土力學與地基基礎(chǔ)(第四版)第十一章 地基基礎(chǔ)事故

土力學與地基根底

第11章地基根底工程事故與分析實例

第11章、地基根底工程事故與分析實例

第一節(jié)地基根底事故類型及原因

第二節(jié)地基根底事故的人為因素

第三節(jié)地基根底事故預防與處理

第四節(jié)建筑工程事故案例介紹概述國內(nèi)外建筑工程事故調(diào)查說明，多數(shù)工程事故源于地基問題。地基根底屬于隱蔽工程，難以檢查發(fā)現(xiàn)，一旦發(fā)生事故，危害極大，且處理難度大。出現(xiàn)地基根底事故苗頭時，應加強監(jiān)測并分析原因，確定合理的處理方法及時處理。11.1地基根底事故類型及原因事故類型：墻體開裂事故原因：地基沉降不均勻造成危害：墻體開裂輕那么影響美觀和實用，重那么危及平安。事故類型：建筑整體傾斜事故原因：地基沉降不均勻；設(shè)計或使用不當。造成危害：建筑傾斜、開裂、傾覆、倒塌。事故類型：建筑嚴重下沉事故原因：地基承載力不夠，建筑整體發(fā)生均勻或不均勻下沉。造成危害：建筑開裂、散水倒坡，雨水積聚，建筑物與外部之間連接的各種管道、電纜等錯位或發(fā)生斷裂。事故類型：根底開裂事故原因：地基軟硬突變時，在交界處產(chǎn)生巨大剪應力導致開裂。造成危害：對上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴重影響，深埋地下處理困難。事故類型：地基滑動事故原因：建筑荷重傳到根底底面的接觸應力大于地基土抗剪強度。造成危害：建筑整體滑動導致傾斜或傾倒，且突發(fā)性強。事故類型：地基溶蝕與管涌事故原因：長期地下水產(chǎn)生溶洞溶蝕，導致地基根底被掏空。造成危害：建筑突發(fā)性發(fā)生大幅度的不均勻沉降，導致傾斜或坍塌。事故類型：土坡滑動事故原因：土坡失穩(wěn)產(chǎn)生滑動造成危害：建筑突發(fā)性和消滅性的坍塌、埋沒。事故類型：地基液化失效事故原因：地基為砂土或粉土，且地下水位高，發(fā)生地震時產(chǎn)生振動液化，失去承載能力。造成危害：地震時，建筑發(fā)生大范圍的嚴重沉陷、開裂或傾覆。事故類型：基槽變位滑動事故原因：基坑邊坡土體承載力缺乏；地表及地下水滲流作用，造成的涌砂、涌泥、涌水等而導致邊坡失穩(wěn)，基坑坍塌。邊坡支護結(jié)構(gòu)的強度、剛度或者穩(wěn)定性缺乏，引起支護結(jié)構(gòu)破壞，導致邊坡失穩(wěn)，基坑坍塌。造成危害：突發(fā)性強，可瞬間埋沒基槽內(nèi)的一切人或物，還可能導致附近建筑開裂。事故類型：季節(jié)性凍脹事故事故原因：地基土中的水在冬季零度以下凍結(jié)成冰，因膨脹拱起建筑。溫度上升再化為水后土體呈流塑狀態(tài)，造成建筑下沉。造成危害：通常產(chǎn)生不均勻沉降，導致建筑開裂或傾斜。事故類型：特殊土地基事故事故原因：濕陷性黃土地基、膨脹土地基、凍土地基、鹽漬土地基等，都會導致建筑沉降。造成危害：建筑開裂、傾斜等。11.2地基根底事故的人為因素11.2.1不勘察或勘察不仔細11.2.2設(shè)計工作失誤11.2.3施工質(zhì)量低劣11.2.4建筑規(guī)劃錯誤11.2.5地下設(shè)施影響11.2.6超量開采地下水11.2.7支護措施不當11.2.8使用維護不當11.2.9其他因素11.3根底事故的預防及處理11.3.1事故預防1、精心勘查2、精心設(shè)計3、精心施工11.3.2事故處理1、現(xiàn)場調(diào)查：調(diào)查設(shè)計圖、工程地質(zhì)報告、施工記錄等2、現(xiàn)狀評估和預估：根據(jù)對現(xiàn)狀的評估和預估，分析并決定事故處理意見3、確定合理有效的補救方案：事故發(fā)生后，如地基已穩(wěn)定且未超標，可不必處理地基，只需對上部結(jié)構(gòu)進行補強加固處理；如地基沉降變形尚不穩(wěn)定，那么需加固地基，同時對上部結(jié)構(gòu)也要修復和補強加固；如建筑結(jié)構(gòu)嚴重損壞，那么需撤除重建。11.4根底事故案例國外案例1——加拿大特朗斯康谷倉根底事故〔1〕概況加拿大特朗斯康谷倉長59.44米,寬23.47米，高31.0米，容積36368立方米。谷倉為圓筒倉，每排13個圓筒倉，共5排65個圓筒倉組成。谷倉的根底為鋼筋混凝土筏基，厚61厘米，根底埋深3.66米。谷倉于1911年開始施工，1913年秋完工。谷倉自重20000噸。

1913年9月開始往谷倉裝谷物。當谷倉裝了31822立方米谷物時，1小時內(nèi)垂直沉降達30.5厘米，谷倉整體結(jié)構(gòu)逐漸向西傾斜，并在24小時內(nèi)傾倒，傾斜度達26度。谷倉傾倒后，上部鋼筋混凝土筒倉堅如盤石，僅有極少的外表裂縫?！?〕事故原因事后經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，特朗斯康谷倉發(fā)生地基滑動強度破壞的主要原因是對谷倉地基土層事先未作勘察、試驗與研究，而是直接采用了附近建筑基槽352kPa地基承載力的試驗結(jié)果。后經(jīng)勘察試驗與計算，谷倉地基實際承載力為，遠小于谷倉破壞時發(fā)生的壓力329.4kPa，因此，谷倉地基因超載發(fā)生強度破壞而滑動，導致這一嚴重事故的發(fā)生。由于谷倉整體剛度較高，地基破壞后，筒倉仍保持完整，無明顯裂縫?！?〕處理方法為修復筒倉，在根底下設(shè)置了70多個支承于深16m基巖上的混凝土墩，使用了388只千斤頂，逐漸將傾斜的筒倉糾正。補救工作是在傾斜谷倉底部水平巷道中進行，新的根底在地表下深10.36m。經(jīng)過糾傾處理后，谷倉于1916年起恢復使用。修復后位置比原來降低了4m。國外案例2——美國大型水泥倉庫根底事故〔1〕概況建于美國紐約市漢森河旁的一座大型水泥倉庫，上部結(jié)構(gòu)為圓筒形殼，直徑13米，高度23.33米；其根底為整塊鋼筋混凝土筏板根底，筏板厚度0.78米，根底埋深2.80米。1940年，當這座水泥倉庫裝載水泥后發(fā)生嚴重下沉，隨后整座水泥倉庫發(fā)生傾倒。傾倒后倉庫的傾角達45度，地基土被擠出地面高5.18米。與此同時，離水泥筒倉凈距23米以外的辦公樓受水泥倉庫傾倒的影響也發(fā)生傾斜。54〔2〕事故原因事后經(jīng)勘察發(fā)現(xiàn)，水泥倉庫的地基土分為四層。表層為厚度5.49米的黃色粘土；第二層為厚度17.07米的藍色層狀粘土，標準貫入試驗錘擊數(shù)N＝8～11，估計承載力為84—105kPa；第三層為厚度僅1.83米的棕色碎石混粘土；第四層為巖石。水泥倉庫筏板根底位于表層黃色粘土中部；由于黃色粘土層不厚，根底底面以下僅約2.7米，根底寬度超過13米，地基主要持力層為第二層藍色粘土。水泥倉庫高度達23.33米，裝載水泥后的地基荷載估計在200～250kPa之間，遠大于藍色粘土的地基承載力，使倉庫地基發(fā)生剪切強度破壞而整體滑動。由于地基軟弱，地基整體滑動產(chǎn)生巨大的滑動力，使滑動體外側(cè)土發(fā)生變形，也導致23米外的辦公樓地基變形而傾斜。

水泥倉庫設(shè)計時沒有認真進行地基承載力的計算，是這次事故的主要原因。當這座水