【文章內容簡介】 察報告地層剖面 (南側 )； (b)重新勘察地層剖面 (南側 ) l979年在該庫房樓設計時所采用的 “ 建筑地 基勘察報告 ” 地層 剖面圖見圖 565。該報告建 議的地基持力層為②層，地基設計強 學習資料僅供參考 36 度取 f＝ 100kN／ m2。 ?為研究事故原因和加固方案，于 1984年 10月重新鉆探，在 庫房南北外墻各布置 4孔，孔深 6～ 7m，都鉆至堅實卵石層終孔。 同時進行原位測試與土工試驗。查明土層分布如下： ?表面為填土，疏松，厚 —； ?第二層②為新近代沖積粘性土，場地南為粘土，場地北還有 粉質粘土和粉土，呈可塑至軟塑狀態(tài)，厚 ～ ； ?第三層③為有機土和泥炭，黑色；有機土為飽和可塑狀態(tài)， 厚 ～ ；泥炭 層極疏松，稍濕，狀如蜂窩煤引火用炭 餅，有大量未腐爛植物質，含量高達 ％，壓縮性極大；泥炭 層厚度極不均勻，東西兩端很薄， l＃ 、 4＃ 、 8＃ 三孔無， 7＃ 孔厚 度超過 2m； ? 第四層④為粉砂，灰色 —灰黑色，密實， (東南局部有細砂薄 層 )厚度很不均勻， 1＃ 、 5＃ 厚度超過 2m， 3＃ 孔無， 7＃ 孔僅 厚。 學習資料僅供參考 37 (3)事故原因分析 1)原勘察失誤是事故的主因。原 “ 勘察報告 ” 雖有 7個鉆孔 資料，但僅有庫房對角線的 41＃ 46＃ 孔分別深 、 ，其 余 5個孔深只有 2m多，遠不及地基 受壓層深度。 ?更值得注意的是，其中有 2個孔已穿透有機土與泥炭層 但卻未做記錄， “報告”中也未說 明，只是簡單地建議地基計算 強度為 R＝ ／ cm2 ，即 fk＝ 100kN／ m2。這是該庫房發(fā)生嚴 重質量問題的根源。 2) 設計人員面對這份粗糙而不滿足設計要求的 “ 勘察 報 告 ” ，并末提出補做勘察的要求。此外， (GBJ7—89)規(guī)定對于三 層和三層以上房屋，其長高比 L／ H宜小于或等于 ； ?本例雖為二層砌體結構，但長高比 L／ H＝ ／ ＝ ，此值 》 ，導致房屋的整 體剛度過小，對地基過大不均勻 沉降的調整能力太弱。設計人又未采取加強上部結構剛度的有 力結構措施，也是導致墻體開裂的重要原因。 學習資料僅供參考 38 (4)加固處理做法 曾經考慮了 4種加固方案 ： 1) 三重管旋噴樁定向旋噴法 ——在 基礎底面以下形成半徑為 ～ ，托住基礎使它們不再繼續(xù)下沉。但因為基 礎底面寬度為 ，旋噴樁只能 托住基底外側部分，將造成基 礎偏心受壓；同時由于該庫房北側可供施工的空間狹窄，難以 安置旋噴法的施工機械。 2)混凝土灌注樁架梁法 ——如若采用常規(guī)灌注樁直徑，地基中 的軟弱土層可能造成縮頸；若采用大直徑灌注樁，工程量大， 造價高。 3) 鋼管樁架梁法 ——經估算需用直徑 φ200 、長 6m 的 132 根鋼 管，不僅造價高而且在室內分段打入后的連接做法既不易又難 以保證質量。 4)鋼筋混凝土預制樁架梁法 ——它的投資少，接樁采用硫磺 學習資料僅供參考 39 膠泥粘法，快速方便，被定為實施方案。所設計的預制樁橫截 面為 180mm 180mm，八角形，第一節(jié)長 260cm，下部 30cm為 尖錐形，便于打入土中，第二、三節(jié)長 170cm，便于運輸 (庫房 室內凈高 ，該樁分三節(jié)才能施工 )。預制樁布置在墻體兩 側，間距 2—3m不等。橫梁采 用鋼筋混凝土現(xiàn)澆梁，位于基礎 墻的圈梁底側。 按上述第 (4)方案加固 后，未在加固部位新發(fā)現(xiàn)裂縫，房屋 使用情況良好。 工程實例 3: 某五層住宅工程，全長 ，總寬 。樓板采用長 向預制空心板，由三條縱墻承重 (圖 566)。橫墻為自承重墻。 基礎為三步灰土、磚砌大放腳。地基為第四紀沖積亞粘土，密 實，壓縮性低，地基承載力可達 250kN／ m2 ，設計時取 180kN ／ m2。 學習資料僅供參考 40 圖 566某 住宅平面、裂縫及地質剖面示意 (a)平面及補鉆孔； (b)補充勘察土層剖面 (1)房屋開裂情況 該工程主體結構完工后，進行了一次檢查，發(fā)現(xiàn)西南角門口 學習資料僅供參考 41 處有一斜向裂縫，最寬處達 10mm，直至灰土基礎上皮。裂縫 上 寬下窄，自下而上向西傾斜。當時在裂縫處貼石膏兩塊，一周 后，上面一塊石膏裂開 1mm左右。同時，內墻門洞 處也有新裂 縫出現(xiàn)，而且一層頂部墻身外角略有外傾。這些跡象表明，地 基的不均勻沉降在發(fā)展中。 (2)補充勘察得到的西南角土層分布 經過對房屋西南角進行鉆孔補充勘察，發(fā)現(xiàn)產生裂縫的屋角 恰好座落在壓縮性較高的亞粘土回填土上。 ?補充勘察共計 8個鉆孔 (分布見圖 566a)，各鉆孔土層分 布見圖 566b。 ?由圖可見，回填土的深度以西南角最深，向東向北逐漸 變淺。填土的壓縮系數(shù) a12＝ ， e＝ ?；靥钔翆右韵聻楹? 厚 學習資料僅供參考 42 的黃褐色可塑性亞粘土， e＝ ，＝ 52％， Ip＝ ， IL＝ 。 過去施工時，曾經發(fā)現(xiàn)該處回填土的土質很差，但只是局部將基 礎加深 80cm，以 3:7灰土回填，且加深部 分與原來的灰土基礎寬 度相等。補充勘察資料說明，局部加深的灰土層下還有 的回填土層，向東約 11～ 12m，向北約 12～ 14m，逐漸減薄至 0。 ? 根據(jù)估算，墻角處的自由沉降量可達 ，而無回填土 處的自由沉降量只有 ，差異 (局部傾斜約 )規(guī)范規(guī) 定的允許值 )。 ?從上述情況看，裂縫的產生主要是由于對回填土沒有全部 挖除，因而產生過大不均勻沉降的緣故。 學習資料僅供參考 43 ?此外，上部房屋的整體剛度很差，橫墻與樓板無聯(lián)系，各層 未設圈梁，也促使裂縫發(fā)展。 (3)加固處理做法 (圖 567) 采用柱墩架梁托底法，即在屋角墻體兩側各設置若干穿越回 填土座落在亞粘土層上的毛石混凝土柱墩 (直徑 1～ )，上架 鋼筋混凝土次主梁，將原磚墻基礎挑起。計算上考慮加固后房 屋能共同工作。 學習資料僅供參考 44 □ 傳力途徑是將縱墻荷載傳給貼墻兩側的次梁，再由次梁傳 給橫穿墻體的主梁和柱墩。為了使縱墻荷載傳給次梁，每隔 1m 左右在墻上剔一 12cm深槽，由次梁側 邊挑出槽齒伸入此深槽。 為了防止主梁混凝土在達到一定強度前過早受力，在柱墩與主 梁間保留 40cm空隙，待主梁混凝土達到設計強度的 50％后，再 澆筑梁墊。 □ 為了驗證此工程地基基礎加固的效果、加固前在外諾墻角 處 設 置 了 23 個 沉 降 觀 測 點。加固后第一個月測得沉降量為 ～ ，第二個月測得新沉降量為 ～ ，說明 效果良好。 學習資料僅供參考 567加固措施示意 (a)加固做法平面； (6)橫剖面； (b)梁墻結合處做法 [應吸取的教訓 ] 本節(jié)從 3個側面說明地基軟硬不均造成的危害 (房屋局部座落 45 學習資料僅供參考 45 在軟弱土層上、房屋完全座落在厚薄懸殊的軟弱土層上、房屋 座落在山區(qū)覆蓋層厚薄不同的土層上、房屋局部座落在回填土 上 )。 ? 我們不能要求房屋都建造在良好地基上，但必須對擬建 房屋的地基土層有全面了解，以便提出合理的地基處理方案， 使房屋盡可能座落在良好的天然或人工地基上。 ?我們也不可能要求房屋不發(fā)生不均勻沉降，但必須使上 部結構有足夠的整體剛度，以抵御房屋必然發(fā)生的不均勻沉降 而不致使墻體開裂。 本節(jié) 3個實 例的共同教訓是： 1)工程勘察工作做得粗糙。 2)地基選擇和處理方法不當。 未能 使房屋座落在比較均勻的 天然或人工地基上； 3)上部結構整體剛度弱。 這三 點教訓也就是平時常說的 “ 情況 學習資料僅供參考 46 不明，決心不大，方法不好 ” 。 3個實例的加固方案之所以成功，也是在這三方面認真考 慮和妥當解決的結果。 二、因建筑物基礎底面土壓力過大超過地基承裁力造成的事 故 ?地基承載力是建筑地基基礎設計中的一個關鍵指標。各 類地基承受基礎傳來荷載的能力都有一定的限度。 ?超過這一限度，首先發(fā)生的是建筑物具有較大的不均勻 沉降，引起房屋開裂；如果超越這一限度過多，則可能因地基 土發(fā)生剪切破壞而整體滑動或急劇下沉，造成房屋的傾倒或嚴 重受損。 ?下面列舉兩個全世界聞名的實例。 工程實例 1： 加拿大特朗斯康谷倉、平面呈矩形，長度 59． 44m，寬度 學習資料僅供參考 48 ，高度 ，容積 36368m3。谷倉為圓筒倉，每排 13個 倉， 5排，總計 65個圓筒倉組成。 谷倉的基礎為整塊鋼筋混凝土 筏板基礎，基礎厚度 61cm，基礎埋深 。 ?1911年該谷倉開始施工， 1913年秋完工。谷倉自重 20220t，相當于裝滿谷物后總重量的 ％。 1913年 9月起，往 此谷倉裝谷物，仔細裝載，均勻分布。 ? 10月，當谷倉裝 31822m3谷物時，發(fā)現(xiàn)谷倉下沉，一小時 沉降達 。結構物向西傾斜，并在 24小時內，整座谷倉傾 倒，傾斜度離垂線達 26053‘。谷倉西端下沉 ，東端上抬 。 10月 18日，檢查傾倒后谷倉 上部鋼筋混凝土筒倉，堅如 盤石，僅有極少的表面裂縫。見圖 568。 學習資料僅供參考 49 (a) 圖 568加拿大谷倉 （ a）谷倉因地基滑動傾倒現(xiàn)場；（ b）谷倉傾倒事故剖面示意 學習資料僅供參考 50 (1)事故原因分析 ?經檢查，谷倉工程未做勘察。設計根據(jù)鄰近工程基槽開 挖試驗結果，計算地基承載力為 352kPa，應用到這個谷倉。谷 倉場地位于冰川湖的盆地中。地基表層為近代沉積層，厚 3m； 表層下面為冰川沉積粘土層，厚達 。粘土層下面為冰川下 冰債層，固結良好。厚為 3m。 ?1952年在離谷倉 ，從粘 土原狀試樣 測得：粘土層的平均含水量隨深度而增加，從 40％到約 60％； 無側限抗壓強度 qu從 ，平均為 ； 平均液限 ω＝ 105％，塑限 ωp＝ 35％，塑性指數(shù)高達 IP＝ 70。由 試驗可知這層粘土是高膠體、高塑性的。 ?按太沙基教授公式計算地基承載力人如采用粘土層無側 限抗壓強度平均值 100kPa，則 f為 ，小于谷倉地基破壞 時的基礎底面壓力 。若用 qumin＝ ，則 f＝ ，更遠小于谷倉地基滑動時的實際基底壓力。 學習資料僅供參考 51 卡拉費斯計算指出：加荷速率對地基事故起作用，因為荷載突 然施加的地基承載力小于加荷固結逐漸進行的承載力，這對粘 土尤為重要。因粘土需很長時間才能完全固結。據(jù)裴克教授資 料計算，抗剪強度增長所需時間約為 1年，而谷物荷載施加僅 45天，幾乎相當于突然加荷。 ?綜上所述，加拿大特朗斯康谷倉破壞的主要原因為：谷 倉事先未做勘察，設計盲目進行，采用設計荷載遠超過地基土 的承載力值，導致谷倉發(fā)生地基整體滑動破壞的嚴重事故。 (2)事故處理方法 ?在谷倉基礎下，新做 70多個混凝土墩，支承在 巖石地基 上。用 50t級千斤頂 388個，逐漸將傾斜的基礎 頂起來。補救工 程在傾斜谷倉底部水平巷道中進行。新做混凝土墩基深度達 。 ? 經過上述糾傾處理后，谷倉于 1916年恢復使用，但處理 的費用是昂貴的。 學習資料僅供參考 52 工程實例 2： ?近代世界上另一最嚴重的因地基承載力失效而導致破壞 的建筑物，是美國紐約的一座大型水泥倉庫。這座水泥倉庫位 于紐約市漢森河旁，它的上部結構為圓筒形殼，直徑 d＝ 13m， 高度 ；其 基礎為整塊鋼筋混凝土筏板基礎，筏板厚度 ，基礎埋深 。 ?1940年 當這座水泥倉庫裝載水泥后，發(fā)生嚴重下沉，隨后 整座水泥倉庫發(fā)生傾倒。傾倒后倉庫的傾角達 450。地基土被擠 出地面高 。與此同時，離水泥筒倉凈距 23m 以外的辦公 樓，受水泥倉庫傾倒的影響也發(fā)生傾斜。 學習資料僅供參考 53 （ α）水泥倉庫因地基滑動傾倒現(xiàn)場；（ b）倉庫傾倒事故剖面圖 (a) (b) 圖 569 美國水泥倉庫事故 學習資料僅供參考 54 事故原因分析如下： ?紐約水泥倉庫的地基土分為 4層 (圖 569b)： ?表層①為粘土，黃色，厚度 ； 第②層為粘土，藍色，層狀，標準貫入試驗錘擊數(shù) N＝ 8～ 11，估 計承載力為 84—105kPa，厚度 ； ?第③層為碎石混粘土，棕色，厚度僅 ； ?第④層為巖石。水泥倉庫筏板基礎位于表層黃色粘土中部； ?由于黃色粘土層不厚，基礎底面以下僅約 ，基礎寬度超 過 13m， 地基主要持力層為第②層藍色粘土； ?水泥倉庫高度達 ，裝載水泥后的基 地荷載估計在 200～ 250kPa之間，遠 大于藍色粘土的地基承載力，使倉庫地基發(fā) 生剪切強度破壞而整體滑動； ?由于地基軟弱，地基整體滑動產生巨大的滑動力，使滑動 學習資料僅供參考 54 體外側土發(fā)生變形，也導致 23m外的辦公樓地基變形而傾斜 。 ?美國紐約水泥倉庫設計時沒有認真進行地基承載力的計 算，這是這次事故的主要原因。當