地基与基础工程事故分析.docx
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地基与基础工程事故分析
地基与基础工程事故分析
【摘 要】根据统计资料显示,其中地基和基础工程的质量问题,占总事故的确21%。
在建筑结构的设计和施工过程中,最难驾驭的并不是上部结构,而是该工程的地基和基础工程的问题,对于建筑群所在场地的地下土层分布则不然,一般地说,人们只能在设计前通过几个钻孔的土样的试验得知其少数信息,也只能在施工后,槽底的钎探结果了解其表层信息,至于更深层更全面的情况却不能全面的掌握,以致造成对建筑物建成后的损坏,而且,地基基础都是地下隐蔽工程,建筑工程竣工后,难以检查,使用期间出现事故的苗头也不易察觉,一旦发生事故难以补救,甚至造成灾难性的后果。
本文分析了地基基础工程事故发生的一些因素及原因，提出了相应的防止办法，同时列举了实例加以说明。
【关键词】地基基础；工程事故；工程地质
Foundationandfoundationengineeringaccidentanalysis
[Abstract]accordingtostatisticsthedatamanifestation,thefoundationandfoundationengineeringqualityproblems,accountingfor21%ofthetotalaccidentindeed.Inthebuildingstructuredesignandconstructionprocess,themostdifficulttocontrolandnottheupperstructure,buttheengineeringfoundationandfoundationengineeringproblems,forbuildingsintheundergroundsoildistributionisdifferent,generallyspeaking,peoplecanonlybebeforethedesignthroughseveraldrillingsoilsampletestthattheminorityinformation,alsoonlyinconstruction,thetankbottomofthedrillgroundresultsunderstanditssurfaceinformation,asfordeepermorecomprehensivesituationbutnotcomprehensivemaster,sothatafterthecompletionofthebuildingcausedthedamage,andfoundationareundergroundconcealedengineeringandconstructionprojectiscompleted,difficulttocheck,useappearsduringaccidentsymptomaredifficulttodetect,onceaccidentisdifficulttoremedy,evencausedisastrousconsequences.Thispaperanalyzesthefoundationengineeringaccidenthappenedsomefactorsandreasons,putforwardthecorrespondingmeasurestoprevent,andliststheinstancetoillustrate.
[KeyWords]foundation;Engineeringaccident;Engineeringgeology
一、前言
在建筑结构的建造的使用过程中，由于地基和基础工程的质量问题，使建筑物墙体和楼盖开裂影响使用的，有碍观瞻并使人有不安全感觉的，更有甚者使建筑物倒塌的事故，近几年有上升的趋势，根据统计资料显示，其中地基和基础工程的质量问题，占总事故的确21%。
在建筑结构的设计和施工过程中，人们普遍认为最难驾驭的并不是上部结构，而是该工程的地基和基础工程的问题，建筑物的上部结构尽管千变万最化，复杂万分，但是在电子计算机得普遍应用，今天，它们基本上都是在设计和施工中可以被预知和掌握。
而对于建筑群所在场地的地下土层分布则不然，一般地说，人们只能在设计前通过几个钻孔的土样的试验得知其少数信息，也只能在施工后，槽底的钎探结果了解其表层信息，至于更深层更全面的情况却不能全面的掌握，往往凭经验加以处理，这就产生误差，甚至错误造成对建筑物建成后的损坏，而且，地基基础都是地下隐蔽工程，建筑工程竣工后，难以检查，使用期间出现事故的苗头也不易察觉，一旦发生事故难以补救，甚至造成灾难性的后果。
地基基础工程事故发生可能是因勘测、设计、构造、制造、安装与使用等因素相互作用引起的。
而这些因素中。
某些因素引起突发事故。
另一些因素可能导致消耗性逐渐发生的事故，从安全上讲，突发事故是危险的。
所以，研究并探讨地基基础工程事故发生的原因，更具有普遍性。
地方性和经验性，对它的分析后得到的经验教训，更是建筑工程技术人员需要不断积累的知识财富。
并对地基基础工程事故采取有效的防止措施，是一个值得重视的课题。
二、地基与基础的工程事故的原因及防治方法
（一）因工程地质勘查中的错误而产生的事故
工程勘察报告要全面反映建筑场地工程地质和水文地质情况，预防地基与基础的工程事故，首先对场地工程地质和水文地质条件全面正确的了解，要做到这一点关键要搞好工程勘查工作，要根据建筑物场地的特点，建筑物情况合理确定工程勘察目的和任务，勘查工作是设计的重要称序，决不能忽视而不做，也不能随便做而不考虑是否适用。
特别是对复杂的、软弱的地基，更应慎重对待。
即使对单层的一般性建筑，也不能不做勘查。
（二）因建筑物基础底面土压力过大超过地基承载力造成的事故
地基承载力是建筑物地基基础设计中的一个关键指标。
各类地基承受基础传来荷载的能力都有一定的限度，超过这一限度，首先发生的是建筑物具有较大的不均匀沉降，引起房屋开裂；如果超越这一限度过多，则可能因地基土发生剪切破坏而整体滑动或急剧下沉，造成房屋的倾倒或严重受损，下面列举全世界闻名的实例
（三）因地基中暗沟、古墓等旧构筑物影响造成的事故
建筑物地基槽开挖后，可能遇到许多局部异常的情况，例如：
在地基土中存在有暗沟、古墓、古井、旧基础等已废除了的构筑物，其中在暗沟、古井内往往填充疏松的建筑垃圾或淤泥软土，形成局部的松软部位，可能引起基础局部严重下沉。
导致上部墙体或结构开裂；如遇古墓、防空洞等中空构筑物，则可能引起塌陷事故；至于遇到旧基础、废化粪池等构筑物，它们往往比周围天然地基坚实得多，形成软硬突变，也会造成上部结构开裂。
因此在刨槽验槽过程中查明局部异常情况是十分重要的。
二、（四）因建筑地基发生溶蚀与管涌造成的事故
1.当建筑地基中存在地下水，并有下列条件时，则可能发生溶蚀与管涌事故；
（1）石灰岩地区经长期地下水的作用，可能发生溶洞。
溶洞发育地区，将发生地基溶蚀。
（2）山区残积土或披积土颗粒大小相差悬殊时。
在地下水流动作用下，可能发生溶蚀或管涌。
（3）如地基土质级配不良，地下水流速大，则地基中土的细颗粒可能被冲走，而产生管涌。
凡在上述地区建造的工程都应仔细进行工程地质勘察，如果认为地基中存在上述溶蚀问题，应另选场地，因为上述溶蚀事故的措施相当不容易，并且费用很高。
2.地下水的主要影响有：
（1）基础埋深——基础宜埋置在地下水位以上，冻土层厚度以下，后者与土中的毛细水有关。
（2）施工排水——当基础埋置地下水位以下时，基槽开挖和基础施工必须排水。
如果排水不好或基槽遭踩踏都会造成隐患。
（3）地下水升降——下降会使建筑物产生不均匀沉降，而上升会使粘土层软花、湿陷性黄土下沉、膨胀土层吸水膨胀。
（4）溶蚀与管涌——在石灰岩地区地下水存在会造成溶蚀，在有承压水地区，如基槽挖除承压水以上隔水层，则可能出现大量涌水浸泡地基。
（5）空心结构浮起——水池、油罐、空旷地下工程埋深超越地下水位教多时，可能上浮，影响使用。
案例：
某水厂水池群地基处理
一、工程概况
某水厂各水池平面布置如图1所示，水池建成后进行充水使用，当充水一段时间后，发现水池产生较大沉降，典型沉降如图2所示。
由于沉降较大，且沉降存在不均匀性，因此，马上进行放水。
查找和分析沉降和不均匀沉降的原因。
提出处理方案。
累计沉降量mm
水解池
观测点
P1
P2
P3
P4
右侧
88
104
81
75
左侧
148
189
108
90
生化池
观测点
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
P8
右侧
178
189
187
41
48
192
185
140
左侧
100
176
179
60
81
248
248
146
二、地质情况
经查，其场地中典型的地质剖面如图3所示。
显然，场地表层有厚约3.5m左右的填土层，填土层以下为深后的淤泥质土层。
三、地基处理方案
本工程原地基处理方案为深层搅拌桩复合地基，搅拌桩直径Φ=600mm，矩形布置，间距1.0m，桩长6m，地基承载力要经现场压板试验检测，要求地基承载力特征值大于150kPa。
在实施过程中，地基处理方案修改为强夯处理填土层并经现场原位压板试验检测，检测承载力满足要求后进行水池的施工。
四、沉降及不均匀沉降原因分析
原地基经强夯压实并经现场原位压板试验后是合格的，而实际建筑物完成后却产生这样大的沉降和不均匀沉降，原因何在呢？
据观测到的部分的沉降情况分析，水池产生沉降的主要原因是由于下卧软土层的固结沉降，目前沉降还未完成，在两个水池紧靠的地方沉降量是最大的。
这主要是由于应力叠加相互影响，使该处沉降最大。
如图2所示。
图4尺寸效应下卧软层
图5下卧硬层情况
压板静载检测试验时，地基承载力是够的，且沉降较小，但为什么水池施工后沉降远大于试验时的沉降呢？
这主要是由于压板试验的尺寸较小，常规地基压板荷载试验时压板直径为0.79m，其应力影响的深度有限，当应力影响在3倍尺寸范围时，压板试验检测到的主要是经强夯后压实的填土层的承载力，而反映不到其软弱下卧层，但当实际水池受荷时，其尺寸远大于压板试验时的尺寸，这样水池荷载的应力将扩散到软弱下卧层，从而使软弱下卧层产生变形，如图所示。
因此，水池荷载作用下的沉降主要是由于下卧软土层产生的沉降，且在应力叠加最严重区沉降最大。
五、启示
设计人员要有明确的力学概念，不要被原位试验结果所蒙蔽，要清楚试验条件与实际建筑物边界条件的异同，用好试验结果，明确试验的局限性，尤其是尺寸效应，这是工程中遇到软弱下卧层时要注意的问题。
像这种有软弱下卧层的情况直接用压板试验结果是错误和不安全的。
但另一方面，若下卧层是硬层，则直接应用这样的试验结果则又是偏于保守的，如图所示，因这时压板试验主要反映的是上部软层的承载力，而对下部硬层的承载特性未能反映。
三、结语
当发生一次重大的地基基础事故后，最关键的事对这次质量事故发生的原因进行分析，只有正确的分析，才能发现事故的原发症结。
进行公正的仲裁，明确事故（的责任；只有正确的分析，才能找到今后应吸取的教训，化消极因素为积极因素；也只有正确的分析，才能制定出适宜的防治措施，防患于未然。
对于结构设计，施工技术和使用中的错误引起的，其中大部分是主观性的错误。
而当严格遵守勘查、设计与施工的标准文件的规定和相应要求，则错误是可以避免的。
工程设计人员在进行地基基础的设计时，应注意以下几个方面：
第一，地基基础的设计应当根据建筑物的使用要求，结构型式和工地的土质条件，并结合现场具体情况，在适用与经济的前提下，要保证建筑物的主要承重结构在正常使用过程中不发生裂缝或损坏。
第二，地基基础工程事故是目前在建筑工程中出现得较多的问题。
为防患于未然，有关人员应针对地基情况，“对症下药”认真细致地做好勘查、总体布置，选取基础类型和设计计算等方面的工作。
第三，有关人员不仅要研究已出现的工程事故作为“前车之鉴”，同时也应学习已有的成功经验与方法，不断提高技术水平，确保工程质量。
第四，在地震区中，对已发生的消耗性地基基础事故，不应忽视而应及时修好，否则在地震作用下可能转变为灾难性的工程事故。
第五，建议编制有关防止地基基础工程事故的法规，以使有关方面重视这项工作。
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