第三章地基和基础工程质量事故与处理

3.1 地基工程质量事故3.1.1 地基工程事故原因分析1.地质勘查深度不足或者根本不勘察2.基础设计不调查、不计算3.软弱地基不处理4.忽视寒冷地区地基土的冻胀5.基础埋置深度不足6.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3.1.2 地基失稳事故地基失稳破坏的原因，是由于地基中各点的剪应力随着荷载的增加而不断增加，当地基中局部范围内的剪应力达到土的抗剪极限强度时，便会产生局部剪切破坏。

如局部破坏的范围扩大而连成整体，则地基将失去稳定性，并可能引起建筑物的严重破坏。

地基的失稳破坏属剪切破坏，有以下3种情况1.整体剪切破坏当荷载大于某数值时，基础急剧下沉。

同时，在基础周围的地面有明显的隆起现象，继而，基础倾斜，甚至倒塌，地基发生整体剪切破坏。

如加拿大特朗斯康谷仓，受载后，地基发生滑动严重倾斜，是地基发生整体滑动、丧失稳定性的典型例子(见图3•1)。

该谷仓建在较厚的软黏土地基上，受荷后谷仓西侧突然陷入土中8•8m，东侧则抬高1•5m，但该谷仓的整体性很强，仓身完好无损。

2.局部剪切破坏与前类似，滑动面从基础的一边开始，终止于地基中的某点。

只有当基础发生相当大的竖向位移时，滑动面才发展到地面。

破坏时，基础周围地面也有隆起现象，但基础无明显的倾斜或倒塌。

软黏土和松沙地基易发生这一类型的破坏。

如广东海康县7层框架结构的旅馆建造在淤泥质软土地基上，设计人员在无地质勘探资料的情况下，盲目地按照100~12OkPa的承载力设计，并错误地采用独立基础，造成因地基失稳而倒塌的严重事故。

事故发生后，实测地基承载力仅为40~5OkPa，又由于少算荷载，柱的承载力也远达不到要求。

基础的严重不均匀沉降，使上部结构产生很大的附加内力，导致结构倒塌，造成直接经济损失60余万元。

3.冲切剪切破坏压缩性较大的软黏土和松沙，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。

故称为冲切剪切破坏。

在建筑工程中，地基失稳事故比变形事故少，但失稳的后果是严重的，有时是灾难性的。

3.1.3 地基变形事故1.湿陷性黄土地基的变形湿陷性黄土呈黄色或褐黄色，粉土颗粒含量常占土重的60扒以上，含有大量的碳酸盐、硫酸盐和氯化物等可溶盐类，天然孔隙比在1左右，土中具有肉眼可见的大孔隙。

在覆土层的自重压力和建筑物的附加压力作用下受水浸湿，土的结构迅速破坏，其强度也迅速降低，并发生显著的附加沉降。

在上覆土层自重应力作用下，或者在自重应力和附加应力共同作用下，因浸水后土的结构破坏而发生显著附加变形的土称为湿陷性土，属于特殊土。

有些杂填土也具有湿陷性。

广泛分布于我国东北、西北、华中和华东部分地区的黄土多具湿陷性。

（这里所说的黄土泛指黄土和黄土状土。

湿陷性黄土又分为自重湿陷性和非自重湿陷性黄土，也有的老黄土不具湿陷性）。

1)湿陷性黄土地基变形特征：(1) 湿限变形特点只出现在受水浸湿部位，其特点是变形量大，常常超过正常压缩变形几倍甚至几十倍，发展快，受水浸湿后1~3h就开始湿陷。

湿陷的出现完全取决于受水浸湿的概率。

(2)外荷湿陷变形特征发展迅速、湿陷稳定快。

(3)自重湿陷变形特征产生与发展比外荷湿陷要缓慢，稳定历时长。

且其发展是有一定条件，如浸水面积小时，自重湿陷就很不安分，甚至完全不产生湿陷。

2)湿陷变形对上部结构产生的效应：(1)基础及上部结构开裂湿陷性黄土地基引起房屋下沉量大，墙体裂缝大，并开展迅速。

(2)倾斜湿陷变形只出现在受水浸湿部位，而没有浸水部位则基本不动，从而形成沉降差，因而整体刚度较大的房屋和构筑物，如烟囱、水塔等则易发生倾斜。

(3)折断当地基遇到多处湿陷时，基础往往产生较大弯曲变形，引起房屋基础和管道折断。

2软土地基的不均匀沉降1)软弱土地基变形特征软土一般是指抗剪强度较低、压缩性较高、渗透性较小的淤泥、淤泥质土、某些冲填土和杂填土及其他高压缩性土层。

软弱土地基的变形主要有以下3个特征。

(1)沉降大而不均匀软土地区大量沉降观测资料统计表明，砖混结构的建筑物3层房屋的沉降量约为15~2Ocm，4层房屋一般为20一5Ocm，5~6层房屋的沉降可达到7Ocm。

有吊车的单层工业厂房沉降约为20~4Ocm。

如果上部结构各部分荷载的差异较大，建筑物的体型又较复杂，或者土层不均匀，将会引起很大的不均匀沉降。

软土地基的不均匀沉降，是造成建筑物裂缝损坏或倾斜等事故的重要原因。

(2)沉降速率大软土地基的沉降速率较大，一般工业与民用建筑，活荷载较小时，竣工时沉降速率大约为0·5~15mm/d，活荷载大的工业建筑(构筑)物，最大沉降速率可达45mm/d。

约在施工期0·5~1a的时间内，是建筑物差异沉降发展最为迅速的时期，也是建筑物最易出现裂缝的时期。

(3)沉降稳定历时长因软弱土的渗透性低，孔隙水不易排除，故沉降稳定历时记在比较厚的软土层上，建筑物基础的沉降往往持续几年乃至十几年。

2)不均匀沉降对上部结构产生的效应(1)砖墙开裂。

不均匀沉降使墙体受弯或受剪而开裂。

(2)砖柱断裂。

砖柱断裂产生水平和垂直两种裂缝。

前者是因不均匀沉降使柱产生纵向弯曲所致，多出现在柱中部，沿水平灰缝发展，使砖柱受压面积减少，严重时可使局部压碎。

垂直缝一般因承压强度不足所致，发生在强度薄弱处。

(3)钢筋混凝土柱倾斜或断裂。

因沉降差别大使柱倾斜，并在柱顶产生较大的水平力，使柱身弯矩增大而开裂，且集中在柱身变形截面处及地面附近。

(4)高耸建筑物倾斜。

建立在软土地基的烟囱、水塔、筒仓、立窑、油罐和储气柜等高耸构筑物，如采用天然地基，则产生倾斜的可能性较大。

3膨胀土地基膨胀或收缩1)膨胀土地基涨缩变形特征膨胀土是指黏粒成分主要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。

膨胀土地基的变形主要表现为不均匀性和可逆性。

随季节气候的变化，反复吸水、失水，会使地基变形不均匀，且长期不稳定。

膨胀土是种高塑性黏土，一般承载力较高，具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，性质极不稳定。

常使建筑物产生不均匀的竖向或水平的胀缩变形，造成位移、开裂、倾斜甚至破坏，且往往成群出现，尤以低层平房严重，危害性很大，裂缝特征有外墙垂直裂缝，端部斜向裂缝和窗台下水平裂缝，内、外山墙对称或不对称的倒八字形裂缝等；地坪则出现纵向长条和网格状的裂缝。

一般于建筑物完工后半年到五年出现。

(1)胀缩变形的不均匀性与可逆性随着季节气候的变化，反复吸水，会使膨胀土地基变形不均匀，而且长期不能稳定。

中国膨胀土多位于亚干旱和亚湿润区，土的天然含水率多在塑限上下波动。

如安徽合肥地区某平房，经过5年观测，每年4—8月份下沉，其他月份上升，随着季节出现周期性变化。

(2)坡地变形特征现场观测表明，边坡不但有升降变形，还有水平位移。

升降变形幅度和水平位移量都以坡面上的点最大，睡着离坡面距离的增大而逐渐减小。

位于斜坡地段的膨胀土地基问题，较平坦地更为复杂。

在斜坡上建筑时，整平场地必然有挖有填，土的含水率也必然不一样，因而使土的膨胀变形不均匀。

在斜坡整平后，场地前缘形成坡陡或土坡，这时地面蒸发加快，既有坡肩蒸发，也有临空的坡面蒸发，其含水率变化幅度较坡面部分高出1~2倍，致使房屋临坡面变形增大。

2)膨胀变形对上部结构产生的效应膨胀土地基变形对上部结构的效应，主要是使结构开裂，且开裂有如下特点。

(1)建筑物的开裂破坏某区域范围内的房屋大部分出现开裂现象，一般在建成后三五年出现开裂，也有少数在施工期就开裂的。

(2)遇水膨胀、失水收缩引起墙体开裂(3)在地质条件相同情况下的房屋开裂破坏在地质条件相同的情况下，单层房屋开裂较为普遍(4)外墙与内墙交接处的破坏(5)室内地坪开裂，特别是空旷的房屋或外廊式房屋的地坪容易出现纵向裂缝。

事例：多栋8层钢筋混凝土框架结构的高级公寓楼是上述4栋7层砖混结构高级公寓楼建造园区的后续工程。

为了总结前期4栋砖混结构楼失败的经验与教训，在设计安全水准方面，不仅工程人员所参考的规范已从“89规范”晋级到“02规范”，还不惜工本，特意放大了安全储备，将浅埋的素混凝土带型基础一律改为深埋的钢筋混凝土独立基础；并放大了基底承压面积，还按标准与规范要求，在基底增加了黏土垫层和碎石垫层，放大了梁、柱断面和钢筋含量。

这样一来实际的抗震设防水准显然超过了8度设防的规范要求。

此外还特别关注了室外散水坡与室内地坪的设计与施工质量。

他们以为可以高枕无忧了。

遗憾的是工程建成不到一年，结构裂缝现象就逐渐出现，最初出现的是楼板面裂缝。

裂缝产生在板支座附近，走向与框架梁平行。

显然是因为独立柱基由于膨胀土压力引起水平位移导致了框架柱倾斜，楼板受扭折的结果。

4.季节性冻土地基冻胀1)季节性冻土地基变形特征(1)有规律的季节性变化冬季冻结、夏季融化，每年冻融交替一次。

(2)与气温有关地下一定深度范围内的土温随大气温度而改变。

2)冻胀、融陷变形对上部结构的效应(1)墙体裂缝一、二层轻型房屋的墙体裂缝很普遍。

(2)基础拉断这种情况经常发生在不采暖的轻型结构砖砌基础中，主要因侧向冻切力作用所致。

(3)外墙因冻胀抬起、内墙不动、天棚与内墙分离这种情况常发生在农村单层住宅采暖房屋里。

(4)台阶隆起、门窗歪斜冬天由于冻胀，台阶隆起导致外门不易推开，来年开冻以后台阶又回落。

3.1.4 斜坡失稳事故1.斜坡失稳的特征1)斜坡失稳常以滑坡形式出现，滑坡规模差异很大，滑坡体积从数百立方米到数百万立方米，对工程危害极大。

2)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。

2.斜坡上房屋稳定性破坏类型1)房屋位于斜坡顶部时，从顶部形成滑坡，发生土从房屋下挤出，地基土松动，如图3-5所示。

2)房屋位于斜坡上，在滑坡情况下，房屋下的土发生移动，部分土绕过房屋基础移动，如图3-6所示。

图1图23)房屋位于斜坡下部，房屋要经受滑动土体的侧压力(见图3-7)。

图33.滑坡整治1)消除或减轻地下水的危害俗话说“无水不滑”，可见滑坡与地下水和地表水存在着紧密联系。

因此，治理滑坡首先着眼于对水的处理，特别是作用于滑动面的水。

排水包括地表排水和地下排水两个方面，地表排水通常包括在滑坡体外修建截水沟，及在滑坡体内修建树枝状排水沟，以拦截流向滑坡的地表水及排引滑坡体范围内的地表积水，以避免地表水下渗，增大滑体重量，软化滑动带，降低其强度，减小滑坡自身的阻滑力。

地表排水作为一种直接而有效的措施被普遍采用。

排除地下水，最好是在查清地下水的补给和排泄的条件下，在滑体之外进行截流。

排除地下水的措施常用的是排除边坡浅层滞水的支撑渗沟，一般适用于土质路堑坍滑、路堤坍滑的整治。

某高速公路K253+000～K253+190滑坡治理工程，采用疏干孔排出地下水；急流槽、截水沟排引地表水。