地基基礎工程(工程事故分析)

1、1,第六章 地基基礎工程 第一節(jié) 建筑工程對地基的要求 國內外建筑工程事故調查表明多數工程事故源于地基問題，特別是在軟弱地基或不良地基地區(qū)，地基問題更為突出。建筑場地地基不能滿足建筑物對地基的要求，造成地基與基礎工程事故。各類建筑工程對地基的要求可歸納為下述三個方面的要求： 1.地基承載力或穩(wěn)定性方面□在建(構)筑物的各類荷載組合作用下(包括靜荷載和動荷載)，作用在地基上的設計荷載應小于地基承載力設

2、計值，以保證地基不會產生破壞。□各類土坡應滿足整體穩(wěn)定要求，不會產生滑動破壞。,2,□若地基承載力或穩(wěn)定性不能滿足要求，地基將產生局部剪切破壞或沖切剪切破壞、或整體剪切破壞。地基破壞將導致建(構)筑物的結構破壞或倒塌。 2.沉降或不均勻沉降方面 □在建(構)筑物各類荷載組合作用下(包括靜荷載和動荷載)，建筑物沉降和不均勻沉降不能超過允許值。 □沉降和不均勻沉降值較大時，將導致建(構)筑物產生裂縫

3、、傾斜，影響正常使用和安全。 □不均勻沉降嚴重的可能導致結構破壞，甚至倒塌。 □建筑地基基礎設計規(guī)范(GBJ 7—89)給出的建筑物的地基變形允許值見表6-1所示。規(guī)范規(guī)定對表中未包括的其它建筑物的地基變形允許值，可根據上部結構對地基變形的適應能力和使用上的要求確定。,3,地基中滲流可能造成兩類問題：□一類是因滲流引起水量流失；□另一類是在滲透力作用下產生流土、管涌。流土和管涌可導致土體局部破壞，嚴

4、重的可導致地基整體破壞。不是所有的建筑工程都會遇到這方面的問題，對滲流問題要求較嚴格的是蓄水構筑物和基坑工程。滲流引起的問題往往通過土質改良，減小土的滲透性，或在地基中設置止水帳幕阻截滲流來解決。建筑工程對地基的要求可以概括為上述三個方面。每項建筑工程都會遇到地基承載力和地基沉降、不均勻沉降問題，設計人員都要回答這二個問題。  第二節(jié) 地基與基礎的基本形式 一、地基基本形式 當天然地基能夠滿足建(構)

5、筑物對地基的要求時，采用天然,4,地基。當天然地基不能滿足建(構)筑物對地基的要求時，需要對天然地基進行地基處理形成人工地基，以滿足建(構)筑物對地基的要求。通常建筑物地基可分為天然地基和人工地基兩大類。 □天然地基中土層分布最常見的是層狀地基和均質地基，也有一些地基中土層分布很不均勻。后者往往屬于不良地基，需要進行地基處理形成人工地基。 □層狀地基是指在持力層范圍，或在壓縮層范圍內，天然地基是由二層或二

6、層以上不同性質的土層組成。 □均質地基是指在上述范圍內，土體性質基本相同，屬于同一土層。 當然，嚴格的均質地基是不存在的，地基土是自然的、歷史的產物，同一土層，土體的強度與剛度也是隨深度變化的。按照上述分析，天然地基通?？煞譃閷訝畹鼗途|地基兩類。,5,□人工地基隨地基處理方法不同主要可形成均質地基、層狀地基、復合地基和樁基礎等不同形式?！蹙|地基:當加固區(qū)的寬度和厚度與荷載作用面積或者與其相應的地基

7、持力層或壓縮層厚度相比較都已滿足一定的要求，可稱為均質地基。□層狀地基：若加固區(qū)厚度較小時，可稱為層狀地基?！鯊秃系鼗?天然地基在地基處理過程中部分土體得到增強，或被置換，或在天然地基中設置加筋材料，加固區(qū)是由基體(天然地基土體)和增強體兩部分組成的人工地基稱為復合地基。 復合地基加固區(qū)整體看是非均質的。根據地基中增強體的方向又可分為水平向增強體復合地基和豎向增強體復合地基。豎向增強體習慣上稱樁，有時也稱為柱。豎向增強

8、體復合地基通常稱為樁體復合地基。廣義講，人工地基也包括樁基礎，樁是深入地基中柱型構件，樁與連接樁頂的承臺組成深基礎。樁基礎是一種常見的基礎型式。它將上部結構的荷載，通過較弱,6,地層或水傳遞到深部較堅硬的，壓縮性小的土層或巖層。將人工地基與天然地基統(tǒng)一考慮，并將樁基也包括在內，地基具有下述幾種形式(圖5-2-1)： (1)均質地基； (2)層狀地基； (3)豎向增強體復合地基； (4)水平向增強體復合地基

9、； (5)樁基。,,(a)均勻地基；（b）層狀地基；（c）豎向增強體復合地基； (d)水平增強體復合地基;(e)樁基。 圖5-2-1,7,二、基礎基本形式 建(構)筑物的基礎將建(構)筑物上部結構荷載傳給地基，是建(構)筑物的重

10、要組成部分?；A分類方法很多。按基礎埋置深度可分為： □淺埋基礎(條形基礎、柱基礎、片筏基礎、殼體基礎等)； □深埋基礎(樁基礎、沉井基礎、沉箱基礎、地下連續(xù)墻基礎等)； □明置基礎。 按基礎變形特性可分為柔性基礎和剛性基礎。按基礎形式可分為：獨立基礎、聯(lián)合基礎、條形基礎、片筏基礎、箱形基礎、樁基礎、管柱基礎、地下連續(xù)墻基礎、沉井基礎和沉箱基礎等。 

11、 第三節(jié) 常見地基與基礎工程事故分類及原因綜述 一、工程事故分類 按土力學原理，常見地基與基礎工程事故分類如下：,,8,1.地基變形造成工程事故 地基在建筑物荷載作用下產生沉降，包括瞬時沉降、固結沉降和蠕變沉降三部分。當總沉降量或不均勻沉降超過建筑物允許沉降值時，影響建筑物正常使用造成工程事故。特別是不均勻沉降，將導致建筑物上部結構產生裂縫，整體傾斜，嚴重的造成結構破壞。建筑物傾斜導致荷載偏心將改變荷載分布

12、，嚴重的可導致地基失穩(wěn)破壞。 2.地基失穩(wěn)造成工程事故 結構物作用在地基上的荷載密度超過地基承載力，地基將產生剪切破壞，包括整體剪切破壞、局部剪切破壞和沖切剪切破壞三種形式(圖5-3-1)。地基產生剪切破壞將使建筑物倒塌或破壞。,,9,,,,圖5-3-1 地基破壞的三種形式(a)整體剪切破壞；(b)局部剪切破壞；(c)沖切剪切破壞 ?整體剪切破壞(圖5-3-1a)——當上部荷載很大，超過地基極限荷載時，地基土從基

13、礎一側到另一側發(fā)生連續(xù)滑動面的破壞。破壞時基礎四周地面隆起，房屋傾倒乃至倒塌。這種破壞多在壓縮性較小的密實砂和堅硬粘土中發(fā)生。 ?沖切剪切破壞(圖5-3-1b)——上部荷載使得地基土連續(xù)下沉，建筑物產生過大不容許沉降的破壞。破壞時基礎切入土中，無滑動面，地面不隆起，房屋沒有很大傾斜更不會倒塌。這種破壞多發(fā)生在壓縮性較大的松砂和軟粘土中。 ?局部剪切破壞(圖5-3-1c)——介于前二者之間。破壞時滑動面,10,從基礎一邊開始，

14、終止于地基中某點，地面略有隆起但房屋不會明顯傾斜或倒塌。 3.地基滲流造成工程事故 土中滲流引起地基破壞造成工程事故主要有下述幾種情況： □滲流造成潛蝕，在地基中形成土洞、溶洞、或土體結構改變，導致地基破壞； □滲流形成流土、管涌導致地基破壞； □地下水位下降引起地基中有效應力改變，導致地基沉降，嚴重的可造成工程事故。 4.土坡滑動造成工程事故 建在土坡上或土坡頂和土坡坡趾附近的建

15、(構)筑物會因土坡滑動產生破壞。造成土坡滑動的原因很多，除坡上加載、坡腳取土等人為因素外，土中滲流改變土的性質，特別是降低土層界面強度，,,以及土體強度隨蠕變降低等是重要原因。 5.地震造成工程事故 地震對建筑物的影響不僅與地震烈度有關，還與建筑場地效應、地基土動力特性有關。 ?唐山地震后調查發(fā)現，普遍存在同一烈度區(qū)內建筑物破壞程度有顯著差異．對同一類土，因地形不同，可以出現不同的場地效應，房屋的震

16、害因而不同。在同樣的場地條件下，粘土地基和砂土地基、飽和土和非飽和土地基上房屋的震害差別也很大。 ?地震對建筑物的破壞還與基礎型式、上部結構、體型、結構型式及剛度有關。 6.特殊土地基工程事故 這里特殊土地基主要指濕陷性黃土地基、膨脹土地基、凍土地基、以及鹽漬土地基等。 特殊土的工程性質與一般土不同，特殊土地基工程事故也有其特殊性。 濕陷性黃土在天然狀態(tài)上具有較高強度和較低的壓縮性，但,12

17、,受水浸濕后結構迅速破壞，強度降低，產生顯著附加下沉。在濕陷性黃土地基上建造建筑物前，如果沒有采取措施消除地基的濕陷性，則地基受水浸濕后往往發(fā)生事故，影響其正常使用和安全，嚴重時甚至導致建筑物破壞。 ?土中水凍結時，其體積約增加原水體積的9％。土體在凍結時，產生凍脹，在融化時，產生收縮。土體凍結后，抗壓強度提高，壓縮性顯著減小，土體導熱系數增大并具有較好的截水性能。土體融化時具有較大的流變性。凍土地基因環(huán)境條件改變，地基土體產生

18、凍脹和融化，地基土體的凍脹和融化導致建筑物開裂、甚至破壞，影響其正常使用和安全。 ?鹽漬土含鹽量高，固相中有結晶鹽，液相中有鹽溶液。鹽漬土地基浸水后，因鹽溶解而產生地基溶陷。另外鹽漬土中鹽溶液將導致建筑物材料腐蝕。地基溶陷和對建筑物材料腐蝕都可能影響建筑物的正常使用和安全，嚴重時可導致建筑物破壞。 7.其他地基工程事故,13,除了上述原因外，地下工程(地下鐵道、地下商場、地下車庫和人防工程等)的興建，地下采礦造成的采空區(qū)

19、，以及地下水位的變化，均可能導致影響范圍內地面下沉造成地基工程事故。另外，各種原因造成的地裂縫也將造成工程事故。 8.基礎工程事故 除地基工程事故外，基礎工程事故也將影響建筑物的正常使用和安全。基礎工程事故可分為基礎錯位事故、基礎構件施工質量事故、以及其它基礎工程事故。 ?基礎錯位事故是指因設計、或施工放線造成基礎位置與上部結構要求位置不符合。如工程樁偏位，柱基礎偏位，基礎標高錯誤等。 ?基礎施工

20、質量事故類型很多，基礎類型不同，質量事故不同。如樁基礎，發(fā)生斷樁、縮頸、樁端未達設計要求、樁身混凝土強度不夠等；又如擴展基礎，混凝土強度未達要求，鋼筋混凝土表面出現蜂窩、露筋或孔洞等。,14,其他基礎事故如基礎型式不合理、設計錯誤造成的工程事故等。 二、工程事故原因綜述 造成地基與基礎工程事故的原因主要來自下述方面： 1.對場地工程地質情況缺乏全面、正確地了解 許多地基與基礎工程事故源于對建筑場地

21、工程地質情況缺乏全面、正確了解。沒有正確了解建筑場地土層分布、各土層物理力學性質，就會錯誤估計地基承載力和地基變形特性，導致發(fā)生地基與基礎工程事故。 造成設計人員對建筑場地工程地質和水文地質情況缺乏全面、正確了解主要有下述情況： (1)工程勘察工作不符合要求 沒有按照規(guī)定要求進行工程勘察工作，如勘察布孔間距偏大、鉆孔取土深度太淺，造成勘察取土不能全面反映建筑場地地基土,15,層實際情況。也有少數情況屬于工

22、程勘察工作質量事故造成。在取土、試樣運輸和土工試驗過程中發(fā)生質量事故，致使提供的工程地質勘察報告不能反映實際情況。如提供的土的強度指標 和變形模量與實際情況差距很大，不能反映實際性狀。 (2)建筑場地工程地質和水文地質情況非常復雜 某些工程地質變化很大，雖然已按規(guī)范有關規(guī)定布孔進行勘察，但還不能全面反映地基土層變化情況。如地基中存在尚未發(fā)現的暗平浜、古河道、古墓、古井等。這種情況導致地基與基礎工程事故，為數也不少。

23、 (3)沒有按規(guī)定進行工程勘察工作 沒有按規(guī)定進行工程勘察工作造成工程事故雖然很少，但也時有所聞。應嚴格按工程建設程序開展工程建設工作。 2.設計方案不合理或設計計算錯誤設計方案不合理或設計計算錯誤主要有下述幾個方面問題：,16,(1)設計方案不合理 設計人員不能根據建筑物上部結構荷載、平面布置、高度、體型，場地工程地質條件，合理選用基礎型式，造成地基不能滿足建筑物對它的要求，導致工程事故。

24、 (2)設計計算錯誤 反映在地基與基礎工程設計計算方面的錯誤主要有下述三方面：□荷載計算不正確，低估實際荷載，導致地基超載造成地基承載力或變形不能滿足要求?！趸A設計方面錯誤?；A底面積偏小造成承載力不能滿足要求，或基礎底平面布置不合理，造成不均勻沉降偏大。 □地基沉降計算不正確導致不均勻沉降失控。 產生設計計算方面的錯誤的原因多數是設計者不具備相應的設計水平，設計計算又沒有經過認真復核審查，使錯誤不能

25、得到糾正而造成的。也有一些設計計算方面的錯誤是認識水平問題造成,的。 3.施工質量造成地基與基礎工程事故 在地基與基礎工程事故中，因為施工質量問題造成的事故所占比例不小。施工質量方面的問題主要有下述兩方面： (1)未按設計施工圖施工 基礎平面位置、基礎尺寸、標高等未按設計要求進行施工。施工所用材料的規(guī)格不符合設計要求等。 (2)未按技術操作規(guī)程施工 施工人員在施工過程中

26、未按操作規(guī)程施工，甚至偷工減料，造成施工質量事故。 4.環(huán)境條件改變造成地基與基礎工程事故 環(huán)境條件改變會造成地基與基礎工程事故，常見有下述情況： (1)地下工程或深基坑工程施工對鄰近建筑物地基與基礎的影響；,(2)建筑物周圍地面堆載引起建筑物地基附加應力增加導致建筑物工后沉降和不均勻沉降進一步發(fā)展； (3)建筑物周圍地基中施工振動或擠壓對建筑物地基的影響； (4)地下水位變化對建筑物地基的影響。

27、 5.其他原因造成地基與基礎工程事故 ?上述四方面原因造成工程事故通過努力是可以避免的，也有一些地基與基礎工程事故是難以避免的。如按50年一遇標準修建的防洪堤，遇到百年一遇的洪水造成的基礎沖刷破壞；又如由超過設防標準的地震造成的地基與基礎工程事故；前面提到的少數地質情況特別復雜而造成地基與基礎工程事故也屬于這一類。   ?地基與基礎工程事故還與人們的認識水平有關，某些工程事故是由工程問題的隨

28、機性、模糊性，以及未知性造成的。隨著人類認識水平的提高，可減少該類事故的發(fā)生。,19,第四節(jié) 事故預防及處理對策 一、事故預防 絕大多數地基與基礎工程事故是可以預防的，精心設計、精心施工可以預防工程事故中的絕大部分。 □搞好工程勘察:預防地基與基礎工程事故首先要重視對建筑場地工程地質和水文地質條件的全面、正確了解。要做到這一點，關鍵要搞好工程勘察工作。 □其次要做到精心設計。在全面、正確了解場地工程地質

29、條件的基礎上，根據建筑物對地基的要求，進行地基基礎設計。如天然地基不能滿足要求，則應進行地基處理形成人工地基，并采用合理的基礎型式。 □最后要做到精心施工。合理的設計需要通過精心施工來實現。要杜絕施工質量事故。 二、事故處理原則及程序,20,1. 分析事故產生的原因:發(fā)生地基與基礎工程事故后，要分析事故產生的原因，對工程事故現狀作出評估并對其進一步發(fā)展作出預估。2. 提出事故處理意見：在現場研究和進行詳細分析的基礎上提

30、出事故處理意見。3. 組織專家組委托工程顧問公司咨詢：必要時可組織專家組或委托工程顧問公司提出事故處理意見。 □對地基不均勻沉降造成上部結構開裂、傾斜的，如地基沉降確已穩(wěn)定，且不均勻沉降未超標準，能保證建筑物安全使用的情況，只需對上部結構進行補強加固，不需對地基進行加固處理。 □若地基沉降變形尚未穩(wěn)定，則需對建筑物地基進行加固，以滿足建筑物對地基沉降的要求。在地基加固的基礎上，對上部結構進行修復或補強加固。已有建筑物地

31、基加固和糾偏技術在第五章中詳細介紹。,21,□若地基與基礎工程事故已造成結構嚴重破壞，難以補強加固，或進行地基加固和結構補強費用較大，還不如拆除原有建筑物重建時，則應拆除原有建筑物，進行重建。 地基與基礎工程事故處理程序如書中圖6—3所示。 第五節(jié) 地基與基礎加固方法分類  當天然地基不能滿足建筑物對它的要求時，需要進行地基處理，形成人工地基以滿足建筑物對它的要求。當已有建筑物地基與基礎發(fā)生工程事故

32、，需要對已有建筑物地基與基礎進行加固，以保證其正常使用和安全。地基與基礎加固方法很多，按加固原理可分為下述八類： 1.置換 置換是用物理力學性質較好的巖土材料置換天然地基中的部分或全部軟弱土體或不良土體，形成雙層地基或復合地基，以達到提高地基承載力、減少沉降的目的。主要包括換土墊層法、,22,擠淤置換法、褥墊法、振沖置換法(或稱振沖碎石樁法)、沉管碎石樁法、強夯置換法、砂樁(置換)法、石灰樁法，以及EPS超輕質料填土法等

33、。 2.排水固結 排水固結是指土體在一定荷載作用下固結，孔隙比減小，強度提高，以達到提高地基承載力，減少工后沉降的目的。主要包括加載預壓法、超載預壓法、砂井法(包括普通砂井、袋裝砂并和塑料排水帶法)、真空預壓與堆載預壓聯(lián)合作用，以及降低地下水位等。 3.灌入固化物 灌入固化物是向土體中灌人或拌入水泥、或石灰、或其他化學固化漿材在地基中形成增強體，以達到地基處理的目的。主要包括深層攪拌法(包括漿體噴射和

34、粉體噴射深層攪拌法)、高壓噴射注漿法、滲入性灌漿法、劈裂灌漿法、擠密灌漿法和電動化學灌漿法等。,23,,4.振密、擠密 振密、擠密是采用振動或擠密的方法使未飽和土密實，土體孔隙比減小，以達到提高地基承載力和減少沉降的目的。主要包括表層原位壓實法、強夯法、振沖密實法、擠密砂樁法、爆破擠密法、土樁、灰土樁法等。 5.加筋 加筋是在地基中設置強度高、模量大的筋材，以達到提高地基承載力、減少沉降的目的。強度高、模量大的筋

35、材，可以是鋼筋混凝土也可以是土工格柵、土工織物等。主要包括加筋土法、土釘墻法、錨固法、樹根樁法、低強度混凝土樁復合地基和鋼筋混凝土樁復合地基法等。 6.冷熱處理 冷熱處理是通過凍結土體，或焙燒、加熱地基土體改變土體物理力學性質以達到地基處理的目的。它主要包括凍結法和燒結法兩種。,24,7.托換 托換是指對原有建筑物地基和基礎進行處理和加固或改建。主要包括基礎加寬法、墩式托換法、樁式托換法以及綜合托換法等。

36、 8.糾偏 ? 糾偏是指對由于不均勻沉降造成傾斜的建筑物進行矯正的手段。主要包括加載糾偏法、掏土糾偏法、頂升糾偏法和綜合糾偏法等。 ?各類地基處理方法的簡要原理和適用范圍如書中表6—2所示。有的地基處理方法主要用于天然地基加固，有的地基處理方法主要用于已有建(構)筑物地基加固，有的兩種情況均適用。 ? 對地基處理方法進行嚴格的統(tǒng)一分類是很困難的。不少地基處理方法具有多種效用，例如土樁和灰土樁法既有擠密

37、作用又有置換作用。另外，還有一些地基處理方法的加固機理以及計算方法目前還不是十分明確。,25,尚需進一步探討。地基處理方法不斷發(fā)展，功能不斷擴大，也使分類變得更加困難。因此上述分類僅供讀者參考。 第六節(jié) 一般地基和基礎工程缺陷和事故的主要因素及其現象 一、因地基土層分布軟硬不均造成的缺陷和事故由于地基土層分布軟硬不均導致建筑物墻體開裂、地面陷裂、樓面拉裂，以至結構發(fā)生傾斜、房屋發(fā)生損傷的實例在建筑工程中是屢見不鮮的。究

38、其原因，是建筑結構各部位產生過大的(超過規(guī)范容許值)不均勻沉降所致。具體地說又可分為以下幾類情況： □第1類情況是地基中存在著局部高壓縮性軟弱土層； □第2類情況是雖然整個建筑物的地基中分布有軟弱土層，但它們的厚薄相差懸殊； □第3類情況多屬于山區(qū)建筑，由于山區(qū)巖石表面傾斜，巖石頂面以上覆蓋的土層厚薄也隨之不同；,26,□第4類情況是建筑物某一部位的基礎不恰當地設置在回填土上。下面分別列舉案例加以說明。

39、 工程實例1： 北京某校教室樓為三層磚混結構，二、三層為現澆鋼筋混凝土大梁和預制樓板，屋蓋為木屋架、瓦屋面，西側輔助房間及樓梯間為四屋鋼筋混凝土現澆樓蓋。此樓設計時即發(fā)現基礎落在不均勻土層上：東南角下為較堅實的亞粘土，而西北占總面積2／3范圍內卻有高壓縮性有機土及泥炭層，厚2—3m(圖5-1-3)。當時的處理措施是；對可能位于泥炭層上的基礎都采用鋼筋混凝土條形基礎，并將地基承載力由120kN／m2降至80kN／m2， 同

40、時在二、三層樓板下設置圈梁。此樓建成使用后第二年即多處開裂，房屋微傾，不得不停止使用，12年后進行加固。 (1)房屋開裂和傾斜情況 東、西立面墻體裂縫如圖5-1-3c、d所示。其中最寬的裂縫在西立面⑧軸線邊，自墻頂起直達房屋半高，裂縫寬30mm左右；,,27,⑧軸線屋架下內縱墻的壁柱也被拉裂，錯開30mm左右，這是北墻一端下沉，與內縱墻相連的拉梁將壁柱拉裂的緣故。在二、三層樓面上，⑨、⑩軸線附近有貫通房屋東西向的

41、裂縫，寬10～20mm不等。,,圖5-6-1平面及裂縫情況(a)鉆孔位置、三層平面及開裂情況(最寬處2lmm)；(b)泥炭土邊緣、二層平面及開裂情況(最寬處12mm)；(c)東立面裂縫；(d)西立面裂縫；(e)房屋四周相對和絕對沉降(cm),28,房屋東南角沉降小，西北角沉降大，相對沉降差82—84mm左右(圖5-1-3e)。 (2)地基土層分布(圖5-6-2鉆孔平面布置見圖5-6-2a),,圖5-6-2 鉆孔地質剖面

42、 (a)房屋軸線西側；(b)房屋軸線東側,29,表層為填土，疏松，厚2—3.5m； 第二層為亞粘土，褐灰色，a1-2＝O.45Mpa-1，厚1～1.5m； 第三層為有機土，灰黑色，較軟弱，550℃燒灼失量5％～15％，厚O.5～1.4m； 第四層為泥炭層，黑綠色，含大量未分解植物質，燒灼失量l5%～5%，＝l55%～160%,e＝3.54～3.82，a1-2＝3～3.6Mpa-1，屬超高

43、壓縮性，此層厚不均勻，多數0.5～2.3m，西端薄中部厚，東南角無此泥炭層； 第五層為砂礫石，密實，厚0.8～1.5m； 第六層為亞粘土，黃褐色，厚8～16.8m； (3)事故原因分析 1)本樓位于古池塘邊緣，泥炭層邊線正處于房屋對角線上。如果該樓在規(guī)劃設計時東移、西移或做穿越泥炭層的樁基、采用換土地基等措施，都能避免此事故。,30,所以事故主因是末處理好勘察、地基處理和建筑總平面三者關系。 2)對

44、已發(fā)現局部超壓縮性軟弱地基的處理方案是錯誤的。僅采用降低地基承載力、加大鋼筋混凝土基礎底面積、在二、三層設置圈梁的做法，它們對于地基實際發(fā)生的不均勻變形基本上不能起抵御作用。 3)房屋上部結構布置未適應地基變形特色。有三點失誤： ①房屋中部有兩個空曠樓梯間，使樓面整體性在此處嚴重削弱； ②教室，三層基本上是一個56m寬12m的大房間(中間只有兩排磚垛作為橫墻相連)，整個房屋的空間剛度太弱； ③房北端為階梯

45、教室，室內填土從北向南坡下，加劇了北部的沉降。 從以上因素分析，該樓必然西北部的沉降大于東南部。,整個房屋如同既受反向彎矩又受扭矩的梁。裂縫必然集中在房屋中部薄弱部位的頂端，上屋樓面和墻體的裂縫必然多于下層。 (4)加固處理做法(圖5-6-3),,5—6-3 某教室樓加固處理示意,(a)平面；(b)頂層圈梁；(c)三層圈梁；(d)二層圈梁；(e)窗間墻和墻面做法。,32,此樓需要等待沉降基本停止后方可進行加固處理，為

46、此等待了12年。 ?曾經考慮矽化法加固(因有機土和泥炭土很難與化學漿液化合膠結而放棄)、現澆混凝土樁托梁法(因施工困難，費用太高而放棄)、拆除第三層改為兩層的減荷法(因影響使用而放棄)等處理措施。 ?最后決定用“增設圈梁、加固墻體”的做法： 1)暫拆木屋蓋，在三層頂部增設一現澆內外墻交圈的鋼筋混凝土圈梁540mm×350mm，4Ø22，做完后再將木屋蓋恢復；

47、 2)在三層樓板頂皮標高處加設一層現澆內外墻的鋼筋混凝土圈梁(室外160mm×680mm，8Ø22；室內260mm×200mm， 4Ø22)，每隔lm用螺栓穿過磚墻加以連接； 3)在二層樓板頂皮標高處也增設類似圈梁見圖5-1-4d; 4)在外墻窗間墻和4個墻角，加設上下貫通的鋼筋(4Ø16)，并錨固在基礎上，保證各層圈梁的共同工作；,33,,,5)外墻內外兩

48、面加設Ø6＠200的鋼筋網并噴一層30mm水泥砂漿。 目前，此教室樓已安全使用多年，未發(fā)現新的開裂情況。 工程實例2： 北京某庫房樓，位于一荷花池東南側、東西干道北側。該庫房為兩層樓房，平面呈一字形，東西向長47.28m，南北向寬10.68m，高7.50m(圖5-6-4)。庫房正中為樓梯間，東西各兩大間，每間長10.80m、寬l0.20m，中部有兩個獨立柱基。內外墻均為條形基礎。,,圖5-6-4 某庫

49、房樓平面及裂縫情況,34,(1)房屋開裂情況 此樓1980年動工，當年6月竣工后使用。一年后在庫房西側二樓墻上即發(fā)現有裂縫。此后，裂縫數量增多，裂縫長度延伸，裂縫寬度展擴。1984年4月曾對此庫房作詳細調查統(tǒng)計，大裂縫已有33條，有的裂縫長度超過1.80m，寬度達10～30mm，且地面多處開裂。 同年6月4日在庫房一樓西大間南墻裂縫處貼紙，6月8日紙即被撕開，說明裂縫發(fā)展速度較快。同年10月，實測該裂縫長達2.80m

50、，寬為6～8mm。1991年2月15日再度實測該處裂縫，發(fā)現已長達3.20m，縫寬為8～10mm，且墻內外貫通。說明6年多來庫房的沉降仍在發(fā)展，但已有收斂的趨勢。(2)地基土層分布(圖5-6-5),35,,圖5-6-5土層分布圖(a)原勘察報告地層剖面(南側)；(b)重新勘察地層剖面(南側) l979年在該庫房樓設計時所采用的“建筑地基勘察報告”地層剖面圖見圖5-6-5。該報告建議的地基持力層為②層，地基設計強,,

51、36,度取f＝100kN／m2。 ?為研究事故原因和加固方案，于1984年10月重新鉆探，在庫房南北外墻各布置4孔，孔深6～7m，都鉆至堅實卵石層終孔。同時進行原位測試與土工試驗。查明土層分布如下： ?表面為填土，疏松，厚1.65—2.30m； ?第二層②為新近代沖積粘性土，場地南為粘土，場地北還有粉質粘土和粉土，呈可塑至軟塑狀態(tài)，厚1.15～2.23m； ?第三層③為有機土和泥炭，黑色；有機土為飽和可

52、塑狀態(tài)，厚0.3～1.5m不等；泥炭層極疏松，稍濕，狀如蜂窩煤引火用炭餅，有大量未腐爛植物質，含量高達41.3％，壓縮性極大；泥炭層厚度極不均勻，東西兩端很薄，l＃、4＃、8＃三孔無，7＃孔厚度超過2m； ? 第四層④為粉砂，灰色—灰黑色，密實，(東南局部有細砂薄層)厚度很不均勻，1＃、5＃ 厚度超過2m，3?？谉o，7?？變H0.2m厚。,37,(3)事故原因分析 1)原勘察失誤是事故的主因。原“勘察報告”雖有7

53、個鉆孔資料，但僅有庫房對角線的41＃46?？追謩e深5.10m、5.35m，其余5個孔深只有2m多，遠不及地基受壓層深度。 ?更值得注意的是，其中有2個孔已穿透有機土與泥炭層但卻未做記錄，“報告”中也未說明，只是簡單地建議地基計算強度為R＝1.0kg／cm2 ，即fk＝100kN／m2。這是該庫房發(fā)生嚴重質量問題的根源。 2)設計人員面對這份粗糙而不滿足設計要求的“勘察報告”，并末提出補做勘察的要求。

54、此外，(GBJ7—89)規(guī)定對于三層和三層以上房屋，其長高比L／H宜小于或等于2.5； ?本例雖為二層砌體結構，但長高比L／H＝47.28／7.50＝6.3，此值》2.5，導致房屋的整體剛度過小，對地基過大不均勻沉降的調整能力太弱。設計人又未采取加強上部結構剛度的有力結構措施，也是導致墻體開裂的重要原因。,38,,(4)加固處理做法 曾經考慮了4種加固方案： 1)三重管旋噴樁定向旋噴法——在基礎底面以下形

55、成半徑為0.6～0.8m的半圓樁，托住基礎使它們不再繼續(xù)下沉。但因為基礎底面寬度為1.2m，旋噴樁只能托住基底外側部分，將造成基礎偏心受壓；同時由于該庫房北側可供施工的空間狹窄，難以安置旋噴法的施工機械。 2)混凝土灌注樁架梁法——如若采用常規(guī)灌注樁直徑，地基中的軟弱土層可能造成縮頸；若采用大直徑灌注樁，工程量大，造價高。 3)鋼管樁架梁法——經估算需用直徑φ200、長6m的132根鋼管，不僅造價高而且在室內分段打入后的

56、連接做法既不易又難以保證質量。 4)鋼筋混凝土預制樁架梁法——它的投資少，接樁采用硫磺,39,,膠泥粘法，快速方便，被定為實施方案。所設計的預制樁橫截面為180mm×180mm，八角形，第一節(jié)長260cm，下部30cm為尖錐形，便于打入土中，第二、三節(jié)長170cm，便于運輸(庫房室內凈高3.30m，該樁分三節(jié)才能施工)。預制樁布置在墻體兩側，間距2—3m不等。橫梁采用鋼筋混凝土現澆梁，位于基礎墻的圈梁底側。 按

57、上述第(4)方案加固后，未在加固部位新發(fā)現裂縫，房屋使用情況良好。 工程實例3: 某五層住宅工程，全長81.84m，總寬13.04m。樓板采用長向預制空心板，由三條縱墻承重(圖5-6-6)。橫墻為自承重墻?；A為三步灰土、磚砌大放腳。地基為第四紀沖積亞粘土，密實，壓縮性低，地基承載力可達250kN／m2 ，設計時取180kN／m2。,40,圖5-6-6某住宅平面、裂縫及地質剖面示意(a)平面及補鉆孔；(b)補充

58、勘察土層剖面,(1)房屋開裂情況 該工程主體結構完工后，進行了一次檢查，發(fā)現西南角門口,41,處有一斜向裂縫，最寬處達10mm，直至灰土基礎上皮。裂縫上寬下窄，自下而上向西傾斜。當時在裂縫處貼石膏兩塊，一周后，上面一塊石膏裂開1mm左右。同時，內墻門洞處也有新裂縫出現，而且一層頂部墻身外角略有外傾。這些跡象表明，地基的不均勻沉降在發(fā)展中。 (2)補充勘察得到的西南角土層分布 經過對房屋西南角進行鉆孔補充勘察，發(fā)現

59、產生裂縫的屋角恰好座落在壓縮性較高的亞粘土回填土上。 ?補充勘察共計8個鉆孔(分布見圖5-6-6a)，各鉆孔土層分布見圖5-6-6b。 ?由圖可見，回填土的深度以西南角最深，向東向北逐漸變淺。填土的壓縮系數a1-2＝0.59，e＝0.78。回填土層以下為很厚,42,的黃褐色可塑性亞粘土，e＝0.65，＝52％，Ip＝14.6，IL＝0.6。過去施工時，曾經發(fā)現該處回填土的土質很差，但只是局部將基礎加深80

60、cm，以3:7灰土回填，且加深部分與原來的灰土基礎寬度相等。補充勘察資料說明，局部加深的灰土層下還有1.5m左右的回填土層，向東約11～12m，向北約12～14m，逐漸減薄至0。 ? 根據估算，墻角處的自由沉降量可達12.2cm，而無回填土處的自由沉降量只有6.5cm，差異5.7cm(局部傾斜約0.005)規(guī)范規(guī)定的允許值0.002)。 ?從上述情況看，裂縫的產生主要是由于對回填土沒有全部挖除，因而產生

61、過大不均勻沉降的緣故。,43,,?此外，上部房屋的整體剛度很差，橫墻與樓板無聯(lián)系，各層未設圈梁，也促使裂縫發(fā)展。 (3)加固處理做法(圖5-6-7) 采用柱墩架梁托底法，即在屋角墻體兩側各設置若干穿越回填土座落在亞粘土層上的毛石混凝土柱墩(直徑1～1.2m)，上架鋼筋混凝土次主梁，將原磚墻基礎挑起。計算上考慮加固后房屋能共同工作。,44,□傳力途徑是將縱墻荷載傳給貼墻兩側的次梁，再由次梁傳給橫穿墻體的主梁和柱墩。為了使縱

62、墻荷載傳給次梁，每隔1m左右在墻上剔一12cm深槽，由次梁側邊挑出槽齒伸入此深槽。為了防止主梁混凝土在達到一定強度前過早受力，在柱墩與主梁間保留40cm空隙，待主梁混凝土達到設計強度的50％后，再澆筑梁墊。 □為了驗證此工程地基基礎加固的效果、加固前在外諾墻角處設置了23個沉降觀測點。加固后第一個月測得沉降量為0.56～0.80mm，第二個月測得新沉降量為0.02～0.03mm，說明效果良好。,45,,5-6-7加固措施示意(

63、a)加固做法平面；(6)橫剖面；(b)梁墻結合處做法,[應吸取的教訓] 本節(jié)從3個側面說明地基軟硬不均造成的危害(房屋局部座落,45,在軟弱土層上、房屋完全座落在厚薄懸殊的軟弱土層上、房屋座落在山區(qū)覆蓋層厚薄不同的土層上、房屋局部座落在回填土上)。 ? 我們不能要求房屋都建造在良好地基上，但必須對擬建房屋的地基土層有全面了解，以便提出合理的地基處理方案，使房屋盡可能座落在良好的天然或人工地基上。

64、 ?我們也不可能要求房屋不發(fā)生不均勻沉降，但必須使上部結構有足夠的整體剛度，以抵御房屋必然發(fā)生的不均勻沉降而不致使墻體開裂。本節(jié)3個實例的共同教訓是： 1)工程勘察工作做得粗糙。 2)地基選擇和處理方法不當。未能使房屋座落在比較均勻的天然或人工地基上； 3)上部結構整體剛度弱。這三點教訓也就是平時常說的“情況,46,不明，決心不大，方法不好”。 3個實例的加固方案之所以成功，也是在這三方面認

65、真考慮和妥當解決的結果。 二、因建筑物基礎底面土壓力過大超過地基承裁力造成的事故 ?地基承載力是建筑地基基礎設計中的一個關鍵指標。各類地基承受基礎傳來荷載的能力都有一定的限度。 ?超過這一限度，首先發(fā)生的是建筑物具有較大的不均勻沉降，引起房屋開裂；如果超越這一限度過多，則可能因地基土發(fā)生剪切破壞而整體滑動或急劇下沉，造成房屋的傾倒或嚴重受損。 ?下面列舉兩個全世界聞名的實例。,工程

66、實例1： 加拿大特朗斯康谷倉、平面呈矩形，長度59．44m，寬度,48,23.47m，高度31.00m，容積36368m3。谷倉為圓筒倉，每排13個倉，5排，總計65個圓筒倉組成。谷倉的基礎為整塊鋼筋混凝土筏板基礎，基礎厚度61cm，基礎埋深3.66m。 ?1911年該谷倉開始施工，1913年秋完工。谷倉自重20000t，相當于裝滿谷物后總重量的42.5％。1913年9月起，往此谷倉裝谷物，仔細裝載，均勻分布

67、。 ? 10月，當谷倉裝31822m3谷物時，發(fā)現谷倉下沉，一小時沉降達30.5cm。結構物向西傾斜，并在24小時內，整座谷倉傾倒，傾斜度離垂線達26053‘。谷倉西端下沉7.32m，東端上抬1.52m。10月18日，檢查傾倒后谷倉上部鋼筋混凝土筒倉，堅如盤石，僅有極少的表面裂縫。見圖5-6-8。,49,,(a),,圖5-6-8加拿大谷倉（a）谷倉因地基滑動傾倒現場；（b）谷倉傾倒事故剖面示意,50,(1)事故原因分析

68、 ?經檢查，谷倉工程未做勘察。設計根據鄰近工程基槽開挖試驗結果，計算地基承載力為352kPa，應用到這個谷倉。谷倉場地位于冰川湖的盆地中。地基表層為近代沉積層，厚3m；表層下面為冰川沉積粘土層，厚達12.2m。粘土層下面為冰川下冰債層，固結良好。厚為3m。 ?1952年在離谷倉18.3m處打了一些鉆孔，從粘土原狀試樣測得：粘土層的平均含水量隨深度而增加，從40％到約60％；無側限抗壓強度qu從118.4