1、地基沉降及失稳质量事故2017-05-29地基工程质量事故地基工程质量事故地基工程质量事故原因分析 地基变形事故地基变形事故 地基失稳事故地基失稳事故123地基事故可分为地基事故可分为天然天然地基上的事故地基上的事故和和人工地基上的事故人工地基上的事故两类。无两类。无是天然地基上的事故还是人工地基上的事故，按其性质可概括为是天然地基上的事故还是人工地基上的事故，按其性质可概括为地基强度地基强度和和变形变形两大问题。两大问题。地基强度地基强度问题引起的地基事故主要表现问题引起的地基事故主要表现在地基承载力不足或在地基承载力不足或地基丧失稳定性地基丧失稳定性或或斜坡丧失稳定性斜坡丧失稳定性。地基变
2、形地基变形问题引起的地基事故经常发生在问题引起的地基事故经常发生在软土软土、失陷性黄土失陷性黄土、膨胀土膨胀土、季节季节性冻土性冻土等地区等地区一、地基工程事故原因分析一、地基工程事故原因分析1.地质勘察深度不足或者根本不勘察地质勘察深度不足或者根本不勘察2.基础设计不调查、不计算。基础设计不调查、不计算。3.软弱地基不处理软弱地基不处理4.忽视寒冷地区地基上的冻胀忽视寒冷地区地基上的冻胀5.基础埋置深度不足基础埋置深度不足6.地基基础缺乏防护、防水、排水、措施地基基础缺乏防护、防水、排水、措施7.不按图纸规范施工，粗制滥造不按图纸规范施工，粗制滥造第二节第二节 地基失稳事故地基失稳事故v什么
3、叫地基失稳？什么叫地基失稳？v地基在荷载的作用下，地基中产生了剪切地基在荷载的作用下，地基中产生了剪切力。当局部范围内的剪切力超过土的抗剪力。当局部范围内的剪切力超过土的抗剪强度时，将发生一部分土体沿着另一部分强度时，将发生一部分土体沿着另一部分土体滑动二造成剪切破坏，这种现象称之土体滑动二造成剪切破坏，这种现象称之为地基丧失稳定，即失稳。为地基丧失稳定，即失稳。v当地基土的抗剪强度不足以承受地基所收的当地基土的抗剪强度不足以承受地基所收的压力设计值，地基就会产生局部或者整体的压力设计值，地基就会产生局部或者整体的剪切破坏，具体形式有：剪切破坏，具体形式有：v1.整体剪切破坏整体剪切破坏v2.
4、局部剪切破坏局部剪切破坏v3.冲切剪切破坏冲切剪切破坏v结果都是引起建筑物结构破坏或者倒塌。结果都是引起建筑物结构破坏或者倒塌。v地基失稳的预兆往往就是沉降的速率过大，地基失稳的预兆往往就是沉降的速率过大，必须充分重视，而且建筑物的不均匀沉降也必须充分重视，而且建筑物的不均匀沉降也会引起地基失稳破坏会引起地基失稳破坏v 事故紧急处置情况事故紧急处置情况v 针对倾倒楼房附近存在南面开挖基坑、北面堆土过高、部分防汛墙针对倾倒楼房附近存在南面开挖基坑、北面堆土过高、部分防汛墙坍塌等重大隐患，为保持土压平衡，根据专家组建议，加快卸载北坍塌等重大隐患，为保持土压平衡，根据专家组建议，加快卸载北面堆积最高
5、约面堆积最高约10米的土方，抓紧回填楼房南面深约米的土方，抓紧回填楼房南面深约4.6米的基坑，米的基坑，同时对多余土方进行外运。经过抢险施工人员三天三夜的连续奋战同时对多余土方进行外运。经过抢险施工人员三天三夜的连续奋战，累计卸载、外运和回填土方约，累计卸载、外运和回填土方约6万方。至万方。至6月月30日，南面基坑全日，南面基坑全部填平，北面堆土下降至部填平，北面堆土下降至0.5米左右，临时防汛设施基本修筑完成，米左右，临时防汛设施基本修筑完成，有效防止了次生灾害的发生。有效防止了次生灾害的发生。v 三是组织专业检测人员，分别对在建的其余三是组织专业检测人员，分别对在建的其余10幢楼房、邻近居
6、民小幢楼房、邻近居民小区、附近防汛设施和道路管线进行不间断监测，并对燃气、电力等区、附近防汛设施和道路管线进行不间断监测，并对燃气、电力等管线进行了逐户安检。专家组根据检测结果判断，邻近居民小区、管线进行了逐户安检。专家组根据检测结果判断，邻近居民小区、附近道路管线等未受影响；在建的其余楼房安全状况稳定，不会发附近道路管线等未受影响；在建的其余楼房安全状况稳定，不会发生类似倾倒事故。临时撤离居民于生类似倾倒事故。临时撤离居民于6月月29日晚全部回家，工程抢排日晚全部回家，工程抢排险任务于险任务于7月月1日结束。日结束。v1、房屋倾倒的主要原因是，紧贴、房屋倾倒的主要原因是，紧贴7号楼北侧，在号
7、楼北侧，在短期内堆土过高，最高处达短期内堆土过高，最高处达10米左右；与此同时米左右；与此同时，紧邻大楼南侧的地下车库基坑正在开挖，开挖，紧邻大楼南侧的地下车库基坑正在开挖，开挖深度深度4.6米，大楼两侧的压力差使土体产生水平位米，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，导致移，过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。房屋倾倒。v2、倾倒事故发生后，对其它房屋周边的堆土及时、倾倒事故发生后，对其它房屋周边的堆土及时采取了卸土、填坑等措施，目前地基和房屋变形采取了卸土、填坑等措施，目前地基和房屋变形稳定，房屋倾倒的隐患已经排除。稳定，房屋倾倒的隐患已经排除。
8、v3、原勘察报告，经现场补充勘察和复核，符合规、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；大范要求；原结构设计，经复核符合规范要求；大楼所用楼所用PHC管桩，经检测质量符合规范要求。管桩，经检测质量符合规范要求。v4、建议进一步分析房屋倾倒机理，总结经验、吸、建议进一步分析房屋倾倒机理，总结经验、吸取教训；同时对周边房屋进一步检测和监测，确取教训；同时对周边房屋进一步检测和监测，确保安全。保安全。v 地基是承受建筑物全部荷载的土体或岩体，它不属于建地基是承受建筑物全部荷载的土体或岩体，它不属于建筑物的组成部分。为了使建筑物安全、正常地使用而不遭筑物的组成部
9、分。为了使建筑物安全、正常地使用而不遭到破坏，要求地基应满足设计需要的容许承载力、建筑物到破坏，要求地基应满足设计需要的容许承载力、建筑物的沉降值小于容许变形值以及地基无滑动危险，这是对地的沉降值小于容许变形值以及地基无滑动危险，这是对地基设计的基本要求。造成上海莲华南路高楼地基失稳的主基设计的基本要求。造成上海莲华南路高楼地基失稳的主要因素是：要因素是：（1）高楼南侧地下车库施工顺序失当。通常，应在高）高楼南侧地下车库施工顺序失当。通常，应在高层建筑的基础上设置地下室或车库，这有利于建筑物抗震层建筑的基础上设置地下室或车库，这有利于建筑物抗震。上海莲华南路的高楼没有在其基础上设置车库的原因，
10、。上海莲华南路的高楼没有在其基础上设置车库的原因，可能是考虑到地基承载力较差的缘故。高楼南侧的地下车可能是考虑到地基承载力较差的缘故。高楼南侧的地下车库是按照先浅后深的顺序进行施工的，这显然不适当。库是按照先浅后深的顺序进行施工的，这显然不适当。（2）高楼北侧土方堆放失当。在施工期内，于高楼北）高楼北侧土方堆放失当。在施工期内，于高楼北侧较长时间堆放高达侧较长时间堆放高达10米左右的土方是十分不恰当的。米左右的土方是十分不恰当的。（3）地基土体的含水量增大。在高楼整体倒塌前的一）地基土体的含水量增大。在高楼整体倒塌前的一段时间里，正处于雨季，地基土体的含水量增大，使地基段时间里，正处于雨季，地
11、基土体的含水量增大，使地基土体容易发生扰动。土体容易发生扰动。2009年年6月，上海闵行区莲花河畔景苑在建的月，上海闵行区莲花河畔景苑在建的13层层7号楼整体倒覆，致一名工人当场被压死亡号楼整体倒覆，致一名工人当场被压死亡。v这样，在上面三个主要因素的综合作用下，该高这样，在上面三个主要因素的综合作用下，该高楼发生了地基失稳的灾难：失当堆放的土方在高楼发生了地基失稳的灾难：失当堆放的土方在高楼北侧对地基形成了高加载；地下车库深度楼北侧对地基形成了高加载；地下车库深度4.6米米的大开挖取土在高楼南侧形成了对地基的大减载的大开挖取土在高楼南侧形成了对地基的大减载；地基的土体在高楼南、北两侧形成了高
12、差较大；地基的土体在高楼南、北两侧形成了高差较大的凌空面。于是，的凌空面。于是，“大楼两侧的压力差使土体产大楼两侧的压力差使土体产生水平位移生水平位移”，该水平位移使高差较大的凌空面，该水平位移使高差较大的凌空面处的地基发生滑动变形而使地基失稳，地基的失处的地基发生滑动变形而使地基失稳，地基的失稳导致了高楼的整体倾斜；瞬间，建筑物对桩基稳导致了高楼的整体倾斜；瞬间，建筑物对桩基础的设计轴力（垂直荷载）转化为对桩基础向上础的设计轴力（垂直荷载）转化为对桩基础向上的拔力和水平力，从而导致了预应力钢筋混凝土的拔力和水平力，从而导致了预应力钢筋混凝土管桩顶部与房屋底板在连接处被整齐地切开的灾管桩顶部与
13、房屋底板在连接处被整齐地切开的灾难性破坏难性破坏13层的高楼就轰然倒塌了。层的高楼就轰然倒塌了。冲冲压压剪剪切切破破坏坏破破坏坏Your Text局部剪切破坏局部剪切破坏Your Text整体剪切破坏整体剪切破坏Your Text一二三浙江萧甬铁路发生地基整体下沉事故浙江萧甬铁路发生地基整体下沉事故中广网北京中广网北京5月月10日消息日消息2005年年5月月9日上午日上午7时时10分，浙江萧甬铁路分，浙江萧甬铁路余姚西至驿亭区间，由于地方一砖瓦厂取土，造成铁路地基土体移位，余姚西至驿亭区间，由于地方一砖瓦厂取土，造成铁路地基土体移位，路堤发生整体下沉事故，导致铁路中断行车，杭州至宁波间途经该处
14、的路堤发生整体下沉事故，导致铁路中断行车，杭州至宁波间途经该处的旅客列车受到影响。旅客列车受到影响。v1.整体剪切破坏整体剪切破坏v对压缩性较小的密实砂与坚硬粘土地基，基础埋对压缩性较小的密实砂与坚硬粘土地基，基础埋深较浅时，当上部荷载很大使基底压力超过极限深较浅时，当上部荷载很大使基底压力超过极限承载能力时，地基内塑性变形区发展形成一连续承载能力时，地基内塑性变形区发展形成一连续滑动面，即发生整体剪切破坏，在基础周围地面滑动面，即发生整体剪切破坏，在基础周围地面有明显隆起现象。有明显隆起现象。v2.局部剪切破坏局部剪切破坏v局部剪切破坏的地基塑性变形区位于基础下方，局部剪切破坏的地基塑性变形
15、区位于基础下方，滑动面未延伸至地面，地面略有隆起现象，但房滑动面未延伸至地面，地面略有隆起现象，但房屋不会明显倾斜或者倒塌。屋不会明显倾斜或者倒塌。v3.冲压剪切破坏冲压剪切破坏v对压缩性较大的松散和软土地基，当基础埋深较对压缩性较大的松散和软土地基，当基础埋深较深时，上部荷载使地基土连续下沉，并沿基础周深时，上部荷载使地基土连续下沉，并沿基础周边产生竖向剪切，建筑物产生过大的不能容许沉边产生竖向剪切，建筑物产生过大的不能容许沉降，即冲切剪切破坏。破坏时地基不出现明显的降，即冲切剪切破坏。破坏时地基不出现明显的连续滑动面。基础四周的地面不隆起，建筑物没连续滑动面。基础四周的地面不隆起，建筑物没
16、有很大倾斜，基础就像切入土中一样，建筑物产有很大倾斜，基础就像切入土中一样，建筑物产生较大沉降。生较大沉降。湿陷性黄土地基的变形1234软土地基的不均匀沉降膨胀土地基膨胀或收缩季节性冻土地基冻胀.三、地基变形事故三、地基变形事故软土地基事故案例分析软土地基事故案例分析v地基软弱下卧层的问题地基软弱下卧层的问题v 案情：案情：某九层框架建筑物，建成不久后即发现墙身某九层框架建筑物，建成不久后即发现墙身开裂，建筑物沉降最大达开裂，建筑物沉降最大达58cm，沉降中间大，两端，沉降中间大，两端小，产生这一问题的原因是什么？目前情况如何处理小，产生这一问题的原因是什么？目前情况如何处理？这是大家关心的问
17、题。？这是大家关心的问题。进一步了解发现，该建筑进一步了解发现，该建筑物是一箱基基础上的框架结构，原场地中有厚达物是一箱基基础上的框架结构，原场地中有厚达9.518.4m厚的软土层、软土层表面为厚的软土层、软土层表面为38m的的细砂层，地质剖面见图细砂层，地质剖面见图1。设计者在细砂层面上回填。设计者在细砂层面上回填砂石碾压密实，然后把碾压层作为箱基的持力层。在砂石碾压密实，然后把碾压层作为箱基的持力层。在开始基础施工到装饰竣工完成的一年半中，基础最大开始基础施工到装饰竣工完成的一年半中，基础最大沉降达沉降达58cm，由于沉降差较大，造成了上部结构产，由于沉降差较大，造成了上部结构产生裂缝。生
18、裂缝。v原因：原因：该案例产生过大沉降并影响上部结构安全该案例产生过大沉降并影响上部结构安全，关键原因是对地基承载力的认识不够完整。地，关键原因是对地基承载力的认识不够完整。地基承载力是取决于基础应力影响所到的受力范围基承载力是取决于基础应力影响所到的受力范围，不仅仅是基础底附近的土体承载力。同时，地，不仅仅是基础底附近的土体承载力。同时，地基承载力应包含两层内容，一是地基强度稳定，基承载力应包含两层内容，一是地基强度稳定，二是地基变形。本工程基础长二是地基变形。本工程基础长宽为宽为6020m，其应力影响到地基下部的软土层，在上部结构荷其应力影响到地基下部的软土层，在上部结构荷载作用下软土产生
19、固结沉降，随着时间的增长，载作用下软土产生固结沉降，随着时间的增长，沉降逐步发展，预计总沉降量会达约沉降逐步发展，预计总沉降量会达约100cm，目，目前沉降量约为总沉降量的前沉降量约为总沉降量的60%。由于沉降量过大。由于沉降量过大，沉降不均匀，同时上部结构刚度也不均匀，从，沉降不均匀，同时上部结构刚度也不均匀，从而在结构刚度突变处产生了裂缝而在结构刚度突变处产生了裂缝v处理：处理：该工程必须要对地基进行加固处理，加固该工程必须要对地基进行加固处理，加固采用静压预制砼桩方案。但设计时要考虑桩土的采用静压预制砼桩方案。但设计时要考虑桩土的共同作用，同时充分考虑目前地基已承担了部分共同作用，同时充
20、分考虑目前地基已承担了部分荷载，加固桩只需承担部分荷载即可，而不必设荷载，加固桩只需承担部分荷载即可，而不必设计成由加固桩承担全部荷载，从而达到节省的目计成由加固桩承担全部荷载，从而达到节省的目的。的。启示启示启示启示：启示启示启示启示：1、地基的承载力要考、地基的承载力要考虑下卧软土层的承载力，地基设计应要进行沉降虑下卧软土层的承载力，地基设计应要进行沉降计算，尤其是场地存在软弱土层的地基，必须要计算，尤其是场地存在软弱土层的地基，必须要进行沉降验算。进行沉降验算。2、这种地基的加固设计应考虑、这种地基的加固设计应考虑已有土体先发挥作用，已承担了部分荷载的特点已有土体先发挥作用，已承担了部分
21、荷载的特点，设计的加固桩与地基共同作用承担部分荷载，设计的加固桩与地基共同作用承担部分荷载，从而达到更经济合理的设计从而达到更经济合理的设计案例案例2v工程概况工程概况v 某城市防洪挡土结构示意图如图某城市防洪挡土结构示意图如图1所示，该场地所示，该场地原为一斜坡，为美化城市，现要施工一挡土结构原为一斜坡，为美化城市，现要施工一挡土结构如图如图1所示，靠岸一侧为墙所示，靠岸一侧为墙,用作挡土和挡水。靠用作挡土和挡水。靠河一侧为框架柱子，顶部作为一个街景平台。河一侧为框架柱子，顶部作为一个街景平台。由由于场地存在软土层，因而采用桩基进行处理于场地存在软土层，因而采用桩基进行处理v施工顺序及事故情
22、况施工顺序及事故情况 v施工顺序为先打桩，完成地梁施工以及施工顺序为先打桩，完成地梁施工以及11.8m高高程以下的侧墙及梁柱，然后在墙后岸上的斜坡进程以下的侧墙及梁柱，然后在墙后岸上的斜坡进行填土至行填土至11.8m，再继续施工，再继续施工11.8m高程以上高程以上的结构和回填靠河一侧的结构和回填靠河一侧7.2m高程处的反压土坡。高程处的反压土坡。当施工完成后，发现柱子倾斜，当施工完成后，发现柱子倾斜，11.8m高程处的高程处的横梁产生裂缝，后进一步开挖，发现地梁也有断横梁产生裂缝，后进一步开挖，发现地梁也有断裂破坏。裂破坏。现场调查发现，靠河一侧的柱子有明显现场调查发现，靠河一侧的柱子有明显
23、的倾斜和弯曲，在的倾斜和弯曲，在11.8m横梁处为分界点，下部横梁处为分界点，下部向外倾斜而上部则向内倾斜，示意图如图向外倾斜而上部则向内倾斜，示意图如图2所示，所示，现场照片则如图现场照片则如图3所示。所示。v3、事故原因分析、事故原因分析 据分析据分析 主要是施工顺序不合理所产生。主要是施工顺序不合理所产生。本工程中两侧填本工程中两侧填土是不平衡的，再加上靠河一侧反压土体未填之土是不平衡的，再加上靠河一侧反压土体未填之前，靠岸一侧土体先填筑至前，靠岸一侧土体先填筑至11.8m高程，造成两高程，造成两侧土压更大的不平衡。由于场地为软土地质，在侧土压更大的不平衡。由于场地为软土地质，在两侧不平
24、衡土压力作用下，软土体产生侧移，把两侧不平衡土压力作用下，软土体产生侧移，把其下的桩向河一侧推移，使桩顶向河一侧产生水其下的桩向河一侧推移，使桩顶向河一侧产生水平位移，而桩顶以上的结构体则整体向河一侧产平位移，而桩顶以上的结构体则整体向河一侧产生水平侧移，因而生水平侧移，因而11.8m高程以下的柱子是向外高程以下的柱子是向外倾斜的。当在倾斜的。当在11.8m高程再往上施工时，如果顺高程再往上施工时，如果顺着柱子的倾斜方向向上，则结构更倾斜，为减少着柱子的倾斜方向向上，则结构更倾斜，为减少倾斜控制柱顶与柱脚在同一垂线上，则倾斜控制柱顶与柱脚在同一垂线上，则11.8m高高程以上的柱子必须向内倾斜，
25、由此施工后，则得程以上的柱子必须向内倾斜，由此施工后，则得到现场所看到的情况到现场所看到的情况v4、启示、启示 v由以上的原因分析可见，在软土地基中，施工顺由以上的原因分析可见，在软土地基中，施工顺序会对结构受力产生重要影响。软土在不平衡的序会对结构受力产生重要影响。软土在不平衡的土压力下会产生明显的侧向移动，带动其中的结土压力下会产生明显的侧向移动，带动其中的结构物侧移。按本工程情况，结构物两侧的填土应构物侧移。按本工程情况，结构物两侧的填土应均衡，同时填筑，以保证两侧土压力的平衡，从均衡，同时填筑，以保证两侧土压力的平衡，从而使结构两侧受力均衡，避免软土侧移的产生。而使结构两侧受力均衡，避免软土侧移的产生。对同类情况，实际工程中应充分重视不平衡土压对同类情况，实际工程中应充分重视不平衡土压力对软土地基的影响力对软土地基的影响v5、处理、处理v 由于地梁已开裂，同时还担心结构进一步变形，由于地梁已开裂，同时还担心结构进一步变形，后来的处理措施是开挖并重做地梁，同时在地梁后来的处理措施是开挖并重做地梁，同时在地梁下新增加微形钢管桩，以帮助承担荷载。工程处下新增加微形钢管桩，以帮助承担荷载。工程处理后试用多年，未见新的变形产生理后试用多年，未见新的变形产生
