1、,建筑事故分析与处理,第三章 地基、基础工程事故处理 (一)地基工程事故处理,地基工程事故的原因 地基工程事故类别、特征及其效应 地基工程事故的分级标准和处理方案选择,本章内容,地基工程事故:地基失稳或变形、斜坡失稳、挡土墙失稳等 基础工程事故:包括基础错位、变形过大、强度不足、设备基础振动过大等 地基事故按性质分:地基强度和变形两大类。 地基强度问题引起的地基事故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地基事故常发生在软土、湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土等地区;,乌干达工地坍塌事故,地基工程事故的原因,一、地质勘察问题 勘察工作不认真,提供的指标及地基承载力不确切; 钻孔间距太
2、大,勘察不全面; 钻孔深度不够; 地质勘察报告不详细、不准确,造成地基基础设计方案错误;,地基工程事故的原因,二、设计方案及计算问题 设计方案不合理; 盲目套用图纸,不因地制宜; 设计计算错误,荷载不准确 三、施工问题 不按图施工或未按技术操作规程施工; 偷工减料、以次充好; 管理不善,不按建设要求和施工程序办事;,地基工程事故的原因,四、环境及使用问题 基础施工的环境效应; 地下水位的变化; 使用条件的变化所引起的地基土应力分布和性状变化(盲目加层、大面积堆载、管理不善长期不维修、改变功能);,1、整体剪切破坏当荷载大于某数值时,基础急剧下沉。基础周围地面有明显的隆起现象,基础倾斜,甚至倒塌
3、,地基发生整体剪切破坏。,地基工程事故类别、特征及其效应,一、地基失稳事故属于剪切破坏,2、局部剪切破坏滑动面从基础的一边开始,止于地基中的某点,基础周围地面也有明显的隆起现象,但基础无明显的倾斜或倒塌。,地基工程事故类别、特征及其效应,3、冲切剪切破坏由于弱土层的变形使基础连续下沉,产生过大的沉降,基础就像切入土中一样。,地基工程事故类别、特征及其效应,地基冲切剪切破坏,例:加拿大特朗斯康谷仓的倾覆该谷仓由65个圆柱形筒仓组成,高31米,片筏基础,钢筋砼结构,自重20万KN, 建成使用时装谷27万KN后,西侧陷入土中8.8M,东侧抬起1.5M,仓身整体倾斜2653。这是地基强度破坏发生整体滑
4、动,建筑物失去稳定的典型例子。软土地基上建筑物应严格控制加荷速率,使软土地基排水固结,强度增长,防止失稳。,整体剪切破坏实例,原因分析:经勘察,基础下为15M厚的高塑性淤泥质软粘土地基,初次存谷后使基底平均压力达330KPa,超过了地基极限承载力(280KPa)。 处理措施:为修复筒仓,在基础下面设置了70多个支承于深16M的基岩上的混凝土墩,使用388只500KN千斤顶,逐渐将倾覆的筒仓纠正。修复后筒仓位置比原来降低了4m。,整体剪切破坏实例,意大利比萨斜塔,这是举世闻名的建筑物倾斜的典型实例。 全塔总重约145MN,基础底面平均压力约50kPa。地基持力层为粉砂,下面为粉土和粘土层。目前塔
5、向南倾斜,南北两端沉降差1.80m,塔顶离中心线已达5.27m,倾斜5.5,成为危险建筑。1990年1月4日被封闭。除加固塔身外,用压重法和取土法进行地基处理。目前已向游人开放。,1995年12月,武汉市整体爆破一幢18层的高层建筑。该建住高度655m,采用336根锤击沉管扩底灌注桩,桩长175m,桩端进入中密粉细砂持力层l4m。爆破拆除的原因是该高层建筑结构到顶后3个月内产生很大的倾斜,顶部水平位移达2884mm,倾斜超过5,且发展速度很快,如不及时拆除,有整体倾覆的危险。这一桩基失稳的事故告诉人们采用桩基础并不是万无一失的,应当重视桩基础安全度的研究。,1996年9月,海口市经受12级飓风
6、袭击,伴有400mm以上的大暴雨,在滨海大道旁的某商住小区内,一座停工中的体积达30000m3的巨型地下室突然窜出地面56m,整体倾斜,犹如平地出现一艘水泥船,停泊在两幢高楼的中间。虽然经过降水、牵引、归位等工程措施处理,但因地下室两端高差仍有900mm无法扶正,且顶板和外墙均已开裂,不能继续利用而报废。这一典型的倾覆失稳的事故再次告诫人们,粘性土中的巨大浮力不容忽视。,二、滑坡(斜坡)失稳 1、滑坡(斜坡)失稳的特征斜坡失稳常以滑坡形式出现,对工程危害极大;滑坡可以是缓慢的、长期的,也可以是突然的发生,以每秒几米甚至几十米的速度下滑;大部分在山区,受一些因素影响,斜坡土石体在重力作用下失稳,
7、沿斜坡向下缓慢整体移动。,地基工程事故类别、特征及其效应,2、滑坡(斜坡)上房屋稳定性破坏类型 1)建筑物位于斜坡顶部时,在顶部形成滑坡,土就从基础下挤出,地基土松动,地基出现不均匀沉降,房屋将出现开裂损坏或倾斜。如图a,地基工程事故类别、特征及其效应,山顶民房夜遇山体滑坡 地基悬空阳台消失,2、滑坡(斜坡)上房屋稳定性破坏类型 2)位于斜坡上的房屋,在土体发生滑坡情况下,部分土绕过基础移动,建筑物随部分土体一起移动。如图b,地基工程事故类别、特征及其效应,2、滑坡(斜坡)上房屋稳定性破坏类型 3)位于坡脚下部的房屋,通常只是经受滑坡土体的压力,如图c,地基工程事故类别、特征及其效应,3、滑坡
8、整治整治前,应深入了解形成滑坡的内外部条件,对诱因应分清主次;整治必须及时,最好在滑坡初期,且要根本解决;整治方法: 排水、支挡、减重和护坡;也可用通风疏干、电渗排水、爆破灌浆、化学加固等方法来改善滑动带岩土的性质,以稳定边坡。,地基工程事故类别、特征及其效应,1959年法国67m高的马尔帕塞薄拱坝因坝基失稳而毁于一旦,死亡380人。4年后,意大利265m高的瓦昂拱坝上游托克山左岸发生大规模的滑坡,滑坡体从大坝附近的上游扩展长达1800m,并横跨峡谷滑移300400m,估计有23亿立方米的岩块滑入水库,冲到对岸形成100150m高的岩堆,致使库水漫过坝顶,冲毁了下游的朗格罗尼镇,死亡约2500
9、人,但大坝却未遭破坏。这两起震惊世界的特大灾害给人们敲响了警钟,在岩石工程中必须重视岩石力学。,1985年6月12日凌晨,在长江西陵峡上段,兵书宝剑峡出口处发生总体积为2107m3的新摊滑坡。新滩古镇滑入长江,古镇全部被毁。由于自1968年以来对该滑坡进行了深入的研究与地表位移的长期监测,在滑坡发生以前及时发出临滑警报,由于紧急疏散人员而全镇1371人无一伤亡。这一大灾无人员伤亡的事例说明只要重视岩土工程工作,加强监测和预报,地质灾害是可以预测、预报,可以减少损失的。,1998年长江全流域特大洪水时,万里长江堤防经受了严峻的考验,一些地方的大堤垮塌,大堤地基发生严重管涌,洪水淹没了大片土地,人
10、民生命财产遭受巨大的威胁。仅湖北省沿江段就查出4974处险情,其中重点险情540处中,有320处属地基险情;溃口性险情34处中,除3处是涵闸险情外,其余都是地基和堤身的险情。可见,长江防洪工程的重点在岩土工程。,三、挡土墙失稳指挡土墙的滑动、倾覆或倒塌原因:设计时没有考虑排水措施或排水措施不当,增加了挡土墙的压力;墙后填土夯不密实;挡土墙的基础埋置深度选择不当;,地基工程事故类别、特征及其效应,四、地基变形事故1、软土地基不均匀沉降;(软土指抗剪强度较低、压缩性较高、渗透性较小的淤泥、淤泥质土、和某些充填土、杂填土及高压缩性土层。) 变形特征沉降大而不均匀;沉降速率大;沉降稳定历时长;,地基工
11、程事故类别、特征及其效应,不均匀沉降对上部结构产生的影响砖墙开裂;(砖砌体受弯,受主拉应力过大开裂)砖柱断裂;水平缝(下部)及垂直缝(上部)钢筋砼柱倾斜或断裂;(裂缝多为水平缝,且集中在柱身变截面处及地面附近)高耸建筑物倾斜;,地基工程事故类别、特征及其效应,2、湿陷性黄土地基的变形;湿陷性黄土中粉土颗粒占60%以上,含有大量的可溶盐类,土中有肉眼可见的大孔隙,在建筑物和土作用下受水浸湿,土的结构迅速破坏,强度降低,并发生显著的附加沉降。变形特征变形量大;发展速度快;,地基工程事故类别、特征及其效应,湿陷变形可分为外荷湿陷变形及自重湿陷变形;前者由基础荷载引起,后者是在土层饱和自重压力作用下产
12、生的; 对上部结构产生的效应(影响)基础及上部结构开裂;倾斜;湿陷变形只出现在受水浸湿部位,而没有水浸部位基本不动,造成倾斜折断;地基遇到多处湿陷时;,地基工程事故类别、特征及其效应,3、膨胀土地基(胀缩)的变形;膨胀土地基指黏粒成分由强亲水性矿物组成,具有吸水膨胀和失水收缩且胀缩性能较大的黏性土。变形特征不均匀性;可逆性; 边坡变形特征不但有升降变形,还有水平位移。,地基工程事故类别、特征及其效应,胀缩变形对上部结构产生的效应(影响)结构开裂;(特点:地域性和成群性) 遇水膨胀,失水收缩,反复作用;室内地面开裂;外墙与内墙交接处;在地质条件相同的情况下,单层房屋开裂较为普遍;,地基工程事故类
13、别、特征及其效应,地基沉降,地基下沉引起开裂,地面下沉导致楼梯裂陷,浙江萧甬铁路路基下沉事故,4、季节性冻土地基冻胀 有规律的季节性变化冬季冻结,夏季融化(冻结发胀、融化沉陷,即冻融) 变形与气温、基础埋深有关;破坏现象墙体裂缝;基础拉断;外墙因冻胀抬起,内墙不动,天棚与内墙分离;台阶隆起,门窗歪斜;,地基工程事故类别、特征及其效应,地基工程事故的分级标准和处理方案选择,一、地基事故的分级 不均匀沉降超标,墙面出现1mm以下的裂缝或稍微倾斜1级 不均匀沉降超标,墙面、梁、柱出现少量裂缝,门窗开启不灵2级 不均匀沉降显著或均匀沉降很大,墙、梁、柱开裂普遍,倾斜明显,影响安全和适用3级 不均匀沉降
14、严重,结构有破损,危及安全,不能使用4级,对严重程度为1、2级事故的建筑物,可先观察,视沉降和裂缝是否稳定和建筑物的重要程度,确定处理与否;对严重程度为3级事故的建筑物,无论其发展情况和重要程度如何,均应立即着手补救处理;对严重程度为4级事故的建筑物,需要采取紧急安全措施,并进行有效的补救托换处理。,地基工程事故的分级标准和处理方案选择,二、地基的托换方案选择 地基的托换指对原有建筑物的地基或基础进行处理和加固的技术总称。托换的方法基础扩大托换、坑式托换、桩式托换、灌浆托换、纠偏托换(迫降纠偏、顶升纠偏),地基工程事故的分级标准和处理方案选择,选择托换方法应考虑的因素: 地基事故的类型、范围大小、变形特征 建筑场地地基分布与组成状况,地下水位高低与水质(有无侵蚀性) 建筑物的结构、基础状况,完整程度,荷载大小等 周围房屋的密集程度 施工条件、经验、造价等,