第三章地基和基础工程质量事故与处理

3.1 地基工程质量事故

3.1.1 地基工程事故原因分析

1.地质勘查深度不足或者根本不勘察

2.基础设计不调查、不计算

3.软弱地基不处理

4.忽视寒冷地区地基土的冻胀

5.基础埋置深度不足

6.地基基础缺乏防护、防水、排水措施

7.不按图纸规范施工，粗制滥造

3.1.2 地基失稳事故

地基失稳破坏的原因，是由于地基中各点的剪应力随着荷载的增加而不断增加，当地基中局部范围内的剪应力达到土的抗剪极限强度时，便会产生局部剪切破坏。如局部破坏的范围扩大而连成整体，则地基将失去稳定性，并可能引起建筑物的严重破坏。地基的失稳破坏属剪切破坏，有以下3种情况

1.整体剪切破坏

当荷载大于某数值时，基础急剧下沉。同时，在基础周围的地面有明显的隆起现象，继而，基础倾斜，甚至倒塌，地基发生整体剪切破坏。如加拿大特朗斯康谷仓，受载后，地基发生滑动严重倾斜，是地基发生整体滑动、丧失稳定性的典型例子(见图3•1)。该谷仓建在较厚的软黏土地基上，受荷后谷仓西侧突然陷入土中8•8m，东侧则抬高1•5m，但该谷仓的整体性很强，仓身完好无损。

2.局部剪切破坏

与前类似，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，基础周围地面也有隆起现象，但基础无明显的倾斜或倒塌。软黏土和松沙地基易发生这一类型的破坏。如广东海康县7层框架结构的旅馆建造在淤泥质软土地基上，设计人员在无地质勘探资料的情况下，盲目地按照100~12OkPa的承载力设计，并错误地采用独立基础，造成因地基失稳而倒塌的严重事故。事故发生后，实测地基承载力仅为

40~5OkPa，又由于少算荷载，柱的承载力也远达不到要求。基础的严重不均匀沉降，使上部结构产生很大的附加内力，导致结构倒塌，造成直接经济损失60余万元。

3.冲切剪切破坏

压缩性较大的软黏土和松沙，由于弱土层的变形使基础连续下沉，产生过大的沉降，基础就像切入土中一样。故称为冲切剪切破坏。

在建筑工程中，地基失稳事故比变形事故少，但失稳的后果是严重的，有时是灾难性的。

3.1.3 地基变形事故

1.湿陷性黄土地基的变形

湿陷性黄土呈黄色或褐黄色，粉土颗粒含量常占土重的60扒以上，含有大量的碳酸盐、硫酸盐和氯化物等可溶盐类，天然孔隙比在1左右，土中具有肉眼可见的大孔隙。在覆土层的自重压力和建筑物的附加压力作用下受水浸湿，土的结构迅速破坏，其强度也迅速降低，并发生显著的附加沉降。在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土称为湿陷性土，属于特殊土。有些杂填土也具有湿陷性。广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷性。（这里所说的黄土泛指黄土和黄土状土。湿陷性黄土又分为自重湿陷性和非自重湿陷性黄土，也有的老黄土不具湿陷性）。

1)湿陷性黄土地基变形特征：

(1) 湿限变形特点只出现在受水浸湿部位，其特点是变形量大，常常超过正常压缩变形几倍甚至几十倍，发展快，受水浸湿后1~3h就开始湿陷。湿陷的出现完全取决于受水浸湿的概率。

(2)外荷湿陷变形特征发展迅速、湿陷稳定快。

(3)自重湿陷变形特征产生与发展比外荷湿陷要缓慢，稳定历时长。且其发展是有一定条件，如浸水面积小时，自重湿陷就很不安分，甚至完全不产生湿陷。

2)湿陷变形对上部结构产生的效应：

(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。

2软土地基的不均匀沉降

1)软弱土地基变形特征

软土一般是指抗剪强度较低、压缩性较高、渗透性较小的淤泥、淤泥质土、某些冲填土和杂填土及其他高压缩性土层。软弱土地基的变形主要有以下3个特征。

(1)沉降大而不均匀软土地区大量沉降观测资料统计表明，砖混结构的建筑物3层房屋的沉降量约为15~2Ocm，4层房屋一般为20一5Ocm，5~6层房屋的沉降可达到7Ocm。有吊车的单层工业厂房沉降约为20~4Ocm。如果上部结构各部分荷载的差异较大，建筑物的体型又较复杂，或者土层不均匀，将会引起很大的不均匀沉降。软土地基的不均匀沉降，是造成建筑物裂缝损坏或倾斜等事故的重要原因。

(2)沉降速率大软土地基的沉降速率较大，一般工业与民用建筑，活荷载较小时，竣工时沉降速率大约为0·5~15mm/d，活荷载大的工业建筑(构筑)物，最大沉降速率可达45mm/d。约在施工期0·5~1a的时间内，是建筑物差异沉降发展最为迅速的时期，也是建筑物最易出现裂缝的时期。

(3)沉降稳定历时长因软弱土的渗透性低，孔隙水不易排除，故沉降稳定历时记在比较厚的软土层上，建筑物基础的沉降往往持续几年乃至十几年。

2)不均匀沉降对上部结构产生的效应

(1)砖墙开裂。不均匀沉降使墙体受弯或受剪而开裂。

(2)砖柱断裂。砖柱断裂产生水平和垂直两种裂缝。前者是因不均匀沉降使柱产生纵向弯曲所致，多出现在柱中部，沿水平灰缝发展，使砖柱受压面积减少，严重时可使局部压碎。垂直缝一般因承压强度不足所致，发生在强度薄弱处。

(3)钢筋混凝土柱倾斜或断裂。因沉降差别大使柱倾斜，并在柱顶产生较大的水平力，使柱身弯矩增大而开裂，且集中在柱身变形截面处及地面附近。

(4)高耸建筑物倾斜。建立在软土地基的烟囱、水塔、筒仓、立窑、油罐和储气柜等高耸构筑物，如采用天然地基，则产生倾斜的可能性较大。

3膨胀土地基膨胀或收缩

1)膨胀土地基涨缩变形特征

膨胀土是指黏粒成分主要由强亲水性矿物组成，具有吸水膨胀和失水收缩且胀缩性能较大的黏性土。膨胀土地基的变形主要表现为不均匀性和可逆性。随季节气