地基与基础工程质量事故分析与处理

第一节 地基工程质量事故分析与处理
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 降量较小，四层房屋的沉降量较大，五层至六层则更大。
图2-5 某建筑物沉降随时间衰减曲线
第一节 地基工程质量事故分析与处理
测定，其天然含水率达到65%～75%，这种淤泥质的容许承 载力为40～50KPa，而原设计竟错误采用100～120kPa，差 2.5倍。
•
由于基础出现了严重的持续不断的不均匀沉降，使本
来配筋严重不是、截面过小的梁柱构件产生日益增大的附
加应力，开始是构件出现多处明显裂缝，最后是底层某些
最薄弱的柱子首先达到极限受力状态，其所受荷载转递给 其他底层柱，经过连锁反映，在瞬间全部结构发生破坏， 导致整幢房屋一塌到底
建筑工程质量事故分析 第2版
第二章 地基与基础工程质量事故分析与处理
第一节 地基工程质量事故分析与处理 第二节 基础工程质量事故分析与处理 第三节 工程实例分析
第一节 地基工程质量事故分析与处理
一、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。 (一)地基失稳事故
图2-2 加拿大特朗斯康谷仓的地基事故
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4.强夯地基质量事故的原因 二、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，所提供的土体性质指标及地基承载力不确 切 例如某办公楼，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。 (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。
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1)属于结构构件失效形式有： ① 内撑压屈或锚拉杆断裂(见图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(见图2-11b)。支护墙过薄、 土压力计算不准、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(见图2-11c)。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。
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(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，则产生倾斜的可能 性较大。 3.地基湿陷变形对上部结构产生的影响 (1)基础及上部结构开裂 湿陷性黄土地基引起房屋下沉量大，墙体 裂缝大，并开展迅速。 (2)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。 (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。 4.地基胀缩变形对上部结构产生的影响
• 该谷仓由于整体刚度极大，因此虽倾斜极为严重 ，但谷仓本身却完好无损。后于土仓基础之下做 了七十多个支承于下部基岩上的混凝土墩，使用 了388个50t千斤顶以及支撑系统才把仓体逐渐扶 正，但其位置比原来降低了近4.0m。这是地基产 生剪切破坏，建筑物丧失其稳定性的典型事故实 例。
第二章 地基与基础工程质量事故分析与处理
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(1)建筑物的开裂破坏一般具有地区性成群出现的特性 建筑物大 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。 (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)。
图2-6 墙体裂缝示意图 a)正八字形 b)倒八字形 c)局部斜裂缝 d)水平裂缝
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• 地基失稳事故（加拿大特朗斯康谷仓事故 ）
1913年9月装谷物，10月17日装了31822t谷物时，1小时竖 向沉降达30.5cm，24小时倾斜26°53，西端下沉7.32m，
东端上抬1.52m，上部钢混筒仓完好无损。
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• 后查明谷仓基础底面单位面积压力超过300kPa， 而地基中的软粘土层极限承载力才约250kPa，因 此造成地基产生整体破坏并引发谷仓严重倾斜。
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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所示。
图2-7 房屋下地基松动
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图2-8 房屋下土移动
3)房屋位于斜坡下部，房屋要经受滑动土体的侧压力(见图2-9)S曲线
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图2-3 地基局部剪切破坏
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(二)地基变形事故
图2- 4 地基冲切剪切破坏
广东海康县海康大旅店倒塌事故案例分析
• 该工程坐落在湛江市通海南岛的公路旁， 雷城镇西湖塘畔的稻田边上，是一座新建 的公共建筑，当时是当地最高、标准最好 的一栋大楼。在进行装饰施工收尾阶段， 于1982年5月3日倒塌，七层大楼一塌到底 ，造成一次死亡4人，重伤1人，经济损失 严重的重大事故。
(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。
(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 。
2.不均匀沉降对上部结构产生的影响
(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。 (3)钢筋混凝土柱倾斜或开裂 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。
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(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。 (2)盲目套用设计图样 当建筑场地选定后，设计者没有选择的余地 ，往往只能按具体情况采用天然地基或进行地基处理。 (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。 (三)施工问题 (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，2～6层为混合结构。
图2-9 滑动土体压在房屋上
3.基坑工程质量事故 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。
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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。
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② 支护墙底部走动(见图2-11d)。主要原因是基坑底部土质太差，能 承受的被动土压力很小，或支护墙埋深过浅使得墙底部被动土压力 不足，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(见图2-11e)。软土地基中当基坑内土体不断挖 去，坑内土体高差使支护墙外侧土体向坑内方向挤压。 4)基坑内管涌(见图2-11f)。当基坑内侧地下水位过高，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。
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(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、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。 (4)地质勘察报告不详细、不准确 地质勘察报告不详细、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。 (二)设计方案及计算问题
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(4)台阶隆起、门窗歪斜 冬天由于冻胀，台阶隆起导致外门不易推 开，来年开冻以后台阶又回落。 (三)斜坡失稳引起地基事故 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。 2.斜坡上房屋稳定性破坏类型 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所示。
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(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。 (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.地基冻胀、融陷变形对上部结构产生的影响 (1)墙体裂缝 一、二层轻型房屋的墙体裂缝很普遍。 (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。 (3)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 在农村单层住宅采暖房屋里。
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(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。 (四)环境及使用问题
1.基础施工的环境影响(振动桩、钻孔灌注桩) 2.地下水位变化（施工监控）
3.使用条件变化所引起的地基土应力分布变化 1)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。 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。 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。