巖土工程的極限狀態(tài)-(上)

各位同仁、專家，你們好?。◣r土工程師繼續(xù)教育講座）

5巖土工程的極限狀態(tài)

3巖土工程的荷載

4巖土工程的材料

南昌大學(xué)趙撫民所學(xué)所聞、所思所識(shí)交流、探討（巖土工程師繼續(xù)教育講座）(上)

5巖土工程的極限狀態(tài)

巖土工程是全過(guò)程的技術(shù)服務(wù)，包括勘察設(shè)計(jì)階段的安全度控制、施工與運(yùn)營(yíng)階段安全度的實(shí)現(xiàn)及可能存在的風(fēng)險(xiǎn)分析。但是，巖土工程安全度的控制與實(shí)現(xiàn)并不是一件容易的事情，涉及的影響因素很多，包括體制的因素和技術(shù)的因素。因此有一個(gè)逐步認(rèn)識(shí)、發(fā)展、成熟的過(guò)程。當(dāng)前比較成熟的工程是，上部結(jié)構(gòu)工程，其相關(guān)安全度的理論和技術(shù)方法已經(jīng)在有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中體現(xiàn)。而巖土工程是主體結(jié)構(gòu)工程的一部分（同屬土木工程范疇），巖土工程的安全度需與主體結(jié)構(gòu)工程安全度協(xié)調(diào)、安全等級(jí)的協(xié)調(diào)、安全儲(chǔ)備的協(xié)調(diào)、設(shè)計(jì)原則的協(xié)調(diào)。因此，討論巖土工程安全度問(wèn)題必然要引用結(jié)構(gòu)工程相關(guān)安全度的理論和技術(shù)方法。學(xué)員在學(xué)習(xí)時(shí)要有一定的關(guān)注和耐心。本章講座內(nèi)容一.極限狀態(tài)的概念二.巖土工程的極限狀態(tài)三.極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的要求四.荷載與抗力沒(méi)有匹配的案例5巖土工程的極限狀態(tài)按近似概率論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法極限狀態(tài)按近似概率論的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式按極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)材料強(qiáng)度和荷載取值結(jié)構(gòu)上的作用結(jié)構(gòu)的功能要求極限狀態(tài)極限狀態(tài)方程（Z=R-S＝0）結(jié)構(gòu)的可靠度失效概率分項(xiàng)系數(shù)正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)表達(dá)式直接作用間接作用結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)結(jié)構(gòu)使用年限建筑結(jié)構(gòu)的功能承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)[知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖]標(biāo)準(zhǔn)值組合值一.極限狀態(tài)的概念三豐百貨店倒塌事例1、極限狀態(tài)定義2、極限狀態(tài)的類型3、承載能力極限狀態(tài)案例4、正常使用極限狀態(tài)案例三豐百貨店倒塌事例三豐百貨店，位于南韓首爾瑞草區(qū)瑞草1洞，是一個(gè)大型百貨商場(chǎng)，于1989年下半年竣工，1990年7月7日開幕，1995年6月29日下午6點(diǎn)05分，大樓開始倒塌，在20秒內(nèi)，5層百貨大樓層層塌陷進(jìn)地下層內(nèi)，共造成502人死亡，937人受傷，是韓國(guó)歷史上在和平時(shí)期傷亡最嚴(yán)重的一起事故，也是世界上建筑自行倒塌的最大傷亡事故。例1背景

曾是首爾地標(biāo)的三豐百貨店，由三豐集團(tuán)興建，位于今日首爾副都心的黃金地段、今日的韓國(guó)會(huì)計(jì)學(xué)院大廈旁。1987年，集團(tuán)開始在這片位于瑞草區(qū)，原本用作垃圾掩埋場(chǎng)的開闊地上建設(shè)百貨大樓。按照最初的設(shè)計(jì)，大樓將被建設(shè)成一棟4層的辦公樓，但是三豐集團(tuán)會(huì)長(zhǎng)李鐏卻在建設(shè)工程中，將其重新設(shè)計(jì)成一棟百貨大樓。這一改動(dòng)，導(dǎo)致了很多承重柱被取消，以騰出空間來(lái)安裝自動(dòng)扶梯。原先的建筑承包商，拒絕按照新的設(shè)計(jì)繼續(xù)施工。李鐏因此解雇了他們，并讓自己的建筑公司進(jìn)行施工。不久，第5層樓面又被添加到了這棟建筑物上，成了一家傳統(tǒng)的朝鮮餐館。由于韓國(guó)人有吃飯時(shí)席地而坐的習(xí)慣，這家餐館的混凝土地面下添加了一層加熱設(shè)備，這極大的增加了承重結(jié)構(gòu)的負(fù)擔(dān)。此外，整幢大樓的空調(diào)設(shè)備現(xiàn)在都被安裝在了樓頂之上。3臺(tái)大型空調(diào)共重29公噸，加上開放空調(diào)滿水時(shí)，總重量更高達(dá)87公噸，達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的承重負(fù)荷4倍之多。讓情況變得更糟的是，由于周圍居民對(duì)空調(diào)設(shè)備噪音的抱怨，大樓后部所有的空調(diào)設(shè)備都被移到了前部。這一移動(dòng)本應(yīng)使用起重機(jī)，但結(jié)果是所有的設(shè)備都是直接在樓頂上利用滑輪被推拽到位的，使整個(gè)樓頂結(jié)構(gòu)大受損傷，并使支柱不能發(fā)揮其作用。時(shí)髦的三豐百貨由南、北兩翼兩棟側(cè)樓以巨大的鑲鉻玻璃在中庭相連，墻面的裝飾是意大利粉紅色大理石，貨架上陳列著高級(jí)服飾、各種家具及奢侈品，五樓有多家時(shí)髦的韓國(guó)餐館，鎖定消費(fèi)能力驚人的市區(qū)上班人潮，三豐百貨平時(shí)的業(yè)績(jī)非常好，平均每天營(yíng)業(yè)額超過(guò)50萬(wàn)美元，日平均接待顧客約4萬(wàn)人次。倒塌與跡象

1995年4月，五年后，5樓的天花板開始出現(xiàn)裂痕。在此期間，李鐏和其他管理層對(duì)此的唯一對(duì)策就是將頂樓的貨物和商鋪移至地下室。

6月29日上午，頂樓的裂痕數(shù)量急劇變大，管理層因此關(guān)閉了頂層并關(guān)閉了空調(diào)設(shè)備。土木工程專家也被邀請(qǐng)前來(lái)檢查建筑結(jié)構(gòu)。在簡(jiǎn)單的檢查過(guò)后，得出的結(jié)論是，整棟建筑有垮塌的危險(xiǎn)。但是，管理層卻沒(méi)有下達(dá)關(guān)閉百貨大樓或進(jìn)行疏散的命令，而原因僅僅是因?yàn)楫?dāng)天的客流量非常大，管理層不想損失潛在的巨大收益。下午5時(shí)，4樓的天花板開始下陷，百貨大樓工作人員因此封閉了這一樓層。大約5點(diǎn)50分，樓里傳出了噼啪的斷裂聲時(shí)，工作人員拉響了警報(bào)，并開始疏散顧客。6點(diǎn)05分左右，樓頂開始垮塌，上面的空調(diào)設(shè)備掉在了超載的第5層的地板上。而起支撐作用的承重柱，由于為自動(dòng)扶梯騰出空間早已變得不堪重負(fù)，此時(shí)也開始一個(gè)接一個(gè)倒了下去，致使整棟建筑有一大半幾乎在瞬間就全部垮塌到了地下室。

共有502人在此次事故中遇難，另有937人受傷，財(cái)產(chǎn)損失高達(dá)2700億韓元（約合2.16億美元）。

幸存者

三豐百貨大樓倒塌事故是韓國(guó)建筑事故史上空前的慘劇，但是出現(xiàn)了一些幸存者的生命奇跡，也算不幸中的萬(wàn)幸。時(shí)年21歲的大學(xué)生崔明錫（音）被困在三豐百貨大樓的廢墟里面，靠喝從瓦礫堆縫隙中滴落下的雨水，吃身邊的硬紙板堅(jiān)強(qiáng)度過(guò)了9天并獲救。事故發(fā)生時(shí)崔正好去樓下餐廳用餐，突然他感到大樓在晃動(dòng)，拔腿就跑，但大樓一下子就倒塌了，他連忙伏倒在地?，F(xiàn)場(chǎng)一片漆黑，他覺(jué)得呼吸困難。后來(lái)他聽到身旁廢墟中傳來(lái)一位婦女的呻吟聲。這位婦女名姓李，是三豐百貨大樓的售貨員。他倆一直在相互鼓勵(lì)。但是僅過(guò)了一天，那名婦女就支撐不住而死去。最令人驚奇的是，在大樓倒塌后的第17天的7月15日中午11時(shí)左右，一名操縱鏟車的工人正清理廢墟，忽然在一堆扭曲的鋼筋混凝土板之間發(fā)現(xiàn)了一個(gè)空洞，他上前查看，竟然驚喜地發(fā)現(xiàn)了19歲的童裝部的售貨員樸勝賢。經(jīng)過(guò)醫(yī)院檢查，除左膝有青腫的擦傷外，她的狀況非常好。據(jù)樸勝賢講，事故發(fā)生時(shí)，她正欲奪路逃生，卻被掉下的硬物砸中，而昏迷。等醒來(lái)，發(fā)現(xiàn)已被困在了一個(gè)倒V字形的空間里（此處位于地下2層的電梯升降井下），她和附近的一位同事相互鼓勵(lì)，但幾天后同事不幸罹難，只剩下她一人獨(dú)自艱難支撐。樸勝賢還告訴醫(yī)生，在被困期間沒(méi)有吃過(guò)東西，只飲過(guò)少數(shù)滴水，這少數(shù)滴水是消防員為了使災(zāi)場(chǎng)得以而大量灑水所致，她這樣的生還令醫(yī)生和所有人大為驚奇，大呼奇跡。破解漢城三豐百貨倒塌之謎

在地下室的童裝部工作的樸勝賢19歲。她記得屋頂?shù)睦錃獍l(fā)生了故障，因此店里極其悶熱。“那天和平常一樣，顧客照樣逛街，員工照常工作，看起來(lái)沒(méi)什么不同?！钡鋵?shí)當(dāng)天早有異狀。上午8到9點(diǎn)間，有員工發(fā)現(xiàn)春元餐廳的地板瓷磚破裂，樓板似乎有些變形。樓內(nèi)的震動(dòng)把餐具部門的玻璃器皿搖得嘩嘩作響。10點(diǎn)半，店內(nèi)傳來(lái)巨大的爆炸聲，大家以為沒(méi)事而照常工作。臨近中午，五樓廚房員工聽到天花板傳出龜裂聲。樸勝賢的同事跑來(lái)告訴她傳聞五樓可能會(huì)封閉，樸勝賢要朋友別擔(dān)心還說(shuō)也許是大家都能提早下班。14點(diǎn)，三豐集團(tuán)會(huì)長(zhǎng)李鐏召集各主管，商討裂縫和莫名聲響的對(duì)策。他們請(qǐng)來(lái)專家鑒定損害并評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)。15點(diǎn)，結(jié)構(gòu)工程師李鶴洙來(lái)到大樓檢查，他為四、五層天花板的裂縫拍照，也拍了餐廳廚房地板的大塊隆起。此時(shí)樓頂?shù)牧芽p已經(jīng)橫跨整棟建筑，部分區(qū)域還有崩塌。16點(diǎn)李鶴洙向三豐百貨高層報(bào)告，雖然證據(jù)顯示有危險(xiǎn)，但他表示建筑物還安全。裂縫可以暫時(shí)填補(bǔ)，打烊后再幫上面樓層修補(bǔ)結(jié)構(gòu)。三豐主管下令百貨繼續(xù)營(yíng)業(yè)，員工也繼續(xù)上班——這個(gè)決定導(dǎo)致了501人的喪生。傍晚用餐前，正值營(yíng)業(yè)高峰，走道擠滿了店員和下班回家途中購(gòu)物的人潮。17點(diǎn)47分，上面樓層傳出巨響，4分鐘后建筑物開始晃動(dòng)，塵土紛紛落下，燈光熄滅，店的另一頭傳來(lái)像地鐵進(jìn)站的聲音，大樓開始迅速坍塌。

街上的行人簡(jiǎn)直難以相信接下來(lái)發(fā)生的恐怖情景。30秒之內(nèi)，地面上的五層樓連續(xù)向下疊壓，將底下的四層全部壓住。事故發(fā)生后的瞬間，現(xiàn)場(chǎng)異常寂靜，之后傷者惶然從塵土瓦礫中陸續(xù)冒出，大混亂開始。還原真相：6月29日上午8到9點(diǎn)間，頂樓的裂痕數(shù)量急劇變大，餐廳的地板瓷磚破裂，樓板似乎有些變形。樓內(nèi)的震動(dòng)把餐具部門的玻璃器皿搖得嘩嘩作響。10點(diǎn)半，店內(nèi)傳來(lái)巨大的爆炸聲，專家認(rèn)為整棟建筑有垮塌的危險(xiǎn)，但沒(méi)有引起足夠重視，臨近中午，五樓廚房員工聽到天花板傳出龜裂聲。下午3點(diǎn)，結(jié)構(gòu)工程師李鶴洙來(lái)到大樓檢查，此時(shí)樓頂?shù)牧芽p已經(jīng)橫跨整棟建筑，部分區(qū)域還有崩塌。下午4點(diǎn)李鶴洙向三豐百貨高層報(bào)告，雖然證據(jù)顯示有危險(xiǎn)，但他表示建筑物還安全。下午5時(shí)，4樓的天花板開始下陷，17點(diǎn)47分，上面樓層傳出巨響，4分鐘后建筑物開始晃動(dòng)，塵土紛紛落下，燈光熄滅，6點(diǎn)05分左右，樓頂開始垮塌，上面的空調(diào)設(shè)備掉在了超載的第5層的地板上，大樓開始迅速坍塌。調(diào)查和審判

外界最初認(rèn)為事故的原因是由于大樓松軟的地基。但是隨著調(diào)查的深入，很快人們便發(fā)現(xiàn)事故發(fā)生是由于李鐏和其建筑公司對(duì)設(shè)計(jì)的隨意改動(dòng)。后來(lái)對(duì)廢墟的調(diào)查顯示，混凝土本身并沒(méi)有問(wèn)題，但支柱的直徑卻比原來(lái)的要小。

調(diào)查也揭示了首爾市的地區(qū)官員在也涉嫌在三豐方面改動(dòng)建筑的過(guò)程中接受賄賂。結(jié)果，許多官員，包括前瑞草區(qū)行政官被控玩忽職守而遭起訴并被判入獄。1995年12月27日，韓國(guó)首爾地方法院根據(jù)《特定犯罪加重處罰法》及業(yè)務(wù)過(guò)失致死罪的罪名判處李鐏有期徒刑10年6個(gè)月，其子李漢祥被判有期徒刑7年。提示反映人們對(duì)于結(jié)構(gòu)工程安全度知識(shí)缺乏認(rèn)識(shí)；結(jié)構(gòu)負(fù)荷過(guò)重，但人們通常心存僥幸心理；不按照規(guī)則辦事（違規(guī)設(shè)計(jì)、招標(biāo)、施工）；缺乏結(jié)構(gòu)安全應(yīng)急體制、措施；教訓(xùn)深刻：得不償失有關(guān)工程安全度知識(shí)有哪些？一.極限狀態(tài)的概念1、極限狀態(tài)定義：整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過(guò)某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，此特定狀態(tài)為該功能的極限狀態(tài)。是結(jié)構(gòu)開始失效的標(biāo)志，不一定立即進(jìn)入破壞階段，有一個(gè)概率問(wèn)題。這與地基試驗(yàn)中的地基極限狀態(tài)概念不同，是一個(gè)廣義的概念。結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)應(yīng)滿足那些功能要求？結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)應(yīng)滿足預(yù)定的功能要求p149

(1)在正常施工和正常使用條件下，能承受可能出現(xiàn)的各種作用。(2)在偶然事件發(fā)生時(shí)或發(fā)生后，仍能保證必需的整體穩(wěn)定性。

(3)在正常使用條件下具有良好的工作性能(4)在正常維護(hù)條件下具有足夠的耐久性這些功能要求可概括為結(jié)構(gòu)可靠性的要求，包括了：對(duì)結(jié)構(gòu)安全性（如（M≤Mu））、適用性（例如，不產(chǎn)生影響使用的過(guò)大變形或振幅（f≤[f]）

，不發(fā)生足以讓使用者不安的過(guò)寬的裂縫

）、耐久性（例如，

（wmax≤[wmax]）、混凝土不發(fā)生嚴(yán)重風(fēng)化、腐蝕、脫落，鋼筋不發(fā)生銹蝕等。

）的要求?！粼O(shè)計(jì)使用年限（新規(guī)范）----計(jì)算結(jié)構(gòu)可靠度所依據(jù)的年限。類別設(shè)計(jì)使用年限使用范圍11～5年臨時(shí)性建筑225年易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件350年普通房屋和構(gòu)筑物4100年及以上紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)定義：設(shè)計(jì)規(guī)定的一個(gè)期限，在這期限內(nèi)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件只需進(jìn)行正常的維護(hù)（不需要進(jìn)行大修）即可達(dá)到預(yù)期目的的使用。設(shè)計(jì)使用年限分類：注意：設(shè)計(jì)使用年限并不等同于建筑結(jié)構(gòu)的使用壽命。超過(guò)設(shè)計(jì)使用年限的結(jié)構(gòu)并不是不能使用，而是指它的可靠度降低了。

2、極限狀態(tài)的類型可分為下列兩類：

承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)？結(jié)構(gòu)能夠滿足功能要求而良好地工作，則稱結(jié)構(gòu)是“可靠”的或“有效”的。反之，則結(jié)構(gòu)為“不可靠”或“失效”。區(qū)分結(jié)構(gòu)“可靠”與“失效”的臨界工作狀態(tài)稱為“極限狀態(tài)”。承載能力極限狀態(tài)：這種極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形的狀態(tài)。參考p150當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，應(yīng)認(rèn)為超過(guò)了承載能力極限狀態(tài)：整個(gè)結(jié)構(gòu)或其一部分作為剛體失去平衡（如傾覆、滑移）；結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過(guò)材料強(qiáng)度而破壞，或因過(guò)度變形而不適于繼續(xù)承載；結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系（結(jié)構(gòu)形成幾何可變體系，如超靜定結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)足夠多塑性鉸）

；結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失穩(wěn)定（如細(xì)長(zhǎng)受壓構(gòu)件的壓曲失穩(wěn)）；結(jié)構(gòu)因局部破壞而發(fā)生連續(xù)倒塌；地基喪失承載力而破壞；結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的疲勞破壞。結(jié)構(gòu)塑性變形過(guò)大而不適于繼續(xù)使用正常使用極限狀態(tài)：這種極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能的某項(xiàng)規(guī)定限值的狀態(tài)。參考p150當(dāng)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，應(yīng)認(rèn)為超過(guò)了正常使用極限狀態(tài)：1）影響正常使用或外觀的變形、側(cè)移（影響非結(jié)構(gòu)構(gòu)件、產(chǎn)生不安全感、不能正常使用（吊車））等；2）影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫、鋼筋銹蝕、不安全感、漏水等）；3）影響正常使用的振動(dòng)（如不舒適）；4）影響正常使用的其它特定狀態(tài)。下列破壞分別屬于超出了什么極限狀態(tài)？A、雨棚出現(xiàn)傾覆B、出現(xiàn)了很大的裂縫C、結(jié)構(gòu)變成了機(jī)動(dòng)體系D、發(fā)生了失穩(wěn)破壞E、出現(xiàn)了很大的振動(dòng)F、超過(guò)了構(gòu)件強(qiáng)度而破壞

3、承載能力極限狀態(tài)案例彩虹臥波，綦江一景例2綦江

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彩虹橋綦江.彩虹橋事故原因增設(shè)花臺(tái)等荷載后，主拱承載力不能滿足相應(yīng)規(guī)范要求。主拱鋼絞線鎖錨方法錯(cuò)誤，不能保證鋼絞線有效鎖定及均勻受力，錨頭部位的鋼絞線出現(xiàn)部分或全部滑出，使吊桿鋼絞線錨固失效。綦江.彩虹橋?qū)雍缚p普遍存在裂紋、未焊透、未熔合、氣孔、夾渣等嚴(yán)重缺陷主鋼管內(nèi)混凝土強(qiáng)度未達(dá)設(shè)計(jì)要求，局部有漏灌現(xiàn)象，在主拱肋板處甚至出現(xiàn)1米多長(zhǎng)的空洞。吊桿的灌漿防護(hù)也存在嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題。

廣西藤縣某信用綜合樓倒塌為七層現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)工程，建筑面積2400m2。1995年8月開工，1996年5月完成主題結(jié)構(gòu)，1996年6月28日7時(shí)發(fā)現(xiàn)底層一根中柱出現(xiàn)裂縫，位置在設(shè)計(jì)高層0.2～0.5m，15時(shí)左右該柱鋼精已外露，并向柱邊彎曲，雖然采取了用杉圓木、槽鋼等臨時(shí)支撐加固，但是沒(méi)能阻止房屋的倒塌，當(dāng)天21時(shí)整樓分兩次倒塌，例3所幸人員及時(shí)撤離而無(wú)傷亡。事后經(jīng)過(guò)分析和調(diào)查，該工程倒塌的主要原因有一下幾方面：1)結(jié)構(gòu)布置不合理，見圖1。這是框架破壞首先出現(xiàn)在○3～○B(yǎng)兩軸線相交的柱的重要原因。

2)設(shè)計(jì)計(jì)算錯(cuò)誤。主要有：沒(méi)有考慮風(fēng)荷載，有些荷載值取得偏小；底層框架柱的計(jì)算高度取值偏小；柱截面尺寸過(guò)小，如底層柱高8m，柱截面僅為350mm×600mm；框架配筋不足，例如○3軸線上的3根柱，實(shí)際配筋比計(jì)算值少24.1％～54.9％，○3軸線的框架梁配筋少52％～67％。3)鋼筋大部分為不合格品。倒塌后取樣檢查鋼筋實(shí)際直徑比鋼印直徑小，差值較大，力學(xué)性能試驗(yàn)有64％不合格。鋼筋既無(wú)出廠合格證，有無(wú)送檢試驗(yàn)報(bào)告。4)混凝土質(zhì)量低劣。水泥無(wú)合格證，混凝土不做配合比試驗(yàn)，施工現(xiàn)場(chǎng)不留試塊，無(wú)法控制混凝土質(zhì)量。從倒塌現(xiàn)場(chǎng)看，混凝土內(nèi)石多砂少，砂細(xì)且含泥量高，個(gè)別處還發(fā)現(xiàn)混凝土內(nèi)有大片石260mm×250mm，混凝土中有的碎石與水泥沒(méi)粘結(jié)，混凝土與鋼筋無(wú)粘結(jié)力。為檢查混凝土的實(shí)際強(qiáng)度，鉆芯取樣時(shí)，承臺(tái)混凝土取不出芯樣，在柱、梁取芯17個(gè)，齡期超過(guò)45天，實(shí)際強(qiáng)度6.1～10.2N/mm2（設(shè)計(jì)為C20），底層為6.6N/mm2。5)樁基混凝土厚度嚴(yán)重不足，造成承臺(tái)沖擊破壞。該現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)承臺(tái)厚度9處，不足設(shè)計(jì)值一半的有3處。在○A軸線與○2軸線相交的基坑內(nèi)已找不到承臺(tái)混凝土。6)現(xiàn)澆樓板超厚。該現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)板厚為100mm～120mm，比設(shè)計(jì)的80mm厚的超重25％～50％，不僅加大了板的自重，而且梁、柱與基礎(chǔ)的負(fù)荷也大幅度增加。7)鋼筋保護(hù)層不均勻，大多超厚。倒塌后實(shí)測(cè)有6根柱一側(cè)的混凝土保護(hù)層為40mm。板的負(fù)彎矩區(qū)的主筋保護(hù)層最大的達(dá)70mm，一般均大于40mm，承載能力大幅度下降。8)亂改設(shè)計(jì)。未經(jīng)設(shè)計(jì)同意，施工時(shí)擅自取消了高程－0.3m處的一道圈梁，造成底層框架柱的計(jì)算高度加大和承載力下降。9)違反基建程序。不辦理報(bào)建和質(zhì)量監(jiān)督手續(xù)，對(duì)施工質(zhì)量聽之任之，無(wú)人過(guò)問(wèn)，質(zhì)量完全失控。作者結(jié)合本例和在工作中的其他所見，認(rèn)為現(xiàn)澆框架倒塌的常見原因有：1)亂估地基承載力。因地基產(chǎn)生明顯的不均勻沉降，導(dǎo)致框架內(nèi)產(chǎn)生較大的次應(yīng)力，在上部結(jié)構(gòu)也存在結(jié)構(gòu)隱患的條件下發(fā)生垮塌。2)結(jié)構(gòu)方案錯(cuò)誤。常見的有在淤泥土地基上無(wú)根據(jù)地采用淺埋深的獨(dú)立基礎(chǔ)；框架梁柱連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造不符合要求等。3)設(shè)計(jì)計(jì)算錯(cuò)誤。常見的有荷載計(jì)算錯(cuò)誤，內(nèi)力計(jì)算錯(cuò)誤以及荷載組合未按最不利原則進(jìn)行等。其結(jié)果是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面太小，配筋嚴(yán)重不足，框架的安全度大幅度下降。4)亂改設(shè)計(jì)。常見的問(wèn)題有任意改變建筑結(jié)構(gòu)，濫用保溫材料，亂改節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)等，其結(jié)果是有的造成超載，有的導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)造違反規(guī)定，還有的造成構(gòu)件間的連接不牢固等。5)材料、制品質(zhì)量問(wèn)題。常見的問(wèn)題有未經(jīng)設(shè)計(jì)同意，任意代用結(jié)構(gòu)材料，導(dǎo)致承載力大幅度下降。6)混凝土施工質(zhì)量低劣。比如混凝土配合比不良，澆筑成型方法不當(dāng)，其結(jié)果是混凝土強(qiáng)度低下，構(gòu)件成型后空洞、露筋嚴(yán)重、尺寸不符合。7)施工超載。樓、屋面亂堆材料和施工周轉(zhuǎn)材料或機(jī)具，造成嚴(yán)重超載。8)監(jiān)督管理失控。建設(shè)單位和政府監(jiān)督部門不能有效的進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)督。9)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題不及時(shí)分析處理，導(dǎo)致事態(tài)惡化，待到臨近倒塌狀態(tài)時(shí)，無(wú)法挽救。

4、正常使用極限狀態(tài)案例工程實(shí)例：

某3號(hào)住宅樓不均勻沉降問(wèn)題

例4工程概況

某3號(hào)樓，地上30層，地下1層，建筑面積15895.80m2，鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，梁板式筏板基礎(chǔ)，抗震設(shè)防烈度為七度。建筑物長(zhǎng)37.40m，寬16.20m結(jié)構(gòu)主體高度88.05m，基底標(biāo)高-8.20m（實(shí)際開挖-8.35m），持力層為強(qiáng)風(fēng)化泥巖。

圖13號(hào)樓及周邊建筑物關(guān)系圖建筑變形情況

：

3號(hào)樓于2006年10月20日開工建設(shè)，2007年7月底主體結(jié)構(gòu)封頂。2007年9月10日施工單位在對(duì)該工程進(jìn)行垂直度復(fù)核時(shí)發(fā)現(xiàn)外墻東北角向東北傾斜70mm，至2007年9月22日傾斜達(dá)到89mm，且還在繼續(xù)發(fā)展。2008年3月14日施工單位在安裝電梯，進(jìn)行垂直度和沉降觀測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)該樓由南向北傾斜150mm，由西向東傾斜130mm，東北角沉降達(dá)120mm。

工程地質(zhì)條件

：根據(jù)項(xiàng)目巖土工程勘察報(bào)告，3號(hào)樓場(chǎng)地內(nèi)地層由第四系松散層和第三系泥巖組成（圖5-2～圖5-6），巖性特征自上而下為：①雜填土：雜色，由多量的碎石、磚塊、炭屑及少量的粉土組成，土質(zhì)不均勻，稍濕，松散。層厚0.30m～1.50m，平均厚度為0.59m。②黃土狀土：棕紅色～灰黑色，以粘粒為主，次為粉粒，土質(zhì)較均勻，具針管狀孔隙，偶見炭屑。該層無(wú)搖震反應(yīng)，無(wú)光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，低韌性，稍濕，稍密，層厚1.70m～3.10m，平均厚度2.31m。③粉土：灰綠色，以粉粒為主，次為粘粒，土質(zhì)較均勻，具針管狀孔隙，植物根系及蟲孔發(fā)育，干強(qiáng)度低，低韌性，稍濕，中密，層厚0.50m～1.70m，平均厚度0.91m。

④卵石：雜色～黃綠色，粒徑大于20mm的顆粒質(zhì)量占總質(zhì)量的57.10％～61.9％，一般粒徑為2cm～6cm，最大粒徑15cm，偶見漂石，母巖成分以石英變質(zhì)巖為主。骨架顆粒間由各粒級(jí)的砂類土充填，磨圓度較好，呈亞圓形。根據(jù)圓錐動(dòng)力觸探判定其密實(shí)度為稍密，該層層厚1.80m～3.80m，平均厚度2.77m。⑤強(qiáng)風(fēng)化泥巖：紅褐色與灰綠色或灰黑色互層，可塑，結(jié)構(gòu)構(gòu)造大部分被破壞，礦物成分顯著變化，節(jié)理裂隙很發(fā)育，沿節(jié)理面有白色石膏及芒硝，巖體極破碎，遇水易軟化，易崩解，風(fēng)干后呈粘土狀。該層層厚2.90m～4.00m，平均厚度3.28m。⑥中風(fēng)化泥巖：紅褐色與灰綠色互層，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)構(gòu)造部分被破壞，含有白色石膏及芒硝，石膏呈塊狀或條帶狀分布，節(jié)理裂隙稍發(fā)育，遇水易軟化，易崩解，風(fēng)干后呈碎塊狀。該巖石屬軟質(zhì)巖，巖體完整程度屬較破碎，巖體質(zhì)量等級(jí)為V級(jí)。層厚19.00m～21.50m。⑦微風(fēng)化泥巖：紫紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，結(jié)構(gòu)構(gòu)造部分未被破壞，巖體較完整，屬軟質(zhì)巖石，巖體質(zhì)量等級(jí)為IV級(jí)。該地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)深度為1.34m。地基土的凍脹性等級(jí)為II類，屬弱凍脹性土。場(chǎng)區(qū)水文地質(zhì)條件在勘察期間，場(chǎng)地內(nèi)鉆孔揭露深度內(nèi)均見地下水，地下水穩(wěn)定水位距自然地面4.20～5.70m，穩(wěn)定水位標(biāo)高：2243.80～2246.14m。地下水屬無(wú)壓型孔隙潛水，補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水補(bǔ)給。地下水補(bǔ)給河水，地下水流向?yàn)槟衔髦帘睎|向。卵石層為主要含水層，屬?gòu)?qiáng)透水層，第三系泥巖為第一相對(duì)隔水層，由于受大氣降水的制約，豐水期地下水水位漲幅約0.50m左右，勘察期間為豐水期（2006年9月）?？辈靻挝挥?006年9月7日在勘察場(chǎng)地內(nèi)的2號(hào)鉆孔內(nèi)進(jìn)行了地下水抽水試驗(yàn)，抽水孔1個(gè)，觀測(cè)孔2個(gè)，屬完整井帶觀測(cè)孔抽水試驗(yàn)，抽水試驗(yàn)過(guò)程中，當(dāng)抽水量1.011m3/h時(shí)，主井降深已接近含水層底板，無(wú)法實(shí)現(xiàn)指定的三次降深抽水試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，抽水后水位穩(wěn)定時(shí)間為2小時(shí)，經(jīng)由抽水試驗(yàn)計(jì)算得到的涌量為24m3/d，滲透系數(shù)為17.2m/d，抽水試驗(yàn)結(jié)果表明場(chǎng)地含水層水量不大。明都大廈場(chǎng)地勘察期間，場(chǎng)地內(nèi)鉆孔揭露深度內(nèi)均見地下水，地下水初見水位1.30～3.40m，穩(wěn)定水位1.20～3.30m，穩(wěn)定水位標(biāo)高：2239.92～2242.00m。地下水屬無(wú)壓型孔隙潛水，補(bǔ)給來(lái)源主要由上游地下徑流補(bǔ)給，卵石層為主要含水層，呈中等透水狀，其滲透系數(shù)K為4.00m/d，其下泥巖為一相對(duì)隔水層，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察，泥巖中一般無(wú)裂隙水存在，由于受大氣降水的制約，豐水期地下水水位漲幅約0.5～1.0mm左右，勘察期間為豐水期。建筑物變形過(guò)程沉降觀測(cè)在3號(hào)樓共布設(shè)8個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)。從2007年4月13日開始進(jìn)行觀測(cè)，截止到2008年5月10日，總共觀測(cè)了108次，歷時(shí)394天，獲取了108組沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)，截止到2008年5月10日，3號(hào)樓整體建筑平均累積沉降量為-82.27mm，整個(gè)觀測(cè)過(guò)程平均沉降速度為-0.21mm/d。最大沉降量為E1點(diǎn)，沉降量為-129.07mm。最小沉降量為E5點(diǎn)，沉降量為-36.87mm，最大點(diǎn)和最小點(diǎn)的沉降差異為92.20mm。相鄰沉降點(diǎn)差異沉降量最大的點(diǎn)為E2點(diǎn)和E7點(diǎn)，差異為45.83mm。2007年4月29日沉降量等值線圖2007年5月21日沉降量等值線圖2007年6月25日沉降量等值線圖

2007年7月24日沉降量等值線圖2007年8月7日沉降量等值線圖2007年9月30日沉降量等值線圖2007年10月31日沉降量等值線圖2007年12月01日沉降量等值線圖

2008年01月04日沉降量等值線圖2008年03月06日沉降量等值線圖2008年04月14日沉降量等值線圖2008年5月10日沉降量等值線圖根據(jù)等值線圖可以看出，建筑物西南部向東北部沉降逐漸變大，建筑物整體沉降不均勻。建筑物整體傾斜現(xiàn)狀

圖53號(hào)樓變形觀測(cè)點(diǎn)布置圖

3號(hào)樓A點(diǎn)垂直度觀測(cè)成果示意圖圖6-2青海師大3號(hào)樓D點(diǎn)垂直度觀測(cè)成果示意圖相關(guān)工程建設(shè)歷程根據(jù)相關(guān)部門提供的施工記錄和方案實(shí)施情況，匯總了3號(hào)樓和明都大廈的施工進(jìn)度與主要事件表。3號(hào)樓與明都大廈施工進(jìn)度與主要事件表3號(hào)樓明都大廈日期主要事件日期主要事件2006年10月20日開工2006年11月10日～11月12日靜載荷試驗(yàn)2006年11月15日地基驗(yàn)槽2006年11月28日完成基礎(chǔ)筏板砼施工2006年12月12日完成±0.00以下結(jié)構(gòu)施工，基坑回填。進(jìn)入冬季，停止施工。2007年3月11日復(fù)工2007年4月6日開工2007年4月10日開始降水2007年4月13日開始沉降觀測(cè)2007年4月17日基坑內(nèi)明溝排水2007年4月26日邊坡坍塌（第一次）2007年6月29日22層以下進(jìn)行測(cè)量工作，測(cè)量結(jié)果表明施工符合要求。2007年7月8日邊坡坍塌（第二次）2007年7月26日后澆帶西側(cè)地基驗(yàn)槽2007年7月29日主體結(jié)構(gòu)部分施工完成。2007年7月30日30層以下測(cè)量工作，結(jié)果表明施工符合要求。2007年8月13日后澆帶東側(cè)地基驗(yàn)槽2007年9月10日測(cè)量觀測(cè)發(fā)現(xiàn)樓頂角偏差70mm。2007年9月11日組織專家實(shí)地查看2007年9月22日第一次專家會(huì)議，傾斜89mm2007年9月22日下午后澆帶以西±0.00以上停工；晚上±0.00以下回填土施工，停止降水，僅有坑內(nèi)排水。2007年9月28日基本完工回填土2007年10月12日第二次專家會(huì)議，傾斜92mm2007年11月5日停止排水2007年11月9日第三次專家會(huì)議，傾斜82mm2007年11月10日開始支護(hù)樁施工2007年12月3日支護(hù)樁施工完工2007年12月9日工地停工2007年12月12日第四次專家會(huì)議，傾斜94mm。冬休。2007年12月23日工地南側(cè)邊坡出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，但在休工期，未采取措施。2008年3月12日復(fù)工2008年3月10日復(fù)工2008年3月14日第五次專家會(huì)議，傾斜146mm2008年3月20日省建設(shè)廳召開協(xié)調(diào)會(huì)，3號(hào)樓全面停工，傾斜151mm2008年3月20日全面停工2008年4月3日擋土墻和上部結(jié)構(gòu)繼續(xù)施工2008年4月13日第六次專家會(huì)議不均勻沉降與總體傾斜初步結(jié)論（1）前期數(shù)據(jù)出現(xiàn)反彈和異常，可信度降低。（2）從3號(hào)樓沉降觀測(cè)時(shí)間曲線和場(chǎng)地周邊的工程建設(shè)時(shí)間分析可見，在北側(cè)明都大廈基坑開挖過(guò)程中，3號(hào)樓的沉降速度較大（2007年4月13日至2007年7月24日），沉降不均勻，在此期間，于2007年4月26日和7月8日發(fā)生邊坡坍塌，說(shuō)明3號(hào)樓的不均勻沉降與明都大廈基坑開挖在時(shí)間上相關(guān)且具有一定的滯后性。（3）截止到2008年5月10日，3號(hào)樓整體建筑平均累積沉降量為-82.27mm，最大沉降點(diǎn)為E1，沉降量為-129.07mm。最小沉降點(diǎn)為E5，沉降量為-36.87mm，最大點(diǎn)和最小點(diǎn)的沉降差異為92.20mm。相鄰沉降點(diǎn)差異沉降量最大的點(diǎn)為E2和E7，差異為45.83mm。根據(jù)沉降觀測(cè)點(diǎn)及沉降量分布情況判斷，建筑物整體沉降不均勻。（4）從2008年1月4日到2008年5月10日（共127天），建筑物平均沉降量為-7.51mm，沉降速度為-0.059mm/d。遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到沉降穩(wěn)定限值（0.01～0.04mm/d），該建筑的沉降不穩(wěn)定，建議繼續(xù)進(jìn)行沉降觀測(cè)。（5）依據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204-2002），建筑物垂直度偏差H/1000，且小于3cm，所以本建筑物最大偏移量應(yīng)為3cm。而在業(yè)主提供的（2008年4月至2008年5月）3號(hào)樓變形報(bào)告中，建筑物偏移值都大于3cm，所以垂直度已不滿足驗(yàn)收規(guī)范要求。不均勻沉降與總體傾斜原因分析場(chǎng)地均勻性持力層物理力學(xué)指標(biāo)地基承載力和地基變形驗(yàn)算斜坡穩(wěn)定性分析

3號(hào)樓現(xiàn)狀圖二、巖土工程的極限狀態(tài)

1、兩類極限狀態(tài)

2、巖土工程的極限狀態(tài)案例

承載能力極限狀態(tài)？正常使用極限狀態(tài)？地基變形巖土位移結(jié)構(gòu)失效1、兩類極限狀態(tài)如果錨失效？巖土工程設(shè)計(jì)安全度

同樣應(yīng)滿足下列功能要求(1)在正常施工和正常使用條件下，能承受可能出現(xiàn)的各種作用。(2)在正常使用條件下具有良好的工作性能(3)在正常維護(hù)條件下具有足夠的耐久性(4)在偶然事件發(fā)生時(shí)或發(fā)生后，仍能保證必需的整體穩(wěn)定性。(5)在正常施工、使用和維護(hù)條件下，對(duì)環(huán)境的影響不超過(guò)限值

巖土工程出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，即認(rèn)為已超過(guò)了承載能力極限狀態(tài)。1.整個(gè)工程或工程的一部分，作為剛體失去平衡；2.巖土或結(jié)構(gòu)材料超過(guò)了強(qiáng)度極限，或因過(guò)量變形而不能繼續(xù)承受荷載；3.巖土或結(jié)構(gòu)構(gòu)件失去穩(wěn)定，如構(gòu)件壓屈。A.在巖土中形成破壞機(jī)制，即達(dá)到承載能力極限狀態(tài)例如：地基發(fā)生整體性滑動(dòng)；邊坡失穩(wěn)；擋土結(jié)構(gòu)傾覆；隧洞頂板垮落或邊墻傾覆；流砂、管涌、潛蝕、塌陷、液化等。B.由于巖土體的過(guò)大位移或變形，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)物發(fā)生結(jié)構(gòu)性的嚴(yán)重?fù)p壞

例如：由于土的濕陷、融陷、震陷或其它大量變形，造成工程的結(jié)構(gòu)性破壞；由于巖土的過(guò)量水平位移，導(dǎo)致樁的壓屈、傾斜、管道破裂、鄰近工程的結(jié)構(gòu)性破壞；由于地下水的浮托力、靜水壓力或動(dòng)水壓力造成的工程結(jié)構(gòu)性破壞。情況B值得注意地基變形或巖土位移一般認(rèn)為是正常使用極限狀態(tài)，不產(chǎn)生破壞機(jī)制。但是，巖土和結(jié)構(gòu)是有關(guān)聯(lián)的，當(dāng)?shù)鼗冃位驇r土位移過(guò)大時(shí)，雖然在巖土中不產(chǎn)生破壞機(jī)制，但對(duì)結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生巨大的反作用，使結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p壞，對(duì)結(jié)構(gòu)而言，已經(jīng)不是正常使用極限狀態(tài)，而是承載能力極限狀態(tài)。例如：當(dāng)?shù)鼗鶐r土變形很大引起筏板嚴(yán)重開裂、框架柱梁斷裂等等科隆城市歷史檔案館突然倒塌中新網(wǎng)3月4日電據(jù)美聯(lián)社報(bào)道，德國(guó)西部重鎮(zhèn)科隆市區(qū)的6層高的科隆城市歷史檔案館3日下午2點(diǎn)左右突然倒塌，并引發(fā)周圍兩棟建筑物倒塌。大量的灰塵迅疾蔓延，停在建筑物旁的多輛汽車被埋在瓦礫下。在事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)附近的一名目擊者說(shuō)：“我聽到了一聲巨響，隨后突然看到了大量的灰塵蔓布，就像是好萊塢電影中的場(chǎng)景?！崩?科隆市消防局發(fā)言人3日晚稱，科隆城市歷史檔案館內(nèi)的工作人員和閱覽者因事先聽到響動(dòng)，在樓塌前已全部離開。消防部門最初估計(jì)可能有9人被埋在周圍兩棟倒塌建筑物的廢墟中，后來(lái)稱6人獲救，還有3人失蹤。救援人員隨后還疏散了附近的76名居民。

倒塌建筑物所處街道的地下是科隆地鐵擴(kuò)建工程的工地。消防人員稱，目前尚不能確定房屋倒塌與地鐵施工有關(guān)巖土工程出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，即認(rèn)為已超過(guò)了正常使用極限狀態(tài)：

1.影響正常使用或外觀的變形，如：由于巖土變形而使工程發(fā)生超限的傾斜；

2.影響正常使用或耐久性能的局部損壞，如：由于巖土變形而使工程發(fā)生表面裂隙、或裝修損壞；

3.由于巖土剛度不足而產(chǎn)生的影響工程正常使用的振動(dòng)；

4.影響正常使用的其它特定狀態(tài)，如：因地下水滲漏而影響工程的正常使用等。2、巖土工程的極限狀態(tài)

案例地基嚴(yán)重下沉及不均勻沉降（

MexicoCity的國(guó)家芭蕾舞劇院）意大利比薩斜塔舉世聞名的意大利比薩斜塔就是一個(gè)典型實(shí)例。塔高約55m，基礎(chǔ)外徑19.58m,內(nèi)徑4.5m，基底面積285m2，基底壓力500KPa。始建于1173年，當(dāng)建致24米高時(shí)，便發(fā)生塔身傾斜，被迫停工，1273年續(xù)建，1382年完工。因地基土層強(qiáng)度差，塔基的基礎(chǔ)深度不夠，再加上用大理石砌筑，塔身非常重，1.42萬(wàn)噸。500多年來(lái)以每年傾斜1cm的速度增加，比薩斜塔向南傾斜，塔頂離開垂直線的水平距離已達(dá)5．27m，北側(cè)沉降1米多，南側(cè)3米多。比薩塔的傾斜歸因于它的地基不均勻沉降。地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土層，強(qiáng)度較低，變形較大。曾經(jīng)世界招標(biāo)治理，目前上海工業(yè)展覽館1954年興建的上海工業(yè)展覽館中央大廳，因地基約有14m厚的淤泥質(zhì)軟粘土，盡管采用了7.27m的箱形基礎(chǔ)，建成后當(dāng)年就下沉600mm。1957年6月展覽館中央大廳四角的沉降最大達(dá)1465.5mm，最小沉降量為1228mm。1957年7月，經(jīng)蘇聯(lián)專家及清華大學(xué)陳希哲教授、陳梁生教授的觀察、分析，認(rèn)為對(duì)裂縫修補(bǔ)后可以繼續(xù)使用(均勻沉降)。1979年9月時(shí)，展覽館中央大廳平均沉降達(dá)1600mm，逐漸趨向穩(wěn)定，工程使用良好。大量事故充分表明：對(duì)基礎(chǔ)工程必須慎重對(duì)待。只有深入了解地基情況，掌握勘察資料，經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)與施工，才能使基礎(chǔ)工程做到既經(jīng)濟(jì)合理，又安全可靠。

地基嚴(yán)重沉降——墨西哥市藝術(shù)宮<返回>

墨西哥國(guó)家首都墨西哥市藝術(shù)宮，是一座巨型的具有紀(jì)念性的早期建筑。此藝術(shù)宮于1904年落成，至今已有90余年的歷史。該市處于四面環(huán)山的盆地中，古代原是一個(gè)大湖泊。因周圍火山噴發(fā)的火山沉積和湖水蒸發(fā)，經(jīng)漫長(zhǎng)年代，湖水干涸形成目前的盆地。

當(dāng)?shù)乇韺訛槿斯ぬ钔僚c砂夾卵石硬殼層，厚度5m；其下為超高壓縮性淤泥，天然孔隙比高達(dá)7～12，天然含水量高達(dá)150%～600%，為世界罕見的軟弱土，層厚達(dá)25m。因此，這座藝術(shù)宮嚴(yán)重下沉，沉降量竟高達(dá)4m。臨近的公路下沉2m，公路路面至藝術(shù)宮門前高差達(dá)2m。參觀者需步下9級(jí)臺(tái)階，才能從公路進(jìn)入藝術(shù)宮。這是地基沉降最嚴(yán)重的典型實(shí)例。下沉量為一般房屋一層樓有余，造成室內(nèi)外連接困難和交通不便，內(nèi)外網(wǎng)管道修理工程量增加。無(wú)論是開列、地基嚴(yán)重下沉及不均勻沉降、傾向，都達(dá)到了正常使用的極限狀態(tài)，非常普遍。下面的邊坡問(wèn)題就多半為承載力極限狀態(tài)問(wèn)題，重慶.武隆發(fā)生地點(diǎn)：湖北，鄂西方量：100萬(wàn)方運(yùn)動(dòng)速度：34米/秒運(yùn)動(dòng)距離：40米死亡人數(shù)：284人時(shí)間：1980年6月3日滑坡事故美國(guó)，California,LaConchita，1995。

香港寶城大廈滑坡原因：山坡上殘積土本身強(qiáng)度較低，加之雨水入滲使其強(qiáng)度進(jìn)一步大大降低，使得土體滑動(dòng)力超過(guò)土的強(qiáng)度，于是山坡土體發(fā)生滑動(dòng)。1972年7月某日清晨，香港寶城路附近，兩萬(wàn)立方米殘積土從山坡上下滑，巨大滑動(dòng)體正好沖過(guò)一幢高層住宅--寶城大廈，頃刻間寶城大廈被沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢大樓一角約五層住宅。死亡６7人。09.06.27·上海蓮花河畔景苑例609.06.27·上海蓮花河畔景苑

·上海蓮花河畔景苑這棟13層的高樓直挺挺地倒下了，就如同英雄就義一般。其實(shí)這算是不幸中的萬(wàn)幸了，不少網(wǎng)友戲謔說(shuō)——這是一棟偉大的樓、高尚的樓、脫離低級(jí)趣味的樓，因?yàn)樗雷约河胁豢韶?fù)擔(dān)之重，所以在居民入住之前，先行做了了斷。只是可惜了為此豆腐渣工程付出年輕生命的安徽籍民工。“蓮花河畔景苑”，系上海梅都房地產(chǎn)開發(fā)有限公司開發(fā)，該公司注冊(cè)資金800萬(wàn)元，持有三級(jí)房地產(chǎn)開發(fā)企業(yè)資質(zhì)證書，“蓮花河畔景苑”原定于2010年5月交房。據(jù)一位不愿透露姓名的業(yè)主介紹說(shuō)，蓮花河畔小區(qū)樓房一直銷售得很好，據(jù)說(shuō)幾乎全部銷售出去了。她交款時(shí)的價(jià)格還在1.2萬(wàn)-1.3萬(wàn)元每平方米，最近已經(jīng)漲到了1.7萬(wàn)-1.8萬(wàn)元。樓盤總面積為65666平方米，共有629套房源，房型以66平方米的1房和93-103平方米的二房為主。截至6月27日，該樓盤共計(jì)售出489套房，累計(jì)合同均價(jià)為14297元/平方米，其中今年5月銷售出186套房。據(jù)業(yè)主稱，該小區(qū)建設(shè)共分三期，共建10多棟樓房，倒塌那棟樓房是一期工程。目擊記事發(fā)工地江蘇籍民工吳云標(biāo)透露，為了避免中午頭頂烈日工作，近日工友們每天早上5時(shí)30分就開始干活，事發(fā)前他和十幾名工友在倒塌樓房下方挖地下車庫(kù)?！巴谥谥覀儺?dāng)中有人看到底樓地面直往外冒泥泡。憑經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)為有險(xiǎn)情，大家立刻往地面撤。走上地面，只見這幢樓倒塌了?！眳窃茦?biāo)說(shuō)。另一位工人早上5時(shí)30分正在距倒塌大樓20多米處工作，他親眼目睹了大樓倒塌的過(guò)程：“一開始看到大樓向南傾倒，不到半分鐘，就整個(gè)兒倒了下來(lái)，工人們都拼命往外逃?！惫と酥鞄煾嫡f(shuō)，當(dāng)時(shí)他正在距離大樓20多米處的地方捆扎鋼筋。“我抬頭一看，這棟樓正向南面傾倒，我看情況不妙，拼命往邊上逃?！敝鞄煾悼偹闾舆^(guò)一劫。然而，一名27歲的安徽籍安裝工人小肖就沒(méi)有那么幸運(yùn)了。“如果他晚點(diǎn)進(jìn)去，說(shuō)不定就能逃過(guò)這一劫?！惫と诵≡S告訴記者，工人們一般都是6點(diǎn)左右進(jìn)工地。而事發(fā)時(shí)為5點(diǎn)半，當(dāng)時(shí)小肖和其他3名工人一起進(jìn)樓拿安裝鋼窗的設(shè)備，豈料，房屋突然倒塌，“樓房發(fā)生傾斜時(shí)，工人們四處逃散，當(dāng)時(shí)其他幾名工人都是往北面逃的，而小肖卻往南逃，等發(fā)現(xiàn)方向反了時(shí)，已經(jīng)來(lái)不及了，人被埋進(jìn)了泥土堆里……”在事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)，有些人眼睜睜看著13層高樓眨眼間倒塌。人群中有一位中年婦女顯得驚魂未定，她親眼見到那幢樓房倒塌，嚇得到現(xiàn)在還沒(méi)緩過(guò)神兒。“我就住在旁邊的小區(qū)羅陽(yáng)五村，跟這個(gè)倒的樓就隔了一面墻?！敝心陭D女指著自己的家跟記者說(shuō)，“每天我都早起，出來(lái)鍛煉身體。當(dāng)天早晨大概五點(diǎn)多，不到六點(diǎn)的時(shí)候。我突然聽到轟的一聲巨響，我扭頭看過(guò)來(lái)，把我嚇壞了。只見13層的高樓一下子就倒了，速度特別快，眼前的樓一下子就沒(méi)了。我真是被嚇傻了，腿一直發(fā)抖，路都不會(huì)走了?！本用裱Π⒁谈嬖V記者，昨天早上5時(shí)37分左右，她還在睡夢(mèng)中，感覺(jué)到床體在震動(dòng)，當(dāng)時(shí)還以為是地震。記者看到，倒塌樓房橫倒在地，樓房底部泥土成堆，墻體有些裂縫，但周邊數(shù)棟在建樓房未受損。“從倒塌的現(xiàn)場(chǎng)可以看到，樓房是整體垮塌的，而且沒(méi)有摔碎。它的質(zhì)量問(wèn)題不是我們想像的那么糟糕?！薄吧徎ê优暇霸贰痹诮ù髽枪灿?1幢，分前后兩排，倒塌的大樓位于靠近淀浦河一排。事故發(fā)生后，有關(guān)方面立即成立由現(xiàn)代設(shè)計(jì)集團(tuán)江歡成院士為組長(zhǎng)，13位地質(zhì)、水利、結(jié)構(gòu)等方面專家組成的專家組，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)排險(xiǎn)工作并協(xié)助查清事故原因。上海建工第七建筑公司的搶險(xiǎn)隊(duì)第一時(shí)間趕到現(xiàn)場(chǎng)，開展各項(xiàng)搶險(xiǎn)措施，防止次生事故發(fā)生。

“這個(gè)建筑整體倒塌，在我從業(yè)46年來(lái)，從來(lái)沒(méi)有聽說(shuō)過(guò)，也沒(méi)有見到過(guò)。”——“6·27”事故專家調(diào)查組組長(zhǎng)，中國(guó)工程院院士、上?，F(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專家江歡成事故調(diào)查組成的專家組按照專家組的方案，目前“蓮花河畔景苑”小區(qū)被嚴(yán)密封鎖，幾臺(tái)挖土機(jī)正一刻不停地作業(yè)，將倒覆樓房與開裂的防汛墻之間的一堆淤泥填回到已經(jīng)挖了四五米深的坑里。目前以建工集團(tuán)為主體的搶險(xiǎn)施工隊(duì)正在搶險(xiǎn)施工，集中力量清理現(xiàn)場(chǎng)過(guò)高的堆積土方、回填基坑，消除隱患。以上海市建筑科學(xué)研究院、市地質(zhì)勘察研究院為主體的權(quán)威部門，還將對(duì)其余的10幢樓、沿線防汛墻、周邊居民房屋、管線等進(jìn)行不間斷地嚴(yán)密監(jiān)控，不留隱患。09.06.27·蓮花河畔景苑事故原因？原勘察報(bào)告，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)補(bǔ)充勘察和復(fù)核，符合規(guī)范要求；原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，經(jīng)復(fù)核符合規(guī)范要求；大樓所用PHC管樁，經(jīng)檢測(cè)質(zhì)量符合規(guī)范要求。

壓力太大，自殺了…？09.06.27·蓮花河畔景苑事故原因？房屋傾倒的主要原因是，緊貼7號(hào)樓北側(cè)，在短期內(nèi)堆土過(guò)高，最高處達(dá)10米左右；與此同時(shí)，緊鄰大樓南側(cè)的地下車庫(kù)基坑正在開挖，開挖深度4.6米，大樓兩側(cè)的壓力差使土體產(chǎn)生水平位移，過(guò)大的水平力超過(guò)了樁基的抗側(cè)能力，導(dǎo)致房屋傾倒。堆土和深坑是元兇！專家議論紛紛專家告訴記者，從目前上海在建商品樓發(fā)生倒塌事故表面來(lái)看，大樓倒塌有可能是河岸地基下沉，樓房地基一側(cè)沉降過(guò)度傾斜，導(dǎo)致樓房倒塌。但也不能排除其他原因的存在。由于河道附近地基多為軟土和塵沙，如果樓房樁基處理不好，不能適應(yīng)土壤下沉變形，就會(huì)造成樁基的變形，當(dāng)變形達(dá)到一定的程度，超過(guò)平衡度，就會(huì)發(fā)生樓房?jī)A斜倒塌。最有可能是地基出現(xiàn)問(wèn)題，因?yàn)樯徎ê优暇霸匪诘膮^(qū)域?qū)儆谏虾Ａ魃潮容^嚴(yán)重的區(qū)域，如果沒(méi)有牢固地基，很容易引起房屋傾斜。該人士認(rèn)為有可能是對(duì)土芯取樣出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致設(shè)計(jì)存在偏差；或者是打樁不深、水泥標(biāo)號(hào)等存在問(wèn)題，因?yàn)榈貥兜乃嘤懈邩?biāo)要求，如果沒(méi)有達(dá)到會(huì)發(fā)生斷裂。

昨天下午3時(shí)許，專家組成員爬上了位于大樓斷裂根基一側(cè)的渣土堆。雖然搶險(xiǎn)施工隊(duì)的多臺(tái)挖土機(jī)已對(duì)這堆渣土實(shí)施清理回填多時(shí)，但根據(jù)目測(cè)參照，渣土堆仍能達(dá)到旁邊大樓的二層以上高度。專家指出，倒覆樓盤附近有近10米的土方堆起，將對(duì)樓盤地基形成土體擾動(dòng)。高填土可能壓迫地基，再加上大樓的另一側(cè)也在施工基坑（地下車庫(kù)），基坑圍護(hù)措施不到位，又逢一場(chǎng)暴雨，導(dǎo)致土體向基坑內(nèi)側(cè)滑移，進(jìn)而導(dǎo)致大樓倒塌。據(jù)分析，前幾天防汛墻破裂也可能是由于高填土造成，地基受重后向外擠壓，引起防汛墻變形?！鞍凑沾致杂?jì)算，近10米高的土方，將對(duì)地面產(chǎn)生每平方米17噸左右的重量?！币晃粚＜艺f(shuō)。據(jù)了解，上海的地表一般每平方米最高承受8噸重量，而該高填土的重量已經(jīng)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)2倍以上。事故發(fā)生前，包括倒塌的7號(hào)樓在內(nèi)的同一方向的幾棟已建成的樓房都在南側(cè)挖深了約5米的地下室。挖出來(lái)的土則直接運(yùn)送到了樓房北側(cè)與淀浦河之間約50米的空地上。

昨天在事故現(xiàn)場(chǎng)，一位上海某知名監(jiān)理單位的總工程師分析說(shuō)：“土越堆積越高，大概有6000多噸，超過(guò)了河畔護(hù)堤的承受能力，這就是頭一天為什么河堤會(huì)出現(xiàn)70多米塌方的原因之一?！?/p>

同樣的原理，6000多噸土堆積在北側(cè)，全部向南側(cè)的7號(hào)樓施加壓力，“這是導(dǎo)致事故的直接原因之一。”此外，7號(hào)樓下的古河道也是造成事故的誘因之一。

閔行區(qū)規(guī)劃局一位不愿透露姓名的副局長(zhǎng)告訴本報(bào)記者，7號(hào)樓下面的古河道淤積層有30米深，前段時(shí)間上海的大雨，導(dǎo)致淀浦河河水的起伏，7號(hào)樓的樁基“被河水掏空了”。

加之地面上6000多噸的積土堆壓，致使事故發(fā)生。據(jù)介紹，7號(hào)樓高45米，但樁基有33米深，也就是說(shuō)，樁基穿過(guò)30米的古河道后，向下又打了3米，“深度應(yīng)該是夠的。”

但有不同意見認(rèn)為，上海本來(lái)就是灘涂形成的，地質(zhì)較松軟，比如浦東新區(qū)的樓房有的樁基向下打的深度就有150米，一直打到石層為止。違反程序野蠻施工

昨晚，在臨時(shí)指揮部的討論中，有專家指出，先建主體后挖地下室的違規(guī)程序的施工，也是造成事故的原因之一。

“哪里有先建主體后挖地下室的程序？”該專家稱，按照常識(shí)，就算樓房要倒塌也應(yīng)該向北側(cè)的淀浦河方向，但因?yàn)槟蟼?cè)的地下室的挖掘，才致使樓房向南側(cè)傾倒。致命的疏漏不僅于此。一位調(diào)查組的組成人員觀察后說(shuō)，地下車庫(kù)的挖掘過(guò)程并沒(méi)有打“維護(hù)樁”。“一般而言，挖地下車庫(kù)需要測(cè)算對(duì)于已有建筑的影響，這是常規(guī)。而且最好要打維護(hù)樁?！鄙鲜鋈耸扛嬖V本報(bào)記者?！白詈笠桓静荨眲t是上海進(jìn)入汛期的連日暴雨。從今年6月中旬開始，上海進(jìn)入了汛期，較大的降雨量增加了土石自身的重量，前述物理運(yùn)動(dòng)在汛期來(lái)臨后，開始發(fā)威，加重了土堆本身的重量，造成7號(hào)樓底層移位。記者從有關(guān)部門了解到，26日小區(qū)內(nèi)緊挨蓮花南路一側(cè)的淀浦河防汛墻出現(xiàn)了70余米塌方險(xiǎn)情，防汛墻發(fā)生損毀，防汛主管部門上海市水務(wù)局遂派人搶修河堤，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查，損毀原因很可能與渣土堆積過(guò)高重量過(guò)大，造成地面沉降后擠壓防汛墻體有關(guān)。有關(guān)方面連夜組織搶險(xiǎn)工作，連夜運(yùn)走土石高達(dá)一萬(wàn)立方米。沒(méi)有想到，27日晨，河畔在建的這棟13層高樓突然整體倒覆記者昨天在現(xiàn)場(chǎng)看到，臨河的這排小高層與淀浦河防汛墻之間仍然堆積著大量渣土。不過(guò)，倒塌事故發(fā)生地和防汛墻損毀地中間有百余米的距離。在現(xiàn)場(chǎng)記者看到，防汛墻出現(xiàn)了嚴(yán)重?fù)p壞。數(shù)十米長(zhǎng)的堤岸上隨處可見明顯開裂，地面上最寬的裂縫約有1米寬，部分路面甚至出現(xiàn)了斷層和傾斜。現(xiàn)場(chǎng)工作人員透露，此前該段堤壩前堆積著數(shù)米高的淤泥渣土，在樓房倒覆前一兩天，堤壩已出現(xiàn)明顯受損情況?！爱?dāng)時(shí)施工單位就開始連夜緊急清理渣土，但倒覆事故還是不幸發(fā)生了?！边@一現(xiàn)象并沒(méi)有引起開發(fā)商和建設(shè)方的重視，但卻讓聯(lián)合事故調(diào)查組和專家組們找到了重要線索?！昂蜕虾４舜蔚垢沧≌愃?，上世紀(jì)90年代，漢口一棟18層公寓樓也是因地質(zhì)結(jié)構(gòu)較差，樁基失穩(wěn)造成大樓整體傾斜，以至無(wú)法補(bǔ)救的情況，最后不得不爆破拆除?！蔽錆h建工科研設(shè)計(jì)公司建筑設(shè)計(jì)總工程師胡秋，“既然倒塌建筑臨河而建，其地質(zhì)構(gòu)造主要為流沙，那么在當(dāng)初打樁時(shí)就必須對(duì)樁基周邊采取加固處理。”在胡秋看來(lái)，疏松的沙質(zhì)地由于沙土流動(dòng)性較大，打入地表的各樁基可固性自然不如巖石地穩(wěn)固。如果在打樁前，不對(duì)樁基進(jìn)行混凝土加固處理使土質(zhì)固化，而任由樁間土質(zhì)流失，則很有可能導(dǎo)致建筑難以承受水平力而整體倒塌?！斑@樣的建筑好比一根插在散沙里的筷子，隨時(shí)有倒覆的可能?！本W(wǎng)友疑問(wèn)？專家組的結(jié)論只是提供了一些表面現(xiàn)象，深層次的原因不僅沒(méi)有揭露，反而給予掩蓋。請(qǐng)問(wèn)江歡成院士：專家組的結(jié)論說(shuō)，“原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)復(fù)核符合規(guī)范要求”，事實(shí)果真如此嗎？一、在建傾倒的高樓與旁邊的地下車庫(kù)如果不是同一期工程，也就是說(shuō)，設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)樓房時(shí)，并不知道旁邊還有一個(gè)地下車庫(kù)，基礎(chǔ)的埋置深度自然也就不會(huì)考慮加深。按正常情況，樓房基礎(chǔ)的埋置深度大于樓高的1/15～1/18，并大于2m也就可以了。設(shè)計(jì)單位對(duì)樓房的倒塌沒(méi)有責(zé)任。施工單位明知道旁邊有一幢高樓，不采取有效措施就開挖地下車庫(kù)，并在樓房的另一側(cè)堆土，導(dǎo)致樓房倒塌，施工單位要負(fù)主要責(zé)任。

二、如果樓房和地下車庫(kù)是同一期工程，性質(zhì)就變了。設(shè)計(jì)單位明知道旁邊還有一個(gè)地下車庫(kù)，為什么還把基礎(chǔ)設(shè)計(jì)得那么淺？我查閱了三代高層建筑設(shè)計(jì)規(guī)范：1.按《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑設(shè)計(jì)與施工規(guī)定》（JZ102—79）第8條要求：“高層建筑宜設(shè)置地下室……”2.按《鋼筋混凝土高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》JGJ3—91第6.1.2條要求：“基礎(chǔ)的埋置深度必須滿足地基變形和穩(wěn)定的要求，以減少建筑的整體傾斜，防止傾覆及滑移。埋置深度，……采用樁基時(shí)可不小于建筑高度的1/15。”3.按《高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ3—2002第12.1.7條要求：“基礎(chǔ)應(yīng)有一定的埋置深度。在確定埋置深度時(shí)，應(yīng)考慮建筑物的高度、體型、地基土質(zhì)、抗震設(shè)防烈度等因素。埋置深度可從室外地坪算至基礎(chǔ)底面，并宜符合下列要求：……樁基礎(chǔ)可取房屋高度的1/18（樁長(zhǎng)不計(jì)在內(nèi)）。

”由于多年來(lái)未發(fā)生高層建筑的倒塌、滑移事故，人們的膽子越來(lái)越大，于是在新版高層規(guī)范JGJ3—2002里，只字不提“高層建筑宜設(shè)置地下室”的要求，并將基礎(chǔ)的埋置深度由樓高的1/15修改為1/18。顯然，在高樓旁邊有地下車庫(kù)時(shí)，規(guī)范中的“室外地坪”就應(yīng)置換成“地下車庫(kù)地面”。如若再按“室外地坪”計(jì)算基礎(chǔ)的埋置深度，必錯(cuò)無(wú)疑。三、如果說(shuō)，設(shè)計(jì)單位事先確實(shí)不知道旁邊還有一個(gè)地下車庫(kù)。那就是開發(fā)商追加的任務(wù)。即使如此，地下車庫(kù)也是經(jīng)由同一家設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)的。此時(shí)就應(yīng)該及時(shí)修改大樓的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；即使此時(shí)大樓已經(jīng)施工，也應(yīng)對(duì)開發(fā)商提出警告，更應(yīng)配合施工單位采取有效措施。豈能置之不理？設(shè)計(jì)公司還是推脫不了責(zé)任。說(shuō)一千道一萬(wàn)，在非抗震設(shè)防地區(qū)，樓房的基礎(chǔ)底面應(yīng)埋置在樓房旁邊地下車庫(kù)地面2m以下，而不是室外地坪以下；上海的抗震設(shè)防烈度是7度，如果再考慮抗震設(shè)防烈度的因素，基礎(chǔ)的埋置深度至少應(yīng)再加深10％。假定樓房高度為36m（請(qǐng)?jiān)彛≡谙率峭獾刈x者，沒(méi)有條件到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，更無(wú)緣見到有關(guān)大樓的施工圖，只能從互聯(lián)網(wǎng)上了解情況，說(shuō)得不準(zhǔn)確的地方，請(qǐng)上海的網(wǎng)友糾正，如果有人能提供一張倒塌樓房的剖面圖，則不勝感激），再加上地下車庫(kù)的深度，經(jīng)初步估算，基礎(chǔ)的埋置深度，從地下車庫(kù)的地面以下算起，至少應(yīng)大于2.5m。設(shè)計(jì)單位難道不知道：既然有地下車庫(kù)，就會(huì)有坡道；在樓房的旁邊還有地溝，還要埋設(shè)地下管線、這些設(shè)施都會(huì)減少樓房基礎(chǔ)的有效埋置深度？2.5m是一個(gè)不能再少的埋置深度。如若按規(guī)范設(shè)計(jì)，樓房自身就是一道重力式擋土墻。經(jīng)初步計(jì)算，其抗傾覆的安全系數(shù)超過(guò)5倍。堆土是不可能使樓房?jī)A倒的。經(jīng)過(guò)雨水浸泡的地基，與基底之間的摩擦力接近于0，當(dāng)樓房的基礎(chǔ)底面等于或高于地下車庫(kù)地面時(shí)，抗滑移的安全系數(shù)也接近于0

。當(dāng)高樓基礎(chǔ)底面高出地下車庫(kù)地面時(shí)，就如同把高樓放在滑板上。無(wú)論是高樓基礎(chǔ)在土體上滑動(dòng)，還是土體在基底下水平移動(dòng)，都足以把管樁剪斷，使大樓傾倒。顯然，如果大樓的基礎(chǔ)深入地下車庫(kù)的地面以下，這起事故就不可能產(chǎn)生。所以，導(dǎo)致樓房整體傾倒的致命原因是設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。長(zhǎng)安大學(xué)建筑工程學(xué)院教授周果行2009年7月4日專家們對(duì)上海塌樓事故分析都沒(méi)錯(cuò)，但更深層的因素他們不說(shuō)了，如果說(shuō)了就會(huì)引起震動(dòng)的，應(yīng)該說(shuō)專家忽悠了大家一把。

這個(gè)因素就是管樁。好像是日本最早開始使用管樁的，管樁可以用工業(yè)化生產(chǎn)，其縱筋配筋率極低，箍筋極細(xì)，而且其混凝土強(qiáng)度極高(達(dá)C80)，豎向承載力設(shè)計(jì)值極高(直徑500壁厚125的管樁可以達(dá)到2700～3000KN，壁厚100的管樁可以達(dá)到2500～2800KN)，故在僅使用其豎向承載力時(shí)，相對(duì)于其他樁型時(shí)其造價(jià)低廉。所以商人愛(ài)用！但大家不要忽略了管樁的缺點(diǎn)：極易開裂(施工吊裝時(shí)經(jīng)常因碰撞而開裂)、抗剪能力極差，而且樁頂與承臺(tái)的連接只能按鉸接考慮，故管樁抗水平能力極差。一般有地下室的建筑由于有土體的約束，建筑物的水平力被土體轉(zhuǎn)化掉，故可以使用管樁，而且承載力可取高值。而無(wú)地下室的建筑由于承臺(tái)基梁埋地淺，土體對(duì)建筑物的約束就小，這時(shí)應(yīng)該根據(jù)管樁的抗剪能力、地基土水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)和結(jié)構(gòu)計(jì)算中的剪重比去計(jì)算管樁的承載力取值，這時(shí)承載力往往只有管樁豎向承載力的1/2-1/4。從照片上看上海的塌樓應(yīng)該大部分是單柱單樁，從經(jīng)驗(yàn)上看該樓的管樁豎向承載力設(shè)計(jì)值取值至少是2500KN以上，也就是說(shuō)應(yīng)該是用滿了。但切記該樓是上述的無(wú)地下室的建筑。

如果該樓按我上述的設(shè)計(jì)方法，這里的樁數(shù)要增加2～3倍，但開發(fā)商要掙錢，他們?cè)敢鈫幔O(shè)計(jì)院要吃飯，面對(duì)著激烈的設(shè)計(jì)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，他們敢嗎？現(xiàn)在設(shè)計(jì)市場(chǎng)極其混亂，3-5個(gè)人掛靠個(gè)公司就可以拉大旗，號(hào)稱甲級(jí)設(shè)計(jì)院，有的連獨(dú)立基礎(chǔ)都設(shè)計(jì)不清楚，笑掉大牙。福建省08年12月1日正式試行‘福建省建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)暫行技術(shù)規(guī)定(征求意見稿)’里面對(duì)管樁做了極其正確的限制，雖然這個(gè)暫行技術(shù)規(guī)定還存在一些極其幼稚的規(guī)定，為了全國(guó)人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，我看設(shè)計(jì)同行應(yīng)該學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)，各地的建設(shè)主管部門應(yīng)該推廣推廣。

管樁是2003年前后才漸漸在各地推廣，這期間建了好多房，如果專家們對(duì)上海塌樓事故分析更深層的因素，就會(huì)引起震動(dòng)的。但我們要面對(duì)現(xiàn)實(shí)，不能拿生命忽悠，以前蓋的房子該加固的就應(yīng)該加固。從感覺(jué)上，樁在承臺(tái)的約束下，在受到水平推力作用下，各根樁的受力情況還應(yīng)保持一致，但實(shí)際倒塌的迅速性以及照片顯示后排樁被快速拔出，有可能前排樁發(fā)生斷樁狀況，或者是樁發(fā)生快速刺穿破壞，我的感覺(jué)是發(fā)生了前排樁在設(shè)計(jì)受力較大的樁，在傾覆前出現(xiàn)了壓潰狀態(tài)，然后出現(xiàn)多米諾效應(yīng)，這樣考慮是在后有堆載，前有挖空區(qū)的（從圖片目測(cè)，地下室深度約5.0米，且挖至傾覆樓前，該樓完全失去前部約束區(qū)），而地下墻體埋深約2.0米，前排樁出現(xiàn)側(cè)移，且受土體保護(hù)性最差，實(shí)際受力情況為壓彎構(gòu)件。回顧調(diào)查專家認(rèn)為：房屋傾倒的主要原因是，7號(hào)樓北側(cè)堆土過(guò)高，南側(cè)的地下車庫(kù)基坑正在開挖，大樓兩側(cè)的壓力差使土體產(chǎn)生水平位移，過(guò)大的水平力超過(guò)了樁基的抗側(cè)能力，導(dǎo)致房屋傾倒。其他專家認(rèn)為：大樓倒塌有可能是河岸地基下沉；有可能是對(duì)土芯取樣出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致設(shè)計(jì)存在偏差；或者是打樁不深；基坑圍護(hù)措施不到位；又逢一場(chǎng)暴雨；7號(hào)樓下面的古河道淤積層有30米深，前段時(shí)間上海的大雨，導(dǎo)致淀浦河河水的起伏，7號(hào)樓的樁基“被河水掏空了”。；先建主體后挖地下室的違規(guī)程序的施工；汛期，較大的降雨量增加了土石自身的重量；網(wǎng)友認(rèn)為：1、其地質(zhì)構(gòu)造主要為流沙，那么在當(dāng)初打樁時(shí)就必須對(duì)樁基周邊采取加固處理；2、基礎(chǔ)的埋置深度不足；“高層建筑宜設(shè)置地下室……”；在高樓旁邊有地下車庫(kù)時(shí)，規(guī)范中的“室外地坪”就應(yīng)置換成“地下車庫(kù)地面”；

3、經(jīng)過(guò)雨水浸泡的地基，與基底之間的摩擦力接近于0，當(dāng)樓房的基礎(chǔ)底面等于或高于地下車庫(kù)地面時(shí)，抗滑移的安全系數(shù)也接近于0，就如同把高樓放在滑板上；4、樁數(shù)不夠：該樓的管樁豎向承載力設(shè)計(jì)值取值至少是2500KN以上，也就是說(shuō)應(yīng)該是用滿了。但切記該樓是上述的無(wú)地下室的建筑。如果該樓按我上述的設(shè)計(jì)方法，這里的要增加2～3倍；5、管樁的缺點(diǎn)：其縱筋配筋率極低，箍筋極細(xì)；極易開裂(施工吊裝時(shí)經(jīng)常因碰撞而開裂)、抗剪能力極差，而且樁頂與承臺(tái)的連接只能按鉸接考慮，故管樁抗水平能力極差；6、前排樁發(fā)生斷樁狀況，實(shí)際受力情況為壓彎構(gòu)件或者是樁發(fā)生快速刺穿破壞，我的感覺(jué)是發(fā)生了前排樁在設(shè)計(jì)受力較大的樁，在傾覆前出現(xiàn)了壓潰狀態(tài)，然后出現(xiàn)多米諾效應(yīng)；設(shè)計(jì)方案錯(cuò)誤；歸納起來(lái)，還是一個(gè)“字”當(dāng)先，造成多方不當(dāng)：開發(fā)資格；建筑資格；施工；設(shè)計(jì)；監(jiān)督管理。歸納起來(lái)，最終是沒(méi)有安全度意識(shí)。杭州.地鐵杭州.地鐵這些管道為什么直到施工時(shí)甚至直到挖破才被發(fā)現(xiàn)呢？2005.11.30，北京地鐵十號(hào)線第二十二標(biāo)段塌方。市自來(lái)水集團(tuán)公司工作人員稱，原因是塌方現(xiàn)場(chǎng)一條很粗的自來(lái)水主管線遭到損壞。2005年7月，深圳地鐵1號(hào)線續(xù)建工程段，在世界之窗-白石洲區(qū)間施工工地發(fā)生塌方，施工過(guò)程中，由于不斷的開挖，地下水漸漸滲出來(lái)，終于使周圍土壁不堪承重，造成塌方。這些管道為什么直到施工時(shí)甚至直到挖破才被發(fā)現(xiàn)呢？2004年9月，廣州地鐵二號(hào)線延長(zhǎng)線，新港東路琶洲路段地鐵隧道基坑旁，就是由于地下自來(lái)水管被工程車壓破爆裂，大量自來(lái)水注入基坑并引發(fā)了大面積塌方2003年7月，正在施工中的上海軌道交通4號(hào)線，也就是浦東南路至南浦大橋線，浦西聯(lián)絡(luò)通道發(fā)現(xiàn)滲水，隨后出現(xiàn)大量流沙涌入，引起地面大幅沉降。夯擴(kuò)樁方案使用不當(dāng)導(dǎo)致

新建的18層住宅樓整體

定向爆破拆除在20世紀(jì)90年代初，巖土工程界開始推廣夯擴(kuò)樁，由于造價(jià)低廉而受到青睞，發(fā)展到后來(lái)，不管地質(zhì)條件是否適用，盲目地大量采用。90年代中，便發(fā)生了一幢18層樓的高層建筑，因采用夯擴(kuò)樁，樁基發(fā)生整體失穩(wěn)而被爆破拆除的事故。例7某棟新建的18層住宅樓，在結(jié)構(gòu)封頂以后由于建筑物樁基整體失穩(wěn)，導(dǎo)致該樓發(fā)生嚴(yán)重傾斜，其頂端傾斜的水平位移達(dá)2884mm。為根除工程質(zhì)量隱患，在采取工程補(bǔ)救措施無(wú)效后，對(duì)該樓實(shí)施整體定向爆破拆除。成為樁基嚴(yán)重事故的第一例。建筑物體型為十字形的點(diǎn)式樓，基礎(chǔ)底面積約800m2，地上18層，地下1層，總高度56.6m，鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用夯擴(kuò)樁基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)樁徑480mm，施工樁長(zhǎng)16～20m，樁端持力層粉細(xì)砂，樁端進(jìn)入持力層約0.8m。工程于1995年1月進(jìn)行樁基施工，共完成336根夯擴(kuò)樁。1995年4月初開始開挖基坑土方，9月中旬完成主體工程結(jié)構(gòu)封頂，11月底完成室外裝修和部分室內(nèi)裝修。地貌屬長(zhǎng)江一級(jí)階地，地勢(shì)平坦，表層填土，其下為9.4~14.4m的厚層淤泥及2.2～2.4m的淤泥質(zhì)粘土，有機(jī)質(zhì)含量達(dá)30％，再下為稍密～中密的粉細(xì)砂。在這樣的地質(zhì)條件下，能否采用夯擴(kuò)樁呢？當(dāng)年，正是夯擴(kuò)樁風(fēng)行的年代，這個(gè)案例給了最好的說(shuō)明。事故概況：1995年12月3日，突然發(fā)現(xiàn)建筑物向東北方向明顯傾斜。建筑物頂端的水平位移470mm，在東北方向的沉降量55mm，而西南方向僅沉5mm。采取搶救措施，在沉降量小的一側(cè)加載500噸，在沉降量大的一側(cè)挖土卸載，還進(jìn)行了粉噴樁和注漿加固，并打了7根錨桿靜壓樁。建筑物在12月21日突然轉(zhuǎn)向西北方向傾斜，至12月25日，建筑物頂端的水平位移已達(dá)2884mm，整棟建筑物的重心偏移了1442mm。決定于12月26日爆破拆除。事故原因分析：1.樁型用錯(cuò)了，在厚層淤泥中不能采用夯擴(kuò)樁，把土層的結(jié)構(gòu)都破壞了，將工程樁擠歪了。2.基坑開挖時(shí)未分層挖土，樁發(fā)生偏移。3.172根樁的偏位超過(guò)允許偏差，最大偏位達(dá)1700mm。4.底板的標(biāo)高抬高2m，在傾斜的樁上接長(zhǎng)，形成偏心的樁軸力。5.形成了不穩(wěn)定的機(jī)動(dòng)體系。加拿大特朗斯康谷倉(cāng)例8加拿大特朗斯康谷倉(cāng)長(zhǎng)59.44m，寬23.47m，高31.00m，容積36368m3。谷倉(cāng)的基礎(chǔ)為鋼筋混凝土筏基，厚61cm，埋置深度3.66m。谷倉(cāng)于1911年開始施工，1913年秋竣工。谷倉(cāng)自重20000t，相當(dāng)于裝滿谷物后滿載重量的42.5％。1913年9月起，往谷倉(cāng)裝谷物，10月當(dāng)谷倉(cāng)裝了31822m3時(shí)，發(fā)現(xiàn)1小時(shí)內(nèi)沉降達(dá)30.5cm。谷倉(cāng)向西傾斜，并在24小時(shí)內(nèi)傾倒，但谷倉(cāng)結(jié)構(gòu)沒(méi)有損壞。對(duì)谷倉(cāng)地基沒(méi)有事先進(jìn)行取土試驗(yàn)，根據(jù)相鄰項(xiàng)目的資料，計(jì)算承載力為352kPa。谷倉(cāng)的地基由厚3m的近代沉積黏土、12.2m厚的冰河沉積的黏土和3m厚的老黏土組成。谷倉(cāng)倒塌40年后，1952年，加拿大國(guó)家研究委員會(huì)建筑研究部會(huì)同Peck教授，取土補(bǔ)做了試驗(yàn)，粘土層的含水量隨深度增加，從40％增加到60％，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度從118.4kPa減少到70.0kPa。平均液限105％，塑限70%，塑性指數(shù)70。用淺層的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度118.4kPa，按太沙基公式計(jì)算地基極限承載力為59.2×5.71＝338kPa根據(jù)荷載資料，總荷載47058.8t，其中谷物的重量為27058.8t?；卓倝毫?37.3kPa。結(jié)構(gòu)自重的基底壓力為143.36kPa，活荷載的基底壓力為193.96kPa。估算安全系數(shù)的結(jié)果谷倉(cāng)自重的安全系數(shù)338/143.36=2.36谷倉(cāng)加載后的安全系數(shù)338/337.32=1.002工程處于極限狀態(tài)。前面主要討論了巖土工程安全度控制的兩個(gè)主要問(wèn)題，第一個(gè)是巖土工程與上部結(jié)構(gòu)的關(guān)系，要放在整個(gè)工程體系中來(lái)考慮和分析巖土工程的安全度控制問(wèn)題；第二個(gè)是在巖土工程勘察和設(shè)計(jì)階段的安全度控制，從安全度控制來(lái)說(shuō)，不能再分勘察與設(shè)計(jì)兩個(gè)階段了，必須統(tǒng)一考慮和分析。下午將討論施工和運(yùn)營(yíng)階段安全度的實(shí)現(xiàn)與保證，以及有關(guān)風(fēng)險(xiǎn)控制和體制改革的發(fā)展前景?？偨Y(jié)還是一個(gè)“利”字當(dāng)先，造成多方面違規(guī)；沒(méi)有安全度意識(shí)‘影響因素復(fù)雜，各種作用估算困難；體制問(wèn)題；三、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的要求1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)狀況定義2、設(shè)計(jì)狀況類型3、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的要求4、承載能力極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)內(nèi)容5、正常使用極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)內(nèi)容6、技術(shù)上如何協(xié)調(diào)不同的設(shè)計(jì)原則1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)狀況定義：

代表一定時(shí)段的一組物理?xiàng)l件，設(shè)計(jì)應(yīng)做到結(jié)構(gòu)在該時(shí)段內(nèi)不超越有關(guān)的極限狀態(tài)

2、設(shè)計(jì)狀況類型根據(jù)施工和使用中的環(huán)境條件和影響，分為：（1）.持久狀況：在結(jié)構(gòu)使用過(guò)程中一定出現(xiàn)，其持續(xù)期很長(zhǎng)的狀況；持續(xù)期一般與使用年限為同一數(shù)量級(jí)；應(yīng)考慮：承載能力極限狀態(tài)√正常使用極限狀態(tài)√（2）.短暫狀況：在結(jié)構(gòu)施工和使用過(guò)程中出現(xiàn)概率較大，其持續(xù)期與設(shè)計(jì)使用年限相比，為很短的狀況；承載能力極限狀態(tài)√正常使用極限狀態(tài)（根據(jù)需要√）（3）.偶然狀況：在結(jié)構(gòu)施工和使用過(guò)程中出現(xiàn)概率很小，其持續(xù)期很短的狀況，如火災(zāi)、爆炸、撞擊；主要考慮：承載能力極限狀態(tài)√

（設(shè)計(jì)原則：主要結(jié)構(gòu)不破壞，局部破壞不倒塌…）3、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的要求

1）極限狀態(tài)方程

2）安全度設(shè)計(jì)原則及其理論方法

3）結(jié)構(gòu)的可靠度、失效概率、可靠指標(biāo)概念

4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法發(fā)展

5）承載能力極限狀態(tài)實(shí)用設(shè)計(jì)表達(dá)式

6）地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法發(fā)展

3、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)的要求p150

1）極限狀態(tài)方程

—功能函數(shù)

—基本變量，應(yīng)作為隨機(jī)變量考慮。

極限狀態(tài)方程是當(dāng)結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)時(shí)各有關(guān)基本變量的關(guān)系式?；咀兞渴侵赣绊懡Y(jié)構(gòu)可靠性的各種物理量，如自重、溫度、地震、雪、堆土、材料性能、幾何尺寸等等。極限狀態(tài)設(shè)計(jì)應(yīng)符合的要求簡(jiǎn)寫為：R－抗力函數(shù)：結(jié)構(gòu)抵抗作用效應(yīng)的能力

(如受彎承載力Mu、受剪承載力Vu、容許撓度[f]、容許裂縫寬度[w])；S－作用效應(yīng)：結(jié)構(gòu)上的各種作用（如荷載、不均勻沉降、溫度變形、收縮變形、地震等）產(chǎn)生的效應(yīng)總和（如彎矩M、軸力N、剪力V、扭矩T、撓度f(wàn)、裂縫寬度w等）S：作用效應(yīng)——作用——荷載

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