岩土工程的极限状态-(上)

各位同仁、专家，你们好！（岩土工程师继续教育讲座）

5岩土工程的极限状态

3岩土工程的荷载

4岩土工程的材料

南昌大学赵抚民所学所闻、所思所识交流、探讨（岩土工程师继续教育讲座）(上)

5岩土工程的极限状态

岩土工程是全过程的技术服务，包括勘察设计阶段的安全度控制、施工与运营阶段安全度的实现及可能存在的风险分析。但是，岩土工程安全度的控制与实现并不是一件容易的事情，涉及的影响因素很多，包括体制的因素和技术的因素。因此有一个逐步认识、发展、成熟的过程。当前比较成熟的工程是，上部结构工程，其相关安全度的理论和技术方法已经在有关标准中体现。而岩土工程是主体结构工程的一部分（同属土木工程范畴），岩土工程的安全度需与主体结构工程安全度协调、安全等级的协调、安全储备的协调、设计原则的协调。因此，讨论岩土工程安全度问题必然要引用结构工程相关安全度的理论和技术方法。学员在学习时要有一定的关注和耐心。本章讲座内容一.极限状态的概念二.岩土工程的极限状态三.极限状态设计的要求四.荷载与抗力没有匹配的案例5岩土工程的极限状态按近似概率论的极限状态设计法极限状态按近似概率论的极限状态设计法实用设计表达式按极限状态设计时材料强度和荷载取值结构上的作用结构的功能要求极限状态极限状态方程（Z=R-S＝0）结构的可靠度失效概率分项系数正常使用极限状态设计表达式承载能力极限状态设计表达式直接作用间接作用结构的安全等级结构使用年限建筑结构的功能承载能力极限状态正常使用极限状态[知识网络结构图]标准值组合值一.极限状态的概念三丰百货店倒塌事例1、极限状态定义2、极限状态的类型3、承载能力极限状态案例4、正常使用极限状态案例三丰百货店倒塌事例三丰百货店，位于南韩首尔瑞草区瑞草1洞，是一个大型百货商场，于1989年下半年竣工，1990年7月7日开幕，1995年6月29日下午6点05分，大楼开始倒塌，在20秒内，5层百货大楼层层塌陷进地下层内，共造成502人死亡，937人受伤，是韩国历史上在和平时期伤亡最严重的一起事故，也是世界上建筑自行倒塌的最大伤亡事故。例1背景

曾是首尔地标的三丰百货店，由三丰集团兴建，位于今日首尔副都心的黄金地段、今日的韩国会计学院大厦旁。1987年，集团开始在这片位于瑞草区，原本用作垃圾掩埋场的开阔地上建设百货大楼。按照最初的设计，大楼将被建设成一栋4层的办公楼，但是三丰集团会长李鐏却在建设工程中，将其重新设计成一栋百货大楼。这一改动，导致了很多承重柱被取消，以腾出空间来安装自动扶梯。原先的建筑承包商，拒绝按照新的设计继续施工。李鐏因此解雇了他们，并让自己的建筑公司进行施工。不久，第5层楼面又被添加到了这栋建筑物上，成了一家传统的朝鲜餐馆。由于韩国人有吃饭时席地而坐的习惯，这家餐馆的混凝土地面下添加了一层加热设备，这极大的增加了承重结构的负担。此外，整幢大楼的空调设备现在都被安装在了楼顶之上。3台大型空调共重29公吨，加上开放空调满水时，总重量更高达87公吨，达设计标准的承重负荷4倍之多。让情况变得更糟的是，由于周围居民对空调设备噪音的抱怨，大楼后部所有的空调设备都被移到了前部。这一移动本应使用起重机，但结果是所有的设备都是直接在楼顶上利用滑轮被推拽到位的，使整个楼顶结构大受损伤，并使支柱不能发挥其作用。时髦的三丰百货由南、北两翼两栋侧楼以巨大的镶铬玻璃在中庭相连，墙面的装饰是意大利粉红色大理石，货架上陈列著高级服饰、各种家具及奢侈品，五楼有多家时髦的韩国餐馆，锁定消费能力惊人的市区上班人潮，三丰百货平时的业绩非常好，平均每天营业额超过50万美元，日平均接待顾客约4万人次。倒塌与迹象

1995年4月，五年后，5楼的天花板开始出现裂痕。在此期间，李鐏和其他管理层对此的唯一对策就是将顶楼的货物和商铺移至地下室。

6月29日上午，顶楼的裂痕数量急剧变大，管理层因此关闭了顶层并关闭了空调设备。土木工程专家也被邀请前来检查建筑结构。在简单的检查过后，得出的结论是，整栋建筑有垮塌的危险。但是，管理层却没有下达关闭百货大楼或进行疏散的命令，而原因仅仅是因为当天的客流量非常大，管理层不想损失潜在的巨大收益。下午5时，4楼的天花板开始下陷，百货大楼工作人员因此封闭了这一楼层。大约5点50分，楼里传出了噼啪的断裂声时，工作人员拉响了警报，并开始疏散顾客。6点05分左右，楼顶开始垮塌，上面的空调设备掉在了超载的第5层的地板上。而起支撑作用的承重柱，由于为自动扶梯腾出空间早已变得不堪重负，此时也开始一个接一个倒了下去，致使整栋建筑有一大半几乎在瞬间就全部垮塌到了地下室。

共有502人在此次事故中遇难，另有937人受伤，财产损失高达2700亿韩元（约合2.16亿美元）。

幸存者

三丰百货大楼倒塌事故是韩国建筑事故史上空前的惨剧，但是出现了一些幸存者的生命奇迹，也算不幸中的万幸。时年21岁的大学生崔明锡（音）被困在三丰百货大楼的废墟里面，靠喝从瓦砾堆缝隙中滴落下的雨水，吃身边的硬纸板坚强度过了9天并获救。事故发生时崔正好去楼下餐厅用餐，突然他感到大楼在晃动，拔腿就跑，但大楼一下子就倒塌了，他连忙伏倒在地。现场一片漆黑，他觉得呼吸困难。后来他听到身旁废墟中传来一位妇女的呻吟声。这位妇女名姓李，是三丰百货大楼的售货员。他俩一直在相互鼓励。但是仅过了一天，那名妇女就支撑不住而死去。最令人惊奇的是，在大楼倒塌后的第17天的7月15日中午11时左右，一名操纵铲车的工人正清理废墟，忽然在一堆扭曲的钢筋混凝土板之间发现了一个空洞，他上前查看，竟然惊喜地发现了19岁的童装部的售货员朴胜贤。经过医院检查，除左膝有青肿的擦伤外，她的状况非常好。据朴胜贤讲，事故发生时，她正欲夺路逃生，却被掉下的硬物砸中，而昏迷。等醒来，发现已被困在了一个倒V字形的空间里（此处位于地下2层的电梯升降井下），她和附近的一位同事相互鼓励，但几天后同事不幸罹难，只剩下她一人独自艰难支撑。朴胜贤还告诉医生，在被困期间没有吃过东西，只饮过少数滴水，这少数滴水是消防员为了使灾场得以而大量洒水所致，她这样的生还令医生和所有人大为惊奇，大呼奇迹。破解汉城三丰百货倒塌之谜

在地下室的童装部工作的朴胜贤19岁。她记得屋顶的冷气发生了故障，因此店里极其闷热。“那天和平常一样，顾客照样逛街，员工照常工作，看起来没什么不同。”但其实当天早有异状。上午8到9点间，有员工发现春元餐厅的地板瓷砖破裂，楼板似乎有些变形。楼内的震动把餐具部门的玻璃器皿摇得哗哗作响。10点半，店内传来巨大的爆炸声，大家以为没事而照常工作。临近中午，五楼厨房员工听到天花板传出龟裂声。朴胜贤的同事跑来告诉她传闻五楼可能会封闭，朴胜贤要朋友别担心还说也许是大家都能提早下班。14点，三丰集团会长李鐏召集各主管，商讨裂缝和莫名声响的对策。他们请来专家鉴定损害并评估风险。15点，结构工程师李鹤洙来到大楼检查，他为四、五层天花板的裂缝拍照，也拍了餐厅厨房地板的大块隆起。此时楼顶的裂缝已经横跨整栋建筑，部分区域还有崩塌。16点李鹤洙向三丰百货高层报告，虽然证据显示有危险，但他表示建筑物还安全。裂缝可以暂时填补，打烊后再帮上面楼层修补结构。三丰主管下令百货继续营业，员工也继续上班——这个决定导致了501人的丧生。傍晚用餐前，正值营业高峰，走道挤满了店员和下班回家途中购物的人潮。17点47分，上面楼层传出巨响，4分钟后建筑物开始晃动，尘土纷纷落下，灯光熄灭，店的另一头传来像地铁进站的声音，大楼开始迅速坍塌。

街上的行人简直难以相信接下来发生的恐怖情景。30秒之内，地面上的五层楼连续向下叠压，将底下的四层全部压住。事故发生后的瞬间，现场异常寂静，之后伤者惶然从尘土瓦砾中陆续冒出，大混乱开始。还原真相：6月29日上午8到9点间，顶楼的裂痕数量急剧变大，餐厅的地板瓷砖破裂，楼板似乎有些变形。楼内的震动把餐具部门的玻璃器皿摇得哗哗作响。10点半，店内传来巨大的爆炸声，专家认为整栋建筑有垮塌的危险，但没有引起足够重视，临近中午，五楼厨房员工听到天花板传出龟裂声。下午3点，结构工程师李鹤洙来到大楼检查，此时楼顶的裂缝已经横跨整栋建筑，部分区域还有崩塌。下午4点李鹤洙向三丰百货高层报告，虽然证据显示有危险，但他表示建筑物还安全。下午5时，4楼的天花板开始下陷，17点47分，上面楼层传出巨响，4分钟后建筑物开始晃动，尘土纷纷落下，灯光熄灭，6点05分左右，楼顶开始垮塌，上面的空调设备掉在了超载的第5层的地板上，大楼开始迅速坍塌。调查和审判

外界最初认为事故的原因是由于大楼松软的地基。但是随着调查的深入，很快人们便发现事故发生是由于李鐏和其建筑公司对设计的随意改动。后来对废墟的调查显示，混凝土本身并没有问题，但支柱的直径却比原来的要小。

调查也揭示了首尔市的地区官员在也涉嫌在三丰方面改动建筑的过程中接受贿赂。结果，许多官员，包括前瑞草区行政官被控玩忽职守而遭起诉并被判入狱。1995年12月27日，韩国首尔地方法院根据《特定犯罪加重处罚法》及业务过失致死罪的罪名判处李鐏有期徒刑10年6个月，其子李汉祥被判有期徒刑7年。提示反映人们对于结构工程安全度知识缺乏认识；结构负荷过重，但人们通常心存侥幸心理；不按照规则办事（违规设计、招标、施工）；缺乏结构安全应急体制、措施；教训深刻：得不偿失有关工程安全度知识有哪些？一.极限状态的概念1、极限状态定义：整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态为该功能的极限状态。是结构开始失效的标志，不一定立即进入破坏阶段，有一个概率问题。这与地基试验中的地基极限状态概念不同，是一个广义的概念。结构在规定的设计使用年限内应满足那些功能要求？结构在规定的设计使用年限内应满足预定的功能要求p149

(1)在正常施工和正常使用条件下，能承受可能出现的各种作用。(2)在偶然事件发生时或发生后，仍能保证必需的整体稳定性。

(3)在正常使用条件下具有良好的工作性能(4)在正常维护条件下具有足够的耐久性这些功能要求可概括为结构可靠性的要求，包括了：对结构安全性（如（M≤Mu））、适用性（例如，不产生影响使用的过大变形或振幅（f≤[f]）

，不发生足以让使用者不安的过宽的裂缝

）、耐久性（例如，

（wmax≤[wmax]）、混凝土不发生严重风化、腐蚀、脱落，钢筋不发生锈蚀等。

）的要求。◆设计使用年限（新规范）----计算结构可靠度所依据的年限。类别设计使用年限使用范围11～5年临时性建筑225年易于替换的结构构件350年普通房屋和构筑物4100年及以上纪念性建筑和特别重要的建筑结构定义：设计规定的一个期限，在这期限内，结构或构件只需进行正常的维护（不需要进行大修）即可达到预期目的的使用。设计使用年限分类：注意：设计使用年限并不等同于建筑结构的使用寿命。超过设计使用年限的结构并不是不能使用，而是指它的可靠度降低了。

2、极限状态的类型可分为下列两类：

承载能力极限状态正常使用极限状态？结构能够满足功能要求而良好地工作，则称结构是“可靠”的或“有效”的。反之，则结构为“不可靠”或“失效”。区分结构“可靠”与“失效”的临界工作状态称为“极限状态”。承载能力极限状态：这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形的状态。参考p150当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了承载能力极限状态：整个结构或其一部分作为刚体失去平衡（如倾覆、滑移）；结构构件或连接因超过材料强度而破坏，或因过度变形而不适于继续承载；结构转变为机动体系（结构形成几何可变体系，如超静定结构中出现足够多塑性铰）

；结构或结构构件丧失稳定（如细长受压构件的压曲失稳）；结构因局部破坏而发生连续倒塌；地基丧失承载力而破坏；结构或结构构件的疲劳破坏。结构塑性变形过大而不适于继续使用正常使用极限状态：这种极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的状态。参考p150当结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了正常使用极限状态：1）影响正常使用或外观的变形、侧移（影响非结构构件、产生不安全感、不能正常使用（吊车））等；2）影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝、钢筋锈蚀、不安全感、漏水等）；3）影响正常使用的振动（如不舒适）；4）影响正常使用的其它特定状态。下列破坏分别属于超出了什么极限状态？A、雨棚出现倾覆B、出现了很大的裂缝C、结构变成了机动体系D、发生了失稳破坏E、出现了很大的振动F、超过了构件强度而破坏

3、承载能力极限状态案例彩虹卧波，綦江一景例2綦江

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彩虹桥綦江.彩虹桥事故原因增设花台等荷载后，主拱承载力不能满足相应规范要求。主拱钢绞线锁锚方法错误，不能保证钢绞线有效锁定及均匀受力，锚头部位的钢绞线出现部分或全部滑出，使吊杆钢绞线锚固失效。綦江.彩虹桥对接焊缝普遍存在裂纹、未焊透、未熔合、气孔、夹渣等严重缺陷主钢管内混凝土强度未达设计要求，局部有漏灌现象，在主拱肋板处甚至出现1米多长的空洞。吊杆的灌浆防护也存在严重质量问题。

广西藤县某信用综合楼倒塌为七层现浇框架结构工程，建筑面积2400m2。1995年8月开工，1996年5月完成主题结构，1996年6月28日7时发现底层一根中柱出现裂缝，位置在设计高层0.2～0.5m，15时左右该柱钢精已外露，并向柱边弯曲，虽然采取了用杉圆木、槽钢等临时支撑加固，但是没能阻止房屋的倒塌，当天21时整楼分两次倒塌，例3所幸人员及时撤离而无伤亡。事后经过分析和调查，该工程倒塌的主要原因有一下几方面：1)结构布置不合理，见图1。这是框架破坏首先出现在○3～○B两轴线相交的柱的重要原因。

2)设计计算错误。主要有：没有考虑风荷载，有些荷载值取得偏小；底层框架柱的计算高度取值偏小；柱截面尺寸过小，如底层柱高8m，柱截面仅为350mm×600mm；框架配筋不足，例如○3轴线上的3根柱，实际配筋比计算值少24.1％～54.9％，○3轴线的框架梁配筋少52％～67％。3)钢筋大部分为不合格品。倒塌后取样检查钢筋实际直径比钢印直径小，差值较大，力学性能试验有64％不合格。钢筋既无出厂合格证，有无送检试验报告。4)混凝土质量低劣。水泥无合格证，混凝土不做配合比试验，施工现场不留试块，无法控制混凝土质量。从倒塌现场看，混凝土内石多砂少，砂细且含泥量高，个别处还发现混凝土内有大片石260mm×250mm，混凝土中有的碎石与水泥没粘结，混凝土与钢筋无粘结力。为检查混凝土的实际强度，钻芯取样时，承台混凝土取不出芯样，在柱、梁取芯17个，龄期超过45天，实际强度6.1～10.2N/mm2（设计为C20），底层为6.6N/mm2。5)桩基混凝土厚度严重不足，造成承台冲击破坏。该现场实测承台厚度9处，不足设计值一半的有3处。在○A轴线与○2轴线相交的基坑内已找不到承台混凝土。6)现浇楼板超厚。该现场实测板厚为100mm～120mm，比设计的80mm厚的超重25％～50％，不仅加大了板的自重，而且梁、柱与基础的负荷也大幅度增加。7)钢筋保护层不均匀，大多超厚。倒塌后实测有6根柱一侧的混凝土保护层为40mm。板的负弯矩区的主筋保护层最大的达70mm，一般均大于40mm，承载能力大幅度下降。8)乱改设计。未经设计同意，施工时擅自取消了高程－0.3m处的一道圈梁，造成底层框架柱的计算高度加大和承载力下降。9)违反基建程序。不办理报建和质量监督手续，对施工质量听之任之，无人过问，质量完全失控。作者结合本例和在工作中的其他所见，认为现浇框架倒塌的常见原因有：1)乱估地基承载力。因地基产生明显的不均匀沉降，导致框架内产生较大的次应力，在上部结构也存在结构隐患的条件下发生垮塌。2)结构方案错误。常见的有在淤泥土地基上无根据地采用浅埋深的独立基础；框架梁柱连接节点构造不符合要求等。3)设计计算错误。常见的有荷载计算错误，内力计算错误以及荷载组合未按最不利原则进行等。其结果是导致结构构件截面太小，配筋严重不足，框架的安全度大幅度下降。4)乱改设计。常见的问题有任意改变建筑结构，滥用保温材料，乱改节点结构等，其结果是有的造成超载，有的导致结构构造违反规定，还有的造成构件间的连接不牢固等。5)材料、制品质量问题。常见的问题有未经设计同意，任意代用结构材料，导致承载力大幅度下降。6)混凝土施工质量低劣。比如混凝土配合比不良，浇筑成型方法不当，其结果是混凝土强度低下，构件成型后空洞、露筋严重、尺寸不符合。7)施工超载。楼、屋面乱堆材料和施工周转材料或机具，造成严重超载。8)监督管理失控。建设单位和政府监督部门不能有效的进行质量监督。9)发现质量问题不及时分析处理，导致事态恶化，待到临近倒塌状态时，无法挽救。

4、正常使用极限状态案例工程实例：

某3号住宅楼不均匀沉降问题

例4工程概况

某3号楼，地上30层，地下1层，建筑面积15895.80m2，钢筋混凝土剪力墙结构，梁板式筏板基础，抗震设防烈度为七度。建筑物长37.40m，宽16.20m结构主体高度88.05m，基底标高-8.20m（实际开挖-8.35m），持力层为强风化泥岩。

图13号楼及周边建筑物关系图建筑变形情况

：

3号楼于2006年10月20日开工建设，2007年7月底主体结构封顶。2007年9月10日施工单位在对该工程进行垂直度复核时发现外墙东北角向东北倾斜70mm，至2007年9月22日倾斜达到89mm，且还在继续发展。2008年3月14日施工单位在安装电梯，进行垂直度和沉降观测时，发现该楼由南向北倾斜150mm，由西向东倾斜130mm，东北角沉降达120mm。

工程地质条件

：根据项目岩土工程勘察报告，3号楼场地内地层由第四系松散层和第三系泥岩组成（图5-2～图5-6），岩性特征自上而下为：①杂填土：杂色，由多量的碎石、砖块、炭屑及少量的粉土组成，土质不均匀，稍湿，松散。层厚0.30m～1.50m，平均厚度为0.59m。②黄土状土：棕红色～灰黑色，以粘粒为主，次为粉粒，土质较均匀，具针管状孔隙，偶见炭屑。该层无摇震反应，无光泽反应，干强度低，低韧性，稍湿，稍密，层厚1.70m～3.10m，平均厚度2.31m。③粉土：灰绿色，以粉粒为主，次为粘粒，土质较均匀，具针管状孔隙，植物根系及虫孔发育，干强度低，低韧性，稍湿，中密，层厚0.50m～1.70m，平均厚度0.91m。

④卵石：杂色～黄绿色，粒径大于20mm的颗粒质量占总质量的57.10％～61.9％，一般粒径为2cm～6cm，最大粒径15cm，偶见漂石，母岩成分以石英变质岩为主。骨架颗粒间由各粒级的砂类土充填，磨圆度较好，呈亚圆形。根据圆锥动力触探判定其密实度为稍密，该层层厚1.80m～3.80m，平均厚度2.77m。⑤强风化泥岩：红褐色与灰绿色或灰黑色互层，可塑，结构构造大部分被破坏，矿物成分显著变化，节理裂隙很发育，沿节理面有白色石膏及芒硝，岩体极破碎，遇水易软化，易崩解，风干后呈粘土状。该层层厚2.90m～4.00m，平均厚度3.28m。⑥中风化泥岩：红褐色与灰绿色互层，泥质结构，中厚层状结构，结构构造部分被破坏，含有白色石膏及芒硝，石膏呈块状或条带状分布，节理裂隙稍发育，遇水易软化，易崩解，风干后呈碎块状。该岩石属软质岩，岩体完整程度属较破碎，岩体质量等级为V级。层厚19.00m～21.50m。⑦微风化泥岩：紫红色，泥质结构，中厚层状构造，结构构造部分未被破坏，岩体较完整，属软质岩石，岩体质量等级为IV级。该地区标准冻结深度为1.34m。地基土的冻胀性等级为II类，属弱冻胀性土。场区水文地质条件在勘察期间，场地内钻孔揭露深度内均见地下水，地下水稳定水位距自然地面4.20～5.70m，稳定水位标高：2243.80～2246.14m。地下水属无压型孔隙潜水，补给来源主要为大气降水补给。地下水补给河水，地下水流向为南西至北东向。卵石层为主要含水层，属强透水层，第三系泥岩为第一相对隔水层，由于受大气降水的制约，丰水期地下水水位涨幅约0.50m左右，勘察期间为丰水期（2006年9月）。勘察单位于2006年9月7日在勘察场地内的2号钻孔内进行了地下水抽水试验，抽水孔1个，观测孔2个，属完整井带观测孔抽水试验，抽水试验过程中，当抽水量1.011m3/h时，主井降深已接近含水层底板，无法实现指定的三次降深抽水试验目标，抽水后水位稳定时间为2小时，经由抽水试验计算得到的涌量为24m3/d，渗透系数为17.2m/d，抽水试验结果表明场地含水层水量不大。明都大厦场地勘察期间，场地内钻孔揭露深度内均见地下水，地下水初见水位1.30～3.40m，稳定水位1.20～3.30m，稳定水位标高：2239.92～2242.00m。地下水属无压型孔隙潜水，补给来源主要由上游地下径流补给，卵石层为主要含水层，呈中等透水状，其渗透系数K为4.00m/d，其下泥岩为一相对隔水层，经现场勘察，泥岩中一般无裂隙水存在，由于受大气降水的制约，丰水期地下水水位涨幅约0.5～1.0mm左右，勘察期间为丰水期。建筑物变形过程沉降观测在3号楼共布设8个沉降观测点。从2007年4月13日开始进行观测，截止到2008年5月10日，总共观测了108次，历时394天，获取了108组沉降观测数据，截止到2008年5月10日，3号楼整体建筑平均累积沉降量为-82.27mm，整个观测过程平均沉降速度为-0.21mm/d。最大沉降量为E1点，沉降量为-129.07mm。最小沉降量为E5点，沉降量为-36.87mm，最大点和最小点的沉降差异为92.20mm。相邻沉降点差异沉降量最大的点为E2点和E7点，差异为45.83mm。2007年4月29日沉降量等值线图2007年5月21日沉降量等值线图2007年6月25日沉降量等值线图

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

2008年01月04日沉降量等值线图2008年03月06日沉降量等值线图2008年04月14日沉降量等值线图2008年5月10日沉降量等值线图根据等值线图可以看出，建筑物西南部向东北部沉降逐渐变大，建筑物整体沉降不均匀。建筑物整体倾斜现状

图53号楼变形观测点布置图

3号楼A点垂直度观测成果示意图图6-2青海师大3号楼D点垂直度观测成果示意图相关工程建设历程根据相关部门提供的施工记录和方案实施情况，汇总了3号楼和明都大厦的施工进度与主要事件表。3号楼与明都大厦施工进度与主要事件表3号楼明都大厦日期主要事件日期主要事件2006年10月20日开工2006年11月10日～11月12日静载荷试验2006年11月15日地基验槽2006年11月28日完成基础筏板砼施工2006年12月12日完成±0.00以下结构施工，基坑回填。进入冬季，停止施工。2007年3月11日复工2007年4月6日开工2007年4月10日开始降水2007年4月13日开始沉降观测2007年4月17日基坑内明沟排水2007年4月26日边坡坍塌（第一次）2007年6月29日22层以下进行测量工作，测量结果表明施工符合要求。2007年7月8日边坡坍塌（第二次）2007年7月26日后浇带西侧地基验槽2007年7月29日主体结构部分施工完成。2007年7月30日30层以下测量工作，结果表明施工符合要求。2007年8月13日后浇带东侧地基验槽2007年9月10日测量观测发现楼顶角偏差70mm。2007年9月11日组织专家实地查看2007年9月22日第一次专家会议，倾斜89mm2007年9月22日下午后浇带以西±0.00以上停工；晚上±0.00以下回填土施工，停止降水，仅有坑内排水。2007年9月28日基本完工回填土2007年10月12日第二次专家会议，倾斜92mm2007年11月5日停止排水2007年11月9日第三次专家会议，倾斜82mm2007年11月10日开始支护桩施工2007年12月3日支护桩施工完工2007年12月9日工地停工2007年12月12日第四次专家会议，倾斜94mm。冬休。2007年12月23日工地南侧边坡出现渗水现象，但在休工期，未采取措施。2008年3月12日复工2008年3月10日复工2008年3月14日第五次专家会议，倾斜146mm2008年3月20日省建设厅召开协调会，3号楼全面停工，倾斜151mm2008年3月20日全面停工2008年4月3日挡土墙和上部结构继续施工2008年4月13日第六次专家会议不均匀沉降与总体倾斜初步结论（1）前期数据出现反弹和异常，可信度降低。（2）从3号楼沉降观测时间曲线和场地周边的工程建设时间分析可见，在北侧明都大厦基坑开挖过程中，3号楼的沉降速度较大（2007年4月13日至2007年7月24日），沉降不均匀，在此期间，于2007年4月26日和7月8日发生边坡坍塌，说明3号楼的不均匀沉降与明都大厦基坑开挖在时间上相关且具有一定的滞后性。（3）截止到2008年5月10日，3号楼整体建筑平均累积沉降量为-82.27mm，最大沉降点为E1，沉降量为-129.07mm。最小沉降点为E5，沉降量为-36.87mm，最大点和最小点的沉降差异为92.20mm。相邻沉降点差异沉降量最大的点为E2和E7，差异为45.83mm。根据沉降观测点及沉降量分布情况判断，建筑物整体沉降不均匀。（4）从2008年1月4日到2008年5月10日（共127天），建筑物平均沉降量为-7.51mm，沉降速度为-0.059mm/d。远远未达到沉降稳定限值（0.01～0.04mm/d），该建筑的沉降不稳定，建议继续进行沉降观测。（5）依据《混凝土结构工程施工质量验收规范》（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应为3cm。而在业主提供的（2008年4月至2008年5月）3号楼变形报告中，建筑物偏移值都大于3cm，所以垂直度已不满足验收规范要求。不均匀沉降与总体倾斜原因分析场地均匀性持力层物理力学指标地基承载力和地基变形验算斜坡稳定性分析

3号楼现状图二、岩土工程的极限状态

1、两类极限状态

2、岩土工程的极限状态案例

承载能力极限状态？正常使用极限状态？地基变形岩土位移结构失效1、两类极限状态如果锚失效？岩土工程设计安全度

同样应满足下列功能要求(1)在正常施工和正常使用条件下，能承受可能出现的各种作用。(2)在正常使用条件下具有良好的工作性能(3)在正常维护条件下具有足够的耐久性(4)在偶然事件发生时或发生后，仍能保证必需的整体稳定性。(5)在正常施工、使用和维护条件下，对环境的影响不超过限值

岩土工程出现下列情况之一时，即认为已超过了承载能力极限状态。1.整个工程或工程的一部分，作为刚体失去平衡；2.岩土或结构材料超过了强度极限，或因过量变形而不能继续承受荷载；3.岩土或结构构件失去稳定，如构件压屈。A.在岩土中形成破坏机制，即达到承载能力极限状态例如：地基发生整体性滑动；边坡失稳；挡土结构倾覆；隧洞顶板垮落或边墙倾覆；流砂、管涌、潜蚀、塌陷、液化等。B.由于岩土体的过大位移或变形，导致结构物发生结构性的严重损坏

例如：由于土的湿陷、融陷、震陷或其它大量变形，造成工程的结构性破坏；由于岩土的过量水平位移，导致桩的压屈、倾斜、管道破裂、邻近工程的结构性破坏；由于地下水的浮托力、静水压力或动水压力造成的工程结构性破坏。情况B值得注意地基变形或岩土位移一般认为是正常使用极限状态，不产生破坏机制。但是，岩土和结构是有关联的，当地基变形或岩土位移过大时，虽然在岩土中不产生破坏机制，但对结构可能产生巨大的反作用，使结构物产生严重损坏，对结构而言，已经不是正常使用极限状态，而是承载能力极限状态。例如：当地基岩土变形很大引起筏板严重开裂、框架柱梁断裂等等科隆城市历史档案馆突然倒塌中新网3月4日电据美联社报道，德国西部重镇科隆市区的6层高的科隆城市历史档案馆3日下午2点左右突然倒塌，并引发周围两栋建筑物倒塌。大量的灰尘迅疾蔓延，停在建筑物旁的多辆汽车被埋在瓦砾下。在事发现场附近的一名目击者说：“我听到了一声巨响，随后突然看到了大量的灰尘蔓布，就像是好莱坞电影中的场景。”例5科隆市消防局发言人3日晚称，科隆城市历史档案馆内的工作人员和阅览者因事先听到响动，在楼塌前已全部离开。消防部门最初估计可能有9人被埋在周围两栋倒塌建筑物的废墟中，后来称6人获救，还有3人失踪。救援人员随后还疏散了附近的76名居民。

倒塌建筑物所处街道的地下是科隆地铁扩建工程的工地。消防人员称，目前尚不能确定房屋倒塌与地铁施工有关岩土工程出现下列情况之一时，即认为已超过了正常使用极限状态：

1.影响正常使用或外观的变形，如：由于岩土变形而使工程发生超限的倾斜；

2.影响正常使用或耐久性能的局部损坏，如：由于岩土变形而使工程发生表面裂隙、或装修损坏；

3.由于岩土刚度不足而产生的影响工程正常使用的振动；

4.影响正常使用的其它特定状态，如：因地下水渗漏而影响工程的正常使用等。2、岩土工程的极限状态

案例地基严重下沉及不均匀沉降（

MexicoCity的国家芭蕾舞剧院）意大利比萨斜塔举世闻名的意大利比萨斜塔就是一个典型实例。塔高约55m，基础外径19.58m,内径4.5m，基底面积285m2，基底压力500KPa。始建于1173年，当建致24米高时，便发生塔身倾斜，被迫停工，1273年续建，1382年完工。因地基土层强度差，塔基的基础深度不够，再加上用大理石砌筑，塔身非常重，1.42万吨。500多年来以每年倾斜1cm的速度增加，比萨斜塔向南倾斜，塔顶离开垂直线的水平距离已达5．27m，北侧沉降1米多，南侧3米多。比萨塔的倾斜归因于它的地基不均匀沉降。地基持力层为粉砂，下面为粉土和粘土层，强度较低，变形较大。曾经世界招标治理，目前上海工业展览馆1954年兴建的上海工业展览馆中央大厅，因地基约有14m厚的淤泥质软粘土，尽管采用了7.27m的箱形基础，建成后当年就下沉600mm。1957年6月展览馆中央大厅四角的沉降最大达1465.5mm，最小沉降量为1228mm。1957年7月，经苏联专家及清华大学陈希哲教授、陈梁生教授的观察、分析，认为对裂缝修补后可以继续使用(均匀沉降)。1979年9月时，展览馆中央大厅平均沉降达1600mm，逐渐趋向稳定，工程使用良好。大量事故充分表明：对基础工程必须慎重对待。只有深入了解地基情况，掌握勘察资料，经过精心设计与施工，才能使基础工程做到既经济合理，又安全可靠。

地基严重沉降——墨西哥市艺术宫<返回>

墨西哥国家首都墨西哥市艺术宫，是一座巨型的具有纪念性的早期建筑。此艺术宫于1904年落成，至今已有90余年的历史。该市处于四面环山的盆地中，古代原是一个大湖泊。因周围火山喷发的火山沉积和湖水蒸发，经漫长年代，湖水干涸形成目前的盆地。

当地表层为人工填土与砂夹卵石硬壳层，厚度5m；其下为超高压缩性淤泥，天然孔隙比高达7～12，天然含水量高达150%～600%，为世界罕见的软弱土，层厚达25m。因此，这座艺术宫严重下沉，沉降量竟高达4m。临近的公路下沉2m，公路路面至艺术宫门前高差达2m。参观者需步下9级台阶，才能从公路进入艺术宫。这是地基沉降最严重的典型实例。下沉量为一般房屋一层楼有余，造成室内外连接困难和交通不便，内外网管道修理工程量增加。无论是开列、地基严重下沉及不均匀沉降、倾向，都达到了正常使用的极限状态，非常普遍。下面的边坡问题就多半为承载力极限状态问题，重庆.武隆发生地点：湖北，鄂西方量：100万方运动速度：34米/秒运动距离：40米死亡人数：284人时间：1980年6月3日滑坡事故美国，California,LaConchita，1995。

香港宝城大厦滑坡原因：山坡上残积土本身强度较低，加之雨水入渗使其强度进一步大大降低，使得土体滑动力超过土的强度，于是山坡土体发生滑动。1972年7月某日清晨，香港宝城路附近，两万立方米残积土从山坡上下滑，巨大滑动体正好冲过一幢高层住宅--宝城大厦，顷刻间宝城大厦被冲毁倒塌并砸毁相邻一幢大楼一角约五层住宅。死亡６7人。09.06.27·上海莲花河畔景苑例609.06.27·上海莲花河畔景苑

·上海莲花河畔景苑这栋13层的高楼直挺挺地倒下了，就如同英雄就义一般。其实这算是不幸中的万幸了，不少网友戏谑说——这是一栋伟大的楼、高尚的楼、脱离低级趣味的楼，因为它知道自己有不可负担之重，所以在居民入住之前，先行做了了断。只是可惜了为此豆腐渣工程付出年轻生命的安徽籍民工。“莲花河畔景苑”，系上海梅都房地产开发有限公司开发，该公司注册资金800万元，持有三级房地产开发企业资质证书，“莲花河畔景苑”原定于2010年5月交房。据一位不愿透露姓名的业主介绍说，莲花河畔小区楼房一直销售得很好，据说几乎全部销售出去了。她交款时的价格还在1.2万-1.3万元每平方米，最近已经涨到了1.7万-1.8万元。楼盘总面积为65666平方米，共有629套房源，房型以66平方米的1房和93-103平方米的二房为主。截至6月27日，该楼盘共计售出489套房，累计合同均价为14297元/平方米，其中今年5月销售出186套房。据业主称，该小区建设共分三期，共建10多栋楼房，倒塌那栋楼房是一期工程。目击记事发工地江苏籍民工吴云标透露，为了避免中午头顶烈日工作，近日工友们每天早上5时30分就开始干活，事发前他和十几名工友在倒塌楼房下方挖地下车库。“挖着挖着，我们当中有人看到底楼地面直往外冒泥泡。凭经验，我们认为有险情，大家立刻往地面撤。走上地面，只见这幢楼倒塌了。”吴云标说。另一位工人早上5时30分正在距倒塌大楼20多米处工作，他亲眼目睹了大楼倒塌的过程：“一开始看到大楼向南倾倒，不到半分钟，就整个儿倒了下来，工人们都拼命往外逃。”工人朱师傅说，当时他正在距离大楼20多米处的地方捆扎钢筋。“我抬头一看，这栋楼正向南面倾倒，我看情况不妙，拼命往边上逃。”朱师傅总算逃过一劫。然而，一名27岁的安徽籍安装工人小肖就没有那么幸运了。“如果他晚点进去，说不定就能逃过这一劫。”工人小许告诉记者，工人们一般都是6点左右进工地。而事发时为5点半，当时小肖和其他3名工人一起进楼拿安装钢窗的设备，岂料，房屋突然倒塌，“楼房发生倾斜时，工人们四处逃散，当时其他几名工人都是往北面逃的，而小肖却往南逃，等发现方向反了时，已经来不及了，人被埋进了泥土堆里……”在事发现场，有些人眼睁睁看着13层高楼眨眼间倒塌。人群中有一位中年妇女显得惊魂未定，她亲眼见到那幢楼房倒塌，吓得到现在还没缓过神儿。“我就住在旁边的小区罗阳五村，跟这个倒的楼就隔了一面墙。”中年妇女指着自己的家跟记者说，“每天我都早起，出来锻炼身体。当天早晨大概五点多，不到六点的时候。我突然听到轰的一声巨响，我扭头看过来，把我吓坏了。只见13层的高楼一下子就倒了，速度特别快，眼前的楼一下子就没了。我真是被吓傻了，腿一直发抖，路都不会走了。”居民薛阿姨告诉记者，昨天早上5时37分左右，她还在睡梦中，感觉到床体在震动，当时还以为是地震。记者看到，倒塌楼房横倒在地，楼房底部泥土成堆，墙体有些裂缝，但周边数栋在建楼房未受损。“从倒塌的现场可以看到，楼房是整体垮塌的，而且没有摔碎。它的质量问题不是我们想像的那么糟糕。”“莲花河畔景苑”在建大楼共有11幢，分前后两排，倒塌的大楼位于靠近淀浦河一排。事故发生后，有关方面立即成立由现代设计集团江欢成院士为组长，13位地质、水利、结构等方面专家组成的专家组，指导现场排险工作并协助查清事故原因。上海建工第七建筑公司的抢险队第一时间赶到现场，开展各项抢险措施，防止次生事故发生。

“这个建筑整体倒塌，在我从业46年来，从来没有听说过，也没有见到过。”——“6·27”事故专家调查组组长，中国工程院院士、上海现代建筑设计集团有限公司结构设计专家江欢成事故调查组成的专家组按照专家组的方案，目前“莲花河畔景苑”小区被严密封锁，几台挖土机正一刻不停地作业，将倒覆楼房与开裂的防汛墙之间的一堆淤泥填回到已经挖了四五米深的坑里。目前以建工集团为主体的抢险施工队正在抢险施工，集中力量清理现场过高的堆积土方、回填基坑，消除隐患。以上海市建筑科学研究院、市地质勘察研究院为主体的权威部门，还将对其余的10幢楼、沿线防汛墙、周边居民房屋、管线等进行不间断地严密监控，不留隐患。09.06.27·莲花河畔景苑事故原因？原勘察报告，经现场补充勘察和复核，符合规范要求；原结构设计，经复核符合规范要求；大楼所用PHC管桩，经检测质量符合规范要求。

压力太大，自杀了…？09.06.27·莲花河畔景苑事故原因？房屋倾倒的主要原因是，紧贴7号楼北侧，在短期内堆土过高，最高处达10米左右；与此同时，紧邻大楼南侧的地下车库基坑正在开挖，开挖深度4.6米，大楼两侧的压力差使土体产生水平位移，过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。堆土和深坑是元凶！专家议论纷纷专家告诉记者，从目前上海在建商品楼发生倒塌事故表面来看，大楼倒塌有可能是河岸地基下沉，楼房地基一侧沉降过度倾斜，导致楼房倒塌。但也不能排除其他原因的存在。由于河道附近地基多为软土和尘沙，如果楼房桩基处理不好，不能适应土壤下沉变形，就会造成桩基的变形，当变形达到一定的程度，超过平衡度，就会发生楼房倾斜倒塌。最有可能是地基出现问题，因为莲花河畔景苑所在的区域属于上海流沙比较严重的区域，如果没有牢固地基，很容易引起房屋倾斜。该人士认为有可能是对土芯取样出现问题，导致设计存在偏差；或者是打桩不深、水泥标号等存在问题，因为地桩的水泥有高标要求，如果没有达到会发生断裂。

昨天下午3时许，专家组成员爬上了位于大楼断裂根基一侧的渣土堆。虽然抢险施工队的多台挖土机已对这堆渣土实施清理回填多时，但根据目测参照，渣土堆仍能达到旁边大楼的二层以上高度。专家指出，倒覆楼盘附近有近10米的土方堆起，将对楼盘地基形成土体扰动。高填土可能压迫地基，再加上大楼的另一侧也在施工基坑（地下车库），基坑围护措施不到位，又逢一场暴雨，导致土体向基坑内侧滑移，进而导致大楼倒塌。据分析，前几天防汛墙破裂也可能是由于高填土造成，地基受重后向外挤压，引起防汛墙变形。“按照粗略计算，近10米高的土方，将对地面产生每平方米17吨左右的重量。”一位专家说。据了解，上海的地表一般每平方米最高承受8吨重量，而该高填土的重量已经超过标准2倍以上。事故发生前，包括倒塌的7号楼在内的同一方向的几栋已建成的楼房都在南侧挖深了约5米的地下室。挖出来的土则直接运送到了楼房北侧与淀浦河之间约50米的空地上。

昨天在事故现场，一位上海某知名监理单位的总工程师分析说：“土越堆积越高，大概有6000多吨，超过了河畔护堤的承受能力，这就是头一天为什么河堤会出现70多米塌方的原因之一。”

同样的原理，6000多吨土堆积在北侧，全部向南侧的7号楼施加压力，“这是导致事故的直接原因之一。”此外，7号楼下的古河道也是造成事故的诱因之一。

闵行区规划局一位不愿透露姓名的副局长告诉本报记者，7号楼下面的古河道淤积层有30米深，前段时间上海的大雨，导致淀浦河河水的起伏，7号楼的桩基“被河水掏空了”。

加之地面上6000多吨的积土堆压，致使事故发生。据介绍，7号楼高45米，但桩基有33米深，也就是说，桩基穿过30米的古河道后，向下又打了3米，“深度应该是够的。”

但有不同意见认为，上海本来就是滩涂形成的，地质较松软，比如浦东新区的楼房有的桩基向下打的深度就有150米，一直打到石层为止。违反程序野蛮施工

昨晚，在临时指挥部的讨论中，有专家指出，先建主体后挖地下室的违规程序的施工，也是造成事故的原因之一。

“哪里有先建主体后挖地下室的程序？”该专家称，按照常识，就算楼房要倒塌也应该向北侧的淀浦河方向，但因为南侧的地下室的挖掘，才致使楼房向南侧倾倒。致命的疏漏不仅于此。一位调查组的组成人员观察后说，地下车库的挖掘过程并没有打“维护桩”。“一般而言，挖地下车库需要测算对于已有建筑的影响，这是常规。而且最好要打维护桩。”上述人士告诉本报记者。“最后一根稻草”则是上海进入汛期的连日暴雨。从今年6月中旬开始，上海进入了汛期，较大的降雨量增加了土石自身的重量，前述物理运动在汛期来临后，开始发威，加重了土堆本身的重量，造成7号楼底层移位。记者从有关部门了解到，26日小区内紧挨莲花南路一侧的淀浦河防汛墙出现了70余米塌方险情，防汛墙发生损毁，防汛主管部门上海市水务局遂派人抢修河堤，据现场勘查，损毁原因很可能与渣土堆积过高重量过大，造成地面沉降后挤压防汛墙体有关。有关方面连夜组织抢险工作，连夜运走土石高达一万立方米。没有想到，27日晨，河畔在建的这栋13层高楼突然整体倒覆记者昨天在现场看到，临河的这排小高层与淀浦河防汛墙之间仍然堆积着大量渣土。不过，倒塌事故发生地和防汛墙损毁地中间有百余米的距离。在现场记者看到，防汛墙出现了严重损坏。数十米长的堤岸上随处可见明显开裂，地面上最宽的裂缝约有1米宽，部分路面甚至出现了断层和倾斜。现场工作人员透露，此前该段堤坝前堆积着数米高的淤泥渣土，在楼房倒覆前一两天，堤坝已出现明显受损情况。“当时施工单位就开始连夜紧急清理渣土，但倒覆事故还是不幸发生了。”这一现象并没有引起开发商和建设方的重视，但却让联合事故调查组和专家组们找到了重要线索。“和上海此次倒覆住宅类似，上世纪90年代，汉口一栋18层公寓楼也是因地质结构较差，桩基失稳造成大楼整体倾斜，以至无法补救的情况，最后不得不爆破拆除。”武汉建工科研设计公司建筑设计总工程师胡秋，“既然倒塌建筑临河而建，其地质构造主要为流沙，那么在当初打桩时就必须对桩基周边采取加固处理。”在胡秋看来，疏松的沙质地由于沙土流动性较大，打入地表的各桩基可固性自然不如岩石地稳固。如果在打桩前，不对桩基进行混凝土加固处理使土质固化，而任由桩间土质流失，则很有可能导致建筑难以承受水平力而整体倒塌。“这样的建筑好比一根插在散沙里的筷子，随时有倒覆的可能。”网友疑问？专家组的结论只是提供了一些表面现象，深层次的原因不仅没有揭露，反而给予掩盖。请问江欢成院士：专家组的结论说，“原结构设计经复核符合规范要求”，事实果真如此吗？一、在建倾倒的高楼与旁边的地下车库如果不是同一期工程，也就是说，设计单位在设计楼房时，并不知道旁边还有一个地下车库，基础的埋置深度自然也就不会考虑加深。按正常情况，楼房基础的埋置深度大于楼高的1/15～1/18，并大于2m也就可以了。设计单位对楼房的倒塌没有责任。施工单位明知道旁边有一幢高楼，不采取有效措施就开挖地下车库，并在楼房的另一侧堆土，导致楼房倒塌，施工单位要负主要责任。

二、如果楼房和地下车库是同一期工程，性质就变了。设计单位明知道旁边还有一个地下车库，为什么还把基础设计得那么浅？我查阅了三代高层建筑设计规范：1.按《钢筋混凝土结构高层建筑设计与施工规定》（JZ102—79）第8条要求：“高层建筑宜设置地下室……”2.按《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》JGJ3—91第6.1.2条要求：“基础的埋置深度必须满足地基变形和稳定的要求，以减少建筑的整体倾斜，防止倾覆及滑移。埋置深度，……采用桩基时可不小于建筑高度的1/15。”3.按《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3—2002第12.1.7条要求：“基础应有一定的埋置深度。在确定埋置深度时，应考虑建筑物的高度、体型、地基土质、抗震设防烈度等因素。埋置深度可从室外地坪算至基础底面，并宜符合下列要求：……桩基础可取房屋高度的1/18（桩长不计在内）。

”由于多年来未发生高层建筑的倒塌、滑移事故，人们的胆子越来越大，于是在新版高层规范JGJ3—2002里，只字不提“高层建筑宜设置地下室”的要求，并将基础的埋置深度由楼高的1/15修改为1/18。显然，在高楼旁边有地下车库时，规范中的“室外地坪”就应置换成“地下车库地面”。如若再按“室外地坪”计算基础的埋置深度，必错无疑。三、如果说，设计单位事先确实不知道旁边还有一个地下车库。那就是开发商追加的任务。即使如此，地下车库也是经由同一家设计单位设计的。此时就应该及时修改大楼的基础设计；即使此时大楼已经施工，也应对开发商提出警告，更应配合施工单位采取有效措施。岂能置之不理？设计公司还是推脱不了责任。说一千道一万，在非抗震设防地区，楼房的基础底面应埋置在楼房旁边地下车库地面2m以下，而不是室外地坪以下；上海的抗震设防烈度是7度，如果再考虑抗震设防烈度的因素，基础的埋置深度至少应再加深10％。假定楼房高度为36m（请原谅！在下是外地读者，没有条件到现场调查，更无缘见到有关大楼的施工图，只能从互联网上了解情况，说得不准确的地方，请上海的网友纠正，如果有人能提供一张倒塌楼房的剖面图，则不胜感激），再加上地下车库的深度，经初步估算，基础的埋置深度，从地下车库的地面以下算起，至少应大于2.5m。设计单位难道不知道：既然有地下车库，就会有坡道；在楼房的旁边还有地沟，还要埋设地下管线、这些设施都会减少楼房基础的有效埋置深度？2.5m是一个不能再少的埋置深度。如若按规范设计，楼房自身就是一道重力式挡土墙。经初步计算，其抗倾覆的安全系数超过5倍。堆土是不可能使楼房倾倒的。经过雨水浸泡的地基，与基底之间的摩擦力接近于0，当楼房的基础底面等于或高于地下车库地面时，抗滑移的安全系数也接近于0

。当高楼基础底面高出地下车库地面时，就如同把高楼放在滑板上。无论是高楼基础在土体上滑动，还是土体在基底下水平移动，都足以把管桩剪断，使大楼倾倒。显然，如果大楼的基础深入地下车库的地面以下，这起事故就不可能产生。所以，导致楼房整体倾倒的致命原因是设计错误。长安大学建筑工程学院教授周果行2009年7月4日专家们对上海塌楼事故分析都没错，但更深层的因素他们不说了，如果说了就会引起震动的，应该说专家忽悠了大家一把。

这个因素就是管桩。好像是日本最早开始使用管桩的，管桩可以用工业化生产，其纵筋配筋率极低，箍筋极细，而且其混凝土强度极高(达C80)，竖向承载力设计值极高(直径500壁厚125的管桩可以达到2700～3000KN，壁厚100的管桩可以达到2500～2800KN)，故在仅使用其竖向承载力时，相对于其他桩型时其造价低廉。所以商人爱用！但大家不要忽略了管桩的缺点：极易开裂(施工吊装时经常因碰撞而开裂)、抗剪能力极差，而且桩顶与承台的连接只能按铰接考虑，故管桩抗水平能力极差。一般有地下室的建筑由于有土体的约束，建筑物的水平力被土体转化掉，故可以使用管桩，而且承载力可取高值。而无地下室的建筑由于承台基梁埋地浅，土体对建筑物的约束就小，这时应该根据管桩的抗剪能力、地基土水平抗力系数的比例系数和结构计算中的剪重比去计算管桩的承载力取值，这时承载力往往只有管桩竖向承载力的1/2-1/4。从照片上看上海的塌楼应该大部分是单柱单桩，从经验上看该楼的管桩竖向承载力设计值取值至少是2500KN以上，也就是说应该是用满了。但切记该楼是上述的无地下室的建筑。

如果该楼按我上述的设计方法，这里的桩数要增加2～3倍，但开发商要挣钱，他们愿意吗，设计院要吃饭，面对着激烈的设计市场的竞争，他们敢吗？现在设计市场极其混乱，3-5个人挂靠个公司就可以拉大旗，号称甲级设计院，有的连独立基础都设计不清楚，笑掉大牙。福建省08年12月1日正式试行‘福建省建筑结构抗震设计暂行技术规定(征求意见稿)’里面对管桩做了极其正确的限制，虽然这个暂行技术规定还存在一些极其幼稚的规定，为了全国人民生命财产的安全，我看设计同行应该学习学习，各地的建设主管部门应该推广推广。

管桩是2003年前后才渐渐在各地推广，这期间建了好多房，如果专家们对上海塌楼事故分析更深层的因素，就会引起震动的。但我们要面对现实，不能拿生命忽悠，以前盖的房子该加固的就应该加固。从感觉上，桩在承台的约束下，在受到水平推力作用下，各根桩的受力情况还应保持一致，但实际倒塌的迅速性以及照片显示后排桩被快速拔出，有可能前排桩发生断桩状况，或者是桩发生快速刺穿破坏，我的感觉是发生了前排桩在设计受力较大的桩，在倾覆前出现了压溃状态，然后出现多米诺效应，这样考虑是在后有堆载，前有挖空区的（从图片目测，地下室深度约5.0米，且挖至倾覆楼前，该楼完全失去前部约束区），而地下墙体埋深约2.0米，前排桩出现侧移，且受土体保护性最差，实际受力情况为压弯构件。回顾调查专家认为：房屋倾倒的主要原因是，7号楼北侧堆土过高，南侧的地下车库基坑正在开挖，大楼两侧的压力差使土体产生水平位移，过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。其他专家认为：大楼倒塌有可能是河岸地基下沉；有可能是对土芯取样出现问题，导致设计存在偏差；或者是打桩不深；基坑围护措施不到位；又逢一场暴雨；7号楼下面的古河道淤积层有30米深，前段时间上海的大雨，导致淀浦河河水的起伏，7号楼的桩基“被河水掏空了”。；先建主体后挖地下室的违规程序的施工；汛期，较大的降雨量增加了土石自身的重量；网友认为：1、其地质构造主要为流沙，那么在当初打桩时就必须对桩基周边采取加固处理；2、基础的埋置深度不足；“高层建筑宜设置地下室……”；在高楼旁边有地下车库时，规范中的“室外地坪”就应置换成“地下车库地面”；

3、经过雨水浸泡的地基，与基底之间的摩擦力接近于0，当楼房的基础底面等于或高于地下车库地面时，抗滑移的安全系数也接近于0，就如同把高楼放在滑板上；4、桩数不够：该楼的管桩竖向承载力设计值取值至少是2500KN以上，也就是说应该是用满了。但切记该楼是上述的无地下室的建筑。如果该楼按我上述的设计方法，这里的要增加2～3倍；5、管桩的缺点：其纵筋配筋率极低，箍筋极细；极易开裂(施工吊装时经常因碰撞而开裂)、抗剪能力极差，而且桩顶与承台的连接只能按铰接考虑，故管桩抗水平能力极差；6、前排桩发生断桩状况，实际受力情况为压弯构件或者是桩发生快速刺穿破坏，我的感觉是发生了前排桩在设计受力较大的桩，在倾覆前出现了压溃状态，然后出现多米诺效应；设计方案错误；归纳起来，还是一个“字”当先，造成多方不当：开发资格；建筑资格；施工；设计；监督管理。归纳起来，最终是没有安全度意识。杭州.地铁杭州.地铁这些管道为什么直到施工时甚至直到挖破才被发现呢？2005.11.30，北京地铁十号线第二十二标段塌方。市自来水集团公司工作人员称，原因是塌方现场一条很粗的自来水主管线遭到损坏。2005年7月，深圳地铁1号线续建工程段，在世界之窗-白石洲区间施工工地发生塌方，施工过程中，由于不断的开挖，地下水渐渐渗出来，终于使周围土壁不堪承重，造成塌方。这些管道为什么直到施工时甚至直到挖破才被发现呢？2004年9月，广州地铁二号线延长线，新港东路琶洲路段地铁隧道基坑旁，就是由于地下自来水管被工程车压破爆裂，大量自来水注入基坑并引发了大面积塌方2003年7月，正在施工中的上海轨道交通4号线，也就是浦东南路至南浦大桥线，浦西联络通道发现渗水，随后出现大量流沙涌入，引起地面大幅沉降。夯扩桩方案使用不当导致

新建的18层住宅楼整体

定向爆破拆除在20世纪90年代初，岩土工程界开始推广夯扩桩，由于造价低廉而受到青睐，发展到后来，不管地质条件是否适用，盲目地大量采用。90年代中，便发生了一幢18层楼的高层建筑，因采用夯扩桩，桩基发生整体失稳而被爆破拆除的事故。例7某栋新建的18层住宅楼，在结构封顶以后由于建筑物桩基整体失稳，导致该楼发生严重倾斜，其顶端倾斜的水平位移达2884mm。为根除工程质量隐患，在采取工程补救措施无效后，对该楼实施整体定向爆破拆除。成为桩基严重事故的第一例。建筑物体型为十字形的点式楼，基础底面积约800m2，地上18层，地下1层，总高度56.6m，钢筋混凝土剪力墙结构，基础采用夯扩桩基础，设计桩径480mm，施工桩长16～20m，桩端持力层粉细砂，桩端进入持力层约0.8m。工程于1995年1月进行桩基施工，共完成336根夯扩桩。1995年4月初开始开挖基坑土方，9月中旬完成主体工程结构封顶，11月底完成室外装修和部分室内装修。地貌属长江一级阶地，地势平坦，表层填土，其下为9.4~14.4m的厚层淤泥及2.2～2.4m的淤泥质粘土，有机质含量达30％，再下为稍密～中密的粉细砂。在这样的地质条件下，能否采用夯扩桩呢？当年，正是夯扩桩风行的年代，这个案例给了最好的说明。事故概况：1995年12月3日，突然发现建筑物向东北方向明显倾斜。建筑物顶端的水平位移470mm，在东北方向的沉降量55mm，而西南方向仅沉5mm。采取抢救措施，在沉降量小的一侧加载500吨，在沉降量大的一侧挖土卸载，还进行了粉喷桩和注浆加固，并打了7根锚杆静压桩。建筑物在12月21日突然转向西北方向倾斜，至12月25日，建筑物顶端的水平位移已达2884mm，整栋建筑物的重心偏移了1442mm。决定于12月26日爆破拆除。事故原因分析：1.桩型用错了，在厚层淤泥中不能采用夯扩桩，把土层的结构都破坏了，将工程桩挤歪了。2.基坑开挖时未分层挖土，桩发生偏移。3.172根桩的偏位超过允许偏差，最大偏位达1700mm。4.底板的标高抬高2m，在倾斜的桩上接长，形成偏心的桩轴力。5.形成了不稳定的机动体系。加拿大特朗斯康谷倉例8加拿大特朗斯康谷倉长59.44m，宽23.47m，高31.00m，容积36368m3。谷倉的基础为钢筋混凝土筏基，厚61cm，埋置深度3.66m。谷倉于1911年开始施工，1913年秋竣工。谷倉自重20000t，相当于装满谷物后满载重量的42.5％。1913年9月起，往谷倉装谷物，10月当谷倉装了31822m3时，发现1小时内沉降达30.5cm。谷倉向西倾斜，并在24小时内倾倒，但谷倉结构没有损坏。对谷倉地基没有事先进行取土试验，根据相邻项目的资料，计算承载力为352kPa。谷倉的地基由厚3m的近代沉积黏土、12.2m厚的冰河沉积的黏土和3m厚的老黏土组成。谷倉倒塌40年后，1952年，加拿大国家研究委员会建筑研究部会同Peck教授，取土补做了试验，粘土层的含水量随深度增加，从40％增加到60％，无侧限抗压强度从118.4kPa减少到70.0kPa。平均液限105％，塑限70%，塑性指数70。用浅层的无侧限抗压强度118.4kPa，按太沙基公式计算地基极限承载力为59.2×5.71＝338kPa根据荷载资料，总荷载47058.8t，其中谷物的重量为27058.8t。基底总压力为337.3kPa。结构自重的基底压力为143.36kPa，活荷载的基底压力为193.96kPa。估算安全系数的结果谷倉自重的安全系数338/143.36=2.36谷倉加载后的安全系数338/337.32=1.002工程处于极限状态。前面主要讨论了岩土工程安全度控制的两个主要问题，第一个是岩土工程与上部结构的关系，要放在整个工程体系中来考虑和分析岩土工程的安全度控制问题；第二个是在岩土工程勘察和设计阶段的安全度控制，从安全度控制来说，不能再分勘察与设计两个阶段了，必须统一考虑和分析。下午将讨论施工和运营阶段安全度的实现与保证，以及有关风险控制和体制改革的发展前景。总结还是一个“利”字当先，造成多方面违规；没有安全度意识‘影响因素复杂，各种作用估算困难；体制问题；三、极限状态设计的要求1、结构设计状况定义2、设计状况类型3、极限状态设计的要求4、承载能力极限状态的设计内容5、正常使用极限状态的设计内容6、技术上如何协调不同的设计原则1、结构设计状况定义：

代表一定时段的一组物理条件，设计应做到结构在该时段内不超越有关的极限状态

2、设计状况类型根据施工和使用中的环境条件和影响，分为：（1）.持久状况：在结构使用过程中一定出现，其持续期很长的状况；持续期一般与使用年限为同一数量级；应考虑：承载能力极限状态√正常使用极限状态√（2）.短暂状况：在结构施工和使用过程中出现概率较大，其持续期与设计使用年限相比，为很短的状况；承载能力极限状态√正常使用极限状态（根据需要√）（3）.偶然状况：在结构施工和使用过程中出现概率很小，其持续期很短的状况，如火灾、爆炸、撞击；主要考虑：承载能力极限状态√

（设计原则：主要结构不破坏，局部破坏不倒塌…）3、极限状态设计的要求

1）极限状态方程

2）安全度设计原则及其理论方法

3）结构的可靠度、失效概率、可靠指标概念

4）结构设计方法发展

5）承载能力极限状态实用设计表达式

6）地基基础设计方法发展

3、极限状态设计的要求p150

1）极限状态方程

—功能函数

—基本变量，应作为随机变量考虑。

极限状态方程是当结构处于极限状态时各有关基本变量的关系式。基本变量是指影响结构可靠性的各种物理量，如自重、温度、地震、雪、堆土、材料性能、几何尺寸等等。极限状态设计应符合的要求简写为：R－抗力函数：结构抵抗作用效应的能力

(如受弯承载力Mu、受剪承载力Vu、容许挠度[f]、容许裂缝宽度[w])；S－作用效应：结构上的各种作用（如荷载、不均匀沉降、温度变形、收缩变形、地震等）产生的效应总和（如弯矩M、轴力N、剪力V、扭矩T、挠度f、裂缝宽度w等）S：作用效应——作用——荷载

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