土力學(xué)與地基基礎(chǔ)(第四版)第十一章 地基基礎(chǔ)事故

土力學(xué)與地基根底

第11章地基根底工程事故與分析實(shí)例

第11章、地基根底工程事故與分析實(shí)例

第一節(jié)地基根底事故類(lèi)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(yù)防與處理

第四節(jié)建筑工程事故案例介紹概述國(guó)內(nèi)外建筑工程事故調(diào)查說(shuō)明，多數(shù)工程事故源于地基問(wèn)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(shí)，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)并分析原因，確定合理的處理方法及時(shí)處理。11.1地基根底事故類(lèi)型及原因事故類(lèi)型：墻體開(kāi)裂事故原因：地基沉降不均勻造成危害：墻體開(kāi)裂輕那么影響美觀和實(shí)用，重那么危及平安。事故類(lèi)型：建筑整體傾斜事故原因：地基沉降不均勻；設(shè)計(jì)或使用不當(dāng)。造成危害：建筑傾斜、開(kāi)裂、傾覆、倒塌。事故類(lèi)型：建筑嚴(yán)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(kāi)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(cuò)位或發(fā)生斷裂。事故類(lèi)型：根底開(kāi)裂事故原因：地基軟硬突變時(shí)，在交界處產(chǎn)生巨大剪應(yīng)力導(dǎo)致開(kāi)裂。造成危害：對(duì)上部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，深埋地下處理困難。事故類(lèi)型：地基滑動(dòng)事故原因：建筑荷重傳到根底底面的接觸應(yīng)力大于地基土抗剪強(qiáng)度。造成危害：建筑整體滑動(dòng)導(dǎo)致傾斜或傾倒，且突發(fā)性強(qiáng)。事故類(lèi)型：地基溶蝕與管涌事故原因：長(zhǎng)期地下水產(chǎn)生溶洞溶蝕，導(dǎo)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(dǎo)致傾斜或坍塌。事故類(lèi)型：土坡滑動(dòng)事故原因：土坡失穩(wěn)產(chǎn)生滑動(dòng)造成危害：建筑突發(fā)性和消滅性的坍塌、埋沒(méi)。事故類(lèi)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(shí)產(chǎn)生振動(dòng)液化，失去承載能力。造成危害：地震時(shí)，建筑發(fā)生大范圍的嚴(yán)重沉陷、開(kāi)裂或傾覆。事故類(lèi)型：基槽變位滑動(dòng)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(dǎo)致邊坡失穩(wěn)，基坑坍塌。邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度或者穩(wěn)定性缺乏，引起支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)，基坑坍塌。造成危害：突發(fā)性強(qiáng)，可瞬間埋沒(méi)基槽內(nèi)的一切人或物，還可能導(dǎo)致附近建筑開(kāi)裂。事故類(lèi)型：季節(jié)性?xún)雒浭鹿适鹿试颍旱鼗林械乃诙玖愣纫韵聝鼋Y(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(dǎo)致建筑開(kāi)裂或傾斜。事故類(lèi)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(huì)導(dǎo)致建筑沉降。造成危害：建筑開(kāi)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(xì)11.2.2設(shè)計(jì)工作失誤11.2.3施工質(zhì)量低劣11.2.4建筑規(guī)劃錯(cuò)誤11.2.5地下設(shè)施影響11.2.6超量開(kāi)采地下水11.2.7支護(hù)措施不當(dāng)11.2.8使用維護(hù)不當(dāng)11.2.9其他因素11.3根底事故的預(yù)防及處理11.3.1事故預(yù)防1、精心勘查2、精心設(shè)計(jì)3、精心施工11.3.2事故處理1、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查：調(diào)查設(shè)計(jì)圖、工程地質(zhì)報(bào)告、施工記錄等2、現(xiàn)狀評(píng)估和預(yù)估：根據(jù)對(duì)現(xiàn)狀的評(píng)估和預(yù)估，分析并決定事故處理意見(jiàn)3、確定合理有效的補(bǔ)救方案：事故發(fā)生后，如地基已穩(wěn)定且未超標(biāo)，可不必處理地基，只需對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)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(shí)對(duì)上部結(jié)構(gòu)也要修復(fù)和補(bǔ)強(qiáng)加固；如建筑結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p壞，那么需撤除重建。11.4根底事故案例國(guó)外案例1——加拿大特朗斯康谷倉(cāng)根底事故〔1〕概況加拿大特朗斯康谷倉(cāng)長(zhǎng)59.44米,寬23.47米，高31.0米，容積36368立方米。谷倉(cāng)為圓筒倉(cāng)，每排13個(gè)圓筒倉(cāng)，共5排65個(gè)圓筒倉(cāng)組成。谷倉(cāng)的根底為鋼筋混凝土筏基，厚61厘米，根底埋深3.66米。谷倉(cāng)于1911年開(kāi)始施工，1913年秋完工。谷倉(cāng)自重20000噸。

1913年9月開(kāi)始往谷倉(cāng)裝谷物。當(dāng)谷倉(cāng)裝了31822立方米谷物時(shí)，1小時(shí)內(nèi)垂直沉降達(dá)30.5厘米，谷倉(cāng)整體結(jié)構(gòu)逐漸向西傾斜，并在24小時(shí)內(nèi)傾倒，傾斜度達(dá)26度。谷倉(cāng)傾倒后，上部鋼筋混凝土筒倉(cāng)堅(jiān)如盤(pán)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(cāng)發(fā)生地基滑動(dòng)強(qiáng)度破壞的主要原因是對(duì)谷倉(cāng)地基土層事先未作勘察、試驗(yàn)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(yàn)結(jié)果。后經(jīng)勘察試驗(yàn)與計(jì)算，谷倉(cāng)地基實(shí)際承載力為，遠(yuǎn)小于谷倉(cāng)破壞時(shí)發(fā)生的壓力329.4kPa，因此，谷倉(cāng)地基因超載發(fā)生強(qiáng)度破壞而滑動(dòng)，導(dǎo)致這一嚴(yán)重事故的發(fā)生。由于谷倉(cāng)整體剛度較高，地基破壞后，筒倉(cāng)仍保持完整，無(wú)明顯裂縫?！?〕處理方法為修復(fù)筒倉(cāng)，在根底下設(shè)置了70多個(gè)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(cāng)糾正。補(bǔ)救工作是在傾斜谷倉(cāng)底部水平巷道中進(jìn)行，新的根底在地表下深10.36m。經(jīng)過(guò)糾傾處理后，谷倉(cāng)于1916年起恢復(fù)使用。修復(fù)后位置比原來(lái)降低了4m。國(guó)外案例2——美國(guó)大型水泥倉(cāng)庫(kù)根底事故〔1〕概況建于美國(guó)紐約市漢森河旁的一座大型水泥倉(cāng)庫(kù)，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(dāng)這座水泥倉(cāng)庫(kù)裝載水泥后發(fā)生嚴(yán)重下沉，隨后整座水泥倉(cāng)庫(kù)發(fā)生傾倒。傾倒后倉(cāng)庫(kù)的傾角達(dá)45度，地基土被擠出地面高5.18米。與此同時(shí)，離水泥筒倉(cāng)凈距23米以外的辦公樓受水泥倉(cāng)庫(kù)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(cāng)庫(kù)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(lán)色層狀粘土，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N＝8～11，估計(jì)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(cāng)庫(kù)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(guò)13米，地基主要持力層為第二層藍(lán)色粘土。水泥倉(cāng)庫(kù)高度達(dá)23.33米，裝載水泥后的地基荷載估計(jì)在200～250kPa之間，遠(yuǎn)大于藍(lán)色粘土的地基承載力，使倉(cāng)庫(kù)地基發(fā)生剪切強(qiáng)度破壞而整體滑動(dòng)。由于地基軟弱，地基整體滑動(dòng)產(chǎn)生巨大的滑動(dòng)力，使滑動(dòng)體外側(cè)土發(fā)生變形，也導(dǎo)致23米外的辦公樓地基變形而傾斜。

水泥倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有認(rèn)真進(jìn)行地基承載力的計(jì)算，是這次事故的主要原因。當(dāng)這座水