防災減災工程學 第22章 巖土工程災害新課件

16037-20a主編16037-20a主編第22章巖土工程災害22.1巖土工程事故分類

22.2巖土工程中因地基沉降造成的事故實例

22.3巖土工程中因地基失穩(wěn)造成的工程事故實例

22.4巖土工程中因建筑物地基溶蝕與滲透破壞造成的事故實例

22.5巖土工程事故災害的防治措施第22章巖土工程災害22.1巖土工程事故分類

22.222.1巖土工程事故分類1.地基變形造成的工程事故地基在建筑的載荷作用下產生沉降，包括瞬時沉降、固結沉降和蠕變沉降三部分。(1)嚴重沉降。由于建筑物的荷載，使地基產生附加應力，引起地基的沉降。嚴重沉降不僅使散水倒坡、雨水積聚，而且往往使上下水道、照明與通信電纜以及煤氣管內外網連接斷裂，造成事故。(2)傾斜。由于不均勻沉降，使建筑物整體傾斜，嚴重的造成建筑物倒塌。2.地基失穩(wěn)造成的工程事故凡建筑物荷載超過地基極限荷載，則該地基將發(fā)生強度破壞，整幢建筑物將沿著地基中某一薄弱面發(fā)生滑動而傾倒，這是災難性的事故。

3.建筑物地基溶蝕與滲透破壞這類事故由于地下水的運動而引起。

4.邊坡強度破壞人工邊坡如開挖基槽，不注意護坡或護坡不周，將發(fā)生基槽變位或滑動。22.1巖土工程事故分類1.地基變形造成的工程事故地基在22.1巖土工程事故分類5.地基震害凡地基為飽和狀態(tài)疏松粉、細砂或粉土，在強烈地震作用下，地基發(fā)生液化，喪失承載力，導致建筑物傾倒、裂縫破壞。

6.凍脹及其他事故寒冷地區(qū)地基可能發(fā)生凍脹，導致墻體裂縫。22.1巖土工程事故分類5.地基震害凡地基為飽和狀態(tài)疏松22.2巖土工程中因地基沉降造成的事故實例22.2.1例1.某市18層大樓因嚴重傾斜而被爆破拆除

22.2.2例2.墨西哥市藝術宮地基沉降事故

22.2.3例3.上海奉賢縣貝港橋坍塌事故

22.2巖土工程中因地基沉降造成的事故實例22.2.1例22.2.1例1.某市18層大樓因嚴重傾斜而被爆破拆除1.工程事故概況

2.事故原因分析22.2.1例1.某市18層大樓因嚴重傾斜而被爆破拆除1.1.工程事故概況某市B棟大樓是一棟在建的18層鋼筋混凝土剪力墻結構住宅樓(以下簡稱B棟樓)，建筑面積1.46萬m2，總高度56.6m。1995年1月開始樁基施工，4月初基坑挖土，9月中旬主體工程封頂。11月底完成室外裝修和室內部分裝飾及地面工程，圖22-1a為結構封頂時的照片。12月3日發(fā)現(xiàn)該工程向東北方向傾斜，頂端水平位移470mm，為了控制因不均勻沉降導致的傾斜，采取了在傾斜一側減載與在對應一側加載，以及注漿、高壓粉噴、增加錨桿靜壓樁等搶救措施，曾一度使傾斜得到控制。但從12月21日起，B棟樓又突然轉向西北方向傾斜，雖多次召集專家會商，并采取糾偏措施，但無濟于事，傾斜速度加快，12月25日頂端水平位移2884mm，整座樓重心偏移了1442mm，如圖22-1b所示。為確保工程質量、確保B棟樓相鄰建筑及住戶的生命財產安全，建設單位主動要求并報市政府同意，采取上層結構6～18層定向爆破拆除的措施，從根本上消除了B棟樓的質量隱患，圖22-1c是控爆后的照片。由此造成直接經濟損失711萬元，社會影響極壞，已近于災害性事故。1.工程事故概況某市B棟大樓是一棟在建的18層鋼筋混凝土剪2.事故原因分析(1)樁型選用不當。

(2)基坑支護方案不能滿足開挖要求。

(3)基坑開挖未按方案實施，造成工程樁大量傾斜。

(4)將地下室底板抬高2m，建筑物埋深達不到國家規(guī)范的規(guī)定，削弱了建筑物的整體穩(wěn)定性。

(5)歪樁上接樁，豎向荷載形成分量，降低了單樁承載力。

(6)基坑回填土未按規(guī)范結構設計總說明回填夯實。2.事故原因分析(1)樁型選用不當。

(2)基坑支護方案(1)樁型選用不當。22Z1.TIF(1)樁型選用不當。22Z1.TIF(2)基坑支護方案不能滿足開挖要求。該工程地質勘察報告中強調指出：“基坑開挖時應采取坑壁支護及封底補強措施?！辈⒘谐隽丝颖谥ёo設計所需要的有關參數(shù)表。建設單位曾委托某單位設計過基坑開挖5m的支護方案，該設計為9排粉噴樁重力式擋土墻，設計單位經過穩(wěn)定和變形計算，認為不能滿足要求，故未出任何正式施工圖。(2)基坑支護方案不能滿足開挖要求。該工程地質勘察報告中強(3)基坑開挖未按方案實施，造成工程樁大量傾斜。在基土十分軟弱，又無封閉支護措施的情況下，施工單位編制基坑開挖方案規(guī)定：先在基坑內滿揭表層土3m，再在深坑區(qū)跳格開挖接樁。但是，施工時，為趕進度違背開挖方案規(guī)定，僅在深坑區(qū)揭表層土3m，接著采用5m寬條狀連續(xù)順序開挖，一次到位，在條間形成5m高的臨空面，致使大量工程樁傾斜，而且工程樁還受到重型機械的碾壓和鏟斗的碰撞，造成兩根斷樁。(3)基坑開挖未按方案實施，造成工程樁大量傾斜。在基土十分(4)將地下室底板抬高2m，建筑物埋深達不到國家規(guī)范的規(guī)定，削弱了建筑物的整體穩(wěn)定性。1)地下室底板標高往上提高2m，就使該工程埋置深度由-5m變?yōu)?3m。

2)由于地下室底板標高往上提高2m，使已完成的190根樁均要接長2m，灌注樁的接樁處是樁體的最薄弱處，通常個別樁體接樁是有的，但如此大量的樁要接樁具有較大的危險性、特別是已完成的190根樁體中已發(fā)現(xiàn)有不少樁是傾斜的，如垂直地面水平接樁，就使接樁后的樁體形成折線形。(4)將地下室底板抬高2m，建筑物埋深達不到國家規(guī)范的規(guī)定(5)歪樁上接樁，豎向荷載形成分量，降低了單樁承載力。1)沿底板四周預留40個350mm×350mm洞口，以備一旦出現(xiàn)不均勻沉降時采取加固補強的措施。

2)在±0.000標高以上施工中，采用信息法施工，每層都做沉降觀測。

3)減輕上部主體荷載。(5)歪樁上接樁，豎向荷載形成分量，降低了單樁承載力。1)(6)基坑回填土未按規(guī)范結構設計總說明回填夯實。專家分析認為，回填土是采用雜填土隨意堆積，更沒有分層夯實，降低了基礎的側向限制，不利于建筑物的穩(wěn)定。(6)基坑回填土未按規(guī)范結構設計總說明回填夯實。專家分析認22.2.2例2.墨西哥市藝術宮地基沉降事故1.工程事故概要2.事故原因分析3.事故處理方法22.2.2例2.墨西哥市藝術宮地基沉降事故1.工程事故概1.工程事故概要西哥市藝術宮是一座具有紀念性的早期建筑，此藝術宮于1904年落成，至今已有100年歷史。藝術宮動工修建時，附近的公路路面與藝術宮室外地面齊平。當藝術宮建成后，經幾十年時間，地基下沉量高達4m，而臨近的公路也下沉2m。公路路面至藝術宮門前，高差達2m。參觀者需步下九步臺階，由公路進入藝術宮。這是地基沉降最大的典型實例。由于藝術宮嚴重下沉，不僅使散水倒坡，雨水積聚，室內外高差懸殊；而且水、電外網連接斷裂，造成使用不良和修理的工程量增加。1.工程事故概要西哥市藝術宮是一座具有紀念性的早期建筑，此2.事故原因分析(1)表層為人工填土及砂夾卵石層。

(2)第二層為超高壓縮性淤泥。

(3)第三層為砂夾卵石，厚度約4m。

(4)第四層為粘土，厚約10m。

(5)第五層為砂卵石，堅硬狀態(tài)，厚度達150m。2.事故原因分析(1)表層為人工填土及砂夾卵石層。

(23.事故處理方法藝術宮嚴重下沉是由于地基超高壓縮性淤泥的壓縮變形造成的。3.事故處理方法藝術宮嚴重下沉是由于地基超高壓縮性淤泥的壓22.2.3例3.上海奉賢縣貝港橋坍塌事故1.工程及事故概況2.事故原因分析3.調查結果22.2.3例3.上海奉賢縣貝港橋坍塌事故1.工程及事故概1.工程及事故概況22Z2.TIF1.工程及事故概況22Z2.TIF1.工程及事故概況圖22-3橋墩下沉情況1.工程及事故概況圖22-3橋墩下沉情況2.事故原因分析(1)鉆孔灌注樁施工技術資料不齊全，不正確。

(2)用鉆芯取樣法，查明了樁身范圍內的實物質量和實際樁長。2.事故原因分析(1)鉆孔灌注樁施工技術資料不齊全，不正(1)鉆孔灌注樁施工技術資料不齊全，不正確。1)無成孔測試資料，無孔徑曲線圖，無垂直度，孔壁穩(wěn)定曲線，混漿密度及回淤檢測資料，無鋼筋質量評定，無隱蔽驗收資料。

2)檢查混凝土灌注記錄發(fā)現(xiàn)橋墩每根樁的實灌混凝土量為14.75m3，資料虛假。(1)鉆孔灌注樁施工技術資料不齊全，不正確。1)無成孔測(2)用鉆芯取樣法，查明了樁身范圍內的實物質量和實際樁長。1)樁頂部分(1m范圍)混凝土密實，強度較高，達到設計要求。

2)樁身混凝土質量從外觀看由上而下逐步衰減，其規(guī)律是從密實→疏散→淤泥(含少量骨料)→原狀土。

3)1號孔(東橋墩)鉆孔在-13.50m，2號孔(西橋墩)鉆孔在-14.02m以下為已攪動過的淤泥、含有少量骨料，已喪失承載能力。

4)1號孔在-23.10m以下為原狀土，2號孔在-19.23m以下為原狀土。

5)樁身混凝土沒有達到設計持力層-26.00m。(2)用鉆芯取樣法，查明了樁身范圍內的實物質量和實際樁長。3.調查結果事故原因查明，造成這起橋梁下沉坍塌事故的主要原因是2個橋墩的鉆孔灌注樁施工質量嚴重低劣，樁身質量差，長度不足，樁尖沒有達到設計要求的持力層，由于承載力嚴重不足，造成橋梁突然下沉。3.調查結果事故原因查明，造成這起橋梁下沉坍塌事故的主要原22.3巖土工程中因地基失穩(wěn)造成的工程事故實例22.3.1例4.美國紐約某水泥倉庫地基滑動事故

22.3.2例5.加拿大特朗斯康谷倉地基超載事故

22.3巖土工程中因地基失穩(wěn)造成的工程事故實例22.3.122.3.1例4.美國紐約某水泥倉庫地基滑動事故1.工程事故概要2.事故原因分析3.事故處理方法22.3.1例4.美國紐約某水泥倉庫地基滑動事故1.工程事1.工程事故概要美國紐約某水泥倉庫，位于漢森河旁。水泥倉庫的上部結構為圓筒形，直徑d=13m，地面以上高度為21.31m。基礎為整塊筏板基礎，筏板厚度78cm，基礎埋深d=2.80m。1940年，當水泥倉庫裝儲水泥后，倉庫發(fā)生大量沉降。不久，水泥倉庫整體傾倒。倉庫傾斜角呈45°。地基土被擠出地面，高達5.18m。與此同時，離水泥倉庫凈距23m以外的辦公樓，也發(fā)生了傾斜。1.工程事故概要美國紐約某水泥倉庫，位于漢森河旁。水泥倉庫2.事故原因分析(1)表層為黃色粘土，厚度約5.5m。

(2)第2層為藍色粘土，標準貫入試驗錘擊數(shù)N=8～11，承載力為84～105kPa，層厚約為17.0m。

(3)第3層為碎石混粘土，棕色，厚變較小，僅約1.8m。

(4)第4層為巖石。2.事故原因分析(1)表層為黃色粘土，厚度約5.5m。

圖22-4美國紐約水泥倉庫地基傾倒剖面圖2.事故原因分析圖22-4美國紐約水泥倉庫地基傾倒剖面圖2.事故原因分析3.事故處理方法在水泥倉庫裝載水泥后，已發(fā)現(xiàn)倉庫嚴重下沉。3.事故處理方法在水泥倉庫裝載水泥后，已發(fā)現(xiàn)倉庫嚴重下沉。22.3.2例5.加拿大特朗斯康谷倉地基超載事故1.工程事故概要2.事故原因分析

3.事故處理方法22.3.2例5.加拿大特朗斯康谷倉地基超載事故1.工程事1.工程事故概要加拿大特朗斯康谷倉為圓筒倉，每排13個圓筒倉，5排，一共65個圓筒倉組成整體。谷倉平面呈矩形，長度59.44m，寬度23.47m，高度31.00m，總容積為36368m3。谷倉的基礎為鋼筋混凝土筏極基礎，筏板厚度為61cm，基礎埋深3.66m。谷倉1911年動工，2年后，于1913年秋季完工。谷倉自身質量為20000t，相當于裝滿谷物后，滿載總質量的42.5%。1913年9月起，谷倉開始仔細地裝載谷物，谷物均勻分布。10月，當谷倉已裝載31822m3谷物時，發(fā)現(xiàn)谷倉嚴重下沉，1h內，豎向沉降量達30.5cm，結構向西傾斜。24h后，即10月18日，谷倉整體傾倒。傾斜度離垂線達26°53′。谷倉西端下沉7.32m，谷倉東端反而上抬1.52m(見圖22-5)。1.工程事故概要加拿大特朗斯康谷倉為圓筒倉，每排13個圓筒圖22-5加拿大特朗斯康谷倉事故分析圖1.工程事故概要圖22-5加拿大特朗斯康谷倉事故分析圖1.工程事故概要2.事故原因分析(1)谷倉地基事先未作勘察、試驗與研究。

(2)借用鄰近工程的資料，盲目設計，采用的設計荷載超過地基土的抗剪強度，導致這一嚴重事故發(fā)生。

(3)谷倉使用時，加荷速率太快，粘土地基中孔隙水壓力上升，使有效應力降低，促使地基滑動致破壞。2.事故原因分析(1)谷倉地基事先未作勘察、試驗與研究。3.事故處理方法特朗斯康谷倉地基滑動、嚴重傾倒后，經檢查上部結構筒倉完好。3.事故處理方法特朗斯康谷倉地基滑動、嚴重傾倒后，經檢查上22.4巖土工程中因建筑物地基溶蝕與滲透破壞造成的事故實例(1)如當?shù)鼗鶐r是石灰?guī)r，在地下水長期作用下，可能產生巖溶(喀斯特)，并伴生土洞，則影響建筑場地的穩(wěn)定性。

(2)在山區(qū)殘積土或坡積土，因土的粒徑大小相差懸殊，在地下水作用下，可能產生溶蝕。

(3)在巖溶發(fā)育地區(qū)或礦產采空區(qū)，在地下水作用下，尤其地暴雨時，在向下的滲透力作用下，可能產生地表坍坑，直接危及建筑物的安全。

(4)在地下水的流速大的區(qū)域，如土質級配不良，則細土顆?？赡鼙粵_走而產生管涌。

(5)在地下水位以下基槽開挖，遇土質為粉細砂或粉土，則將產生流砂。22.4巖土工程中因建筑物地基溶蝕與滲透破壞造成的事故實例22.4巖土工程中因建筑物地基溶蝕與滲透破壞造成的事故實例(6)建造水庫，抬高水位時，如處理不當，使水力坡降超過臨界值，則水庫下游將產生滲透破壞。22.4巖土工程中因建筑物地基溶蝕與滲透破壞造成的事故實例22.4巖土工程中因建筑物地基溶蝕與滲透破壞造成的事故實例22.4.1例6.美國亞拉巴馬州凈水工廠地基事故

22.4.2例7.?？谑幸谎睾＝ㄖ叵率疑细∈鹿?/p>

22.4.3例8.上海市某基坑塌方事故

22.4巖土工程中因建筑物地基溶蝕與滲透破壞造成的事故實例22.4.1例6.美國亞拉巴馬州凈水工廠地基事故1.工程事故概況2.事故原因分析

3.經驗教訓22.4.1例6.美國亞拉巴馬州凈水工廠地基事故1.工程事1.工程事故概況美國東南部，亞拉巴馬州凈水工廠，建在一座小山旁，廠區(qū)地基為殘積土，基巖為石灰?guī)r。在凈水工廠的沉淀池和過濾建筑物的建造中，開挖基槽達6m深。施工時發(fā)現(xiàn)槽底局部粘土很軟，曾使推土機陷入很深，最后需使用起重機把推土機吊起。建筑物施工期間，不慎打破了附近的自來水總管。水管直徑為457mm。在閥門關閉前，將容量為226m3的大水箱的水放空，大量水滲入地下。凈水工廠竣工后，過濾建筑物發(fā)現(xiàn)不均勻沉陷，沉淀池的墻體發(fā)生裂縫。工廠投產一個月后，一天早上，值班操作人員突然聽到很響的咕嘟聲，隨著一連串的像遠距離大炮開炮的隆隆聲后，又以尖銳的劈啪響聲達到高潮。過濾建筑物發(fā)生搖動，并從建筑物頂部一直裂到底部。建筑物的一半發(fā)生了傾斜。沉淀池的水已完全排干，在池底出現(xiàn)大洞穴，寬達1.5～3.0m。這座凈水工廠遭到完全破壞。1.工程事故概況美國東南部，亞拉巴馬州凈水工廠，建在一座小2.事故原因分析凈水工廠沉淀池，直接位于高度裂隙的石灰?guī)r帶上面，殘積土的顆粒大小相差懸殊，巖石表面高低不規(guī)則。當自來水總管破壞后，226m3的大量水滲入地基，使土的細顆粒被沖走流失，發(fā)生侵蝕破壞，導致沉淀池底部出現(xiàn)大的缺口。大量水入滲地基，泡軟了地基土，使土的壓縮性增大，引起嚴重的不均勻沉降，導致建筑物墻體開裂與傾斜。2.事故原因分析凈水工廠沉淀池，直接位于高度裂隙的石灰?guī)r帶3.經驗教訓(1)凈水工廠是經常大量處理水的工廠，建筑場地必須選在穩(wěn)定的場地上。

(2)選址時如無其他場址可選，則地基必須加固處理，如可采用強夯，將殘積土超壓密。

(3)施工期間對水管應嚴格保護，不允許把自來水總管打破，連小的自來水管都應注意不被打破，做到嚴格防水。

(4)設計要保證沉淀池有足夠的強度，池底板必須用整體的鋼筋混凝土結構，并與側墻整體聯(lián)結好。3.經驗教訓(1)凈水工廠是經常大量處理水的工廠，建筑場地22.4.2例7.?？谑幸谎睾＝ㄖ叵率疑细∈鹿?996年9月，?？谑薪浭?2級颶風襲擊，并伴有400mm以上的大暴雨。在濱海大道旁某商住小區(qū)內，一座停工中的占地面積達3000m2的2層地下室突然竄出地面5～6m，整體傾斜，猶如平地出現(xiàn)一艘水泥船，停泊在兩幢高樓的中間。雖然經過降水、牽引、歸位等工程措施處理，但仍因地下室兩端高差達90cm而無法扶正，且頂板和外墻均已開裂，不能繼續(xù)利用而報廢。這一典型的抗浮失穩(wěn)的事故再次告誡人們，粘性土中的巨大浮力不容忽視。22.4.2例7.海口市一沿海建筑地下室上浮事故1996年22.4.3例8.上海市某基坑塌方事故1997年1月16日，上海發(fā)生9m深的倒虹引水渠道基坑塌方事故?；娱_挖采用高壓水沖法施工，已開挖至設計標高，正在綁扎底板鋼筋時，基坑北側邊坡突然整體失穩(wěn)。將位于邊坡頂部的第1級井點管推移達13m，滑坡長度50m，約5000m3的土方迅速涌入坑中，淹沒了整個基坑，涌高6m多，將9名工人埋入土中。原設計邊坡坡度為1∶1.5、1∶2.0和1∶30的復合坡，變化的坡度之間設1m寬的馬道，邊坡的坡度不能說是不緩，但仍未能避免事故，這值得引起人們的深思，提示我們遇此類情況應注意切斷虹吸。22.4.3例8.上海市某基坑塌方事故1997年1月16日22.5巖土工程事故災害的防治措施(1)精心勘察。

(2)精心設計。

(3)精心施工。22.5巖土工程事故災害的防治措施(1)精心勘察。

(2(1)精心勘察。1)場地穩(wěn)定性的評價。

2)為巖土工程設計提供場地地層和地下水分布的幾何參數(shù)和巖土體工程性狀參數(shù)。

3)對巖土工程施工過程中可能出現(xiàn)的各種巖土工程問題(如開挖、降水、沉樁等)作出預測，并提出相應的防治措施和合理施工方法的建議。

4)對建筑地基作出巖土工程評價，對基礎方案、巖土加固與改良方案或其他人工地基設計方案進行論證和提出建議，根據設計意圖監(jiān)督地基施工質量。

5)預測由于場地及鄰近地區(qū)自然環(huán)境的變化對建筑場地可能造成的影響，以及工程本身對場地環(huán)境可能產生的變化及其對工程的影響。

6)為現(xiàn)有工程安全性的評定、擬建工程對現(xiàn)有工程的影響和事故工程的調查分