常见地基与基础工程缺陷事故案例分析

常见地基与基础工程缺陷事故案例分析

摘要：本文结合实际工程案例，分析常见地基与基础工程事故发生的原因，并提出相应的处理措施。

关键词：地基基础；缺陷事故；案例分析

地基与基础工程属于地下隐蔽工程，其位于地面以下，存在着储多的不安全因素，建筑工程竣工之后，难以全面了解其状况，在建筑物使用期间出现的事故苗头又很难察觉，一旦发生事故则难以补救，甚至造成灾难性的后果。地基与基础工程事故发生的原因很多，可能是因勘察、设计、施工及使用功能变更等因素相互作用引起的。在这些因素中，某些因素会引起突发事故，而另一些因素则可能由于消耗性逐渐发生而导致事故，从安全上讲，突发事故是危险的。困此，对地基与基础工程事故进行分析并采取有效的防止措施，是一个值得重视的课题。同时，研究并探讨地基与基础工程事故发生的原因，探究其所具有的普遍性、地方性和经验性，从中吸取经验教训，是建筑工程技术人员不断积累知识财富的途径。

1．桩基础工程质量造成的缺陷事故

当场地土质很差，不能作为天然地基，或上部荷载太大，无法采用天然地基，或要严格控制不同部位的沉降时，常用桩基础解决这些问题。若考虑桩穿越软弱土层时能加固天然地基，则桩构成人工地基(如灰土、砂石等挤土桩)；若考虑通过桩将上部结构荷载传给坚硬土层，则桩成为深基础；所以桩在地基土中的工作机制是非常复杂的，特别是采用机械成孔灌注桩施工时，往往由于无法直接洞察桩孔的成孔及混凝土浇捣过程而导致质量事故的发生。

事故实例：某21层商住两用综合楼采用泥浆护壁机械冲孔灌注桩。主楼部分65根，直径为Φ1000 mm；辅楼部分23根，直径为Φ800 mm。设计单桩竖向承载力特征值分别为5820kN和3800kN，设计桩长最深36m，要求进入较完整石灰岩层不少于lm。桩顶混凝土应浇筑至设计桩顶标高以上0．5-0．8m。施工采用CZ-30 型冲孔灌注桩桩机，正循环泥浆护壁冲孔，接导管水下浇筑混凝土成桩。

该场地土层自上而下为：填土：未经压实的亚黏土，厚3-6m；淤泥：软流塑状，高压缩性，厚2-4m；淤泥质土：软塑，高压缩性，厚4-6m；可塑性黏土及少量砂层：厚3-5m；⑤破碎石灰岩：岩体破碎、孔洞较多，厚2-9 m；溶洞：填充物主要为黄色可塑性粘土，厚0.8-5m；较完整石灰岩：厚6-8 m。

1.1桩基础质量问题

桩施工完毕砼养护28天后，首先采用低应变法检测全部桩的桩身完整性，

发现桩身混凝土质量有问题的桩共8根（直径为1000mm的5根，800mm的3根）。对19根桩（包括低应变法检测有质量问题的8根桩）进行钻芯法检测发现：有1根桩至－7．0m桩顶设计标高处无混凝土。有1根桩端未进入较完整灰岩层。有2根桩端底部沉渣超厚（均为泥浆），分别为232mm、267mm。有1根为断桩、2根桩身夹泥、5根桩桩身有一处以上桩芯混凝土破碎不连续。

设计要求的桩身混凝土抗压强度等级为C30，个别芯样混凝土抗压强度等级只有C22。各选取1根（直径1000mm）沉渣超厚的、1根（直径1000mm）桩芯混凝土破碎不连续的、1根（直径800mm）桩身含泥的桩进行静载试验检验竖向抗压承载力，数值分别为4560kN、4220kN、2950kN，达不到设计要求值。

1.2质量问题原因分析

1.2.1 入岩程度判断失误。由于停钻前终孔采样中已含有石灰岩颗粒，未根据桩孔超前钻的资料进行孔底持力层标高的确认而误认为已进入较完整石灰岩层而停钻。经钻芯鉴定，桩端只是进入破碎灰岩层而未进入较完整石灰岩层。

1.2.2沉渣超厚。安放桩身钢筋笼时由于碰撞扰动了护壁泥浆而导致护壁泥浆坍塌，钢筋笼就位后未重新检查沉渣厚度而直接浇捣混凝土。

1.2.3桩芯破碎、夹泥及断桩。主要有几点原因：导管接头密封不好，漏气、漏水，使混凝土产生严重离析导致桩芯破碎、夹泥；混凝土质量不佳，如塌落度不满足要求、运输灌注过程中产生离析等造成卡管，导致桩芯破碎；初灌混凝土过少，导管埋入砼深度太小，使导管进水或进泥，导致桩芯破碎、夹泥；在灌注混凝土过程中以及后期导管埋入混凝土深度太小，提管时高出混凝土面，使导管进水和提漏导致断桩；在混凝土浇筑过程中，导管接头断裂使导管脱离混凝土面引起断桩。

1.2.4桩顶混凝土未达设计标高。原因有三：

由于所浇注的混凝土面不断上升，混凝土面以上的泥浆不断被挤出孔外，使所剩的泥浆变稠甚至形成泥团，受到侧边钢筋笼的阻滞，上升的混凝土难于进入混凝土保护层内，形成大体以钢筋笼为边界的假桩侧壁，这时测得混凝土面的标高为假标高；待浇注完混凝土后，初凝前混凝土内的侧压力增加，它与桩壁间的侧压力差△p会使混凝土挤入保护层，使混凝土面的标高下降(见下图)。

导管埋入混凝土太深，拔出后造成混凝土顶面下降。

混凝土的侧压力大于泥浆护壁压力，会使混凝土挤向四周，形成鼓肚使混凝土顶面下降。

1.2.5桩身混凝土强度低。其原因有二：

由于运输灌注过程中混凝土产生严重离析必然会降低强度。

②由于混凝土内混有泥浆也必然会降低强度。

1.3事故处理措施

1.3.1考虑到该建筑为21层的高层建筑，为安全起见，对出现的桩质量问题作出如下处理：

桩顶混凝土未达到设计标高的：凿除桩顶浮浆，按规定焊接钢筋笼，装模浇筑砼进行接桩。

对沉渣超厚，桩芯破碎、夹泥，断桩，桩身混凝土强度低的桩，由设计院核算另出变更图在有质量问题的桩边进行补桩施工。

2．因地下水渗流造成的缺陷事故

土是有连续空隙的介质，当在水头差作用下，地下水在土体中渗透流动的现象称为渗流。当渗流速度较大时会引起：①地下水位变化。当地下水位下降时，原来处于地下水位以上的地基土的有效重度将因失去浮力而增加，从而使地基土的附加应力增加，导致建筑物产生超量沉降或不均匀沉降。相反，当地下水位上升时，会使地基土的含水量增加，强度降低而压缩性增大，同样可能使建筑物产生过大沉降或不均匀沉降。②管涌。当细粒土被渗流冲走，因土质级配不良产生地下水大量流动的现象。③潜蚀。当细土粒被渗流冲走，留下粗土粒，导致土体结构破坏的现象，严重时还可能产生土洞，引起地表面塌陷。④流砂。当渗流自上而下，可使砂粒间的压力减小，如果砂粒间压力消失，砂粒处于悬浮状态，就会产生土体随水流动的现象，严重时可使正在施工或已建成的建筑物倾覆。

事故实例：

某教学楼建于1986年，建筑面积约5000m2，平面为L形，门厅部分为5层，两翼3～4层，混合结构，条形基础（见下图）。地基土为坡积砾质土，胶结良好，设计采用地基承载力特征值为200kPa。建成后经过23年，使用正常，未出现任何不良情况。2009年5月由于在该楼附近开挖水井，过量抽取地下水，引起地基不均匀沉降，导致墙体开裂，最大开裂处手掌进出自如，东侧墙身倾斜，危及大楼安全。