第一节 地基工程事故原因分析
一、地质勘察问题
地质勘察方面存在的主要问题如下。
①地质勘察工作欠认真,所提供的土性指标及地基承载力不确切。
②地质勘察时,钻孔间距太大,不能全面准确地反映地基的实际情况。在丘陵地区的建筑中,由于这个原因造成的事故实例比平原地区多。
③地质勘察时,钻孔深度不够。如有的工程在没有查清较深地基中有无软弱层、暗浜、墓穴、孔洞等情况下,仅根据勘察资料提供的地表面或基础底面以下深度不大的地基情况进行地基基础设计,因而造成地基的不均匀沉降,导致建筑物裂缝。
④地质勘察报告不详细、不准确,造成地基基础设计方案的错误。如四川某地一工程,根据建筑物两端钻孔提供的岩石埋藏深度在基础底面以下5m的资料,采用了5m长的爆扩桩基础。建成后,在建筑物中部产生了较大沉降,墙体开裂。经补充勘察,发现建筑物基础到岩石层表面深度达15~17m,爆扩桩悬浮在软土中,是造成不均匀沉降的根源。
二、设计方案及计算问题
1.原设计方案不尽合理
有些工程的地质条件差、变化复杂,由于设计方案选择不合理,不能满足上部结构与荷载的要求,因而引起建筑物开裂或倾斜。
如厦门市某大楼为七层框架结构(局部八层),片筏基础,地基为软土,采用砂井处理方案,而未采用顶压措施,大楼建成后,差异沉降达56.6cm,最大倾斜达1.69%。规范规定的允许倾斜值为0.004,大楼的倾斜值超过规范的允许值,导致电梯无法安装。
2.盲目套用图集设计,不因地制宜
由于各地的工程地质条件千差万别,错综复杂,即使同一地点也不尽相同,再加上建筑物的结构型式、平面布置及使用条件也往往不同,所以很难找到一个完全相同的例子,也无法做出一套包罗万象的标准图。因此,在考虑地基基础问题时,必须在对具体问题充分分析的基础上,正确地灵活运用土力学地基基础与工程地质知识,以获得经济合理的方案。如果盲目地进行地基基础设计,或者死搬硬套的“标准图”,将贻害无穷。
如湖北某磷肥厂熟化车间,基础没按实际地基条件设计,而是套用标准图设计图纸,建成后厂房柱子内倾并开裂,影响正常生产。
3.设计计算错误,荷载不准确
这类事故多数因设计者不具备相应的设计水平,未取得可靠的地质资料,就盲目进行设计,设计又没有经过相应的复核审查,使错误设计计算得不到及时纠正而酿成。如广东某旅店建筑,就是因上部结构设计计算错误,使地基超负荷,造成建筑物倒塌的事故。
三、施工问题
工程管理不善,未按建设要求与设计施工程序办事。如洛阳市某宿舍楼工程,地基采用灰土挤密桩处理。因管理混乱,工地上没有一个技术人员自始至终进行技术把关,缺乏细致认真的技术交底和质量检查。施工严重违反操作规程,使灰土挤密桩质量低劣,最后不得不全部返工重做,造成较大的经济损失。
四、环境及使用问题
1.基础施工的环境效应
打桩、钻孔灌注桩及深基坑开挖对周围环境所引起的不良影响,是当前城市建设中反映特别突出的问题,主要是对周围已有建筑物的危害。如南京市某书店,在桩基施工中,因打桩振动影响,引起附近某部队家属宿舍墙体开裂,地面、楼板裂缝。钻孔灌注桩可以避免打入桩振动的不良影响,但钻孔灌注桩当穿过砂层施工时,若未能及时用泥浆护孔,则会造成孔中涌砂、塌孔,对周围已有建筑物构成威胁。如某市一幢12层的大楼,采用贯穿砂砾石层直达基岩的钻孔灌注桩施工方案。桩长30m,桩径700mm,全场地共73根桩,从开始施工到施工结束历时两个月。在施工完20多根桩时,东西两侧相邻两幢三层办公楼严重开裂,邻近两幢五层和六层建筑物也受到不同程度的影响,周围地面和围墙裂缝宽达3~4cm。当50根桩施工完时,相邻两幢三层办公楼不得不拆除。这是钻孔灌注桩在复杂地质条件下碰到砂层,而未用泥浆护孔造成的严重工程事故。
2.地下水位变化
由于地质、气象、水文、人类的生产活动等因素的作用,地下水位经常会有很大的变化,这种变化对已有建筑物可能引起各种不良的后果。特别是当地下水位在基础底面以下变化时,后果更为严重。当地下水位在基础底面以下压缩层范围内上升时,水能浸湿和软化岩土,从而使地基的强度降低,压缩性增大,建筑物就会产生过大的沉降或不均匀沉降,最终导致其倾斜或开裂。对于结构不稳定的基土,如湿陷性黄土、膨胀土等影响尤为严重。若地下水位在基础底面以下压缩层范围内下降时,水的渗流方向与土的重力方向一致,地基中的有效应力增加,基础就会产生附加沉降。如果地基土质不均匀,或者地下水位不是缓慢而均匀地下降,基础就会产生不均匀沉降,造成建筑物倾斜,甚至破坏。
在建筑地区,地下水位变化常与抽水、排水有关。因为局部的抽水或排水,能使基础底面以下地下水位突然下降,从而引起建筑物变形。
3.使用条件变化所引起的地基土应力分布和性状变化
大面积堆载会引起邻近浅基础的不均匀沉降,此类事故多发生于工业仓库和工业厂房。厂房与仓库的地面堆载范围和数量经常变化,而且堆载很不均匀。因此,容易造成基础向内倾斜,对上部结构和生产使用带来不良的后果。主要表现有:柱、墙开裂;桥式吊车产生滑车和卡轨现象;地坪及地下管道损坏等。
上下水管漏水长期未进行修理,引起地基湿陷事故。在湿陷性黄土地区此类事故较为多见,如华北有色矿山公司的宿舍区坐落在湿陷性黄土地区,因单身宿舍水管损坏漏水,长期无人过问,引起9幢房屋开裂,一幢最严重的裂缝已达2~3cm,危及安全,导致不能入住。