使被动土压力减小或丧失，造成支护体系失效。图2-11a.b.c.d.e.f4滑坡治理滑坡治理前，首先应深入了解形成滑坡的内、外部条件以及这些条件的变化。对诱发滑坡的各种因素，应分清主次，采取各种相应的措施，使滑坡最终趋于稳定。一般情况下，滑坡发生总有个过程。因此，在其活动初期，如能立即整治，就比较容易，收效也较快。所以治理滑坡务须及时，而且要根本解决，以防后患。治理滑坡主要用排水、支挡、减重和护坡等措施综合治理。个别情况下，也有采用通风疏
24、干、电渗排水、爆破灌浆、化学加固、浇水冻结等方法来改善滑动带岩土的性质，以稳定边坡的。（四）人工地基事故1砂石垫层的质量事故原因（1）砂垫层与砂石垫层不密实引起质量事故。（2）寒冷地区冬季砂石垫层施工，因砂石被冰所包裹，造成砂石垫层不密实，到春天砂石垫层中冰融化，造成垫层迅速下沉。（3）砂石垫层属于浅层加固方法。对位于深厚软土层上，且有荷载差异的建筑来说，使用该法并不能消除不均匀沉降，反而会适得其反。由于砂石垫层的存在使得软土的变形速率加大，而且差异沉降发展也较快，对上部结构危害甚至比天然地基大。2灰土桩的质量事故原因（1）桩内只有松散灰土或上部为松散灰土，下部才见灰土层；（2）桩标高不符合设
25、计要求；（3）放线漏放，使得桩数不够。3生石灰桩质量事故原因（1）生石灰质量与每根桩生石灰用量，桩长等不符合设计要求；（2）每根生石桩施工结束，未及时封顶或过早开挖基坑，使得生石灰桩径向约束减小，挤密效果降低，从而引起建筑物的不均匀沉降，造成建筑物开裂损坏。三、地基工程事故原因分析（一）地质勘察问题（1）地基勘察工作欠认真，所提供的土性指标及地基承载力不确切。例如武昌某办公楼，设计之前仅作简易触探，而设计者又按勘察报告提出的偏高土力学指标进行设计。结果造成该楼尚未竣工即出现很大沉降和相对沉降差，倾斜约40cm，并引起邻近已有房屋严重开裂。又如江苏省某县一小学教学楼，平面为“Z”字形，无地质勘察
26、资料盲目套图设计。施工中即发展墙体开裂、楼房扭曲倾斜、地面开裂，并发展到室外地坪。最后采用局部降低一层和加固地基方法才获解决。（2）地质勘察时，钻孔间距太大，不能全面准确地反映地基的实际情况。在丘陵、山坡地区的建筑中，由于这个原因造成的事故实例比平原地区多。如河北省张家口宝善街住宅小区，其地基中的砂卵起伏变化较大（水平方向达0.2m/m）。地质勘察资料没有提供这些数据。设计时，将基础按地质勘察深度选择桩基础，由于地表下土层的厚度变化甚大，而造成某些楼的桩基础不得不变为桩墩，修改基础设计，并且给施工带来极大难度。（3）地质勘察时，钻孔深度不够。如有的工程在没有查清较深范围内地基中有无软弱层、暗浜
27、、墓穴、孔洞等情况下，仅根据勘察资料提供的地表面或基础底面以下深度不大范围内的地基情况进行地基基础设计，因而造成明显的不均匀沉降，导致建筑物裂缝，有的甚至不能使用。如南京某厂家属宿舍为五层砖混结构，采用不埋板式基础。当施工到五层时，发现基础断裂。后经补充勘探，发现宿舍西部地表杂填土1.4m以下，有一层淤泥及稻壳灰，厚2m多，高压缩性，建筑物座落在这样软硬悬殊的地基上，势必造成基础不均匀沉降而断裂。这类事故屡见不鲜，尤应引起足够重视。（4）地质勘察报告不详明、不准确。造成地基基础设计方案的错误。如四川某工程，根据建筑物两端钻孔提供的岩石埋藏深度在基础底面以下5m的资料，采用了5m的爆扩桩基础。建
28、成后，在建筑物中部产生较大沉降，墙体开裂。经补充勘察，发现建筑物中部基岩面深达1517m，爆扩桩悬浮在软土中，最后造成该建筑物不均匀沉降。（二）设计方案及计算问题（1）原设计方案不尽合理：有些工程的地质条件差、变化复杂，由于设计方案选择不合理，不能满足上部结构与荷载的要求，因而引起建筑物开裂或倾斜。例如河北省张家口某射击娱乐中心，单层射击大厅，由中央大厅13米，两翼展览厅9米组成。两翼展览厅与中央大厅相距4.35m，中间以通道相连。该建筑物座落在压缩模量仅有1.45MPa的高压缩性深厚软土地区，采用三七灰土垫层人工地基方案，而施工单位由于工期短，擅自改为砂卵石垫层处理方案。该修改方案对于深厚的
29、软土层又有荷载差异的地基，势必带来不均匀沉降。因此，在2年半的沉降观测中，中央大厅下沉量平均达10.5cm，造成两翼15m范围内的巨大差异沉降，使两翼展览厅外承重墙基础的局部倾斜达0.018。而建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）规定，在高压缩性地基上的砌体承重结构基础的局部倾斜允许值为0.003，大大超过允许值。因而造成墙体内部产生的附加应力超过砌体弯曲抗拉强度极限，导致两翼展览厅墙面开裂。又如厦门市某大楼为七层框架结构（局部八层），片筏基础，地基为软土，采用砂井处理方案，而未采用预压措施。造成大楼建成后，差异沉降达16.6cm，最大倾斜达16.9。地基规范规定的允许倾斜值为0.
30、0004，超过允许值，导致电梯无法安装。（2）盲目套图设计，不因地制宜；当建筑场地选定后，设计者是没有选择的余地，往往只能按具体情况采用天然地基或进行地基处理。由于各地的工程地质条件千差万别，错综复杂，即使同一地点也不尽相同，再加上建筑物的结构型式、平面布置及使用条件也截然不同，所以很难找到一个完全相同的例子，也无法作出一套包罗万象的标准图。因此，在考虑地基基础问题时，必须在对具体问题充分分析的基础上，正确地灵活运用土力学、地基基础与工程地质知识，以获得经济合理的方案。如果盲目的进行地基基础设计，或者死搬硬套所谓的“标准图”，将是贻害无穷的。例如山西省太原市某住宅楼，套用本市7909通用住宅设
31、计图纸施工，没按实际地基条件进行地基基础设计，结果造成内外墙体开裂，影响安全，住户被迫迁出。又如湖北光化磷肥厂熟化车间，基础没按实际地基条件设计，套用标准图设计图纸，建成后厂房柱子内倾并开裂，影响正常生产。（3）设计计算错误，荷载不准确：这类事故多数因设计者不具备相应的设计水平，未取得可靠的地质资料，就盲目进行设计，设计又没有经过相应的复核审查，使错误设计计算得不到及时纠正而酿成。有时小的设计计算疏忽，也能造成墙体开裂，尤其是软土地区更应慎重。如蚌埠铁路局水电车间，采用砖混结构，钢筋混凝土屋面梁、板、砖壁柱，毛石条形基础。该建筑位于水塘边。由于疏忽了屋面梁传给砖壁柱的集中荷载，而没有将砖壁柱附
32、近基础加宽，只采用与窗间墙基础同宽，造成纵墙下基础底面压力分布不均匀，最后导致纵墙开裂、基础顶面的钢筋混凝土圈梁及毛石条形基础出现裂缝，影响使用。（三）施工问题地基基础工程施工质量的优劣，直接影响建筑物的安全和使用。地基基础属地下隐蔽工程，更应加倍重视不留隐患。归纳起来施工方面存在的问题有：（1）未按图施工或不按技术操作规程要求施工：如上海某住宅楼，底层为框架，26层为混合结构。在北框架的基础梁上悬挑出一进深为3m平房，设计要求该梁底应做砖坑，保证梁底有20cm左右空隙。施工未按图纸要求做，致使基础底面受力不均匀，造成南面基底应力增加，北面基底应力减少。因此使建筑物南北面产生较大的差异下沉，造
33、成建筑严重倾斜。（2）工程管理不善，未按建设要求与设计施工程序办事：如洛阳市五层砖混结构宿舍，地基采用灰土桩处理。因管理混乱，工地上没有一个技术人员自始至终进行技术把关，缺乏细致认真的技术交底和质量检查。施工严重违反操作规程，使灰土桩质量低劣，最后不得不全部返工重做，造成很大经济损失。（四）环境及使用问题（1）基础施工的环境效应：打桩、钻孔灌注及深基坑开挖对周围环境所引起的不良影响，是当前城市建设中反映特别突出的问题，主要是对周围已有建筑物的危害。如张家口市宣化区某银行办公楼，在桩基施工中，因打桩振动影响，引起附近某家属宿舍墙体开裂、地面、楼板裂缝。而钻孔灌注桩可以避免打入桩振动的不良影响，但
34、钻孔灌注桩当穿过砂层施工时，若不能及时用泥浆护孔，则会造成孔中涌砂、塌孔，对周围已有建筑物构成威胁。如某市一幢12层的大楼，采用贯穿砂砾石层直达基岩的钻孔灌注桩施工方案。桩长30m，桩径700mm，全场地共73根桩，从开始施工到施工结束历时两个月。在施工完20多根桩时，东西两侧相邻两幢3层办公楼严重开裂，邻近5层和6层两幢建筑物也受到不同程度的影响，周围地面和围墙裂缝宽达34cm。当施工完50根桩时，相邻两幢3层办公楼不得不拆除，这是钻孔灌注桩在复杂地地质条件下，碰到砂层而未泥浆护孔造成的严重工程事故。又如南京市交通银行深基坑开挖时，因支挡结构侧向位移，引起邻近某电影院基础不均匀沉降，导致墙体
35、和柱开裂严重，最后不得不拆除重建。（2）地下水位变化：由于地质、气候、水文、人类的生产活动等因素的作用，地下水位经常会有很大的变化。这种变化对已有建筑物可能引起各种不良的后果。特别是当地下水位在基础底面以下变化时，后果更为严重。当地下水位在基础底面以下压缩层范围内上升时，水能浸湿和软化岩土，从而使地基的强度降低，压缩性增大，建筑物就会产生过大沉降或不均匀沉降，最终导致其倾斜或开裂。对于结构不稳定的土，如湿陷性黄土、膨胀土等影响尤为严重。若地下水位在基础底面以下压缩层范围内下降时，水的渗流方向与土的重力方向一致，地基中的有效应力增加，基础就会产生附加沉降。如果地基土质不均匀，或者地下水位不是缓慢
36、而均匀地下降，基础就会产生不均匀沉降，造成建筑物倾斜，甚至开裂和破坏。在建筑地区，地下水位变化常与抽水、排水有关。因为局部的抽水或排水，能使基础底面以下地下水位突然下降，从而引起建筑物地基变形。例如浙江省某高校教学楼，建成后使用16年一直正常。1976年由于该楼附近开挖深井，过量抽取地下水，引起地基不均匀沉降，导致墙体开裂，最大开裂处手掌能进出自如，东侧墙倾斜，危及大楼安全。又如河北省某电厂，在进行凉水塔基础施工时，为了降低地下水位，采用轻型井点降水。在降水过程中没有考虑对周围建筑物的影响，结果导致邻近某中学教学楼不均匀下沉而倾斜、开裂。（3）使用条件变化所引起的地基土应力分布变化：1）房屋加
37、层之前，缺乏认真鉴定和可行性研究，草率上马，盲目行事。有的加层改造未处理好地基和上部结构问题，被迫拆除。如哈尔滨市某居民住宅，擅自由原来一层增到四层，加层不久底层内外墙都出现严重裂缝，最后整栋房屋不得不全部拆除。2）大面积地面堆载引起邻近浅基础的不均匀沉降，此类事故多发生于工业仓库和工业厂房。厂房与仓库的地面堆载范围和数量经常变化，而且堆载很不均匀。因此，容易造成基础向内倾斜，对建筑结构和使用功能带来不良后果。主要表现有柱、墙开裂；桥式吊车产生滑车和卡轨现象；地坪及地下管道损坏等。3）上下水管漏水长期未进行修理，引起地基湿陷事故，在湿陷性黄土地区此类事故较为多见。如河北省某高校教授住宅楼建在湿
38、陷性黄土地区。因下水管损坏漏水，在加上地基施工时没有发现原日本人留下的人防通道，使地基土被水融蚀流人人防，湿陷性和潜蚀导致住宅楼带形基础悬空，引起该幢房屋开裂，最严重的裂缝已达23cm，危及安全，不能住人。四地基工程事故处理地基事故发生后，首先应进行认真细致的调查研究，然后根据事故发生原因和类型，因地制宜的选择相应的基础托换方法。根据其原理不同可概括为下列5类：（1）基础扩大托换减少基础底面压力。（2）基础加深托换对原地基持力层卸荷，将基础上荷载传递到较好的新的持力层上。如坑式托换和桩式托换。（3）灌浆托换对地基加固提高地基承载力。（4）纠偏托换调整地基沉降，如迫降纠偏托换和顶升纠偏托换。（5
39、）排水、支挡、减重和护坡等措施综合治理。如果建筑物基础需要进行托换，在施工开始前，首先要对该建筑物被托换的安全性予以论证。其次，在建筑物基础托换过程中，还要借助于监测手段，来保证建筑物的各部位之间不致产生过大的沉降差；第三要保证其邻近建筑物的安全性。第二节 基础工程事故分析及处理本节所谓的基础工程包括一般房屋基础和地下工程、桩基础、设备基础等工程。基础工程事故除了常见的错位、变形（见第一节）、裂缝、混凝土孔洞等类型外，还有断桩、桩身缩颈，桩深不足等桩基事故；基础晃动过大和地脚螺栓错误等设备事故。一、错位事故（一）基础错位事故类别与特征基础错位事故主要有以下几类：（1）建筑物方向错误：这类事故是
40、指建筑物位置符合总图要求，但是朝向错误，常见的是南北向颠倒。（2）基础平面错位：基础平面错位包括单向或双向错位两种。（3）基础标高错误：基础标高错误包括基底标高，基础各台阶标高以及基础顶面标高错误。（4）预留洞和预埋件的标高、位置错误。（二）基础错位事故常见原因（1）勘测失误：常见的有滑坡造成基础错位，地基及下卧层勘探不清所造成的过量下沉和变形。（2）设计错误：1）制图或描图错误，审图时又未发现纠正。2）设计措施不当。诸如软弱地基未作适当处理，对湿陷性地基上的建筑物，无可靠的防水措施，又无相应的结构措施；对软硬不均匀地基上的建筑物，采用不适当的结构设计方案等。3）土建施工图与水、电或设备图不一
41、致。有的因设计各工种配合不良造成；有的则因土建施工图发出后，设备型号变更或当时提供给土建的资料不正确，又未作及时纠正而造成。（3）施工问题：1） 测量放线错误：a.看图错误：错位事故很大一部分是看错图，最常见的是把基础中心线看作轴线而出错。在建筑和结构的施工图中并不是所有的轴线都与中心线重合。这对设计图纸不熟悉，施工中又马虎的人来说这类事故容易发生。例如单层厂房中，边柱的相邻位置在柱外边，而不是在柱中心处，端部轴线也不是柱中心等。其次是车间与相连的构筑物（栈桥、廊道等）相对位置搞错，误把车间某一轴线作为构筑物的中心线而造成错位事故。第二是把轴线之间尺寸搞错等。b.测量错误：最常见的是读错尺，这
42、种偏差数值往往较大，施工中更应注意。c.测量标志移位：如控制桩埋设浅、不牢固或位置选择不当等，车压和碰撞使控制桩发生位移而造成测量放线错误。又如基础施工中把控制点设在模板或脚手架上，导致施工中出错等。d.施工放线误差大及误差积累：此种误差可造成基础位移或标高误差过大。2）施工工艺不良：a.场地平整及填方区碾压密实度差：例如用推土机平整场地，并进行压实，而填土厚度又较大时，往往产生这类质量问题。建造在这种地基上的基础，常会产生过大沉降或倾斜变形。b.单侧回填：基础工程完成后进行土方回填，若不是两侧均匀回填，往往造成基础移位或倾斜，有的甚至导致基础断裂。c.模板刚度不足或支撑不良：在混凝土振捣力及
43、其它施工外力的作用下，造成基础错位或模板变形过大，基础中杯口采用悬挂吊模法，活动模板等，也可能造成杯口产生较大偏差。d.预埋件错位：常见的有预埋螺栓、预留洞（槽）等预埋件固定不牢固而造成水平移位，标高偏差或倾斜过大等事故。e.混凝土浇筑工艺和振捣方法不当。3）施工中地基处理不当：a.地基长期暴露，或浸水、或扰动后，未作适当处理。b.施工中发现的局部不良地基未经处理或处理不当而造成基础错位或变形。（4）其它原因：1）相邻建筑影响：例如在已有房屋附近新建房屋造成原有房屋基础位移变形。2）地面堆载过大：原苏联曾有报导某仓库因堆料荷载太大，造成拱架基础位移达4.66m的情况。（三）基础错位事故处理方法
44、与选择（1）吊移法：将错位基础与地基分离后，用起重设备将基础吊离原位。然而，一方面按照正确的基础位置处理好地基，另一方面清理基础底面。在这两项工作都完成后，再将基础吊装到正确位置上。为了确保基础与地基的接触紧密，可采用座浆安装。必要时，还可进行压力灌浆。此法通常适用于：1）上部结构尚未施工；2）现场有所需起重设备；3）基础有足够的强度和抗裂性能的情况。（2）顶推法：用千斤顶将错位基础推移到正确位置。然后在基底处作水泥压力灌浆，保证基础与地基之间接触紧密。此法适用于：1）上部结构尚未施工；2）有适用的顶推设备；3）顶推后座力所需的支护设施较简单的情况。（3）顶推牵拉法：当基础与上部结构同时产生错
45、位时，常采用千斤顶将基础推移到正确位置，同时，在上部结构适当位置设置钢丝绳，用花篮螺栓或手动葫芦进行牵拉，使上部结构与基础整体复位。（4）扩大法：将错位基础局部拆除后，按正确位置扩大基础。此法适用于：1）错位的基础不影响其他地下工程；2）基础允许留设施工缝的情况。（5）托换法：当上部结构完成后，发现基础错位严重时，可用临时支撑体系支托上部结构，然后分离基础与柱的连接，纠正基础错位。最后再将柱与处于正确位置的基础相连接。这类方法的施工周期较长，耗资较大，且影响正常生产。（6）其它方法：1）拆除重做：基础事故严重者只能拆除重做。2）结构验算：基础错位偏差既不影响结构安全和使用要求，又不妨碍施工的事
46、故，通过结构验算，并经设计单位同意时，可不进行处理。3）修改设计：基础错位后，通过上部结构的设计修改来确保使用要求和结构安全。二、基础孔洞事故（一）基础孔洞事故特征钢筋混凝土基础工程表面出现严重的蜂窝、露筋或孔洞，通称为孔洞事故。其中蜂窝是指混凝土表面无水泥浆，露出石子深度大于5mm，但小于保护层厚度的缺陷；孔洞是指深度超过保护层厚度，但不超过截面尺寸1/3的缺陷；露筋是指主筋没有被混凝土包裹而外露的缺陷。（二）基础孔洞事故原因（1）施工工艺错误，诸如混凝土自由下落高度过大，混凝土运输浇灌方法不当等造成混凝土离析，石子成堆。（2）不按规定的施工顺序和施工工艺认真操作、漏振等。（3）在钢筋密集处
47、或预留孔洞和埋件处，混凝土浇筑不畅通，不能充满模板而形成孔洞。（4）模板严重跑浆，形成特大蜂窝、孔洞。（5）混凝土石子太大，被密集的钢筋挡住。（6）混凝土有泥块和杂物掺入，或将大件料具、木块落入混凝土中。（7）不按规定下料，或一次下料过多，下部振捣器振动作用半径达不到，形成松散状态，以至出现特大蜂窝和孔洞。（8）混凝土配合比不准确，砂率过小，或者砂、石、水泥材料计量有误，形成蜂窝和孔洞。（9）模板孔隙未堵好，或支设不牢固，振捣混凝土发生模板移位，也会造成蜂窝及孔洞。（三）基础孔洞事故处理方法及选择确定为混凝土孔洞事故后，通常要经有关单位共同研究，制定补强方案，经批准后方可处理。常处理方法有以下
48、四种。（1）局部修补：基础内部质量无问题，仅表面出现孔洞，可将孔洞附近混凝土修凿，清洗后，用高一个强度等级的混凝土填实修补。（2）灌浆：当基础内部出现孔洞时，常用压力灌浆法处理。最常用的灌浆材料是水泥或水泥砂浆。灌浆方法有一次灌浆和两次灌浆等。（3）扩大基础：已施工基础质量不可靠时，往往采用加大或加高基础的方法处理。此时，除了以可靠的结构验算为依据外，还应有足够的空间。应注意基础扩大后对使用的影响，以及和其他基础或设备是否冲突等。（4）拆除重做：孔洞严重，修补无法达到原设计要求时，应采用此法。三、设备基础事故（一）设备基础事故特征设备基础事故有以下特征：（1）设备基础振动过大引起的机器损坏事故。工业建筑中一些设备基础，由于机器转动时振动过大，有的破坏机械设备最基本的动平衡条件，有的造成机体剧烈振动乃至损坏机器等严重后果。（2）设备基础地脚螺栓错位、倾斜、断裂事故。（3）设备基础