地基与基础工程事故分析与处理

第二章地基与基础工程事故分析与处理第一节地基与基础工程事故概述第二节地基工程事故原因分析与处理第三节基础工程事故原因分析与处理本章小结第一节地基与基础工程事故概述一、地基与基础工程的建筑要求地基和基础是建筑物的重要组成部分，任何建筑都必须有可靠的地基和基础。建筑物对地基的要求可概括为以下三个方面：一是可靠的整体稳定性；二是足够的地基承载力；三是在建筑物的荷载作用下，其沉降值、水平位移及不均匀沉降差需要满足某一定值的要求。二、地基与基础的关系基础是与地基紧密联系、互相依存的工程结构。基础的设计、施工必须依据地质情况，采用适宜的基础形式、材料、埋深与施工方法，以有效地承受上部结构的荷载。不合理或错误的基础设计与施工质量问题都会导致基础工程质量缺陷与事故。下一页返回第一节地基与基础工程事故概述三、地基与基础工程事故的发生当地基的整体稳定性和承载力不能满足要求时，在荷载作用下，地基将会产生局部或整体剪切破坏。天然地基承载力的高低主要与土的抗剪强度有关，也与基础形式、基础底面积大小和埋深有关。在建筑物荷载（包括静、动荷载的各种组合）的作用下，地基将产生沉降、水平位移以及不均匀沉降，若地基的变形超过允许值，将会影响建筑物、构筑物的安全与正常使用，严重的将造成建筑物破坏甚至倒塌。其中以不均匀沉降超过允许值而造成的工程事故比例最高，尤其是在深厚的软钻土地区。下一页上一页返回第一节地基与基础工程事故概述四、地基与基础工程事故的特点地基和基础都属地下隐蔽工程，建筑工程竣工后难以检查，使用期间出现缺陷事故苗头也不易察觉。一旦发生事故，难以补救，甚至造成灾难性的后果。因此，建设工程中的地基基础工程的缺陷和事故，具有普遍性、地方性、隐蔽性和严重性的特点。下一页上一页返回第一节地基与基础工程事故概述五、地基与基础工程质量控制的重要性地基与基础工程是建筑施工技术复杂、难度很大的分部工程之一。主要包括无支护土方、有支护土方、地基处理、桩基、地下防水等子分部工程。地基与基础施工质量合格与否，直接影响到建筑物的结构安全。随着国家经济的发展和施工技术的进步，单体工程的建筑规模越来越大，综合使用功能越来越多，故地基与基础的施工质量越来越受到人们的关注和重视。上一页返回第二节地基工程事故原因分析与处理一、地基工程事故概述建筑工程事故的发生不少与地基问题有关。地基事故的主要原因是由于勘察、设计、施工不当或环境和使用情况发生改变引起的，最终表现为产生过大的变形或不均匀沉降，从而使基础或上部结构出现裂缝或倾斜，削弱和破坏了结构的整体性、耐久性，严重的会导致建筑物倒塌。地基事故，按其性质可分为地基强度和变形两大类。地基强度问题引起的地基事故主要表现在地基承载力不足或丧失稳定性；地基变形问题引起的事故常发生在软土、湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土等地区。下一页返回第二节地基工程事故原因分析与处理地基事故发生后，首先应进行认真细致的调查研究，然后根据事故发生的原因和类型，因地制宜地选择合理的基础托换方法进行处理。二、导致地基工程事故产生的原因（一）地质勘察问题（二）设计方案及计算问题（三）施工问题（四）环境问题三、地基工程事故的类型及特征（一）地基的沉降与变形事故1.软土地基不均匀沉降事故下一页上一页返回第二节地基工程事故原因分析与处理2.膨胀土地基变形事故3.湿陷性黄土地基变形事故（二）地基失稳事故1.事故类型：（1）冲切剪切破坏。（2）整体剪切破坏。（3）局部剪切破坏。2.事故特征：地基失稳的特征如图2-5所示。四、地基工程事故分析与实例（一）地基沉降造成的工程事故1.事故现象（1）建筑物产生倾斜。长高比较小的建筑物，特别是高耸构筑物，不均匀沉降将引起建（构）筑物倾斜。若倾斜较大，下一页上一页返回第二节地基工程事故原因分析与处理则影响正常使用。若倾斜不断发展，重心不断偏移，严重的将引起建（构）筑物倒塌破坏。（2）墙体产生裂缝。不均匀沉降使砖砌体承受弯曲而导致砌体因受拉应力过大而产生裂缝。长高比较大的砖混结构，若中部沉降比两端沉降大可能产生八字裂缝，如图2-6所示；若两端沉降比中部沉降大则可能产生倒八字裂缝，如图2-7所示。（3）柱体断裂或压碎。不均匀沉降将使中心受压柱体产生纵向弯曲而导致拉裂，严重的可造成压碎失稳。浙江地区某建筑物一层为商店，2～4层为住宅，整体刚度很好，基础为独立桩基础。建筑物一侧在市政管道挖沟期间发生建筑物不均匀沉降，导致3根钢筋混凝土柱子压碎破坏。下一页上一页返回第二节地基工程事故原因分析与处理2.原因分析地基变形沉降大是地基工程中较常见的质量问题，其原因包括以下几方面：（1）未搞清地基中的软弱土层、暗沟、暗塘和古墓等。（2）明知地基软弱，但设计未进行沉降验算或未采取适宜设计方案预防沉降。（3）上部结构荷载密度过大、基础偏小或荷载增大（如房屋加层），使地基超负荷而加大变形。（4）地基浸水湿陷，地下水位变化及产生管涌、潜蚀等，使地基承载力下降，变形士曾大。下一页上一页返回第二节地基工程事故原因分析与处理（5）邻近基坑开挖，但原基础未采取相应的稳定加固措施，或新建建筑沉降使原建筑地基沉降增大。3.沉降事故处理的方法当发现建筑物产生不均匀沉降导致建筑物倾斜或产生裂缝时，首先要搞清不均匀沉降发展的情况，然后再决定是否需要采取加固措施。若必须采取加固措施，则要确定其处理方法。如果不均匀沉降会继续发展，首先要通过地基基础加固遏制沉降继续发展，如采用锚杆静压桩托换，或其他桩式托换，或采用地基加固方法。沉降基本稳定后再根据倾斜情况决定是否需要纠倾。倾斜未影响安全使用可不进行纠倾。对需要下一页上一页返回第二节地基工程事故原因分析与处理纠倾的建筑物视具体情况可采用迫降纠倾法、顶升纠倾法或综合纠倾法。4.事故实例[例2-1]某工厂水电车间基础的扩大托换。（二）地基失稳造成的工程事故1.地基失稳的原因（1）对必须建于滑坡地区的建筑物和构筑物，出现滑坡失稳，是对滑坡处理预防不力或不当所致，如修建工程切削坡脚、坡上堆放材料重物等。下一页上一页返回第二节地基工程事故原因分析与处理（2）暴雨、山洪、地震等自然灾害往往是导致滑坡问题的主要原因。（3）房屋建筑地点、位置选择不当，一般应尽量避开地质不稳定、易滑坡的地区。2.事故实例[例2-2]某水泥筒仓地基失稳破坏。（三）基坑支护事故随着高层建筑的发展，施工中大开挖深基槽、基坑的做法愈来愈多，确保深基坑施工的可靠和稳定成为高层建筑施工的关键问题之一。基坑有两类：一类是放坡基坑，当基坑较深时，边坡的宽度较宽，占用大量场地；另一类是不放坡下一页上一页返回第二节地基工程事故原因分析与处理基坑，采用支护结构，在高层建筑施工，特别是在场地受到限制的情况下经常被采用。1.基坑支护事故的类型及原因（1）结构构件失效。（2）土体失效。2.事故实例[例2-3]某基坑水泥土重力式挡墙整体失稳破坏。（四）边坡滑动事故1.边坡滑动事故产生的原因在边坡上或土坡上方建造建（构）筑物或堆放重物，往往要增加坡上作用荷载；土坡排水不畅或久雨地下水位上升，往往会图2-15墙后卸载示竟图减小土坡土体抗剪强度，并增加下一页上一页返回第二节地基工程事故原因分析与处理渗流力作用；疏浚河道，在坡脚挖土等，会减小土坡稳定性以及土体蠕变造成土体强度降低等。2.边坡滑动事故处理土坡治理可采用减小荷载、放缓坡度、支挡、护坡、排水、土质改良、加固等措施综合治理。3.边坡滑动事故的严重性边坡失稳产生滑动破坏不仅危及边坡上的建（构）筑物，而且危及坡上和坡下方附近建（构）筑物的安全。土坡滑动对建（构）筑物的破坏是严重的。在山坡地基和江边湖边地基上进行土木工程建设一定要重视土坡稳定问题。4.事故实例:[例2-4]某客运站大楼发生不均匀沉降。上一页返回第三节基础工程事故原因分析与处理一、基础错位事故原因分析与处理（一）基础错位事故产生的原因基础错位事故产生的原因如图2-17所示。（二）基础错位事故处理措施基础错位事故处理措施见表2-2。（三）事故实例[例2-5]某站独立基础错位事故。二、基础变形事故（一）基础变形事故产生的原因基础变形事故产生的原因主要有以下几方面：下一页返回第三节基础工程事故原因分析与处理（1）设计方面的原因：基础方案不合理、上部结构复杂、荷载差异大、建筑物整体刚度差、对地基不均匀沉降较敏感。（2）地质勘测方面的原因：未经勘测就设计施工；勘测资料不足、不准、有误等。（3）地下水条件变化方面的原因：人工降低地下水位；地基浸水；建筑物使用后，大量抽取地下水等。（4）施工方面的原因：施工顺序及方法不当；大量的不均匀堆载；人为降低地下水位等。（二）基础变形事故的处理措施基础变形事故的处理措施如图2-19所示。下一页上一页返回第三节基础工程事故原因分析与处理（三）事故实例[例2-5]新建相邻建筑物造成已有建筑营业楼倾斜事故。三、桩基础工程事故（一）概述桩基工程的施工是一项技术性十分强的施工技术，又属于隐蔽工程，在施工过程中，如处理不当，就会发生工程质量事故。但由于目前尚无可靠快速的检测方法使施工者及时掌握并了解成桩过程中的质量，而且桩基础施工发生的质量问题，往往是多方面原因造成的。桩基础工程通常应用于建筑、交通、道路、桥梁等工程中。近几年来国内桩工机械与新的工法有了很大的发展，设计下一页上一页返回第三节基础工程事故原因分析与处理理论也有了很大的进步。桩基础具有承载力高、稳定性好、变形量小、沉降收敛快等特性。近年来，随着建筑施工技术水平的提高，对桩的承载力、地基变形、桩基施工质量也提出了更高的要求。（二）桩基础工程事故的类型1.钢筋混凝土预制桩工程事故2.灌注桩工程事故灌注桩是用机具在现场钻孔，然后在孔内放人钢筋（也可不放），并浇捣混凝土而成。由于灌注桩的桩长不受限制，深度可达几十米，成孔的方法又较多，所以在托换工程中广泛使用。它不仅用于地基事故处理，也可用于旧房增层改造中下一页上一页返回第三节基础工程事故原因分析与处理外套框架的桩基础等。灌注桩的成孔方法