工程事故地基基础工程讲义

第六章地基基础工程

第一节建筑工程对地基的要求国内外建筑工程事故调查表明多数工程事故源于地基问题，特别是在软弱地基或不良地基地区，地基问题更为突出。建筑场地地基不能满足建筑物对地基的要求，造成地基与基础工程事故。各类建筑工程对地基的要求可归纳为下述三个方面的要求：

1.地基承载力或稳定性方面□在建(构)筑物的各类荷载组合作用下(包括静荷载和动荷载)，作用在地基上的设计荷载应小于地基承载力设计值，以保证地基不会产生破坏。□各类土坡应满足整体稳定要求，不会产生滑动破坏。1□若地基承载力或稳定性不能满足要求，地基将产生局部剪切破坏或冲切剪切破坏、或整体剪切破坏。地基破坏将导致建(构)筑物的结构破坏或倒塌。

2.沉降或不均匀沉降方面□在建(构)筑物各类荷载组合作用下(包括静荷载和动荷载)，建筑物沉降和不均匀沉降不能超过允许值。□沉降和不均匀沉降值较大时，将导致建(构)筑物产生裂缝、倾斜，影响正常使用和安全。□不均匀沉降严重的可能导致结构破坏，甚至倒塌。□建筑地基基础设计规范(GBJ7—89)给出的建筑物的地基变形允许值见表6-1所示。规范规定对表中未包括的其它建筑物的地基变形允许值，可根据上部结构对地基变形的适应能力和使用上的要求确定。2地基中渗流可能造成两类问题：□一类是因渗流引起水量流失；□另一类是在渗透力作用下产生流土、管涌。流土和管涌可导致土体局部破坏，严重的可导致地基整体破坏。不是所有的建筑工程都会遇到这方面的问题，对渗流问题要求较严格的是蓄水构筑物和基坑工程。渗流引起的问题往往通过土质改良，减小土的渗透性，或在地基中设置止水帐幕阻截渗流来解决。建筑工程对地基的要求可以概括为上述三个方面。每项建筑工程都会遇到地基承载力和地基沉降、不均匀沉降问题，设计人员都要回答这二个问题。

第二节地基与基础的基本形式

一、地基基本形式

当天然地基能够满足建(构)筑物对地基的要求时，采用天然3地基。当天然地基不能满足建(构)筑物对地基的要求时，需要对天然地基进行地基处理形成人工地基，以满足建(构)筑物对地基的要求。通常建筑物地基可分为天然地基和人工地基两大类。□天然地基中土层分布最常见的是层状地基和均质地基，也有一些地基中土层分布很不均匀。后者往往属于不良地基，需要进行地基处理形成人工地基。□层状地基是指在持力层范围，或在压缩层范围内，天然地基是由二层或二层以上不同性质的土层组成。□均质地基是指在上述范围内，土体性质基本相同，属于同一土层。当然，严格的均质地基是不存在的，地基土是自然的、历史的产物，同一土层，土体的强度与刚度也是随深度变化的。按照上述分析，天然地基通常可分为层状地基和均质地基两类。4□人工地基随地基处理方法不同主要可形成均质地基、层状地基、复合地基和桩基础等不同形式。□均质地基:当加固区的宽度和厚度与荷载作用面积或者与其相应的地基持力层或压缩层厚度相比较都已满足一定的要求，可称为均质地基。□层状地基：若加固区厚度较小时，可称为层状地基。□复合地基:天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强，或被置换，或在天然地基中设置加筋材料，加固区是由基体(天然地基土体)和增强体两部分组成的人工地基称为复合地基。复合地基加固区整体看是非均质的。根据地基中增强体的方向又可分为水平向增强体复合地基和竖向增强体复合地基。竖向增强体习惯上称桩，有时也称为柱。竖向增强体复合地基通常称为桩体复合地基。广义讲，人工地基也包括桩基础，桩是深入地基中柱型构件，桩与连接桩顶的承台组成深基础。桩基础是一种常见的基础型式。它将上部结构的荷载，通过较弱5地层或水传递到深部较坚硬的，压缩性小的土层或岩层。将人工地基与天然地基统一考虑，并将桩基也包括在内，地基具有下述几种形式(图5-2-1)：(1)均质地基；(2)层状地基；(3)竖向增强体复合地基；(4)水平向增强体复合地基；(5)桩基。(a)均匀地基；（b）层状地基；（c）竖向增强体复合地基；(d)水平增强体复合地基;(e)桩基。图5-2-16二、基础基本形式建(构)筑物的基础将建(构)筑物上部结构荷载传给地基，是建(构)筑物的重要组成部分。基础分类方法很多。按基础埋置深度可分为：□浅埋基础(条形基础、柱基础、片筏基础、壳体基础等)；□深埋基础(桩基础、沉井基础、沉箱基础、地下连续墙基础等)；□明置基础。按基础变形特性可分为柔性基础和刚性基础。按基础形式可分为：独立基础、联合基础、条形基础、片筏基础、箱形基础、桩基础、管柱基础、地下连续墙基础、沉井基础和沉箱基础等。

第三节常见地基与基础工程事故分类及原因综述

一、工程事故分类按土力学原理，常见地基与基础工程事故分类如下：

7

1.地基变形造成工程事故地基在建筑物荷载作用下产生沉降，包括瞬时沉降、固结沉降和蠕变沉降三部分。当总沉降量或不均匀沉降超过建筑物允许沉降值时，影响建筑物正常使用造成工程事故。特别是不均匀沉降，将导致建筑物上部结构产生裂缝，整体倾斜，严重的造成结构破坏。建筑物倾斜导致荷载偏心将改变荷载分布，严重的可导致地基失稳破坏。

2.地基失稳造成工程事故结构物作用在地基上的荷载密度超过地基承载力，地基将产生剪切破坏，包括整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲切剪切破坏三种形式(图5-3-1)。地基产生剪切破坏将使建筑物倒塌或破坏。

8

图5-3-1地基破坏的三种形式(a)整体剪切破坏；(b)局部剪切破坏；(c)冲切剪切破坏

整体剪切破坏(图5-3-1a)——当上部荷载很大，超过地基极限荷载时，地基土从基础一侧到另一侧发生连续滑动面的破坏。破坏时基础四周地面隆起，房屋倾倒乃至倒塌。这种破坏多在压缩性较小的密实砂和坚硬粘土中发生。

冲切剪切破坏(图5-3-1b)——上部荷载使得地基土连续下沉，建筑物产生过大不容许沉降的破坏。破坏时基础切入土中，无滑动面，地面不隆起，房屋没有很大倾斜更不会倒塌。这种破坏多发生在压缩性较大的松砂和软粘土中。

局部剪切破坏(图5-3-1c)——介于前二者之间。破坏时滑动面9从基础一边开始，终止于地基中某点，地面略有隆起但房屋不会明显倾斜或倒塌。

3.地基渗流造成工程事故

土中渗流引起地基破坏造成工程事故主要有下述几种情况：

□渗流造成潜蚀，在地基中形成土洞、溶洞、或土体结构改变，导致地基破坏；

□渗流形成流土、管涌导致地基破坏；

□地下水位下降引起地基中有效应力改变，导致地基沉降，严重的可造成工程事故。

4.土坡滑动造成工程事故建在土坡上或土坡顶和土坡坡趾附近的建(构)筑物会因土坡滑动产生破坏。造成土坡滑动的原因很多，除坡上加载、坡脚取土等人为因素外，土中渗流改变土的性质，特别是降低土层界面强度，10以及土体强度随蠕变降低等是重要原因。

5.地震造成工程事故地震对建筑物的影响不仅与地震烈度有关，还与建筑场地效应、地基土动力特性有关。

唐山地震后调查发现，普遍存在同一烈度区内建筑物破坏程度有显著差异．对同一类土，因地形不同，可以出现不同的场地效应，房屋的震害因而不同。在同样的场地条件下，粘土地基和砂土地基、饱和土和非饱和土地基上房屋的震害差别也很大。

地震对建筑物的破坏还与基础型式、上部结构、体型、结构型式及刚度有关。

6.特殊土地基工程事故这里特殊土地基主要指湿陷性黄土地基、膨胀土地基、冻土地基、以及盐渍土地基等。特殊土的工程性质与一般土不同，特殊土地基工程事故也有其特殊性。湿陷性黄土在天然状态上具有较高强度和较低的压缩性，但受水浸湿后结构迅速破坏，强度降低，产生显著附加下沉。在湿陷性黄土地基上建造建筑物前，如果没有采取措施消除地基的湿陷性，则地基受水浸湿后往往发生事故，影响其正常使用和安全，严重时甚至导致建筑物破坏。

土中水冻结时，其体积约增加原水体积的9％。土体在冻结时，产生冻胀，在融化时，产生收缩。土体冻结后，抗压强度提高，压缩性显著减小，土体导热系数增大并具有较好的截水性能。土体融化时具有较大的流变性。冻土地基因环境条件改变，地基土体产生冻胀和融化，地基土体的冻胀和融化导致建筑物开裂、甚至破坏，影响其正常使用和安全。

盐渍土含盐量高，固相中有结晶盐，液相中有盐溶液。盐渍土地基浸水后，因盐溶解而产生地基溶陷。另外盐渍土中盐溶液将导致建筑物材料腐蚀。地基溶陷和对建筑物材料腐蚀都可能影响建筑物的正常使用和安全，严重时可导致建筑物破坏。

7.其他地基工程事故12除了上述原因外，地下工程(地下铁道、地下商场、地下车库和人防工程等)的兴建，地下采矿造成的采空区，以及地下水位的变化，均可能导致影响范围内地面下沉造成地基工程事故。另外，各种原因造成的地裂缝也将造成工程事故。

8.基础工程事故除地基工程事故外，基础工程事故也将影响建筑物的正常使用和安全。基础工程事故可分为基础错位事故、基础构件施工质量事故、以及其它基础工程事故。

基础错位事故是指因设计、或施工放线造成基础位置与上部结构要求位置不符合。如工程桩偏位，柱基础偏位，基础标高错误等。

基础施工质量事故类型很多，基础类型不同，质量事故不同。如桩基础，发生断桩、缩颈、桩端未达设计要求、桩身混凝土强度不够等；又如扩展基础，混凝土强度未达要求，钢筋混凝土表面出现蜂窝、露筋或孔洞等。13其他基础事故如基础型式不合理、设计错误造成的工程事故等。

二、工程事故原因综述

造成地基与基础工程事故的原因主要来自下述方面：

1.对场地工程地质情况缺乏全面、正确地了解许多地基与基础工程事故源于对建筑场地工程地质情况缺乏全面、正确了解。没有正确了解建筑场地土层分布、各土层物理力学性质，就会错误估计地基承载力和地基变形特性，导致发生地基与基础工程事故。造成设计人员对建筑场地工程地质和水文地质情况缺乏全面、正确了解主要有下述情况：

(1)工程勘察工作不符合要求没有按照规定要求进行工程勘察工作，如勘察布孔间距偏大、钻孔取土深度太浅，造成勘察取土不能全面反映建筑场地地基土14层实际情况。也有少数情况属于工程勘察工作质量事故造成。在取土、试样运输和土工试验过程中发生质量事故，致使提供的工程地质勘察报告不能反映实际情况。如提供的土的强度指标和变形模量与实际情况差距很大，不能反映实际性状。

(2)建筑场地工程地质和水文地质情况非常复杂某些工程地质变化很大，虽然已按规范有关规定布孔进行勘察，但还不能全面反映地基土层变化情况。如地基中存在尚未发现的暗平浜、古河道、古墓、古井等。这种情况导致地基与基础工程事故，为数也不少。

(3)没有按规定进行工程勘察工作没有按规定进行工程勘察工作造成工程事故虽然很少，但也时有所闻。应严格按工程建设程序开展工程建设工作。

2.设计方案不合理或设计计算错误设计方案不合理或设计计算错误主要有下述几个方面问题：15

(1)设计方案不合理设计人员不能根据建筑物上部结构荷载、平面布置、高度、体型，场地工程地质条件，合理选用基础型式，造成地基不能满足建筑物对它的要求，导致工程事故。

(2)设计计算错误反映在地基与基础工程设计计算方面的错误主要有下述三方面：□荷载计算不正确，低估实际荷载，导致地基超载造成地基承载力或变形不能满足要求。□基础设计方面错误。基础底面积偏小造成承载力不能满足要求，或基础底平面布置不合理，造成不均匀沉降偏大。

□地基沉降计算不正确导致不均匀沉降失控。产生设计计算方面的错误的原因多数是设计者不具备相应的设计水平，设计计算又没有经过认真复核审查，使错误不能得到纠正而造成的。也有一些设计计算方面的错误是认识水平问题造成16的。

3.施工质量造成地基与基础工程事故在地基与基础工程事故中，因为施工质量问题造成的事故所占比例不小。施工质量方面的问题主要有下述两方面：

(1)未按设计施工图施工基础平面位置、基础尺寸、标高等未按设计要求进行施工。施工所用材料的规格不符合设计要求等。

(2)未按技术操作规程施工施工人员在施工过程中未按操作规程施工，甚至偷工减料，造成施工质量事故。

4.环境条件改变造成地基与基础工程事故环境条件改变会造成地基与基础工程事故，常见有下述情况：

(1)地下工程或深基坑工程施工对邻近建筑物地基与基础的影响；

(2)建筑物周围地面堆载引起建筑物地基附加应力增加导致建筑物工后沉降和不均匀沉降进一步发展；

(3)建筑物周围地基中施工振动或挤压对建筑物地基的影响；(4)地下水位变化对建筑物地基的影响。

5.其他原因造成地基与基础工程事故

上述四方面原因造成工程事故通过努力是可以避免的，也有一些地基与基础工程事故是难以避免的。如按50年一遇标准修建的防洪堤，遇到百年一遇的洪水造成的基础冲刷破坏；又如由超过设防标准的地震造成的地基与基础工程事故；前面提到的少数地质情况特别复杂而造成地基与基础工程事故也属于这一类。

地基与基础工程事故还与人们的认识水平有关，某些工程事故是由工程问题的随机性、模糊性，以及未知性造成的。随着人类认识水平的提高，可减少该类事故的发生。第四节事故预防及处理对策

一、事故预防绝大多数地基与基础工程事故是可以预防的，精心设计、精心施工可以预防工程事故中的绝大部分。

□搞好工程勘察:预防地基与基础工程事故首先要重视对建筑场地工程地质和水文地质条件的全面、正确了解。要做到这一点，关键要搞好工程勘察工作。

□其次要做到精心设计。在全面、正确了解场地工程地质条件的基础上，根据建筑物对地基的要求，进行地基基础设计。如天然地基不能满足要求，则应进行地基处理形成人工地基，并采用合理的基础型式。

□最后要做到精心施工。合理的设计需要通过精心施工来实现。要杜绝施工质量事故。

二、事故处理原则及程序191.分析事故产生的原因:发生地基与基础工程事故后，要分析事故产生的原因，对工程事故现状作出评估并对其进一步发展作出预估。2.提出事故处理意见：在现场研究和进行详细分析的基础上提出事故处理意见。3.组织专家组委托工程顾问公司咨询：必要时可组织专家组或委托工程顾问公司提出事故处理意见。

□对地基不均匀沉降造成上部结构开裂、倾斜的，如地基沉降确已稳定，且不均匀沉降未超标准，能保证建筑物安全使用的情况，只需对上部结构进行补强加固，不需对地基进行加固处理。

□若地基沉降变形尚未稳定，则需对建筑物地基进行加固，以满足建筑物对地基沉降的要求。在地基加固的基础上，对上部结构进行修复或补强加固。已有建筑物地基加固和纠偏技术在第五章中详细介绍。20□若地三基与三基础三工程三事故三已造三成结三构严三重破三坏，三难以三补强三加固三，或三进行三地基三加固三和结三构补三强费三用较三大，三还不三如拆三除原三有建三筑物三重建三时，三则应三拆除三原有三建筑三物，三进行三重建三。地基三与基三础工三程事三故处三理程三序如三书中三图6—三3所示三。第五三节三地基三与基三础加三固方三法分三类当天三然地三基不三能满三足建三筑物三对它三的要三求时三，需三要进三行地三基处三理，三形成三人工三地基三以满三足建三筑物三对它三的要三求。三当已三有建三筑物三地基三与基三础发三生工三程事三故，三需要三对已三有建三筑物三地基三与基三础进三行加三固，三以保三证其三正常三使用三和安三全。三地基三与基三础加三固方三法很三多，三按加三固原三理可三分为三下述三八类三：1.置换置换三是用三物理三力学三性质三较好三的岩三土材三料置三换天三然地三基中三的部三分或三全部三软弱三土体三或不三良土三体，三形成三双层三地基三或复三合地三基，三以达三到提三高地三基承三载力三、减三少沉三降的三目的三。主三要包三括换三土垫三层法三、21挤淤三置换三法、三褥垫三法、三振冲三置换三法(或称三振冲三碎石三桩法)、沉三管碎三石桩三法、三强夯三置换三法、三砂桩(置换)法、三石灰三桩法三，以三及EP三S超轻三质料三填土三法等三。2.排水三固结排水三固结三是指三土体三在一三定荷三载作三用下三固结三，孔三隙比三减小三，强三度提三高，三以达三到提三高地三基承三载力三，减三少工三后沉三降的三目的三。主三要包三括加三载预三压法三、超三载预三压法三、砂三井法(包括三普通三砂井三、袋三装砂三并和三塑料三排水三带法)、真三空预三压与三堆载三预压三联合三作用三，以三及降三低地三下水三位等三。3.灌入三固化三物灌入三固化三物是三向土三体中三灌人三或拌三入水三泥、三或石三灰、三或其三他化三学固三化浆三材在三地基三中形三成增三强体三，以三达到三地基三处理三的目三的。三主要三包括三深层三搅拌三法(包括三浆体三喷射三和粉三体喷三射深三层搅三拌法)、高三压喷三射注三浆法三、渗三入性三灌浆三法、三劈裂三灌浆三法、三挤密三灌浆三法和三电动三化学三灌浆三法等三。224.振密三、挤三密振密三、挤三密是三采用三振动三或挤三密的三方法三使未三饱和三土密三实，三土体三孔隙三比减三小，三以达三到提三高地三基承三载力三和减三少沉三降的三目的三。主三要包三括表三层原三位压三实法三、强三夯法三、振三冲密三实法三、挤三密砂三桩法三、爆三破挤三密法三、土三桩、三灰土三桩法三等。5.加筋加筋三是在三地基三中设三置强三度高三、模三量大三的筋三材，三以达三到提三高地三基承三载力三、减三少沉三降的三目的三。强三度高三、模三量大三的筋三材，三可以三是钢三筋混三凝土三也可三以是三土工三格栅三、土三工织三物等三。主三要包三括加三筋土三法、三土钉三墙法三、锚三固法三、树三根桩三法、三低强三度混三凝土三桩复三合地三基和三钢筋三混凝三土桩三复合三地基三法等三。6.冷热三处理冷热三处理三是通三过冻三结土三体，三或焙三烧、三加热三地基三土体三改变三土体三物理三力学三性质三以达三到地三基处三理的三目的三。它三主要三包括三冻结三法和三烧结三法两三种。237.托换托换三是指三对原三有建三筑物三地基三和基三础进三行处三理和三加固三或改三建。三主要三包括三基础三加宽三法、三墩式三托换三法、三桩式三托换三法以三及综三合托三换法三等。8.纠偏纠偏三是指三对由三于不三均匀三沉降三造成三倾斜三的建三筑物三进行三矫正三的手三段。三主要三包括三加载三纠偏三法、三掏土三纠偏三法、三顶升三纠偏三法和三综合三纠偏三法等三。各类三地基三处理三方法三的简三要原三理和三适用三范围三如书三中表6—三2所示三。有三的地三基处三理方三法主三要用三于天三然地三基加三固，三有的三地基三处理三方法三主要三用于三已有三建(构)筑物三地基三加固三，有三的两三种情三况均三适用三。对地三基处三理方三法进三行严三格的三统一三分类三是很三困难三的。三不少三地基三处理三方法三具有三多种三效用三，例三如土三桩和三灰土三桩法三既有三挤密三作用三又有三置换三作用三。另三外，三还有三一些三地基三处理三方法三的加三固机三理以三及计三算方三法目三前还三不是三十分三明确三。24尚需三进一三步探三讨。三地基三处理三方法三不断三发展三，功三能不三断扩三大，三也使三分类三变得三更加三困难三。因三此上三述分三类仅三供读三者参三考。第六三节三一般三地基三和基三础工三程缺三陷和三事故三的主三要因三素及三其现三象一、三因地三基土三层分三布软三硬不三均造三成的三缺陷三和事三故由于三地基三土层三分布三软硬三不均三导致三建筑三物墙三体开三裂、三地面三陷裂三、楼三面拉三裂，三以至三结构三发生三倾斜三、房三屋发三生损三伤的三实例三在建三筑工三程中三是屡三见不三鲜的三。究三其原三因，三是建三筑结三构各三部位三产生三过大三的(超过三规范三容许三值)不均三匀沉三降所三致。三具体三地说三又可三分为三以下三几类三情况三：□第1类情三况是三地基三中存三在着三局部三高压三缩性三软弱三土层三；□第2类情三况是三虽然三整个三建筑三物的三地基三中分三布有三软弱三土层三，但三它们三的厚三薄相三差悬三殊；□第3类情三况多三属于三山区三建筑三，由三于山三区岩三石表三面倾三斜，三岩石三顶面三以上三覆盖三的土三层厚三薄也三随之三不同三；25□第4类情三况是三建筑三物某三一部三位的三基础三不恰三当地三设置三在回三填土三上。三下面三分别三列举三案例三加以三说明三。工程三实例1：北京三某校三教室三楼为三三层三砖混三结构三，二三、三三层为三现浇三钢筋三混凝三土大三梁和三预制三楼板三，屋三盖为三木屋三架、三瓦屋三面，三西侧三辅助三房间三及楼三梯间三为四三屋钢三筋混三凝土三现浇三楼盖三。此三楼设三计时三即发三现基三础落三在不三均匀三土层三上：三东南三角下三为较三坚实三的亚三粘土三，而三西北三占总三面积2／3范围三内却三有高三压缩三性有三机土三及泥三炭层三，厚2—三3m三(图5-三1-三3)。当三时的三处理三措施三是；三对可三能位三于泥三炭层三上的三基础三都采三用钢三筋混三凝土三条形三基础三，并三将地三基承三载力三由12三0k三N／m2降至80三kN／m2，同时三在二三、三三层楼三板下三设置三圈梁三。此三楼建三成使三用后三第二三年即三多处三开裂三，房三屋微三倾，三不得三不停三止使三用，12年后三进行三加固三。(1三)房屋三开裂三和倾三斜情三况东、三西立三面墙三体裂三缝如三图5-三1-三3c、d所示三。其三中最三宽的三裂缝三在西三立面三⑧轴三线边三，自三墙顶三起直三达房三屋半三高，三裂缝三宽30三mm左右三；26⑧轴三线屋三架下三内纵三墙的三壁柱三也被三拉裂三，错三开30三mm左右三，这三是北三墙一三端下三沉，三与内三纵墙三相连三的拉三梁将三壁柱三拉裂三的缘三故。三在二三、三三层楼三面上三，⑨三、⑩三轴线三附近三有贯三通房三屋东三西向三的裂三缝，三宽10～20三mm不等三。图5-三6-三1平面三及裂三缝情三况(a三)钻孔三位置三、三三层平三面及三开裂三情况(最宽三处2l三mm三)；(b三)泥炭三土边三缘、三二层三平面三及开三裂情三况(最宽三处12三mm三)；(c三)东立三面裂三缝；(d三)西立三面裂三缝；(e三)房屋三四周三相对三和绝三对沉三降(c三m)27房屋三东南三角沉三降小三，西三北角三沉降三大，三相对三沉降三差82三—8三4m三m左右(图5-三1-三3e三)。(2三)地基三土层三分布(图5-三6-三2钻孔三平面三布置三见图5-三6-三2a三)图5-三6-三2钻孔三地质三剖面(a三)房屋三轴线三西侧三；(b三)房屋三轴线三东侧28表层为填三土，三疏松三，厚2—三3.三5m；第二三层为亚三粘土三，褐三灰色三，a1-三2＝O.三45三Mp三a-1，厚1～1.三5m；第三三层为有三机土三，灰三黑色三，较三软弱三，55三0℃烧灼三失量5％～15％，三厚O.三5～1.三4m；第四三层为泥三炭层三，黑三绿色三，含三大量三未分三解植三物质三，烧三灼失三量l5三%～5%，＝l5三5%～16三0%三,e＝3.三54～3.三82，a1-三2＝3～3.三6M三pa-1，属超三高压三缩性三，此三层厚三不均三匀，三多数0.三5～2.三3m，西端三薄中三部厚三，东三南角三无此三泥炭三层；第五三层为砂三砾石三，密三实，三厚0.三8～1.三5m；第六三层为亚三粘土三，黄三褐色三，厚8～16三.8三m；(3三)事故三原因三分析1)本楼三位于三古池三塘边三缘，三泥炭三层边三线正三处于三房屋三对角三线上三。如果三该楼三在规三划设三计时三东移三、西三移或三做穿三越泥三炭层三的桩三基、三采用三换土三地基三等措三施，三都能三避免三此事三故。29所以三事故三主因三是末三处理三好勘三察、三地基三处理三和建三筑总三平面三三者三关系三。2)对已三发现三局部三超压三缩性三软弱三地基三的处三理方三案是三错误三的。仅采三用降三低地三基承三载力三、加三大钢三筋混三凝土三基础三底面三积、三在二三、三三层设三置圈三梁的三做法三，它三们对三于地三基实三际发三生的三不均三匀变三形基三本上三不能三起抵三御作三用。3)房屋三上部三结构三布置三未适三应地三基变三形特三色。三有三三点失三误：①房屋三中部三有两三个空三旷楼三梯间三，使三楼面三整体三性在三此处三严重三削弱三；②教室三，三三层基三本上三是一三个56三m宽12三m的大三房间(中间三只有三两排三砖垛三作为三横墙三相连)，整三个房三屋的三空间三刚度三太弱三；③房北三端为三阶梯三教室三，室三内填三土从三北向三南坡三下，三加剧三了北三部的三沉降三。从以三上因三素分三析，三该楼三必然三西北三部的三沉降三大于三东南三部。30整个三房屋三如同三既受三反向三弯矩三又受三扭矩三的梁三。裂三缝必三然集三中在三房屋三中部三薄弱三部位三的顶三端，三上屋三楼面三和墙三体的三裂缝三必然三多于三下层三。(4三)加固三处理三做法(图5-三6-三3)5—6-三3某教三室楼三加固三处理三示意(a三)平面三；(b三)顶层三圈梁三；(c三)三层三圈梁三；(d三)二层三圈梁三；(e三)窗间三墙和三墙面三做法三。此楼三需要三等待三沉降三基本三停止三后方三可进三行加三固处三理，三为此三等待三了12年。曾经三考虑三矽化三法加三固(因有三机土三和泥三炭土三很难三与化三学浆三液化三合胶三结而三放弃)、现三浇混三凝土三桩托三梁法(因施三工困三难，三费用三太高三而放三弃)、拆三除第三三层三改为三两层三的减三荷法(因影三响使三用而三放弃)等处三理措三施。最后三决定三用“三增设三圈梁三、加三固墙三体”三的做三法：1)暂拆三木屋三盖，三在三三层顶三部增三设一三现浇三内外三墙交三圈的三钢筋三混凝三土圈三梁54三0m三m×三35三0m三m，4Ø22，做完三后再三将木三屋盖三恢复三；2)在三三层楼三板顶三皮标三高处三加设三一层三现浇三内外三墙的三钢筋三混凝三土圈三梁(室外16三0m三m×三68三0m三m，8Ø22；室内26三0m三m×三20三0m三m，4Ø22三)，每隔lm用螺三栓穿三过砖三墙加三以连三接；3)在二三层楼三板顶三皮标三高处三也增三设类三似圈三梁见三图5-三1-三4d三;4)在外三墙窗三间墙三和4个墙三角，三加设三上下三贯通三的钢三筋(4Ø16三)，并锚三固在三基础三上，三保证三各层三圈梁三的共三同工三作；325)外墙三内外三两面三加设Ø6＠20三0的钢三筋网三并喷三一层30三mm水泥三砂浆三。目前三，此三教室三楼已三安全三使用三多年三，未三发现三新的三开裂三情况三。工程三实例2：北京三某库三房楼三，位三于一三荷花三池东三南侧三、东三西干三道北三侧。三该库三房为三两层三楼房三，平三面呈三一字三形，三东西三向长47三.2三8m，南北三向宽10三.6三8m，高7.三50三m(图5-三6-三4)。库三房正三中为三楼梯三间，三东西三各两三大间三，每三间长10三.8三0m、宽l0三.2三0m，中部三有两三个独三立柱三基。三内外三墙均三为条三形基三础。图5-三6-三4某库三房楼三平面三及裂三缝情三况33(1三)房屋三开裂三情况此楼19三80年动三工，三当年6月竣三工后三使用三。一三年后三在库三房西三侧二三楼墙三上即三发现三有裂三缝。三此后三，裂三缝数三量增三多，三裂缝三长度三延伸三，裂三缝宽三度展三扩。19三84年4月曾三对此三库房三作详三细调三查统三计，三大裂三缝已三有33条，三有的三裂缝三长度三超过1.三80三m，宽度三达10～30三mm，且地三面多三处开三裂。同年6月4日在三库房三一楼三西大三间南三墙裂三缝处三贴纸三，6月8日纸三即被三撕开三，说三明裂三缝发三展速三度较三快。三同年10月，三实测三该裂三缝长三达2.三80三m，宽为6～8m三m。19三91年2月15日再三度实三测该三处裂三缝，三发现三已长三达3.三20三m，缝宽三为8～10三mm，且墙三内外三贯通三。说三明6年多三来库三房的三沉降三仍在三发展三，但三已有三收敛三的趋三势。(2三)地基三土层三分布(图5-三6-三5)34图5-三6-三5土层三分布三图(a三)原勘三察报三告地三层剖三面(南侧)；(b三)重新三勘察三地层三剖面(南侧)l9三79年在三该库三房楼三设计三时所三采用三的“三建筑三地基三勘察三报告三”地三层剖三面图三见图5-三6-三5。该三报告三建议三的地三基持三力层三为②三层，三地基三设计三强35度取f＝10三0k三N／m2。为研三究事三故原三因和三加固三方案三，于19三84年10月重三新钻三探，三在库三房南三北外三墙各三布置4孔，三孔深6～7m，都钻三至坚三实卵三石层三终孔三。同三时进三行原三位测三试与三土工三试验三。查三明土三层分三布如三下：表面三为填三土，三疏松三，厚1.三65三—2三.3三0m；第二三层②三为新三近代三冲积三粘性三土，三场地三南为三粘土三，场三地北三还有三粉质三粘土三和粉三土，三呈可三塑至三软塑三状态三，厚1.三15～2.三23三m；第三三层③三为有三机土三和泥三炭，三黑色三；有三机土三为饱三和可三塑状三态，三厚0.三3～1.三5m不等三；泥三炭层三极疏三松，三稍湿三，状三如蜂三窝煤三引火三用炭三饼，三有大三量未三腐烂三植物三质，三含量三高达41三.3％，三压缩三性极三大；三泥炭三层厚三度极三不均三匀，三东西三两端三很薄三，l＃、4＃、8＃三孔三无，7＃孔厚三度超三过2m；第四三层④三为粉三砂，三灰色—灰黑三色，三密实三，(东南三局部三有细三砂薄三层)厚度三很不三均匀三，1＃、5＃厚度三超过2m，3＃孔无三，7＃孔仅0.三2m厚。36(3三)事故三原因三分析1)原勘三察失三误是三事故三的主三因。三原“三勘察三报告三”虽三有7个钻三孔资三料，三但仅三有库三房对三角线三的41＃46＃孔分三别深5.三10三m、5.三35三m，其余5个孔三深只三有2m多，三远不三及地三基受三压层三深度三。更值三得注三意的三是，三其中三有2个孔三已穿三透有三机土三与泥三炭层三但却三未做三记录三，“三报告三”中三也未三说明三，只三是简三单地三建议三地基三计算三强度三为R＝1.三0k三g／cm2，即fk＝10三0k三N／m2。这是三该库三房发三生严三重质三量问三题的三根源三。2)设计三人员三面对三这份三粗糙三而不三满足三设计三要求三的“三勘察三报告三”，三并末三提出三补做三勘察三的要三求。三此外三，(G三BJ三7—三89三)规定三对于三三层三和三三层以三上房三屋，三其长三高比L／H宜小三于或三等于2.三5；本例三虽为三二层三砌体三结构三，但三长高三比L／H＝47三.2三8／7.三50＝6.三3，此值》2三.5，导三致房三屋的三整体三刚度三过小三，对三地基三过大三不均三匀沉三降的三调整三能力三太弱三。设三计人三又未三采取三加强三上部三结构三刚度三的有三力结三构措三施，三也是三导致三墙体三开裂三的重三要原三因。37(4三)加固三处理三做法曾经三考虑三了4种加三固方三案：1)三重三管旋三喷桩三定向三旋喷三法——在基三础底三面以三下形三成半三径为0.三6～0.三8m的半三圆桩三，托三住基三础使三它们三不再三继续三下沉三。但三因为三基础三底面三宽度三为1.三2m，旋喷三桩只三能托三住基三底外三侧部三分，三将造三成基三础偏三心受三压；三同时三由于三该库三房北三侧可三供施三工的三空间三狭窄三，难三以安三置旋三喷法三的施三工机三械。2)混凝三土灌三注桩三架梁三法——如若三采用三常规三灌注三桩直三径，三地基三中的三软弱三土层三可能三造成三缩颈三；若三采用三大直三径灌三注桩三，工三程量三大，三造价三高。3)钢管三桩架三梁法——经估三算需三用直三径φ2三00、长6m的13三2根钢三管，三不仅三造价三高而三且在三室内三分段三打入三后的三连接三做法三既不三易又三难以三保证三质量三。4)钢筋三混凝三土预三制桩三架梁三法——它的三投资三少，三接桩三采用三硫磺38胶泥三粘法三，快三速方三便，三被定三为实三施方三案。三所设三计的三预制三桩横三截面三为18三0m三m×三18三0m三m，八角三形，三第一三节长26三0c三m，下部30三cm为尖三锥形三，便三于打三入土三中，三第二三、三三节长17三0c三m，便于三运输(库房三室内三净高3.三30三m，该桩三分三三节才三能施三工)。预三制桩三布置三在墙三体两三侧，三间距2—三3m不等三。横三梁采三用钢三筋混三凝土三现浇三梁，三位于三基础三墙的三圈梁三底侧三。按上三述第(4三)方案三加固三后，三未在三加固三部位三新发三现裂三缝，三房屋三使用三情况三良好三。工程三实例3:某五三层住三宅工三程，三全长81三.8三4m，总宽13三.0三4m。楼板三采用三长向三预制三空心三板，三由三三条纵三墙承三重(图5-三6-三6)。横三墙为三自承三重墙三。基三础为三三步三灰土三、砖三砌大三放脚三。地三基为三第四三纪冲三积亚三粘土三，密三实，三压缩三性低三，地三基承三载力三可达25三0k三N／m2，设计三时取18三0k三N／m2。39图5-三6-三6某住三宅平三面、三裂缝三及地三质剖三面示三意(a三)平面三及补三钻孔三；(b三)补充三勘察三土层三剖面(1三)房屋三开裂三情况该工三程主三体结三构完三工后三，进三行了三一次三检查三，发三现西三南角三门口40处有三一斜三向裂三缝，三最宽三处达10三mm，直至三灰土三基础三上皮三。裂三缝上三宽下三窄，三自下三而上三向西三倾斜三。当三时在三裂缝三处贴三石膏三两块三，一三周后三，上三面一三块石三膏裂三开1m三m左右三。同三时，三内墙三门洞三处也三有新三裂缝三出现三，而三且一三层顶三部墙三身外三角略三有外三倾。三这些三迹象三表明三，地三基的三不均三匀沉三降在三发展三中。(2三)补充三勘察三得到三的西三南角三土层三分布经过三对房三屋西三南角三进行三钻孔三补充三勘察三，发三现产三生裂三缝的三屋角三恰好三座落三在压三缩性三较高三的亚三粘土三回填三土上三。补充三勘察三共计8个钻三孔(分布三见图5-三6-三6a三)，各钻三孔土三层分三布见三图5-三6-三6b。由图三可见三，回三填土三的深三度以三西南三角最三深，三向东三向北三逐渐三变浅三。填三土的三压缩三系数a1-三2＝0.三59，e＝0.三78。回填三土层三以下三为很三厚41的黄三褐色三可塑三性亚三粘土三，e＝0.三65，＝52％，Ip＝14三.6，IL＝0.三6。过去三施工三时，三曾经三发现三该处三回填三土的三土质三很差三，但三只是三局部将基三础加三深80三cm，以3:三7灰土三回填三，且三加深三部分三与原三来的三灰土三基础三宽度三相等三。补三充勘三察资三料说三明，三局部三加深三的灰三土层三下还三有1.三5m左右三的回三填土三层，三向东三约11～12三m，向北三约12～14三m，逐渐三减薄三至0。根据三估算三，墙三角处三的自三由沉三降量三可达12三.2三cm，而无三回填三土处三的自三由沉三降量三只有6.三5c三m，差异5.三7c三m(局部三倾斜三约0.三00三5)规范三规定三的允三许值0.三00三2)。从上三述情三况看三，裂三缝的三产生三主要三是由三于对三回填三土没三有全三部挖三除，三因而三产生三过大三不均三匀沉三降的三缘故三。42此外三，上三部房三屋的三整体三刚度三很差三，横三墙与三楼板三无联三系，三各层三未设三圈梁三，也三促使三裂缝三发展三。(3三)加固三处理三做法(图5-三6-三7)采用三柱墩三架梁三托底三法，三即在三屋角三墙体三两侧三各设三置若三干穿三越回三填土三座落三在亚三粘土三层上三的毛三石混三凝土三柱墩(直径1～1.三2m三)，上架三钢筋三混凝三土次三主梁三，将三原砖三墙基三础挑三起。三计算三上考三虑加三固后三房屋三能共三同工三作。43□传力三途径三是将三纵墙三荷载三传给三贴墙三两侧三的次三梁，三再由三次梁三传给三横穿三墙体三的主三梁和三柱墩三。为三了使三纵墙三荷载三传给三次梁三，每三隔1m左右三在墙三上剔三一12三cm深槽三，由三次梁三侧边三挑出三槽齿三伸入三此深三槽。三为了三防止三主梁三混凝三土在三达到三一定三强度三前过三早受三力，三在柱三墩与三主梁三间保三留40三cm空隙三，待三主梁三混凝三土达三到设三计强三度的50％后三，再三浇筑三梁垫三。□为了三验证三此工三程地三基基三础加三固的三效果三、加三固前三在外三诺墙三角处三设置三了23个沉三降观三测点三。加三固后三第一三个月三测得三沉降三量为0.三56～0.三80三mm，第二三个月三测得三新沉三降量三为0.三02～0.三03三mm，说明三效果三良好三。445-三6-三7加固三措施三示意(a三)加固三做法三平面三；(6三)横剖三面；(b三)梁墙三结合三处做三法[应吸三取的三教训]本节三从3个侧三面说三明地三基软三硬不三均造三成的三危害(房屋三局部三座落45在软三弱土三层上三、房三屋完三全座三落在三厚薄三悬殊三的软三弱土三层上三、房三屋座三落在三山区三覆盖三层厚三薄不三同的三土层三上、三房屋三局部三座落三在回三填土三上)。我们三不能三要求三房屋三都建三造在三良好三地基三上，三但必三须对三拟建三房屋三的地三基土三层有三全面三了解三，以三便提三出合三理的三地基三处理三方案三，使三房屋三尽可三能座三落在三良好三的天三然或三人工三地基三上。我们三也不三可能三要求三房屋三不发三生不三均匀三沉降三，但三必须三使上三部结三构有三足够三的整三体刚三度，三以抵三御房三屋必三然发三生的三不均三匀沉三降而三不致三使墙三体开三裂。本节3个实三例的三共同三教训三是：1)工程三勘察三工作三做得三粗糙三。2)地基三选择三和处三理方三法不三当。未能三使房三屋座三落在三比较三均匀三的天三然或三人工三地基三上；3)上部三结构三整体三刚度三弱。这三三点教三训也三就是三平时三常说三的“三情况45不明三，决三心不三大，三方法三不好三”。3个实三例的三加固三方案三之所三以成三功，三也是三在这三三方三面认三真考三虑和三妥当三解决三的结三果。二、三因建三筑物三基础三底面三土压三力过三大超三过地三基承三裁力三造成三的事三故地基三承载三力是三建筑三地基三基础三设计三中的三一个三关键三指标三。各三类地三基承三受基三础传三来荷三载的三能力三都有三一定三的限三度。超过三这一三限度三，首三先发三生的三是建三筑物三具有三较大三的不三均匀三沉降三，引三起房三屋开三裂；三如果三超越三这一三限度三过多三，则三可能三因地三基土三发生三剪切三破坏三而整三体滑三动或三急剧三下沉三，造三成房三屋的三倾倒三或严三重受三损。下面三列举三两个三全世三界闻三名的三实例三。工程三实例1：加拿三大特三朗斯三康谷三仓、三平面三呈矩三形，三长度59．44三m，宽度4623三.4三7m，高度31三.0三0m，容积36三36三8m3。谷仓三为圆三筒仓三，每三排13个仓三，5排，三总计65个圆三筒仓三组成三。谷三仓的三基础三为整三块钢三筋混三凝土三筏板三基础三，基三础厚三度61三cm，基础三埋深3.三66三m。19三11年该三谷仓三开始三施工三，19三13年秋三完工三。谷三仓自三重20三00三0t，相当三于装三满谷三物后三总重三量的42三.5％。19三13年9月起三，往三此谷三仓装三谷物三，仔三细装三载，三均匀三分布三。10月，三当谷三仓装31三82三2m3谷物三时，三发现三谷仓三下沉三，一三小时三沉降三达30三.5三cm。结构三物向三西倾三斜，三并在24小时三内，三整座三谷仓三倾倒三，倾三斜度三离垂三线达26053‘。谷三仓西三端下沉7.三32三m，东端三上抬1.三52三m。10月18日，三检查三倾倒三后谷三仓上三部钢三筋混三凝土三筒仓三，坚三如盘三石，三仅有三极少三的表三面裂三缝。三见图5-三6-三8。48(a三)图5-三6-三8加拿三大谷三仓（a）谷仓三因地三基滑三动倾三倒现三场；三（b）谷仓三倾倒三事故三剖面三示意49(1三)事故三原因三分析经检三查，三谷仓三工程三未做三勘察三。设三计根三据邻三近工三程基三槽开三挖试三验结三果，三计算三地基三承载三力为35三2k三Pa，应用三到这三个谷三仓。三谷仓三场地三位于三冰川三湖的三盆地三中。三地基三表层三为近三代沉三积层三，厚3m；表层三下面三为冰三川沉三积粘三土层三，厚三达12三.2三m。粘土三层下三面为三冰川三下冰三债层三，固三结良三好。三厚为3m。19三52年在三离谷三仓18三.3三m处打三了一三些钻三孔，三从粘三土原三状试三样测三得：三粘土三层的三平均三含水三量随三深度三而增三加，三从40％到三约60％；三无侧三限抗三压强三度qu从11三8.三4k三Pa减小三到70三.0三kP三a，平均三为10三0.三0k三Pa；平均三液限ω＝10三5％，塑限ωp＝35％，塑性三指数三高达IP＝70。由试三验可三知这三层粘三土是三高胶三体、三高塑三性的三。按太三沙基三教授三公式三计算三地基三承载三力人三如采三用粘三土层三无侧三限抗三压强三度平三均值10三0k三Pa，则f为27三6.三6k三Pa，小于三谷仓三地基三破坏三时的三基础三底面三压力32三9.三4k三Pa。若用qum三in＝70三.0三kP三a计算三，则f＝19三3.三8k三Pa，更远三小于三谷仓三地基三滑动三时的三实际三基底三压力三。50卡拉三费斯三计算三指出三：加三荷速三率对三地基三事故三起作三用，三因为三荷载三突然三施加三的地三基承三载力三小于三加荷三固结三逐渐三进行三的承三载力三，这三对粘三土尤三为重三要。三因粘三土需三很长三时间三才能三完全三固结三。据三裴克三教授三资料三计算三，抗三剪强三度增三长所三需时三间约三为1年，三而谷三物荷三载施三加仅45天，三几乎三相当三于突三然加三荷。综上三所述三，加三拿大三特朗三斯康三谷仓三破坏三的主三要原三因为三：谷三仓事三先未三做勘三察，三设计三盲目三进行三，采三用设三计荷三载远三超过三地基三土的三承载三力值三，导三致谷三仓发三生地三基整三体滑三动破三坏的三严重三事故三。(2三)事故三处理三方法在谷三仓基三础下三，新三做70多个三混凝三土墩三，支三承在三岩石三地基三上。三用50三t级千三斤顶38三8个，三逐渐三将倾三斜的三基础三顶起三来。三补救三工程三在倾三斜谷三仓底三部水三平巷三道中三进行三。新三做混三凝土三墩基三深度三达10三.3三6m。经过三上述三纠倾三处理三后，三谷仓三于19三16年恢三复使三用，三但处三理的三费用三是昂三贵的三。51工程三实例2：近代三世界三上另三一最三严重三的因三地基三承载三力失三效而三导致三破坏三的建三筑物三，是三美国三纽约三的一三座大三型水三泥仓三库。三这座三水泥三仓库三位于三纽约三市汉三森河三旁，三它的三上部三结构三为圆三筒形三壳，三直径d＝13三m，高度23三.3三3m；其基三础为三整块三钢筋三混凝三土筏三板基三础，三筏板三厚度0.三78三m，基础三埋深2.三80三m。19三40年当三这座三水泥三仓库三装载三水泥三后，三发生三严重三下沉三，随三后整三座水三泥仓三库发三生倾三倒。三倾倒三后仓三库的三倾角三达450。地三基土三被挤三出地三面高5.三18三m。与此三同时三，离三水泥三筒仓三净距23三m以外三的办三公楼三，受三水泥三仓库三倾倒三的影三响也三发生三倾斜三。52图5-三6-三9美国三水泥三仓库三事故（α）水泥三仓库三因地三基滑三动倾三倒现三场；三（b）仓库三倾倒三事故三剖面三图(a三)(b三)53事故三原因三分析三如下三：纽约三水泥三仓库三的地三基土三分为4层(图5-三6-三9b三)：表层三①为三粘土三，黄三色，三厚度5.三49三m；第②三层为三粘土三，蓝三色，三层状三，标三准贯三入试三验锤三击数N＝8～11，估计三承载三力为84三—1三05三kP三a，厚度17三.0三7m；第③三层为三碎石三混粘三土，三棕色三，厚三度仅1.三83三m；第④三层为三岩石三。水三泥仓三库筏三板基三础位三于表三层黄三色粘三土中三部；由于三黄色三粘土三层不三厚，三基础三底面三以下三仅约2.三7m，基础三宽度三超过13三m，地基三主要三持力三层为三第②三层蓝三色粘三土；水泥三仓库三高度三达23三.3三3m，装载三水泥三后的三基地三荷载三估计三在20三0～25三0k三Pa之间三，远三大于三蓝色三粘土三的地三基承三载力三，使三仓库三地基三发生三剪切三强度三破坏三而整三体滑三动；由于三地基三软弱三，地三基整三体滑三动产三生巨三大的三滑动三力，三使滑三动54体外三侧土三发生三变形三，也三导致23三m外的三办公三楼地三基变三形而三倾斜三。美国三纽约三水泥三仓库三设计三时没三有认三真进三行地三基承三载力三的计三算，三这是三这次三事故三的主三要原三因。三当这三座水三泥仓三库开三始发三生大三量沉三降灾三难预三兆时三，如三果立三即卸三除储三藏的三极重三的水三泥，三很容三易挽三救，三可以三在仓三库下三托换三基础三。但三仓库三负责三人仅三安排三了仔三细进三行沉三降观三测与三记录三，未三采取三卸荷三措施三，结三果发三展成三整体三滑动三破坏三的灾三难。[应吸三取的三教训]这两三个工三程事三故是三典型三的地三基整三体剪三切破三坏实三例。三它造三成的三灾害三比一三节所三述因三地基三过大三不均三匀沉三降给三工程三带来三的损三害严三重得三多，三它必三须引三起土三建工三程技三术人三员的三极度