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1、2 工程事故分析与处理工程事故分析与处理2.1 概述概述 2.1.1 地基工程事故概述地基工程事故概述地基是建筑结构最重要的组成部分之一。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。第一页，编辑于星期五：六点四十六分。2.1.2 地基与基础地基与基础地基和基础是建筑物的重要组成部分，任何建筑都必须有可靠的地基和基础。基础是与地基紧密联系、互相依存的工程结构。不合理或错
2、误的基础设计与施工质量问题都会导致基础工程质量缺陷与事故。当地基的整体稳定性和承载力不能满足要求时，在荷载作用下，地基将会产生局部或整体剪切破坏。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、基础底面积大小和埋深有关。第二页，编辑于星期五：六点四十六分。在建筑物荷载（包括静、动荷载的各种组合）的作用下，地基将产生沉降、水平位移以及不均匀沉降，若地基的变形超过允许值，将会影响建（构）筑物的安全与正常使用，严重的将造成建筑物破坏甚至倒塌。其中以不均匀沉降超过允许值而造成的工程事故比例最高，尤其是在深厚的软粘土地区。第三页，编辑于星期五：六点四十六分。2.1.3 2.1.3 地基与基础工
3、程事故的特点地基与基础工程事故的特点 地基和基础都属地下隐蔽工程，建筑工程竣工后难以检查，使用期间出现缺陷事故前期也不易察觉。一旦发生事故，难以补救，甚至造成灾难性的后果。因此，建设工程中的地基基础工程的缺陷和事故，具有普遍性、地方性、隐蔽性和严重性的特点。2.1.4 2.1.4 地基与基础工程质量控制的重要性地基与基础工程质量控制的重要性地基与基础工程是建筑施工技术复杂、难度很大的分部工程之一，主要包括无支护土方、有支护土方、地基处理、桩基、地下防水等。地基与基础施工质量合格与否，直接影响到建筑物的结构安全。随着国家经济的发展和施工技术的进步，单体工程的建筑规模越来越大，综合使用功能越来越多
4、，故地基与基础的施工质量控制日益重要。第四页，编辑于星期五：六点四十六分。2.2 地基工程事故分析及处理地基工程事故分析及处理 2.2.1 建（构）筑物对地基的要求建（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）作用下的稳定性问题。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。第五页，编辑于星期五
5、：六点四十六分。（2）沉降、水平位移及不均匀沉降问题）沉降、水平位移及不均匀沉降问题在建（构）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，也与基础型式有关。第六页，编辑于星期五：六点四十六分。（3）渗透问题）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
6、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中水力比降和土的渗透性有关。（4）液化问题）液化问题在地震、机器及车辆的振动、波浪作用和爆破等动力荷载作用下，会引起饱和松散粉细砂（包括部分粉土）产生液化，使土体类似于液体而失去抗剪强度，从而造成地基失稳和震陷。2.2.2 地基工程事故的类别及特征地基工程事故的类别及特征地基事故可分为天然的地基事故和人工地基事故两大类。第七页，编辑于星期五：六点四十六分。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地基变形两大问题。地基变形问题引起的地基事故常
7、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以下方面：地基承载力不足或地基丧失稳定性或斜坡丧失稳定性。（1）地基失稳事故）地基失稳事故对于一般地基，在局部荷载作用下，地基的失稳过程，可以用荷载试验的FS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沉降的关系曲线。第八页，编辑于星期五：六点四十六分。当荷载大于某一数值时，曲线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。曲线没有明显的转折点，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2.2，它类似于整体剪切破坏。
8、滑动面从基础的一边开始，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。第九页，编辑于星期五：六点四十六分。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2.3所示。地基究竟发生哪一种形式的破坏，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。当基础埋深较浅，荷载为缓慢施加的恒载时，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
9、荷载，则趋向于形成冲切或局部剪切破坏。第十页，编辑于星期五：六点四十六分。（2）地基变形事故）地基变形事故1）软弱地基变形特征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70cm；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、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。第十一页，编辑于星期五：六点四十六分。软土地基的不均匀沉降
10、，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。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2.4所示。第十二页，编辑于星期五：六点四十六分。沉降速率也随基础面积和荷载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45.3
11、mm/d。衰减曲线随着时间的发展，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。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。第十三页，编辑于星期五：六点四十六分。因为软土的渗透性低，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。2）不
12、均匀沉降对上部结构产生的效应砖墙开裂 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。如图2.5为不均匀沉降导致的墙面开裂。第十四页，编辑于星期五：六点四十六分。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，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。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
13、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。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。第十五页，编辑于星期五：六点四十六分。3）湿陷变形对上部结构产生的效应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。倾斜：湿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。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
14、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建筑物的开裂破坏一般具有地区性成群出现的特性。第十六页，编辑于星期五：六点四十六分。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。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。第十七页，编辑于星期五：六点四十六分。第十八页，编辑于星期五：六点四十六分。在地质
15、条件相同情况下的房屋开裂破坏，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。第十九页，编辑于星期五：六点四十六分。外墙与内墙交接处的破坏。室内地坪开裂，特别是空旷的房屋或外廊式房屋的地坪
16、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，在基底作用着法向冻胀力。如果基础上荷载和自重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。例如河北崇礼县一住宅楼，上冻前地下室施工完毕，只进行了外侧回填，地下室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。第二十页，编辑于星期五：六点四十六分。建筑物因地基冻融产生的破坏现象，可概括如下：墙体裂缝：一、二层轻型房屋的墙体
17、裂缝很普通。从裂缝形状上看，有斜裂缝、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。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。外墙因冻胀抬起，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。第二十一页，编辑于星期五：六点四十六分。台阶隆起，门窗歪斜：据哈尔滨市调查，部分居民住宅，每
18、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。（3）斜坡失稳引起地基事故1）斜坡失稳的特征第二十二页，编辑于星期五：六点四十六分。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。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
19、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1998年长江全流域特大洪水时，万里长江堤防经受了严峻的考验，一些地方的大堤垮塌，大堤地基发生严重管涌，洪水淹没了大片土地，人民生命财产遭受巨大的威胁。仅湖北省沿江段就查出4974处险情，其中重点险情540处中，有320处属地基险情；溃口性险情34处中，除3处是涵闸险情外，其余都是地基和堤身的险情。第二十三页，编辑于星期五：六点四十六分。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，大致可分为以下三类：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）
20、。房屋出现不均匀沉降，而开裂损坏或倾斜。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。第二十四页，编辑于星期五：六点四十六分。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。第二十五页，编辑于星期五：六点四十六分。3）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
21、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：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；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；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。第二十六页，编辑于星期五：六点四十六分。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梁。内撑式有斜撑、单层或多层水平内撑。锚拉
22、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。第二十七页，编辑于星期五：六点四十六分。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。结构构件失效形式：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。支护墙平面外变形过大或弯曲破坏。（图2.11b）由于支护墙过薄、土压力计算不准、地面增加堆载或基坑挖土超
23、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。土体失效形式：基坑外侧土体失稳，滑动面在支护墙下通过（图2.11c）第二十八页，编辑于星期五：六点四十六分。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。支护墙底部走动（图2.11d）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。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，就会造成基坑内土体隆起。基坑外地面下
24、陷，坑内侧被动土压力减小，甚至可使支护墙失稳破坏。第二十九页，编辑于星期五：六点四十六分。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。第三十页，编辑于星期五：六点四十六分。4）斜坡治理滑坡治理前，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
25、别情况下，也有采用通风疏干、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。（4）人工地基事故1）砂石垫层的质量事故原因砂垫层与砂石垫层不密实引起质量事故。第三十一页，编辑于星期五：六点四十六分。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。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桩内只有松散灰土或上部为松
26、散灰土，下部才见灰土层；桩标高不符合设计要求；放线漏放，使得桩数不够。3）生石灰桩质量事故原因生石灰质量与每根桩生石灰用量，桩长等不符合设计要求；第三十二页，编辑于星期五：六点四十六分。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。2.2.3 地基工程事故原因分析地基工程事故原因分析（1）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。如湖北省武汉市武昌区办公楼，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
27、斜约40cm，并引起邻近已有房屋严重开裂。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。第三十三页，编辑于星期五：六点四十六分。3）地质勘察时，钻孔深度不够。有的工程在没有查清较深范围内地基中有无软弱层、暗浜、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。如南京市一工厂家属宿舍楼为五层砖混结构，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
28、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。第三十四页，编辑于星期五：六点四十六分。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。如四川省眉山市一建筑工程，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。（2）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
29、部结构与荷载的要求，因而引起建筑物开裂或倾斜。第三十五页，编辑于星期五：六点四十六分。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。第三十六
30、页，编辑于星期五：六点四十六分。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。第三十七页，编辑于星期五：六点
31、四十六分。（3）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。2）工程管理不善，未按建设要求与设计施工程序办事；管理混乱，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等。（4）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第三十八页，编辑于星期五：六点四十六分。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
32、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。第三十九页，编辑于星期五：六点四十六分。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
33、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。3）使用条件变化所引起的地基土应力分布变化第四十页，编辑于星期五：六点四十六分。加层改造：房屋加层之前，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。增荷堆载：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。渗水
34、影响：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。第四十一页，编辑于星期五：六点四十六分。2.2.4 地基工程事故处理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）排水、支挡、减重和护坡等措施综合治理。第四十二页，编辑
35、于星期五：六点四十六分。2.3 案例分析案例分析案例案例1 浙江萧甬铁路发生地基整体下沉事故浙江萧甬铁路发生地基整体下沉事故1）事故概述2005年5月9日上午7时10分，浙江萧甬铁路（萧山宁波）牟山段突然发生坍塌，近150米长的路轨悬空，路基塌陷10多米。在铁轨南面，15米高的路堤整体下沉，沿路的绿化带和路堤下的马路往南位移了至少5米。马路约两百米左右路段下沉超过1米，缝隙超过半米，如图所示。第四十三页，编辑于星期五：六点四十六分。2）原因分析从塌陷的情况可以看出，附在软土表层的道渣路基就像鸡蛋壳，而下面的软土就像蛋黄，只要路基出现缺口，里面的软土就会流出，引发塌陷。铁路线南侧一砖瓦厂取土后，
36、挖成的深坑有大半个足球场大，短时间内根本难以填平。而上次塌陷处流出的软土，形成一片边缘弧线长达200米左右的“滑舌”扇形软土坡，并且坡前形成了二三米宽、数十米长的水洼。据施工人员介绍，经过一天的时间，铁路线北侧的鱼塘水面已经下降了1米左右，原因可能是鱼塘里的水渗到了南侧低洼地带里。第四十四页，编辑于星期五：六点四十六分。3)采取措施在软土地基上修建和维护铁路是世界性的难题，铁道部赶赴现场的专家组曾考虑过改线，但经商议后发觉，架桥时间太长，改线施工量太大，经过实际测量计算，专家组决定采用“反压法”制服软土滑移。形象的说，就是在线路两侧先筑两道防线。北侧的鱼塘边，将有中铁十二局用钢板桩钉牢路基塌方
37、长度为159米，而他们在往土里钉上500根钢板桩，每根长度12.5米，这些钢板桩这些钢板桩再环环相扣，形成170米的铜墙铁壁，牢牢架起铁路路基。南侧将在滑移的软土外围修筑反压护道，对软土滑舌进行拦截。等到等到南北两翼基础稳固之后，再在路基部分填充宕石和道渣，最后才是铺设铁轨。同时，上海铁路局调配了400多名工程技术及施工人员和50余台设备到现场进行抢修。第四十五页，编辑于星期五：六点四十六分。案例案例2 上海莲花河畔景苑上海莲花河畔景苑“楼倒倒楼倒倒”事故事故1）事故概述2009年6月27日清晨5时30分左右，上海闵行区莲花南路、罗阳路口西侧“莲花河畔景苑”小区内一栋在建的13层住宅楼全部倒塌
38、。由于倒塌的高楼尚未竣工交付使用，所以，事故并没有酿成特大居民伤亡事故。但是，造成一名施工人员死亡。第四十六页，编辑于星期五：六点四十六分。2）原因分析：事发楼房附近有过两次堆土施工：第一次堆土施工发生在半年前，堆土距离楼房约20米，离防汛墙10米，高3到4米；第二次堆土施工发生在6月下旬。6月20日，施工方在事发楼盘前方开挖基坑，土方紧贴建筑物堆积在楼房北侧，堆土在6天内即高达10米。专家组成员、上海岩土工程勘察设计研究院技术总监顾国荣说，第二次堆土是造成楼房倒覆的主要原因。土方在短时间内快速堆积，产生了3000吨左右的侧向力，加之楼房前方由于开挖基坑出现凌空面，导致楼房产生10厘米左右的位
39、移，对PHC桩(预应力高强混凝土)产生很大的偏心弯矩，最终破坏桩基，引起楼房整体倒覆。第四十七页，编辑于星期五：六点四十六分。据有关质检和调查部门初定：上海楼盘倒覆事故诱因之一是工地过高堆积建筑土方。在大楼倒覆的前一天，由于工地施工造成大量堆土，附近的淀浦河防汛墙曾出现了70余米塌方险情，有关方面连夜组织抢险工作。发生事故后，现场依然可以看到防汛墙边的堆土高达一层楼，部分防汛墙断裂，向河边移出数十厘米。堆土过高压迫地基，导致地下土层移位、沉降，楼房地桩承受不了而断裂。失当堆放的土方在高楼北侧对地基形成了高加载；地下车库深度4.6米的大开挖取土在高楼南侧形成了对地基的大减载；地基的土体在高楼南、
40、北两侧形成了高差较大的凌空面。于是，“大楼两侧的压力差使土体产生水平位移”，该水平位移使高差较大的凌空面处的地基发生滑动变形而导致地基失稳。最终，地基的失稳导致了高楼的整体倾斜倒塌。第四十八页，编辑于星期五：六点四十六分。案例案例3 南京内燃机实验室地基不均匀沉降事故南京内燃机实验室地基不均匀沉降事故1）事故概述南京内燃机实验室位于江苏工学院院内，建筑面积1140平方米。建筑物长53米，宽16米，局部高达8.9米。自土建主体基本完成，施工过程中就出现了不均匀沉降，造成了墙体裂缝。通过现场观察知道，排架部分基本没有问题。而砖混部分纵横墙上都有裂缝出现，其中纵墙上裂缝较为发达，且裂缝呈一定的规律性
41、，越靠近大功率间其裂缝急宽且长，并向东渐弱，逐渐变化为从西端的左底右高的裂缝走向，并且，都从窗角开始向两侧延伸。最长的裂缝有1.5米以上，缝宽打17毫米。另外，还出现2米左右的水平裂缝。同时发现，靠西端部分下沉极小，但是从中间部分向东下沉则第四十九页，编辑于星期五：六点四十六分。基本一致，沉降量190毫米左右；而从西端到中间部分，下沉量基本上是逐渐加大的。在外墙的裂缝口上，上口凸出下口墙面68毫米，有部分裂缝错位较大，都出现在纵墙上。2）原因分析由现有资料及地层岩性和物理力学测量报告可知，该建筑物所在地基地层较为复杂，局部场地为泥炭和淤泥质亚粘土层，层厚较大，土质较弱，均属高压缩性土层。土质结
42、构松散，含有氧化铁、腐植物、有机物，更增加了土层的压缩性。由于软土层较浅，施工时还可能使软土表面受到搅动。后经静力触探，结果使基础下20厘米即为淤泥层，探至11米尚未穿透，西端软土层厚13米，东端软土层厚20余米，地基承载力力仅有2060千牛/米。第五十页，编辑于星期五：六点四十六分。桩基础与带基础之间的连接部分没有截然断开，沉降缝两侧的墙直接砌在桩基础承台上，并且带基也与承台连在一起。以上分析可知，由于地基为岩性较差的多层次软基，产生了建筑物的严重下沉，而桩基础部分处理得当，下沉较小。下沉严重的带基部分靠桩基一端由于带基与桩基连接在一起，桩基又阻碍带基的下沉，造成建筑物带基部分西端下沉小，东
43、端下沉大的不均匀沉降，致使墙体开裂变形。3）处理措施采用静力向基础内压入预制短桩的方法，对带基础进行了加固处理。共布置桩孔200个，总桩长296.3米，加固深度为1017米。具体施工步骤为：第五十一页，编辑于星期五：六点四十六分。基础拓宽 将基础边缘土方挖开，开凿原有的混凝土保护层，焊接压桩承台钢筋，浇捣承台混凝土。短桩制作 预制长2米截面200*200毫米的短桩。插筋长度要留准，准端面要平整。压桩 从西端依次向东进行，注意保持两侧压桩平衡对称前进，防止建筑物两侧不平衡。保证压桩连续进行，不可间断。同时要注意仪表指示的反力应大于桩所承受的垂直压力的1.5倍。封桩处理凿去桩头，清理干净，浇注C3
44、0混凝土5080毫米厚。沉降观测和试桩经两根桩试压，压桩力分别为244千牛和314千牛，可满足压桩施工要第五十二页，编辑于星期五：六点四十六分。案例案例 4 湖北武汉市桥苑新村住宅楼桩基整体失稳爆湖北武汉市桥苑新村住宅楼桩基整体失稳爆破拆除案例破拆除案例1）工程概述该楼为一幢18层钢筋混凝土剪力墙结构住宅楼，建筑面积为1.46万m2，总高度56.5m。1995年1月开始施工，9月中旬主体结构封顶，11月底完成室外装修和室内部分装饰及地面工程。1995年12月3日发现该工程向东北方向倾斜，顶端水平位移470mm。为了控制因不均匀沉降导致的倾斜，采取了在倾斜一侧减载与在对应一侧加载，以及注浆、高压
45、粉喷、增加锚杆静压桩等抢救措施，曾一度使倾斜得到控制。但从12月21日起，该楼又突然转向西北方向倾斜，虽采取纠偏措施，但无济于事，倾斜速度加快，12月25日顶端水平位移达2884mm，整幢楼的重心偏移了1442mm。第五十三页，编辑于星期五：六点四十六分。为了确保相邻建筑及住户的安全，建设单位立即提请市政府同意，采取上层结构618层定向爆破拆除的措施，消除濒临倒塌的危险。爆破的时间是1995年12月26日，这次重大事故造成的直接经济损失达711万元。2）原因分析造成这次事故的原因是大量工程桩偏斜，造成桩基整体失稳。桩基选型不当 该楼的地基是经过工程勘察的，在勘察报告中建议选用大口径钻孔灌注桩，
46、桩尖持力层可选用埋深40m的砂卵石层。但为了节约投资，又改选用容易产生偏位的夯扩桩；第五十四页，编辑于星期五：六点四十六分。基坑支护方案不合理 为了节约投资，建设单位自行决定在基坑南侧和东南段打5排粉喷桩，在基坑西端打2排粉喷桩，其余坑边采用放坡处理，致使基坑未形成完全封闭。这样基坑开挖后，边坡发生滑移，出现险情；专家们分析认为该支护方案存在严重缺陷，导致大量工程桩倾斜，这是桩基整体失稳的重要原因；将地下室底板抬高2m，致使建筑物埋深达不到规范的规定，削弱了建筑物的整体稳定性 该工程原设计桩顶标高为-5.50m，当336根夯扩桩已施工完190根时，设计人员竟然同意建设单位将地下室底板标高提高2
47、m。第五十五页，编辑于星期五：六点四十六分。按规范规定，高层建筑物最小埋置深度不应小于其高度的1/15。使已完成的190根桩都要接长2m，接桩处成了桩体最薄弱处，有的桩成为折线形，在水平推力作用下，接桩处往往首先破坏。案例案例5 回顾经典回顾经典加拿大特朗斯康谷仓倾斜事故加拿大特朗斯康谷仓倾斜事故1）事故概述加拿大特朗斯康谷仓，平面呈矩形，长度59.44m，宽度23.47m，高度31.00m，容积36368m3，谷仓为圆筒仓，每排13个仓，共5排，总计65个圆筒仓组成。谷仓的基础为整块钢筋混凝土筏板基础，基础厚度61cm，基础埋深3.66m。第五十六页，编辑于星期五：六点四十六分。谷仓自重20
48、000t，相当于装满谷物后总重量的42.5%，9月起往此谷仓装谷物，仔细装载均匀分布。10月当谷仓装了31822m3谷物时，发现谷仓下沉，每小时沉降达30.5cm。结构物向西倾斜，并在24h内，整座谷仓倾倒，倾斜角度达2653谷仓西端下沉7.32m，东端上抬1.52m。10月18日检查倾倒后谷仓上部钢筋混凝土筒仓，坚如磐石，仅有极少的表面裂缝。第五十七页，编辑于星期五：六点四十六分。第五十八页，编辑于星期五：六点四十六分。2）原因分析经检查，谷仓工程未做勘察。设计根据邻近工程基槽开挖试验结果，计算地基承载力为352kPa，。谷仓场地位于冰川湖的盆地中。地基表层为近代沉积层，厚3m；表层下面为冰
49、川沉积粘土层，厚达12.2m；粘土层下面为冰川下冰碛层，固结良好，厚为3m。在离谷仓18.3m处打了一些钻孔，从粘土原状试样测得：粘土层的平均含水量随深度而增加，从40%到约60%；无侧限抗压强度qu从118.4kPa减小到70.0kPa；平均液限L=105%，塑限p=35%，塑性指数高达IP=70。由试验可知这层粘土是高胶体、高塑性的。第五十九页，编辑于星期五：六点四十六分。按太沙基教授公式计算地基承载力f，如采用粘土层无侧限抗压强度平均值100kPa，则f为276.6kPa，小于谷仓地基破坏时的基础底面压力329.4kPa。若用qumin=70.0kPa计算，则f=193.8kPa，更远小
50、于容仓地基滑动时的实际基底压力。卡拉费斯计算指出：加荷速率对地基事故起作用，因为荷载突然施加的地基承载力小于加荷固结逐渐进行的承载力，这对粘土尤为重要，因粘土需很长时间才能完全固结。据裴克教授资料计算，抗剪强度增长所需时间约为1年，而谷物荷载施加仅45天，几乎相当于突然加荷。第六十页，编辑于星期五：六点四十六分。综上所述，加拿大特朗斯康谷仓破坏的主要原因为：谷仓事先未做勘察，设计盲目进行，采用设计荷载远超过地基土的承载力值，导致谷仓发生地基整体滑动破坏。3）事故处理方法在谷仓基础下，新做70多个混凝土墩，支承在岩石地基上，用50t级千斤顶388个，逐渐将倾斜的基础顶起来，补救工程在倾斜谷仓底部