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地基基礎(chǔ)工程事故分析(一)

發(fā)布時(shí)間:2010-01-14 共1頁

  【摘 要】文章分析了地基基礎(chǔ)工程事故發(fā)生的一些因素及原因,提出了相應(yīng)的防止辦法,同時(shí)列舉了實(shí)例加以說明。
  【關(guān)鍵詞】地基基礎(chǔ);工程事故;工程地質(zhì)
  一、前言
  在建筑結(jié)構(gòu)的建造的使用過程中,由于地基和基礎(chǔ)工程的質(zhì)量問題,使建筑物墻體和樓蓋開裂影響使用的,有礙觀瞻并使人有不安全感覺的,更有甚者使建筑物倒塌的事故,近幾年有上升的趨勢,根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示,其中地基和基礎(chǔ)工程的質(zhì)量問題,占總事故的確21%。在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工過程中,人們普遍認(rèn)為最難駕馭的并不是上部結(jié)構(gòu),而是該工程的地基和基礎(chǔ)工程的問題,建筑物的上部結(jié)構(gòu)盡管千變?nèi)f最化,復(fù)雜萬分,但是在電子計(jì)算機(jī)得普遍應(yīng)用,今天,它們基本上都是在設(shè)計(jì)和施工中可以被預(yù)知和掌握。而對(duì)于建筑群所在場地的地下土層分布則不然,一般地說,人們只能在設(shè)計(jì)前通過幾個(gè)鉆孔的土樣的試驗(yàn)得知其少數(shù)信息,也只能在施工后,槽底的釬探結(jié)果了解其表層信息,至于更深層更全面的情況卻不能全面的掌握,往往憑經(jīng)驗(yàn)加以處理,這就產(chǎn)生誤差,甚至錯(cuò)誤造成對(duì)建筑物建成后的損壞,而且,地基基礎(chǔ)都是地下隱蔽工程,建筑工程竣工后,難以檢查,使用期間出現(xiàn)事故的苗頭也不易察覺,一旦發(fā)生事故難以補(bǔ)救,甚至造成災(zāi)難性的  后果。
  地基基礎(chǔ)工程事故發(fā)生可能是因勘測、設(shè)計(jì)、構(gòu)造、制造、安裝與使用等因素相互作用引起的。而這些因素中。某些因素引起突發(fā)事故。另一些因素可能導(dǎo)致消耗性逐漸發(fā)生的事故,從安全上講,突發(fā)事故是危險(xiǎn)的。所以,研究并探討地基基礎(chǔ)工程事故發(fā)生的原因,更具有普遍性。地方性和經(jīng)驗(yàn)性,對(duì)它的分析后得到的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn),更是建筑工程技術(shù)人員需要不斷積累的知識(shí)財(cái)富。并對(duì)地基基礎(chǔ)工程事故采取有效的防止措施,是一個(gè)值得重視的課題。
  二、地基與基礎(chǔ)的工程事故的原因及防治方法
  (一)因工程地質(zhì)勘查中的錯(cuò)誤而產(chǎn)生的事故
  工程勘察報(bào)告要全面反映建筑場地工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況,預(yù)防地基與基礎(chǔ)的工程事故,首先對(duì)場地工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件全面正確的了解,要做到這一點(diǎn)關(guān)鍵要搞好工程勘查工作,要根據(jù)建筑物場地的特點(diǎn),建筑物情況合理確定工程勘察目的和任務(wù),勘查工作是設(shè)計(jì)的重要稱序,決不能忽視而不做,也不能隨便做而不考慮是否適用。特別是對(duì)復(fù)雜的、軟弱的地基,更應(yīng)慎重對(duì)待。即使對(duì)單層的一般性建筑,也不能不做勘查。
  事故實(shí)例:某市修建的一座庫房樓,該庫房為兩層樓房,平面呈一字型,東西向長47.28m,南北向?qū)?0.68m,高7.50m。庫房正中為樓梯間,東西各兩間,每間長10.89m、寬10.20m。中部有兩個(gè)獨(dú)立柱基。內(nèi)外墻均為條形基礎(chǔ)。此樓在使用一年后。庫房西側(cè)二樓墻上既發(fā)現(xiàn)有裂縫。此后裂縫數(shù)量增多,裂縫寬度展擴(kuò)。據(jù)詳細(xì)調(diào)查統(tǒng)計(jì),裂縫已有33條,有的裂縫長度超過1.80m,寬度達(dá)10~30mm,且地面多處開裂。6年之后,再度調(diào)查,發(fā)現(xiàn)裂縫長達(dá)3.20m,裂縫寬為8~10mm,且內(nèi)外貫通。說明6年多來庫房的沉降一直都在發(fā)展。
  事故原因分析:原勘查失誤是事故的主因,原勘查報(bào)告雖有償個(gè)鉆孔資料但僅有庫房對(duì)角線的41#、46#孔分別深5.10m、5.35m,其余5個(gè)孔只有2m多,遠(yuǎn)不及基礎(chǔ)受壓層深度。更值得注意的是有2個(gè)孔已穿過有機(jī)土和泥碳層,但卻未做記錄,在報(bào)告中未說明,只是簡單地建議地基計(jì)算強(qiáng)度為fk=100KN/M2。這是該庫房發(fā)生嚴(yán)重質(zhì)量問題的根源;設(shè)計(jì)人員對(duì)這份粗糙的勘查報(bào)告,并未提出補(bǔ)做勘查的要求。此外按規(guī)范規(guī)定對(duì)于三層和三層以上的房屋,其長高比L/H宜小于或等于2.5;本例雖為二層砌體結(jié)構(gòu),但長高比L/H=47.28/7.5=6.3,次值》25,導(dǎo)致房屋的整體剛度過小,對(duì)地基過不均勻沉降的調(diào)整能力太弱。設(shè)計(jì)人員又未采取加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)剛度的有力結(jié)構(gòu)措施,也是導(dǎo)致墻體開裂的重要原因。
  應(yīng)吸取的教訓(xùn):第一,工程勘查工作做的粗糙;第二,地基的選擇和處理方法不當(dāng),未能使房屋坐落在比較均勻的天然或人工地基上;第三,上部結(jié)構(gòu)整體剛度弱。這三點(diǎn)教訓(xùn)也就是平時(shí)常說的“情況不明,決心不,方法不好”。
  此外,在勘查時(shí)要重視對(duì)鉆孔深度的選擇。由于鉆孔深度必須符合設(shè)計(jì)要求,如果不符合設(shè)計(jì)上對(duì)壓縮厚度的需要,或者不到樁所坐落的土層時(shí),那就不可能正確計(jì)算出地基的沉降,或樁的正確承載力,也就達(dá)不到基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求。因此必須按設(shè)計(jì)要求確定合適鉆孔深度。如果由于勘查量不足,鉆孔和探坑布點(diǎn)少,再加上鉆孔深度不夠,以致不能表達(dá)出土的不均勻性和層理的不一致性,就有可能引起建筑的翹曲和彎折而出現(xiàn)裂縫,造成危害和浪費(fèi)。。
  (二)因建筑物基礎(chǔ)底面土壓力過超過地基承載力造成的事故
  地基承載力是建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。各類地基承受基礎(chǔ)傳來荷載的能力都有一定的限度,超過這一限度,首先發(fā)生的是建筑物具有較的不均勻沉降,引起房屋開裂;如果超越這一限度過多,則可能因地基土發(fā)生剪切破壞而整體滑動(dòng)或急劇下沉,造成房屋的傾倒或嚴(yán)重受損,下面列舉全世界聞名的實(shí)例
  事故實(shí)例:加拿特斯康谷倉,平面呈距形,長度59.44m,高度為31.00m,寬度為23.47m。容積為圓筒倉,每排 13個(gè)倉,5排,總計(jì)65個(gè)圓筒倉組成,谷倉的基礎(chǔ)為整塊鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ),基礎(chǔ)厚度61cm,基礎(chǔ)埋深為3.66m。1911年該倉開始施工,1913年秋完工。谷倉自重20000t,相當(dāng)于裝滿谷物后總重量的42.5%。1913年底月起此谷倉裝谷物,仔細(xì)裝載,分布均勻。10月當(dāng)谷倉裝了31822m2谷物時(shí),發(fā)現(xiàn)谷倉下沉,一小時(shí)沉降達(dá)31.5cm,結(jié)構(gòu)物向西傾斜,并在24小時(shí)內(nèi),整個(gè)谷倉傾倒,傾倒度達(dá)26.53。谷倉西端下沉7.32m,東端上抬1.52m。
  事故原因分析:經(jīng)檢查,谷倉工程未做勘察。設(shè)計(jì)根據(jù)鄰近工程基槽開挖實(shí)驗(yàn)結(jié)果,計(jì)算地基承載力為352KPa,應(yīng)用到這個(gè)谷倉。谷倉場地位于冰川湖的盆地中,地基表層為近代沉積層,厚度3m;表層下面為冰川沉積粘土層,厚度122m。1952年在離谷倉18.3m處打了一些鉆孔,從鉆孔的粘土原狀式樣測的:粘土層的平均含水率隨深度而增加,從40%到60%;無側(cè)限抗壓強(qiáng)度從118.4 KPa減少到70.0 Kpa,平均為100 KPa;平均液限ωl=105%,塑限ωp=35%,塑性指數(shù)高達(dá)IP=70。由試驗(yàn)可知這層土是高膠體、高塑性的。按太沙基公式計(jì)算地基承載力f,如采用粘土層無側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值100 Kpa,則地基承載力f為278.6 KPa,小于谷倉地基破壞時(shí)的基礎(chǔ)底面壓力329.4 KPa,若用qumin=70.0 KPa計(jì)算,則f=193.5 KPa,更遠(yuǎn)小于谷倉基礎(chǔ)滑動(dòng)時(shí)的實(shí)際基底力.
  事故主要原因:加拿特斯康谷倉破壞的是因?yàn)楣葌}事先未做勘察,設(shè)計(jì)盲目進(jìn)行,采取設(shè)計(jì)荷載遠(yuǎn)超過地基土的承載力,導(dǎo)致谷倉發(fā)生地基整體滑動(dòng)破壞的嚴(yán)重事故。
  應(yīng)吸取的教訓(xùn):地基整體剪切破壞事故,它造成的工程事故災(zāi)害很嚴(yán)重,必須引起土建工程技術(shù)人員的極度重視。設(shè)計(jì)人員應(yīng)慎重對(duì)待工程勘查 告提供的地基承載力建議值,嚴(yán)格計(jì)算基礎(chǔ)的實(shí)際土壓力,若對(duì)勘察告的建議值有懷疑,可以在做載荷試驗(yàn)驗(yàn)證。施工人員在天然地基上建造中型工程時(shí),應(yīng)復(fù)核設(shè)計(jì)地基承載力的合理性。一旦發(fā)生地基產(chǎn)生較的沉降或傾斜,必須立即停工,會(huì)同勘查、設(shè)計(jì)和使用單位共同研究。采取必要措施,防止地基和建筑物發(fā)生災(zāi)難性破壞。
  (三)因地基中暗溝、古墓等舊構(gòu)筑物影響造成的事故
建筑物地基槽開挖后,可能遇到許多局部異常的情況,例如:在地基土中存在有暗溝、古墓、古井、舊基礎(chǔ)等已廢除了的構(gòu)筑物,其中在暗溝、古井內(nèi)往往填充疏松的建筑垃圾或淤泥軟土,形成局部的松軟部位,可能引起基礎(chǔ)局部嚴(yán)重下沉。導(dǎo)致上部墻體或結(jié)構(gòu)開裂;如遇古墓、防空洞等中空構(gòu)筑物,則可能引起塌陷事故;至于遇到舊基礎(chǔ)、廢化糞池等構(gòu)筑物,它們往往比周圍天然地基堅(jiān)實(shí)得多,形成軟硬突變,也會(huì)造成上部結(jié)構(gòu)開裂。因此在刨槽驗(yàn)槽過程中查明局部異常情況是十分重要的。
  事故實(shí)例:某廠鑄鋼車間廠房長度66.75m,寬度39m,為三跨等高排架,柱基為鋼筋混凝土杯形基礎(chǔ),基礎(chǔ)一般埋置深度為2m。基礎(chǔ)夯實(shí)干密度》ρd≥16g/cm3,夯實(shí)影響深度0.3~0.4m。廠房主體結(jié)構(gòu)完工。安裝吊車前發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)開裂事故:房屋東側(cè)地面開裂,裂縫長達(dá)15m,裂縫最寬50~60mm,。南墻東側(cè)開裂,裂縫最寬20mm,鋼筋混凝土圈梁亦被拉裂,裂縫多達(dá)20余條。廠房東南角向外偏移20mm。廠房東南6個(gè)基礎(chǔ)下沉。下沉速度平均每月約3~4mm。
  事故原因分析:第一,未按設(shè)計(jì)要求探墓深度6~7m。實(shí)際探墓深度只有2m,事故發(fā)生后進(jìn)行補(bǔ)探,在東南角10個(gè)柱基范圍內(nèi),就探出木棺11個(gè),位于基礎(chǔ)下或旁邊。木棺頂距基礎(chǔ)底面約1.5~2.0m,木棺有的為空穴,有的充填淤泥。第二,廠房未經(jīng)詳細(xì)勘察,據(jù)初勘階段臨近廠房探坑資料,按地基土的承載力150KPa盲目設(shè)計(jì),實(shí)際地基土非天然沉積土,而是填土,地基土的承載力僅為100~120KPa。
  一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn):在地基基礎(chǔ)施工中,遇到暗溝、古墓等舊構(gòu)筑物是經(jīng)常發(fā)生的。這時(shí)候最重要的是設(shè)法弄清情況,除進(jìn)行必要的勘測、挖掘之外,虛心向當(dāng)?shù)厝撕凸と苏?qǐng)教,進(jìn)行細(xì)微的調(diào)查研究,是十分必要的。然后才能作出符合實(shí)際的處理方法。
  (巖土工程師_)

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