建筑和土木工程專業(yè)(已修改)
2024-12-22 04:07 本頁面
【正文】 摘要 :通過實例 ,介紹了四個地基土含水量變化導(dǎo)致的工程事故。諸事故的肇事原因都與水有關(guān) ,一種是地下水被抽走 ,后又回灌 ,從而在土層內(nèi)形成塌陷 。一種是潛流的強(qiáng)力沖刷造成地基塌陷 。一種是少見的大旱使膨脹土發(fā)生干縮 。一種是土壤中堿液濃度過大造成土壤濕陷。所有這些現(xiàn)象是非常少見而難以預(yù)料的 ,對勘察設(shè)計者具有指導(dǎo)意義。 關(guān)鍵詞 :地基土含水量變化 裂縫 地下水 膨脹土 化學(xué)污染 地基土含水量變化是指土層、邊坡、地下水位以及土質(zhì)、水質(zhì)等受到天然或人為的破壞或改變 ,通常表現(xiàn)為 :地下水位突然、大幅度地升降和潛 流沖蝕 。場地附近后期挖方 。膨脹土層的起伏變化 。工程本身后期超載或附近地面超載 。化學(xué)污染等等。地基土含水量變化引起建筑物不均勻沉降 ,從而造成工程事故的實例很多 ,本文僅列舉四個典型實例。 1 地下水變遷引起的建筑物裂縫分析 工程及裂縫概況 某小學(xué)有三座教學(xué)樓 (平面布置見圖 1),均為三層磚混結(jié)構(gòu) ,條形基礎(chǔ) ,于 1979年 1月動工 ,同年底竣工 ,并已安全使用了 8 年。 1987 年 10 月 10 日、 11 日連續(xù)兩天下大雨 ,14 日上午 ,三號樓的東半部突然發(fā)生裂縫 ,嵌入橫墻的挑梁與墻發(fā)生錯動 (圖 2),南側(cè)一處門與窗之間的墻在過梁標(biāo)高處水平裂斷并略向內(nèi)傾斜 ,北側(cè)有一塊窗玻璃在正上課的時候被擠破。當(dāng)天檢查院內(nèi)一號、二號教學(xué)樓未見裂縫 ,一個月之后 ,這二座教學(xué)樓也出現(xiàn)了裂縫 ,其形狀及性質(zhì)與三號樓相同。在這期間 ,三號樓的裂縫范圍往西發(fā)展到了該樓的西半部的南墻 ,之后又發(fā)展到了其北墻 ,而東半部的裂縫越來越嚴(yán)重。值得注意的是 ,裂縫初期向北傾斜的門與窗間墻看上去又扶正了。總起來說 ,裂縫的特點為 : (1)裂縫發(fā)生突然且發(fā)展迅速 ,涉及的范圍大 。 (2)原來斷裂后向北傾斜的門窗間墻后來又扶正了 。 (3)橫墻上的裂縫有明顯地來回水平錯動的跡象 ,既像遭過震害的房屋裂縫 ,又有點像采空區(qū)房屋的裂縫。 地基基礎(chǔ)與地質(zhì)環(huán)境 該工程采用天然地基 ,設(shè)計前未作專門的地質(zhì)勘察 ,開槽時發(fā)現(xiàn)東半部的砂土很松散 ,因此對這一部分基礎(chǔ)作了加深 60cm 和加寬 10cm 的處理 ,達(dá)到基礎(chǔ)埋深 。 事故后進(jìn)行的勘探揭示 ,土層分布情況見表 1。 在該樓西側(cè)約 50m 處有一個臭水灣 ,1986 年市政部門要將此灣進(jìn)行改造、美化 ,便從 86年 6 月開始 ,用大功率泵將灣水抽光 ,接著進(jìn)行邊抽水邊挖深、削坡并砌筑亂石池 壁 ,這樣一直持續(xù)到 86 年 12 月底才改造完。改造完成后 ,立即向灣內(nèi)注滿了水。 裂縫原因分析 裂縫的出現(xiàn)及發(fā)展過程表明 ,該工程地基發(fā)生了劇烈的不均勻沉陷。從地質(zhì)分布情況看 ,該工程地基以砂類土為主 ,所以地基沉降應(yīng)在工程完工后不久完成 ,假如地基中存在著未經(jīng)查明的溝坑、暗浜、墳井等局部缺陷 ,這么長的時間也早應(yīng)該表現(xiàn)出來了 ,不至于安全使用 8 年之久。所以 ,該建筑物裂縫肯定是由后來的地基土含水量變化所引發(fā)的。 經(jīng)調(diào)查證實 ,這三座教學(xué)樓的地基確實經(jīng)歷過近距離、長時間的抽水 ,然后又注水和連降兩次大雨的 遭遇 ,裂縫就是從大雨之后開始出現(xiàn)的。距教學(xué)樓 50m 遠(yuǎn)的臭水灣 ,歷來作為集納附近區(qū)域的污水和雨水之用 ,積水被地下 10 米處的粘土層所隔 ,所以盡管該地區(qū)大旱十幾年 ,周圍地下水位已降至 30 米以下 ,但此灣中的水還是滿的 ,附近的砂土層中必有一片淺層的滯水存在。 勘探結(jié)果表明 ,本工程地基的粗砂層與臭水灣相通 ,臭水灣改造過程中抽水、注水所引起的地下水位的變化已經(jīng)波及到了該工程地基的主要壓縮層。當(dāng)?shù)叵滤樽吆?,那部分土的計算重度由 8kN/m3 突增為 18kN/m3,并在砂層中留下了可壓縮孔隙 ,勢必發(fā)生自重沉實或塌陷 ,從而 出現(xiàn)空洞 ,但沒有立即塌下來 ,是由于上部砂土的起拱作用。在連降兩天大雨后 ,雨水迅速滲下去 ,浸濕了洞頂上土層 ,增加了土的重量 ,降低了砂土的摩擦力 ,其拱作用被破壞而塌陷 ,這是極有可能的一個方面 。另一種可能是 ,抽掉水的砂土層 ,因自重沉落而出現(xiàn)某種程度的空洞 ,當(dāng)重新注水時 ,地下水位回升 ,使空洞頂上的砂土自下而上的被浸濕 ,重量增加而塌陷。勘探結(jié)果表明 ,教學(xué)樓發(fā)生裂縫時 ,灣中回注的水確已自西向東回到了該樓地下 裂縫發(fā)展范圍逐步擴(kuò)大 ,遍及了整個校園的三座教學(xué)樓一事 ,證明了前面關(guān)于空洞逐漸塌 陷的判斷。三號樓西半部的土層和東半部不同 ,西部含粘粒多 ,東部含粘粒少 ,這與施工時發(fā)現(xiàn)的情況一致 ,這正是三號樓東半部裂縫出現(xiàn)早而且嚴(yán)重的原因。 三座教學(xué)樓裂縫發(fā)展越來越嚴(yán)重 ,最后全部拆除了。 小結(jié) 筆者遇到的因局部滯水或地基浸濕而造成的建筑物裂縫已有數(shù)起 ,有的使房屋整體傾斜 ,有的使房屋縱向均勻彎曲 ,導(dǎo)致縱墻開裂。該例中地下水變異的情況比較特殊 ,既有水位下降造成干塌的可能 ,又有回灌時的浸塌的可能 ,也有地面雨水向下浸滲導(dǎo)致塌陷的可能。由于砂土的沉落變形是突然的 ,所以墻體裂縫的反應(yīng)特別劇烈 ,特別嚴(yán)重。 2 水土流失引起的建筑物裂縫分析 工程及裂縫概況 某水庫給水工程取水廠的綜合樓、變電間和加氯間等坐落在鞋山南坡 ,原地形多為沖溝 ,六零年修建水庫時 ,大量廢棄的石渣被填入溝內(nèi) ,后來又經(jīng)過大規(guī)模地填溝造地 ,在碎石上面覆蓋了一層土。該工程平面位置及原山坡地形示于圖 3中。圖中北圍墻以外為上山坡 ,南圍墻則為水庫邊的擋土墻 ,高 米 ,墻頂與建筑場地平。綜合樓為二層 (局部三層 ),施工前已探明 ,其下為碎石雜填土 ,較深且不密實 ,因而進(jìn)行了強(qiáng)夯處理 ,其他二項工程均為平房 ,未進(jìn)行專門勘探 ,只是開槽后局部進(jìn)行了換土處理。 一九八九年七
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