地基事故案例[1]

软土地基事故案例分析

杨光华

地基软弱下卧层的问题

案例1：

案情：

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58cm，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？这是大家关心的问题。

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9.5~18.4m厚的软土层、软土层表面为3~8m的细砂层，地质剖面见图1。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58cm，由于沉降差较大，造成了上部结构产生裂缝。如图2所示。

图１

原因：

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×宽为60×20m，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100cm，目前沉降量约为总沉降量的60%。由于沉降量过大，沉降不均匀，同时上部结构刚度也不均匀，从而在结构刚度突变处产生了裂缝。

图2

处理：

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共同作用，同时充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，而不必设计成由加固桩承担全部荷载，从而达到节省的目的。启示：

1、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。

2、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，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。某水厂水池群地基处理

案例2

一、工程概况

某水厂各水池平面布置如图1所示，水池建成后进行充水使用，当充水一段时间后，发现水池产生较大沉降，典型沉降如图2所示。由于沉降较大，且沉降存在不均匀性，因此，马上进行放水。查找和分析沉降和不均匀沉降的原因。提出处理方案。

沉降观察点位置示意图

左生化池

右生化池

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19`21`1`

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9`14`7`

8`

右水解池

左水解池

观测点布置图

右水解池

右水解池

左生化池

右生化池

累计沉降量mm

水解池观测点P1 P2 P3 P4 右侧88 104 81 75 左侧148 189 108 90

生化池观测点P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 右侧178 189 187 41 48 192 185 140 左侧100 176 179 60 81 248 248 146

二、地质情况

经查，其场地中典型的地质剖面如图3所示。显然，场地表层有厚约3.5m左右的填土层，填土层以下为深后的淤泥质土层。

三、地基处理方案

本工程原地基处理方案为深层搅拌桩复合地基，搅拌桩直径Φ=600mm ，矩形布置，间距1.0m ，桩长6m ，地基承载力要经现场压板试验检测，要求地基承载力特征值大于150kPa 。在实施过程中，地基处理方案修改为强夯处理填土层并经现场原位压板试验检测，检测承载力满足要求后进行水池的施工。 四、沉降及不均匀沉降原因分析

原地基经强夯压实并经现场原位压板试验后是合格的，而实际建筑物完成后却产生这样大的沉降和不均匀沉降，原因何在呢？

据观测到的部分的沉降情况分析，水池产生沉降的主要原因是由于下卧软土层的固结沉降，目前沉降还未完成，在两个水池紧靠的地方沉降量是最大的。这主要是由于应力叠加相互影响，使该处沉降最大。如图2所示。

填土层软土层软土层

填土层

图4尺寸效应下卧软层

软层

软层

硬层

硬层

图5下卧硬层情况

压板静载检测试验时，地基承载力是够的，且沉降较小，但为什么水池施工后沉降远大于试验时的沉降呢？这主要是由于压板试验的尺寸较小，常规地基压板荷载试验时压板直径为0.79m ，其应力影响的深度有限，当应力影响在3倍尺寸范围时，压板试验检测到的主要是经强夯后压实的填土层的承载力，而反映不到其软弱下卧层，但当实际水池受荷时，其尺寸远大于压板试验时的尺寸，这样水池荷载的应力将扩散到软弱下卧层，从而使软弱下卧层产生变形，如图所示。因此，水池荷载作用下的沉降主要是由于下卧软土层产生的沉降，且在应力叠加最严重区沉降最大。 五、启示

设计人员要有明确的力学概念，不要被原位试验结果所蒙蔽，要清楚试验条件与实际建筑物边界条件的异同，用好试验结果，明确试验的局限性，尤其是尺寸效应，这是工程中遇到软弱下卧层时要注意的问题。像这种有软弱下卧层的情况直接用压板试验结果是错误和不安全的。

但另一方面，若下卧层是硬层，则直接应用这样的试验结果则又是偏于保守的，如图所

示，因这时压板试验主要反映的是上部软层的承载力，而对下部硬层的承载特性未能反映。

二、施工顺序的影响

案例3

1、工程概况

某城市防洪挡土结构示意图如图1所示，该场地原为一斜坡，为美化城市，现要施工一挡土结构如图1所示，靠岸一侧为墙,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。

由于场地存在软土层，因而采用桩基进行处理。

图1.

2

、施工顺序及事故情况

施工顺序为先打桩，完成地梁施工以及11.8m 高程以下的侧墙及梁柱，然后在墙后岸上的斜坡进行填土至11.8m ，再继续施工11.8m 高程以上的结构和回填靠河一侧7.2m 高程处的反压土坡。

当施工完成后，发现柱子倾斜，11.8m 高程处的横梁产生裂缝，后进一步开挖，发现地梁也有断裂破坏。

现场调查发现，靠河一侧的柱子有明显的倾斜和弯曲，在11.8m 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2所示，现场照片则如图3和图4所示。