典型案例分析与经验交流ppt+555P

本讲内容容：一、基础础工程技技术发展展现状二、案例例分析三、基础础施工四、基坑坑支护施施工本讲内容容：五、地下下水控制制六、土方方工程七、边坡坡工程八、典型型案例分分析与经经验交流流。一、总则则与术语语（1）、为了在建建筑地基基、基础础与基坑坑工程的的施工中中做到安全适用、保保护环境境、确保保质量、、技术先先进、经济合理，特特制订本本规范。。本规范适适用于建建筑地基基、基础础与基坑坑工程的的施工，，其它类类似工程程可参照照使用。。我国近十十年深基基础工程程技术发发展现状状我国深基基础工程程技术发发展现状状与展望望大规模的的经济建建设促进进了深基基础工程程大发展展,深基基础工程程，按照照中外工工程界学学术界的的共识，，主要是是指桩基基及基坑坑工程两两大范畴畴。前者者为上部部结构提提供可靠靠的支承承，后者者为开发发利用地地下空间间提供安安全保障障.1.1高速铁路路建设截至2011年年，高铁铁总运营营里程达达到13073km，，至2020年年将达达到16000km，，从而将将构成全全球领先先的最大大高铁网网络。京京沪高铁铁全长1318km，，是当今今世界一一次建成成线路最最长、技技术标准准最高的的高速铁铁路。高高铁均采采用无碴碴道床，，并有高高架封闭闭。我国国高铁的的最高试试验时速速达到486.1km。我国已建建、在建建的高铁铁路基、、桥梁、、站房等等设施，，所应用用的基桩桩数量估估计已达达1000万根根以上，，它们分分布于各各种复杂杂的地质质条件和和环境条条件。近10年年来，我我国“八八纵八横横”高速速铁路网网的建设设也应用用了大量量深基础础工程。。建于青青藏高原原的铁路路桥梁大大量采用用了大直直径挖孔孔桩，破破解了在在冻土层层、砾石石、漂石石和基岩岩中成孔孔灌桩的的难题。。贯通我国国东西部部的关键键瓶颈，，建于崇崇山峻岭岭、悬崖崖峭壁、、溶洞暗暗河之间间、穿越越古蜀道道的宜(昌)万万(州)铁路是是我国乃乃至世界界铁路建建设中最最困难、、最复杂杂的线路路之一。。它全线线长仅377km，总总投资高高达226亿元元，工期期长达7年(2003年12月—2010年12月)。。全线有有桥梁253座座，桥高高超过100m的有有23座座，最高高桥墩高高达128m，，基础深深入溶洞洞几十米米，基础础横截面面甚至达达数百至至1000m2，堪称称罕见的的深基础础。1.2城市轨道道交通建建设10年来，我我国城市市轨道交交通建设设快速发发展。北北京等12个城市的的轨道交交通至2010底运营里里程总长长已达1270km，其中上上海市420km，北京市市336km，广州市市236km，3大城市相相继步入入网络化化建设和和运营的的阶段。。至2010年底，已已获国家家批准建建设轨道道交通的的29个城市在在建总里里程约1800km。预计至至2020年，我国国城市轨轨道交通通总里程程将达6000km，位居世世界各国国之首。。据估计计，我国国轨道交交通包括括地铁和和轻轨线线路上已已建成的的车站约约2000座，若加加上各条条线路终终端相关关的维修修保养车车库车辆辆段和控控制调度度等场所所，深基基坑工程程规模巨巨大，而而且为了了方便乘乘客可以以在多条条线路之之间做到到同站““无缝对对接”或或“零换换乘”，，以及在在车站等等处开发发上盖物物业等，，均使得得其基坑坑工程设设计与施施工的难难度越来来越大。。1.3各类桥梁梁和港口口码头建建设我国普速速公路和和高速公公路均迅迅速发展展，已形形成了““五纵七七横”共共3.5万km的国道道主干线线网络，，促进了了跨江跨跨河跨海海的大桥桥、特大大桥的大大量兴建建。加之之数百座座城市道道路网的的发展，，造就了了高架路路与立交交桥星罗罗棋布，，逶迤曲曲折。公公路和城城市各类类桥梁主主要也采采用各种种混凝土土灌注桩桩和扩底底桩;近近年钢管管桩的用用量有所所增加。。许多港港口码头头因有水水上运输输之便，，采用大大直径后后张法预预应力大大管桩，，减少了了桩身成成桩质量量的风险险。10年来，，在我国国已建和和在建的的数百座座大桥、、特大桥桥中，有有数座桥桥梁尤为为著称于于世。1）在21世纪纪之初开开工，2008年5月月建成通通车，世世界最长长的跨海海大桥———杭州州湾大桥桥，全长长36km，桥桥宽33m，双双向6车车道，采采用了钻钻孔灌注注桩(3400根)和和钢管桩桩(5474根根，桩长长71～～89m，直径径1.5～1.6m，，钢管壁壁厚20，22mm)。东海大桥桥上海南汇汇芦潮港港至宁波波大小洋洋山港的的东海大大桥，2005年建成，，全长32.5km，双向6车道，采采用2.5m、长110m嵌岩钻孔孔灌注桩桩及长60m的1.5m钢管桩。。大规模模成功应应用了海海上砂桩桩技术(见图3);东海大桥桥的海上上风力发发电站规规模为亚亚洲最大大。世界最长长的跨海海大桥——杭州湾大大桥，在21世纪之初初开工，，2008年5月建成通通车，全全长36km，桥宽33m，双向6车道，采采用了钻钻孔灌注注桩(3400根)和钢管桩桩(5474根，桩长长71～89m，直径1.5～1.6m，钢管壁壁厚22mm)。杭州湾大大桥胶州湾海海湾大桥桥我国首座座海上桥桥梁集群群工程———胶州湾海海湾大桥桥，也称称青岛海海湾大桥桥，跨胶胶州湾海海域而建建，将青青岛市与与近海岛岛屿黄岛岛连接，，全长36.48km，宽35m，采用大大直径钻钻孔灌注注桩，2007年5月开工，，建成后后超过杭杭州湾大大桥而成成为世界界最长跨跨海大桥桥。嘉(兴)绍(兴)跨江大桥桥嘉(兴)绍(兴)跨江大桥桥，采用3.8m××110m(长)的特大直直径钻孔孔灌注桩桩，单根根桩混凝凝土灌注注量达1300m3，施工用用的钢管管护筒重重达40t。润扬长江江大桥江苏镇江江至扬州州的润扬扬长江大大桥，2000年10月开工，，2005年5月建成通通车，全全长35.66km，其南汊汊为悬索索桥，北北汊为斜斜拉桥，，南北塔塔基均采采用2.8m钻孔灌注注桩，南南北锚碇碇基础分分别采用用冻融排排桩法和和地下连连续墙方方案，基基坑平面面69m××50m，基坑深深达50m苏通长江江大桥是世界最最长的斜斜拉桥，，全长8146m，支支承于(2.5～2.8)m×(101～～119)m(长)的钻孔孔桩，于于2009年年建成。南京大胜胜关铁路路桥南京大胜胜关铁路路桥，全全长14.78km，是我国国第1座高速铁铁路过江江桥，也也是世界界最大可可同时行行车3种速度的大桥桥，即京沪高高铁双线(300km/h)，沪汉蓉普铁铁双线(200km/h)及南京城市地地铁双线(80km/h);采用2.8m×112m(长)钻孔灌注桩，，支承于泥岩岩土;2006年9月开工，2009年建成。西堠门大桥，，自1999年开工至2008年年建成贯通，，是我国规模模最大的桥路路连接工程，，全部采用大大直径钻孔灌灌注桩。2）我国首座座外海大桥————上海南南汇芦潮港至至宁波大小洋洋山港的东海海大桥，2005年建成成，全长32.5km，，双向6车道道，采用2.5m、长长110m嵌嵌岩钻孔灌注注桩及长60m的1.5m钢管桩桩。大规模成成功应用了海海上砂桩技术术(见图3);东海大桥桥的海上风力力发电站规模模为亚洲最大大。3)我国首座座海上桥梁集集群工程————胶州湾海海湾大桥，也也称青岛海湾湾大桥，跨胶胶州湾海域而而建，将青岛岛市与近海岛岛屿黄岛连接接，全长36.48km，宽35m，采用大直直径钻孔灌注注桩，2007年5月开开工，建成后后将超过杭州州湾大桥而成成为世界最长长跨海大桥。。4)嘉(兴兴)绍(兴)跨跨江大桥，采采用3.8m×110m(长长)的特特大直径钻孔孔灌注桩，单单根桩混凝土土灌注量达1300m3，施工工用的钢管护护筒重达40t。5)江苏镇镇江至扬州的的润扬长江大大桥，2000年10月开工，2005年年5月建成通通车，全长35.66km，其南汊汊为悬索桥，，北汊为斜拉拉桥，南北塔塔基均采用2.8m钻孔孔灌注桩，南南北锚碇基础础分别采用冻冻融排桩法和和地下连续墙墙方案，基坑坑平面69m×50m，基坑深深达50m。。6)江苏苏苏通长江大桥桥(自苏州常常熟至南通)是世界最长长的斜拉桥，，全长8146m，桩经经(2.5～～2.8)m×(101～119)m(长)的钻孔桩，，于2009年建成，，获国际GeorgeRichardson奖，是我国国迄今获此殊殊荣的首座桥桥梁工程。7)南京大大胜关铁路桥桥，全长14.78km，是我国第第1座高速速铁路过江桥桥，也是世界界最大可同时时行车3种速速度的大桥，，即京沪高铁铁双线(300km/h)，沪汉蓉蓉普铁双线(200km/h)及南南京城市地铁铁双线(80km/h);采用2.8m×112m(长)钻孔灌注桩桩，支承于泥泥岩土;2006年年9月开工工，2009年建成。。浙江台州椒江江二桥，桥宽宽39.5m，总长3.7km，采用了2.5m×139m(长长)的钻孔灌灌注桩，进入入凝灰岩深度度＞3.5m，是我国当当今最长钻孔孔灌注桩。连接香港、珠珠海、澳门的的港珠澳大桥桥和沉管隧道道，全长29.6km，涉及诸多深深基础工程8)浙江台台州椒江二桥桥，桥宽39.5m，，总长3.7km，采采用了2.5m×139m(长)的的钻孔灌注桩桩，进入凝灰灰岩深度＞3.5m，是是我国当今最最长钻孔灌注注桩。9)在十二五五规划中已被被列为“舟山山群岛新经济济区”的连岛岛大桥，全长长50km，，海域含西堠堠门大桥等5座大桥，自自1999年年开工至2008年建建成贯通，是是我国规模最最大的桥路连连接工程，全全部采用大直直径钻孔灌注注桩。10)连接接香港、珠海海、澳门的港港珠澳大桥和和沉管隧道，，全长29.6km，，涉及诸多深深基础工程。。1.4多高层建筑及及地下空间开开发建设中国已成为全全球头号建筑筑大国”。我我国建造高楼楼之风兴起于于20世纪八九十年年代，至今仍仍方兴未艾。。上海黄浦江江畔继420m高的金茂大厦厦、492m高的环球金融融中心之后，，一座632m高、121层的上海中心心大厦已完成成深基础工程程，成为我国国第一、全球球第二高楼。。位于广州的的71层珠江大厦是是世界上最节节能的摩天楼楼，受到了国国际上的广泛泛赞誉。在武武汉，1座606m的高楼(武汉中心)即将成为我国国第二、全球球第三高楼。。在二、三线线城市如昆明明等地，也无无不矗立着200m甚至400m以上的高楼。。据报道，在在全球已建成成的15座最高楼中，，我国占6座;全球在建的10座最高楼中，，我国占4座。2深基础础工程程应对对巨大大挑挑战的的主要要技术术措施施1)加强设设计施施工技技术的的规范范化管管理。10年来，，全国国各地地产政政学研研企共共同合合作，，有计计划地地适时时编制制和修修订了了一系系列的的地基基基础础、桩桩基础础和基基坑工工程的的技术术标准准规范范，包包括适适用于于全国国的，，适用用于不不同部部门、、不同同专业业(如建筑筑、铁铁路、、公路路、桥桥梁、、港口口、城城市轨轨道交交通等等)，适用用于不不同地地质条条件(如软土土、膨膨胀土土、湿湿陷性性黄土土、红红土、、季节节性冻冻土、、岩溶溶地区区等)，以及及适用用于不不同省省区市市的地地方性性标准准规范范，从从而形形成了了全国国较完完整的的标准准规范范体系系，使使勘察察、设设计、、施工工、检检测、、验收收等各各项工工作纳纳入了了规范范化范范畴。2)成功研研发推推广了了适用用于不不同地地质条条件、不同工工程要要求的的一系系列新新桩型型，借借以提提高桩桩基承承载能能力和和节约约资源源，其其中最最常用用的桩桩型包包括钻钻孔扩扩底桩桩、挤挤扩桩桩、旋旋挖钻钻孔桩桩、长长螺旋旋钻孔孔压灌灌桩、、多支支盘桩桩、先先张法法预应应力管管桩、、后张张法预预应力力大直直径管管桩、、钻孔孔咬合合桩、、壁板板桩、、薄壁壁筒桩桩、长长螺杆杆桩、、CFG桩等，，并在在工程程实践践中创创新了了诸多多实用用的新新工法法。3)从引进进借鉴鉴到自自主创创新，，成功制制造了了适合合我国国不同同地质质和环环境条条件的的多种种桩工工机械械产品品，如如旋挖挖钻孔孔桩机机、长长螺旋旋钻孔孔桩机机、全全套管管钻孔孔桩机机、SMW工法多多轴搅搅拌机机、大大吨位位静压压桩机机、地地下连连续墙墙挖槽槽机等等，机机械的的主要要性能能有的的已接接近或或达到到国际际先进进水平平，市市场占占有率率逐步步提高高。2010年仅旋旋挖桩桩机生生产量量即达达5000余台，，满足足了我我国南南北各各地的的施工工需求求，并并出口口至亚亚、非非、欧欧一些些国家家和地地区。。4)在各类类混凝凝土灌灌注桩桩中普普遍推推广了了卓有有成效效的“桩身身、桩桩端后后注浆浆工艺艺”，，不仅仅消除除了桩桩身泥泥皮和和桩端端沉渣渣的通通病，，并且且加固固了桩桩周和和桩底底一定定范围围的土土体，，从而而使桩桩身质质量获获得更更可靠靠的保保证，，桩基基沉降降得以以减少少，单单桩承承载力力大幅幅度提提高。。5)在桩基基设计计中，，根据据建筑筑物上上部结结构与与地基基基础础共同同作用用的理理念，，因地地制宜宜、因因工程程制宜宜，推推广了了疏桩桩基础础设计计;沉降控控制复复合桩桩基设设计;长短桩桩结合合设计计;刚柔性性桩结结合设设计;端承桩桩复合合桩基基设计计;CFG桩复合合桩基基设计计;现浇大大直径径管桩桩复合合地基基设计计;变刚度度调平平设计计等一一系列列新的的设计计方法法，取取得了了良好好的技技术、、经济济和环环境效效益。。与此此同时时推广广了概概念设设计、、动态态设计计、优优化设设计等等新的的设计计理念念，使使设计计方案案更为为经济济合理理，切切实可可行。6)针对城城市中中建筑筑物、、交通通和人人口密密集地地区深深基坑坑周边边地上上、地地下的的复杂杂环境境，对对深基基坑支支护结结构的的设计计，由由强度度控制制转变变为变变形控控制，，并加加强施施工中中动态态观测测监控控，以以确保保地上上地下下周边边环境境的安安全。。推广广应用用三维维可视视化控控制技技术，，使设设计、、施工工和管管理人人员对对施工工过程程能实实施全全方位位感性性化监监控。。7)在深基基坑支支护结结构中中，因因地制制宜、、因工工程、、环境境制宜宜，成成功开开发应应用了了水泥泥土重重力式式围护护墙技技术、、地下下连续续墙技技术、、桩板板墙技技术、、型钢钢水泥泥土搅搅拌墙墙技术术等多多种创创新技技术，，取得得了良良好的的技术术、环环境和和经济济效益益;在码头头挡土土墙、、防洪洪堤、、建桥桥围堰堰中，，成功功应用用了新新型的的组合合式大大宽度度钢板板桩技技术。。8)在深基基坑工工程长长期大大量的的实践践中，，逐步步形成成并成成功推推行了了支护护结构构与主主体结结构全全逆作作法、、半逆逆作法法，主主楼与与裙楼楼顺逆逆结合合法，，中心心与周周边顺顺逆结结合法法等多多种新新的设设计施施工技技术，，倡导导和推推广了了考虑虑时空空效应应的设设计施施工方方法，，均取取得了了显著著的技技术、、经济济和环环境效效益3大吨位位桩的的承载载力问问题美国西西北大大学教教授JorjO．．Osterberg所所倡倡导的的一种种完全全有别别于传传统试试桩法法的新新方法法。该该试桩桩法的的主要要特点点是在在桩被被打入入或沉沉入设设置时时，先先在桩桩的底底部或或桩身身中部部预埋埋一个个特制制的““荷载载箱””，然然后通通过荷荷载箱箱对桩桩分级级加压压而取取得向向上和和向下下2条条荷荷载-位移移曲线线。近近年我我国各各地采采用Osterberg试试桩法法的总总量估估计已已在1000根根桩以以上，，其中中包括括苏通通长江江大桥桥、润润扬长长江大大桥、、杭州州湾大大桥、、宁波波甬江江大桥桥等的的桩基基及高高铁某某些桥桥梁桩桩基和和某些些高层层建筑筑的桩桩基。。应当当指出出，Osterberg试试桩法法虽在在我国国已有有较多多应用用，但但如何何将采采用该该法所所获得得的向向上和和向下下2条条荷载载-位位移曲曲线转转换为为1条条“荷荷载-沉降降曲线线”，，并合合理地地求取取单桩桩极限限承载载力(或容容许承承载力力)以以及相相应的的沉降降量，，仍有有待探探讨。。这是是关系系桩基基安全全和经经济的的一个个十分分重要要的问问题。。为此此，有有的项项目例例如在在建中中的港港珠澳澳跨海海大桥桥等采采取了了在同同1根根桩桩或同同类型型桩上上搭建建试桩桩平台台，仍仍采用用传统统试桩桩法进进行平平行对对比试试验。。也有有项目目则进进行高高应变变动测测试验验作为为参考考对比比。我我国台台湾高高铁等等项目目的桩桩基也也曾进进行此此类对对比试试验。。Osterberg试试桩桩法目目前的的另一一个问问题是是，我我国有有试桩桩单位位把该该法称称为““自平平衡法法”，，认为为可以以把““荷载载箱””设置置在桩桩身中中部某某一位位置，，使试试桩时时向上上的力力与向向下的的力取取得平平衡。。实际际上由由于桩桩基地地质条条件的的多元元性、、复杂杂性，，在试试桩之之前要要把““荷载载箱””埋设设在桩桩身中中某一一所谓谓的““平衡衡点””是有有困难难的。。4与深基基础工工程相相关的的特殊殊技术术4.1拔桩工工程主要是是指将将建设设场地地或道道路地地基中中所存存在的的已被被拆除除或报报废的的上部部建筑筑物下下的旧旧桩、、残桩桩予以以拔除除或就就地原原位破破碎。。近年年由于于城市市轨道道交通通建设设的需需要，，古旧旧历史史文物物建筑筑移位位以及及越江江隧道道通过过堤岸岸等的的需要要，拔拔桩工工程应应运而而生。。所需需要拔拔除的的桩已已不仅仅是木木桩、、小截截面桩桩，而而且有有预制制混凝凝土桩桩、高高强度度管桩桩、甚甚至大大直径径钢管管桩、、钻孔孔灌注注桩等等，有有的埋埋藏很很深。。此类类拔桩桩工程程施工工还必必须注注意保保护周周边环环境和和保证证相邻邻地下下和地地面市市政设设施等等的正正常安安全运运行以以及居居民的的正常常工作作和生生活，，乃至至道路路交通通不受受影响响，更更加大大了施施工难难度。。图17给出了了两例例由于于建设设需要要而需需拔桩桩的工工程实实例，，其中中图17a为已已建建的的高高架架桥桥预预制制桩桩基基因因地地铁铁盾盾构构掘掘进进而而必必须须先先予予拔拔除除;图17b为旧旧码码头头木木桩桩遇遇越越江江隧隧道道掘掘进进而而必必须须拔拔除除上上海海外外滩滩综综合合通通道道改改造造工工程程是是近近年年遇遇到到的的此此类类工工程程中中规规模模和和难难度度特特别别大大的的一一项项工工程程。。对对旧旧桩桩及及各各种种障障碍碍物物采采用用了了振振动动拔拔除除法法、、全全套套管管回回转转清清障障法法、、全全回回转转切切割割钻钻进进法法等等多多种种新新技技术术，，且且整整体体拔拔除除了了埋埋深深52～55m的钻钻孔孔灌灌注注桩桩。。此此类类工工程程经经过过多多年年的的历历练练，，已已形形成成了了一一个个新新专专业业，，如如今今从从施施工工机机械械设设备备到到施施工工工工艺艺均均已已较较为为成成熟熟，，上上海海等等城城市市已已组组建建了了专专业业施施工工队队伍伍。。4与深深基基础础工工程程相相关关的的特特殊殊技技术术4.2基础础托托换换工工程程托换换工工程程近近年年大大量量增增加加，，且且施施工工难难度度大大，，风风险险大大。。托托换换方方案案常常受受现现场场条条件件制制约约，，托托换换方方法法多多种种多多样样，，完完全全应应根根据据个个案案实实际际情情况况而而制制定定。。较较常常见见的的案案例例如如城城市市高高架架桥桥下下和和高高楼楼大大厦厦下下的的桩桩基基遇遇地地铁铁盾盾构构掘掘进进，，或或过过街街地地下下通通道道施施工工等等。。一一项项托托换换工工程程往往往往是是多多种种施施工工技技术术的的综综合合应应用用。。图图18a是上上海海外外滩滩天天文文台台基基础础，，遇遇延延安安中中路路隧隧道道施施工工而而采采取取的的保保护护性性托托换换;图18b是广广州州地地铁铁一一号号线线盾盾构构施施工工通通过过某某楼楼房房的的桩桩基基托托换换工工程程。。4.3地源源热热泵泵地地下下管管埋埋设设技技术术地地源源热热泵泵系系统统是是在在新新建建建建筑筑物物的的基基桩桩桩桩身身中中预预埋埋管管道道与与钢钢筋筋笼笼相相绑绑轧轧而而打打入入地地基基，，必必要要时时可可在在建筑筑物物外外围围场场地地中中直直接接埋埋设设此此种种管管道道，，共共同同组组成成一一个个系系统统以以汲汲取取和和交交换换地地下下一一定定深深度度范范围围内内地地下下水水和和土土体体的的热热能能，，来来满满足足建建筑筑物物室室内内供供暖暖和和降降温温的的需需要要。。埋埋管管深深度度一一般般在在地地表表以以下下60～120m，在在地地质质学学上称称为为利利用用““浅浅层层””地地下下热热能能。。与与传传统统空空调调系系统统相相比比，，地地源源热热泵泵系系统统可可节节约约能能源源20%～40%，具具有有良良好好的的开开发发应应用用前前景景。。此此项项工工程程主主要要采采用用桩桩基基工工程程的的施施工工机机械械进进行行，，并并且且在在新新建建工工程程项项目目中中可可与与桩桩基基施工工同同步步进进行行。。地地源源热热泵泵的的应应用用国国际际上上从从20世纪纪90年代代后后期期开开始始迅迅速速发发展展。。我我国国从从21世纪纪初初开开始始推推广广，，也也已已获获得得较较快快发发展展。。至至2010年，，我我国国应应用用地地源源热热泵泵系系统统供供暖暖制制冷冷的的建建筑筑项项目目包包括括北北京京奥奥运运村村，，上上海海世世博博会会世世博博轴轴、、上上海海虹虹桥桥交交通通枢枢纽纽站站等等重重大大项项目目，，总总数数已已达达2000余项项，，建建筑筑面面积积近近8000万m2，其其中中多多数数集集中中在在京京、、津津、、沪沪、、冀冀、、辽辽等等地地，，均均取取得得了了良良好好节节能能效效果果。。上上海海世世博博轴轴工工程程是是上上海海市市迄迄今今已已投投入入使使用用地地源源热热泵泵系系统统的的最最大大项项目目，，单单项项建建筑筑面面积积超超过过20万m2。运运行行能能耗耗较较传传统统空空调调系系统统节节约约20%，且且减减少少了了二二氧氧化化碳碳排排放放量量，，环环保保效效果果明明显显。。连续续箱箱梁梁桥桥25第六六节节一一般般地地基基和和基基础础工工程程缺缺陷陷和和事事故故的的主主要要因因素素及及其其现现象象一、因地地基土层层分布软软硬不均均造成的的缺陷和和事故由于地基基土层分分布软硬硬不均导导致建筑筑物墙体体开裂、、地面陷陷裂、楼面拉裂裂，以至至结构发发生倾斜斜、房屋屋发生损损伤的实实例在建建筑工程中是屡屡见不鲜鲜的。究究其原因因，是建建筑结构构各部位位产生过过大的(超过规范范容许值值)不均匀沉沉降所致致。具体地说说又可分分为以下下几类情况：：□第1类情况是地基基中存在在着局部部高压缩缩性软弱弱土层；；□第2类情况是虽然然整个建建筑物的的地基中中分布有有软弱土土层，但它们的的厚薄相相差悬殊殊；□第3类情况多属于于山区建建筑，由由于山区区岩石表表面倾斜斜，岩石顶面以以上覆盖盖的土层层厚薄也也随之不不同；26□第4类情况是建筑筑物某一一部位的的基础不不恰当地地设置在在回填土上。下下面分别别列举案案例加以以说明。。工程实例例1：北京某校校教室楼楼为三层层砖混结结构，二二、三层层为现浇浇钢筋混混凝土大梁梁和预制制楼板，，屋盖为为木屋架架、瓦屋屋面，西西侧辅助助房间及楼梯间间为四屋屋钢筋混混凝土现现浇楼盖盖。此楼楼设计时时即发现现基础落在不均均匀土层层上：东东南角下下为较坚坚实的亚亚粘土，，而西北北占总面积2／3范围内却却有高压压缩性有有机土及及泥炭层层，厚2—3m(图5-1-3)。当时的的处理措措施是；；对可能能位于泥泥炭层上上的基础础都采用用钢筋混凝土土条形基基础，并并将地基基承载力力由120kN／m2降至80kN／m2，同时时在二、、三层楼楼板下设设置圈梁梁。此楼楼建成使使用后第第二年即多处开开裂，房房屋微倾倾，不得得不停止止使用，，12年后进行行加固。。(1)房屋开裂裂和倾斜斜情况东、西立立面墙体体裂缝如如图5-1-3c、d所示。其其中最宽宽的裂缝缝在西立面面⑧轴线线边，自自墙顶起起直达房房屋半高高，裂缝缝宽30mm左右；27⑧轴线屋架架下内纵纵墙的壁壁柱也被被拉裂，，错开30mm左右，这这是北墙一端下下沉，与与内纵墙墙相连的的拉梁将将壁柱拉拉裂的缘缘故。在在二、三层楼面面上，⑨⑨、⑩轴轴线附近近有贯通通房屋东东西向的的裂缝，，宽10～20mm不等。图5-6-1平面及裂缝缝情况(a)钻孔位置置、三层层平面及及开裂情情况(最宽处2lmm)；(b)泥炭土边边缘、二二层平面及开裂裂情况(最宽处12mm)；(c)东立面裂裂缝；(d)西立面裂裂缝；(e)房屋四周周相对和绝绝对沉降降(cm)28房屋东南南角沉降降小，西西北角沉沉降大，，相对沉沉降差82—84mm左右(图5-1-3e)。(2)地基土层层分布(图5-6-2钻孔平面面布置见见图5-6-2a)图5-6-2钻孔地质剖剖面(a)房屋轴线线西侧；；(b)房屋轴线线东侧29表层为填土，，疏松，，厚2—3.5m；第二层为亚粘土土，褐灰灰色，a1-2＝O.45Mpa-1，厚1～1.5m；第三层为有机土土，灰黑黑色，较较软弱，，550℃℃烧灼失量量5％～15％，厚O.5～1.4m；第四层为泥炭层层，黑绿绿色，含含大量未未分解植植物质，，烧灼失失量l5%～5%，＝l55%～160%,e＝3.54～3.82，a1-2＝3～3.6Mpa-1，属超高压缩缩性，此此层厚不不均匀，，多数0.5～2.3m，西端薄薄中部厚厚，东南角无此此泥炭层层；第五层为砂砾石石，密实实，厚0.8～1.5m；第六层为亚粘土土，黄褐褐色，厚厚8～16.8m；(3)事故原因因分析1)本楼位于于古池塘塘边缘，，泥炭层层边线正正处于房房屋对角角线上。。如果该楼在在规划设设计时东东移、西西移或做做穿越泥泥炭层的的桩基、、采用换换土地基等等措施，，都能避避免此事事故。30所以事故故主因是是末处理理好勘察察、地基基处理和和建筑总总平面三三者关系系。2)对已发现现局部超超压缩性性软弱地地基的处处理方案案是错误误的。仅采用降低地地基承载载力、加加大钢筋筋混凝土土基础底底面积、、在二、、三层设设置圈梁的的做法，，它们对对于地基基实际发发生的不不均匀变变形基本本上不能能起抵御作作用。3)房屋上部部结构布布置未适适应地基基变形特特色。有有三点失失误：①房屋中部部有两个个空旷楼楼梯间，，使楼面面整体性性在此处处严重削削弱；②教室，三三层基本本上是一一个56m宽12m的大房间间(中间只有有两排砖垛作为为横墙相相连)，整个房房屋的空空间刚度太弱弱；③房北端为为阶梯教教室，室室内填土土从北向向南坡下下，加剧剧了北部部的沉降。从以上因因素分析析，该楼楼必然西西北部的的沉降大大于东南南部。整个房屋屋如同既既受反向向弯矩又又受扭矩矩的梁。。裂缝必必然集中中在房屋中部薄薄弱部位位的顶端端，上屋屋楼面和和墙体的的裂缝必必然多于于下层。。(4)加固处理理做法(图5-6-3)5—6-3某教室楼楼加固处理理示意(a)平面；(b)顶层圈梁梁；(c)三层圈梁梁；(d)二层圈梁梁；(e)窗间墙和和墙面做法。。32此楼需要要等待沉沉降基本本停止后后方可进进行加固固处理，，为此等等待了12年。曾经考虑虑矽化法法加固(因有机土土和泥炭炭土很难难与化学浆液化合胶结而放放弃)、现浇混凝土土桩托梁法(因施工困难，，费用太高而放弃)、拆除第三层层改为两层的的减荷法(因影响使用而而放弃)等处理措施。。最后决定用““增设圈梁、加加固墙体”的做法：1)暂拆木屋盖，，在三层顶部部增设一现浇浇内外墙交圈圈的钢筋混凝土圈梁540mm××350mm，4Ø22，做完后再将将木屋盖恢复复；2)在三层楼板顶顶皮标高处加加设一层现浇浇内外墙的钢钢筋混凝土圈梁(室外160mm××680mm，8Ø22；室内260mm××200mm，4Ø22)，每隔lm用螺栓穿过砖砖墙加以连接；3)在二层楼板顶顶皮标高处也也增设类似圈圈梁见图5-1-4d;4)在外墙窗间墙墙和4个墙角，加设设上下贯通的的钢筋(4Ø16)，并锚固在基础础上，保证各各层圈梁的共共同工作；335)外墙内外两面面加设Ø6＠200的钢筋网并喷喷一层30mm水泥砂浆。目前，此教室室楼已安全使使用多年，未未发现新的开开裂情况。工程实例2：北京某库房楼楼，位于一荷荷花池东南侧侧、东西干道道北侧。该库库房为两层楼房房，平面呈一一字形，东西西向长47.28m，南北向宽10.68m，高7.50m(图5-6-4)。库房正中为为楼梯间，东东西各两大间，每间长10.80m、宽l0.20m，中部有两个个独立柱基。。内外墙均为条形基础础。图5-6-4某库房楼平面及及裂缝情况34(1)房屋开裂情况况此楼1980年动工，当年年6月竣工后使用用。一年后在在库房西侧二楼墙上即发发现有裂缝。。此后，裂缝缝数量增多，，裂缝长度延延伸，裂缝宽度度展扩。1984年4月曾对此库房房作详细调查查统计，大裂缝已已有33条，有的的裂缝缝长度超超过1.80m，宽度达达10～30mm，且地面多处处开裂。同年6月4日在库房一楼楼西大间南墙墙裂缝处贴纸纸，6月8日纸即被撕开，说明明裂缝发展速速度较快。同同年10月，实测该裂裂缝长达2.80m，宽为6～8mm。1991年2月15日再度实测该该处裂缝，发发现已长达3.20m，缝宽为8～10mm，且墙内外贯贯通。说明6年多来库房的沉降降仍在发展，，但已有收敛敛的趋势。(2)地基土层分布布(图5-6-5)35图5-6-5土层分布图(a)原勘察报告地地层剖面(南侧)；(b)重新勘察地层层剖面(南侧)l979年在该库房楼楼设计时所采采用的“建筑地基勘察报告”地层剖面图见图5-6-5。该报告建议的地基持力力层为②层，，地基设计强强36度取f＝100kN／m2。为研究事故原原因和加固方方案，于1984年10月重新钻探，，在库房南北外墙墙各布置4孔，孔深6～7m，都钻至坚实实卵石层终孔孔。同时进行原位位测试与土工工试验。查明明土层分布如如下：表面为填土，，疏松，厚1.65—2.30m；第二层②为新新近代冲积粘粘性土，场地地南为粘土，，场地北还有有粉质粘土和粉粉土，呈可塑塑至软塑状态态，厚1.15～2.23m；第三层③为有有机土和泥炭炭，黑色；有有机土为饱和和可塑状态，，厚0.3～1.5m不等；泥炭层极疏松，稍稍湿，状如蜂蜂窝煤引火用用炭饼，有大量未未腐烂植物质质，含量高达达41.3％，压缩性极极大；泥炭层厚度极不均均匀，东西两两端很薄，l＃、4＃、8＃三孔无，7＃孔厚度超过2m；第四层④为粉粉砂，灰色—灰黑色，密实实，(东南局部有细细砂薄层)厚度很不均匀匀，1＃、5＃厚度超过2m，3＃孔无，7＃孔仅0.2m厚。37(3)事故原因分析析1)原勘察失误是是事故的主因因。原“勘察报告”虽有7个钻孔资料，但仅有有库房对角线线的41＃46＃孔分别深5.10m、5.35m，其余5个孔深只有2m多，远不及地地基受压层深度。。更值得注意的的是，其中有有2个孔已穿透有有机土与泥炭炭层但却未做记录录，“报告”中也也未说明，只是简单单地建议地基基计算强度为R＝1.0kg／cm2，即fk＝100kN／m2。这是该库房房发生严重质量问题的的根源。2)设计人员面对对这份粗糙而而不满足设计计要求的“勘察报告”，并末提出补补做勘察的要要求。此外，，(GBJ7—89)规定对于三层和三层以上上房屋，其长长高比L／H宜小于或等于于2.5；本例虽为二层层砌体结构，，但长高比L／H＝47.28／7.50＝6.3，此值》2.5，导致房屋的的整体刚度过小，，对地基过大大不均匀沉降的调整能能力太弱。设设计人又未采采取加强上部部结构刚度的的有力结构措施，，也是导致墙墙体开裂的重重要原因。38(4)加固处理做法法曾经考虑了4种加固方案：1)三重管旋喷桩桩定向旋喷法法——在基础底面以下下形成半径为为0.6～0.8m的半圆桩，托住基础使使它们不再继继续下沉。但但因为基础底面宽度为为1.2m，旋喷桩只能能托住基底外侧侧部分，将造造成基础偏心受压；；同时由于该该库房北侧可可供施工的空空间狭窄，难难以安置旋喷法的的施工机械。。2)混凝土灌注桩桩架梁法——如若采用常规规灌注桩直径径，地基中的软弱土层可可能造成缩颈颈；若采用大大直径灌注桩桩，工程量大大，造价高。3)钢管桩架梁法法——经估算需用直直径φ200、长6m的132根钢管，不仅造价价高而且在室室内分段打入入后的连接做做法既不易又又难以保证质量。。4)钢筋混凝土预预制桩架梁法法——它的投资少，，接桩采用硫硫磺39胶泥粘法，快快速方便，被被定为实施方方案。所设计计的预制桩横横截面为180mm××180mm，八角形，第第一节长260cm，下部30cm为尖锥形，便于于打入土中，，第二、三节节长170cm，便于运输(库房室内净高3.30m，该桩分三节节才能施工)。预制桩布置置在墙体两侧，间距2—3m不等。横梁采采用钢筋混凝土土现浇梁，位位于基础墙的圈梁底侧侧。按上述第(4)方案加固后，未在加固固部位新发现现裂缝，房屋屋使用情况良好好。工程实例3:某五层住宅工工程，全长81.84m，总宽13.04m。楼板采用长长向预制空心板板，由三条纵纵墙承重(图5-6-6)。横墙为自承承重墙。基础为三步灰灰土、砖砌大大放脚。地基基为第四纪冲冲积亚粘土，，密实，压缩性低低，地基承载载力可达250kN／m2，设计时取180kN／m2。40图5-6-6某住宅平面、裂裂缝及地质剖剖面示意(a)平面及补钻孔孔；(b)补充勘察土层层剖面(1)房屋开裂情况况该工程主体结结构完工后，，进行了一次次检查，发现现西南角门口口41处有一斜向裂裂缝，最宽处处达10mm，直至灰土基基础上皮。裂裂缝上宽下窄，自下下而上向西倾倾斜。当时在在裂缝处贴石石膏两块，一一周后，上面一块块石膏裂开1mm左右。同时，，内墙门洞处也有新裂缝出现，而且且一层顶部墙墙身外角略有有外倾。这些些迹象表明，，地基的不均匀沉沉降在发展中中。(2)补充勘察得到到的西南角土土层分布经过对房屋西西南角进行钻钻孔补充勘察察，发现产生生裂缝的屋角角恰好座落在压压缩性较高的的亚粘土回填填土上。补充勘察共计计8个钻孔(分布见图5-6-6a)，各钻孔土层层分布见图5-6-6b。由图可见，回回填土的深度度以西南角最最深，向东向向北逐渐变浅。填土的的压缩系数a1-2＝0.59，e＝0.78。回填土层以以下为很厚42的黄褐色可可塑性亚粘粘土，e＝0.65，＝52％，Ip＝14.6，IL＝0.6。过去施工时时，曾经发发现该处回回填土的土土质很差，，但只是局局部将基础加深80cm，以3:7灰土回填，，且加深部部分与原来的的灰土基础础宽度相等。补补充勘察资资料说明，，局部加深深的灰土层层下还有1.5m左右的回填土层层，向东约约11～12m，向北约12～14m，逐渐减薄薄至0。根据估算，，墙角处的的自由沉降降量可达12.2cm，而无回填填土处的自由沉沉降量只有有6.5cm，差异5.7cm(局部倾斜约约0.005)规范规定的允许值值0.002)。从上述情况况看，裂缝缝的产生主主要是由于于对回填土土没有全部部挖除，因而而产生过大大不均匀沉沉降的缘故故。43此外，上部部房屋的整整体刚度很很差，横墙墙与楼板无无联系，各各层未设圈梁，，也促使裂裂缝发展。。(3)加固处理做做法(图5-6-7)采用柱墩架架梁托底法法，即在屋屋角墙体两两侧各设置置若干穿越越回填土座落在在亚粘土层层上的毛石石混凝土柱柱墩(直径1～1.2m)，上架钢筋混凝土次次主梁，将原原砖墙基础挑挑起。计算上上考虑加固后后房屋能共同工作作。44□传力途径是将将纵墙荷载传传给贴墙两侧侧的次梁，再再由次梁传给横穿墙体的的主梁和柱墩墩。为了使纵纵墙荷载传给给次梁，每隔隔1m左右在墙上剔剔一12cm深槽，由次梁梁侧边挑出槽齿伸伸入此深槽。。为了防止主梁梁混凝土在达达到一定强度度前过早受力力，在柱墩与与主梁间保留40cm空隙，待主梁梁混凝土达到到设计强度的的50％后，再浇筑梁垫。□为了验证此工工程地基基础础加固的效果果、加固前在在外诺墙角处设置了了23个沉降观观测点点。加固后第第一个月测得得沉降量为0.56～0.80mm，第二个月测测得新沉降量量为0.02～0.03mm，说明效果良好。5-6-7加固措施示意意(a)加固做法平面面；(6)横剖面；(b)梁墙结合处做做法[应吸取的教训训]本节从3个侧面说明地地基软硬不均均造成的危害害(房屋局部座落落4545在软弱土层上上、房屋完全全座落在厚薄薄悬殊的软弱弱土层上、房房屋座落在山区覆覆盖层厚薄不不同的土层上上、房屋局部部座落在回填填土上)。我们不能要求求房屋都建造造在良好地基基上，但必须须对拟建房屋的地基土土层有全面了了解，以便提提出合理的地地基处理方案案，使房屋尽可能能座落在良好好的天然或人人工地基上。。我们也不可能能要求房屋不不发生不均匀匀沉降，但必必须使上部结构有足够够的整体刚度度，以抵御房房屋必然发生生的不均匀沉沉降而不致使墙体体开裂。本节3个实例的共同教训训是：1)工程勘察工作作做得粗糙。。2)地基选择和处处理方法不当当。未能使房屋座落在在比较均匀的的天然或人工地地基上；3)上部结构整体体刚度弱。这三点教训也就是是平时常说的的“情况46不明，决心不不大，方法不不好”。3个实例的加固固方案之所以以成功，也是是在这三方面面认真考虑和妥当解决决的结果。二、因建筑物物基础底面土土压力过大超超过地基承裁裁力造成的事事故地基承载力是是建筑地基基基础设计中的的一个关键指指标。各类地基承受基基础传来荷载载的能力都有有一定的限度度。超过这一限度度，首先发生生的是建筑物物具有较大的的不均匀沉降，引起房房屋开裂；如如果超越这一一限度过多，，则可能因地地基土发生剪切破破坏而整体滑滑动或急剧下下沉，造成房房屋的倾倒或或严重受损。下面列举两个个全世界闻名名的实例。工程实例1：加拿大特朗斯斯康谷仓、平平面呈矩形，，长度59．44m，宽度4823.47m，高度31.00m，容积36368m3。谷仓为圆筒筒仓，每排13个仓，5排，总计65个圆筒仓组成成。谷仓的基础为为整块钢筋混混凝土筏板基础，基基础厚度61cm，基础埋深3.66m。1911年该谷仓开始始施工，1913年秋完工。谷谷仓自重20000t，相当于装满满谷物后总重重量的42.5％。1913年9月起，往此谷仓装谷物物，仔细装载载，均匀分布布。10月，当谷仓装装31822m3谷物时，发现现谷仓下沉，，一小时沉降达30.5cm。结构物向西西倾斜，并在在24小时内，整座座谷仓倾倒，倾斜度离离垂线达26053‘。谷仓西端下下沉7.32m，东端上抬1.52m。10月18日，检查倾倒倒后谷仓上部钢筋混凝凝土筒仓，坚坚如盘石，仅有极极少的表面裂裂缝。见图5-6-8。49(a)图5-6-8加拿大谷仓（a）谷仓因地基基滑动倾倒现现场；（b）谷仓倾倒事事故剖面示意意50(1)事故原因分析析经检查，谷仓仓工程未做勘勘察。设计根根据邻近工程程基槽开挖试验结果，，计算地基承承载力为352kPa，应用到这个个谷仓。谷仓场地位于冰冰川湖的盆地地中。地基表表层为近代沉沉积层，厚3m；表层下面为冰冰川沉积粘土土层，厚达12.2m。粘土层下面面为冰川下冰债层，固结结良好。厚为为3m。1952年在离谷仓18.3m处打了一些钻钻孔，从粘土原状试样测得：粘土层层的平均含水水量随深度而而增加，从40％到约60％；无侧限抗压强强度qu从118.4kPa减小到70.0kPa，平均为100.0kPa；平均液限ω＝105％，塑限ωp＝35％，塑性指数数高达IP＝70。由试验可知这层层粘土是高胶胶体、高塑性性的。按太沙基教授授公式计算地地基承载力人人如采用粘土土层无侧限抗压强度平平均值100kPa，则f为276.6kPa，小于谷仓地地基破坏时的基础底面面压力329.4kPa。若用qumin＝70.0kPa计算，则f＝193.8kPa，更远小于谷谷仓地基滑动动时的实际基基底压力。51卡拉费斯计算算指出：加荷荷速率对地基基事故起作用用，因为荷载载突然施加的地基基承载力小于于加荷固结逐逐渐进行的承承载力，这对对粘土尤为重要。。因粘土需很很长时间才能能完全固结。。据裴克教授授资料计算，抗剪剪强度增长所所需时间约为为1年，而谷物荷荷载施加仅45天，几乎相当当于突然加荷荷。综上所述，加加拿大特朗斯斯康谷仓破坏坏的主要原因因为：谷仓事先未做勘勘察，设计盲盲目进行，采采用设计荷载载远超过地基基土的承载力值，，导致谷仓发发生地基整体体滑动破坏的的严重事故。。(2)事故处理方法法在谷仓基础下下，新做70多个混凝土墩墩，支承在岩石地基上。用50t级千斤顶388个，逐渐将倾倾斜的基础顶起来。补救救工程在倾斜谷仓仓底部水平巷巷道中进行。。新做混凝土土墩基深度达达10.36m。经过上述纠倾倾处理后，谷谷仓于1916年恢复使用，，但处理的费用是昂贵贵的。52工程实例2：近代世界上另另一最严重的的因地基承载载力失效而导导致破坏的建筑物，是是美国纽约的的一座大型水水泥仓库。这这座水泥仓库库位于纽约市汉森森河旁，它的的上部结构为为圆筒形壳，，直径d＝13m，高度23.33m；其基础为整块钢钢筋混凝土筏筏板基础，筏筏板厚度0.78m，基础埋深2.80m。1940年当这座水泥仓仓库装载水泥泥后，发生严严重下沉，随随后整座水泥仓库库发生倾倒。。倾倒后仓库库的倾角达450。地基土被挤挤出地面高5.18m。与此同时，，离水泥筒仓仓净距23m以外的办公楼，受水泥仓仓库倾倒的影影响也发生倾倾斜。53（α）水泥仓库因因地基滑动倾倾倒现场；（（b）仓库倾倒事事故剖面图(a)(b)图5-6-9美国水泥仓库库事故54事故原因分析析如下：纽约水泥仓库库的地基土分分为4层(图5-6-9b)：表层①为粘土土，黄色，厚厚度5.49m；第②层为粘土土，蓝色，层层状，标准贯贯入试验锤击击数N＝8～11，估计承载力为84—105kPa，厚度17.07m；第③层为碎石石混粘土，棕棕色，厚度仅仅1.83m；第④层为岩石石。水泥仓库库筏板基础位位于表层黄色色粘土中部；；由于黄色粘土土层不厚，基基础底面以下下仅约2.7m，基础宽度超超过13m，地基主要持力力层为第②层层蓝色粘土；；水泥仓库高度度达23.33m，装载水泥后后的基地荷载估计在在200～250kPa之间，远大于蓝色粘土土的地基承载载力，使仓库库地基发生剪切强度破破坏而整体滑滑动；由于地基软弱弱，地基整体体滑动产生巨巨大的滑动力力，使滑动54体外侧土发生生变形，也导导致23m外的办公楼地地基变形而倾倾斜。美国纽约水泥泥仓库设计时时没有认真进进行地基承载载力的计算，这是这次次事故的主要要原因。当这这座水泥仓库库开始发生大大量沉降灾难预兆时时，如果立即即卸除储藏的的极重的水泥泥，很容易挽挽救，可以在仓库下下托换基础。。但仓库负责责人仅安排了了仔细进行沉沉降观测与记录，未未采取卸荷措措施，结果发发展成整体滑滑动破坏的灾灾难。[应吸取的教训训]这两个工程事事故是典型的的地基整体剪剪切破坏实例例。它造成的灾害比一节节所述因地基基过大不均匀匀沉降给工程程带来的损害害严重得多，它必须须引起土建工工程技术人员员的极度重视视。设计人员应当当认识到地基基沉S与地基受到的的压应力P有密切关系，如图5-6-12所示。当P不大时P-S呈直线关系，，地基为压密密阶段(Ⅰ)；P增大后，P-S呈曲线关系，，这时基础边缘出出现塑性变形形区，56图5-6-11P-S关系曲线称为局部剪裂裂阶段(Ⅱ)；当P很大时，地基塑性性区连成