1、本講內(nèi)容：一、基礎(chǔ)工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀二、案例分析三、基礎(chǔ)施工四、基坑支護(hù)施工本講內(nèi)容：五、地下水控制六、土方工程七、邊坡工程八、典型案例分析與經(jīng)驗(yàn)交流。一、總則與術(shù)語(yǔ)（1）、為了在建筑地基、基礎(chǔ)與基坑工程的施工中做到安全適用、保護(hù)環(huán)境、確保質(zhì)量、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，特制訂本規(guī)范。本規(guī)范適用于建筑地基、基礎(chǔ)與基坑工程的施工，其它類(lèi)似工程可參照使用。我國(guó)近十年深基礎(chǔ)工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)深基礎(chǔ)工程技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望 大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)建設(shè)促進(jìn)了深基礎(chǔ)工程大發(fā)展,深基礎(chǔ)工程，按照中外工程界學(xué)術(shù)界的共識(shí)，主要是指樁基及基坑工程兩大范疇。前者為上部結(jié)構(gòu)提供可靠的支承，后者為開(kāi)發(fā)利用地下空間提供安全保障.1. 1

2、高速鐵路建設(shè)截至2011年，高鐵總運(yùn)營(yíng)里程達(dá)到13073km，至2020 年將達(dá)到16000km，從而將構(gòu)成全球領(lǐng)先的最大高鐵網(wǎng)絡(luò)。京滬高鐵全長(zhǎng)1318km，是當(dāng)今世界一次建成線(xiàn)路最長(zhǎng)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最高的高速鐵路。高鐵均采用無(wú)碴道床，并有高架封閉。我國(guó)高鐵的最高試驗(yàn)時(shí)速達(dá)到486.1km。 我國(guó)已建、在建的高鐵路基、橋梁、站房等設(shè)施，所應(yīng)用的基樁數(shù)量估計(jì)已達(dá)1000萬(wàn)根以上，它們分布于各種復(fù)雜的地質(zhì)條件和環(huán)境條件。近10年來(lái)，我國(guó)“八縱八橫”高速鐵路網(wǎng)的建設(shè)也應(yīng)用了大量深基礎(chǔ)工程。建于青藏高原的鐵路橋梁大量采用了大直徑挖孔樁，破解了在凍土層、礫石、漂石和基巖中成孔灌樁的難題。 貫通我國(guó)東西部的關(guān)鍵

3、瓶頸，建于崇山峻嶺、懸崖峭壁、溶洞暗河之間、穿越古蜀道的宜(昌)萬(wàn)(州)鐵路是我國(guó)乃至世界鐵路建設(shè)中最困難、最復(fù)雜的線(xiàn)路之一。它全線(xiàn)長(zhǎng)僅377km，總投資高達(dá)226億元，工期長(zhǎng)達(dá)7年(2003年12月2010年12月)。全線(xiàn)有橋梁253座，橋高超過(guò)100m 的有23座，最高橋墩高達(dá)128m，基礎(chǔ)深入溶洞幾十米，基礎(chǔ)橫截面甚至達(dá)數(shù)百至1000m2，堪稱(chēng)罕見(jiàn)的深基礎(chǔ)。1.2城市軌道交通建設(shè)10 年來(lái)，我國(guó)城市軌道交通建設(shè)快速發(fā)展。北京等12個(gè)城市的軌道交通至2010底運(yùn)營(yíng)里程總長(zhǎng)已達(dá)1270km，其中上海市420km，北京市336km，廣州市236km，3大城市相繼步入網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的階段。至2

4、010年底，已獲國(guó)家批準(zhǔn)建設(shè)軌道交通的29個(gè)城市在建總里程約1800km。預(yù)計(jì)至2020年，我國(guó)城市軌道交通總里程將達(dá)6000km，位居世界各國(guó)之首。據(jù)估計(jì)，我國(guó)軌道交通包括地鐵和輕軌線(xiàn)路上已建成的車(chē)站約2000座，若加上各條線(xiàn)路終端相關(guān)的維修保養(yǎng)車(chē)庫(kù)車(chē)輛段和控制調(diào)度等場(chǎng)所，深基坑工程規(guī)模巨大，而且為了方便乘客可以在多條線(xiàn)路之間做到同站“無(wú)縫對(duì)接”或“零換乘”，以及在車(chē)站等處開(kāi)發(fā)上蓋物業(yè)等，均使得其基坑工程設(shè)計(jì)與施工的難度越來(lái)越大。1.3各類(lèi)橋梁和港口碼頭建設(shè)我國(guó)普速公路和高速公路均迅速發(fā)展，已形成了“五縱七橫”共3.5萬(wàn)km的國(guó)道主干線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)了跨江跨河跨海的大橋、特大橋的大量興建。加之?dāng)?shù)

5、百座城市道路網(wǎng)的發(fā)展，造就了高架路與立交橋星羅棋布，逶迤曲折。公路和城市各類(lèi)橋梁主要也采用各種混凝土灌注樁和擴(kuò)底樁;近年鋼管樁的用量有所增加。許多港口碼頭因有水上運(yùn)輸之便，采用大直徑后張法預(yù)應(yīng)力大管樁，減少了樁身成樁質(zhì)量的風(fēng)險(xiǎn)。10年來(lái)，在我國(guó)已建和在建的數(shù)百座大橋、特大橋中，有數(shù)座橋梁尤為著稱(chēng)于世。 1）在21世紀(jì)之初開(kāi)工，2008年5月建成通車(chē)，世界最長(zhǎng)的跨海大橋杭州灣大橋，全長(zhǎng)36km，橋?qū)?3m，雙向6車(chē)道，采用了鉆孔灌注樁(3400根)和鋼管樁(5474根，樁長(zhǎng)7189m，直徑1.51.6m，鋼管壁厚20，22mm)。東海大橋上海南匯蘆潮港至寧波大小洋山港的東海大橋，2005年建成，

6、全長(zhǎng)32.5km，雙向6車(chē)道，采用2.5m、長(zhǎng)110m嵌巖鉆孔灌注樁及長(zhǎng)60m的1.5m 鋼管樁。大規(guī)模成功應(yīng)用了海上砂樁技術(shù)(見(jiàn)圖3);東海大橋的海上風(fēng)力發(fā)電站規(guī)模為亞洲最大。世界最長(zhǎng)的跨海大橋杭州灣大橋，在21世紀(jì)之初開(kāi)工，2008年5月建成通車(chē)，全長(zhǎng)36km，橋?qū)?3m，雙向6車(chē)道，采用了鉆孔灌注樁(3400根)和鋼管樁(5474根，樁長(zhǎng)7189m，直徑1.51.6m，鋼管壁厚22mm)。杭州灣大橋膠州灣海灣大橋我國(guó)首座海上橋梁集群工程膠州灣海灣大橋，也稱(chēng)青島海灣大橋，跨膠州灣海域而建，將青島市與近海島嶼黃島連接，全長(zhǎng)36.48km，寬35m，采用大直徑鉆孔灌注樁，2007年5月開(kāi)工，建

7、成后超過(guò)杭州灣大橋而成為世界最長(zhǎng)跨海大橋。嘉( 興) 紹( 興) 跨江大橋嘉( 興) 紹( 興) 跨江大橋，采用3. 8m 110m( 長(zhǎng)) 的特大直徑鉆孔灌注樁，單根樁混凝土灌注量達(dá)1 300m3 ，施工用的鋼管護(hù)筒重達(dá)40t。潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋 江蘇鎮(zhèn)江至揚(yáng)州的潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋，2000 年10月開(kāi)工，2005 年5月建成通車(chē)，全長(zhǎng)35.66km，其南汊為懸索橋，北汊為斜拉橋，南北塔基均采用2.8m鉆孔灌注樁，南北錨碇基礎(chǔ)分別采用凍融排樁法和地下連續(xù)墻方案，基坑平面69m 50m，基坑深達(dá)50m蘇通長(zhǎng)江大橋是世界最長(zhǎng)的斜拉橋，全長(zhǎng)8146m，支承于(2.52.8)m(101119) m(長(zhǎng))的鉆孔樁

8、，于2009 年建成。南京大勝關(guān)鐵路橋 南京大勝關(guān)鐵路橋，全長(zhǎng)14.78km，是我國(guó)第1 座高速鐵路過(guò)江橋，也是世界最大可同時(shí)行車(chē)3種速度的大橋，即京滬高鐵雙線(xiàn)(300km/h)，滬漢蓉普鐵雙線(xiàn)(200km/h)及南京城市地鐵雙線(xiàn)(80km/h);采用2.8m112m(長(zhǎng))鉆孔灌注樁，支承于泥巖土; 2006 年9 月開(kāi)工，2009 年建成。西堠門(mén)大橋，自1999年開(kāi)工至2008 年建成貫通，是我國(guó)規(guī)模最大的橋路連接工程，全部采用大直徑鉆孔灌注樁。2）我國(guó)首座外海大橋上海南匯蘆潮港至寧波大小洋山港的東海大橋，2005年建成，全長(zhǎng)32.5km，雙向6車(chē)道，采用2.5m、長(zhǎng)110m嵌巖鉆孔灌注樁及

9、長(zhǎng)60m的1.5m 鋼管樁。大規(guī)模成功應(yīng)用了海上砂樁技術(shù)(見(jiàn)圖3);東海大橋的海上風(fēng)力發(fā)電站規(guī)模為亞洲最大。 3)我國(guó)首座海上橋梁集群工程膠州灣海灣大橋，也稱(chēng)青島海灣大橋，跨膠州灣海域而建，將青島市與近海島嶼黃島連接，全長(zhǎng)36.48km，寬35m，采用大直徑鉆孔灌注樁，2007年5月開(kāi)工，建成后將超過(guò)杭州灣大橋而成為世界最長(zhǎng)跨海大橋。 4) 嘉( 興) 紹( 興) 跨江大橋，采用3. 8m 110m( 長(zhǎng)) 的特大直徑鉆孔灌注樁，單根樁混凝土灌注量達(dá)1 300m3 ，施工用的鋼管護(hù)筒重達(dá)40t。5) 江蘇鎮(zhèn)江至揚(yáng)州的潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋，2000 年10月開(kāi)工，2005 年5月建成通車(chē)，全長(zhǎng)35.66

10、km，其南汊為懸索橋，北汊為斜拉橋，南北塔基均采用2.8m鉆孔灌注樁，南北錨碇基礎(chǔ)分別采用凍融排樁法和地下連續(xù)墻方案，基坑平面69m 50m，基坑深達(dá)50m。6) 江蘇蘇通長(zhǎng)江大橋(自蘇州常熟至南通)是世界最長(zhǎng)的斜拉橋，全長(zhǎng)8146m，樁經(jīng)(2.52.8)m(101119) m(長(zhǎng))的鉆孔樁，于2009 年建成，獲國(guó)際George Richardson獎(jiǎng)，是我國(guó)迄今獲此殊榮的首座橋梁工程。7) 南京大勝關(guān)鐵路橋，全長(zhǎng)14.78km，是我國(guó)第1 座高速鐵路過(guò)江橋，也是世界最大可同時(shí)行車(chē)3種速度的大橋，即京滬高鐵雙線(xiàn)(300km/h)，滬漢蓉普鐵雙線(xiàn)(200km/h)及南京城市地鐵雙線(xiàn)(80km/

11、h);采用2.8m112m(長(zhǎng))鉆孔灌注樁，支承于泥巖土; 2006 年9 月開(kāi)工，2009 年建成。 浙江臺(tái)州椒江二橋，橋?qū)?9. 5m，總長(zhǎng)3. 7km，采用了2.5m139m(長(zhǎng))的鉆孔灌注樁，進(jìn)入凝灰?guī)r深度3.5m，是我國(guó)當(dāng)今最長(zhǎng)鉆孔灌注樁。連接香港、珠海、澳門(mén)的港珠澳大橋和沉管隧道，全長(zhǎng)29. 6km，涉及諸多深基礎(chǔ)工程8) 浙江臺(tái)州椒江二橋，橋?qū)?9. 5m，總長(zhǎng)3. 7km，采用了2.5m139m(長(zhǎng))的鉆孔灌注樁，進(jìn)入凝灰?guī)r深度3.5m，是我國(guó)當(dāng)今最長(zhǎng)鉆孔灌注樁。9)在十二五規(guī)劃中已被列為“舟山群島新經(jīng)濟(jì)區(qū)”的連島大橋，全長(zhǎng)50km，海域含西堠門(mén)大橋等5座大橋，自1999年開(kāi)工

12、至2008 年建成貫通，是我國(guó)規(guī)模最大的橋路連接工程，全部采用大直徑鉆孔灌注樁。10) 連接香港、珠海、澳門(mén)的港珠澳大橋和沉管隧道，全長(zhǎng)29. 6km，涉及諸多深基礎(chǔ)工程。1. 4 多高層建筑及地下空間開(kāi)發(fā)建設(shè)中國(guó)已成為全球頭號(hào)建筑大國(guó)”。我國(guó)建造高樓之風(fēng)興起于20 世紀(jì)八九十年代，至今仍方興未艾。上海黃浦江畔繼420m 高的金茂大廈、492m 高的環(huán)球金融中心之后，一座632m高、121層的上海中心大廈已完成深基礎(chǔ)工程，成為我國(guó)第一、全球第二高樓。位于廣州的71 層珠江大廈是世界上最節(jié)能的摩天樓，受到了國(guó)際上的廣泛贊譽(yù)。在武漢，1座606m 的高樓(武漢中心)即將成為我國(guó)第二、全球第三高樓。

13、在二、三線(xiàn)城市如昆明等地，也無(wú)不矗立著200m甚至400m以上的高樓。據(jù)報(bào)道，在全球已建成的15座最高樓中，我國(guó)占6座;全球在建的10座最高樓中，我國(guó)占4座。2 深基礎(chǔ)工程應(yīng)對(duì)巨大挑戰(zhàn)的主要技術(shù)措施1) 加強(qiáng)設(shè)計(jì)施工技術(shù)的規(guī)范化管理。10 年來(lái)，全國(guó)各地產(chǎn)政學(xué)研企共同合作，有計(jì)劃地適時(shí)編制和修訂了一系列的地基基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)和基坑工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，包括適用于全國(guó)的，適用于不同部門(mén)、不同專(zhuān)業(yè)( 如建筑、鐵路、公路、橋梁、港口、城市軌道交通等) ，適用于不同地質(zhì)條件( 如軟土、膨脹土、濕陷性黃土、紅土、季節(jié)性?xún)鐾?、巖溶地區(qū)等) ，以及適用于不同省區(qū)市的地方性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，從而形成了全國(guó)較完整的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體

14、系，使勘察、設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)、驗(yàn)收等各項(xiàng)工作納入了規(guī)范化范疇。2) 成功研發(fā)推廣了適用于不同地質(zhì)條件、不同工程要求的一系列新樁型，借以提高樁基承載能力和節(jié)約資源，其中最常用的樁型包括鉆孔擴(kuò)底樁、擠擴(kuò)樁、旋挖鉆孔樁、長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁、多支盤(pán)樁、先張法預(yù)應(yīng)力管樁、后張法預(yù)應(yīng)力大直徑管樁、鉆孔咬合樁、壁板樁、薄壁筒樁、長(zhǎng)螺桿樁、CFG 樁等，并在工程實(shí)踐中創(chuàng)新了諸多實(shí)用的新工法。3) 從引進(jìn)借鑒到自主創(chuàng)新，成功制造了適合我國(guó)不同地質(zhì)和環(huán)境條件的多種樁工機(jī)械產(chǎn)品，如旋挖鉆孔樁機(jī)、長(zhǎng)螺旋鉆孔樁機(jī)、全套管鉆孔樁機(jī)、SMW 工法多軸攪拌機(jī)、大噸位靜壓樁機(jī)、地下連續(xù)墻挖槽機(jī)等，機(jī)械的主要性能有的已接近或達(dá)到國(guó)

15、際先進(jìn)水平，市場(chǎng)占有率逐步提高。2010年僅旋挖樁機(jī)生產(chǎn)量即達(dá)5000余臺(tái)，滿(mǎn)足了我國(guó)南北各地的施工需求，并出口至亞、非、歐一些國(guó)家和地區(qū)。4) 在各類(lèi)混凝土灌注樁中普遍推廣了卓有成效的“樁身、樁端后注漿工藝”，不僅消除了樁身泥皮和樁端沉渣的通病，并且加固了樁周和樁底一定范圍的土體，從而使樁身質(zhì)量獲得更可靠的保證，樁基沉降得以減少，單樁承載力大幅度提高。5)在樁基設(shè)計(jì)中，根據(jù)建筑物上部結(jié)構(gòu)與地基基礎(chǔ)共同作用的理念，因地制宜、因工程制宜，推廣了疏樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì); 沉降控制復(fù)合樁基設(shè)計(jì);長(zhǎng)短樁結(jié)合設(shè)計(jì); 剛?cè)嵝詷督Y(jié)合設(shè)計(jì); 端承樁復(fù)合樁基設(shè)計(jì);CFG 樁復(fù)合樁基設(shè)計(jì); 現(xiàn)澆大直徑管樁復(fù)合地基設(shè)計(jì); 變

16、剛度調(diào)平設(shè)計(jì)等一系列新的設(shè)計(jì)方法，取得了良好的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。與此同時(shí)推廣了概念設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)等新的設(shè)計(jì)理念，使設(shè)計(jì)方案更為經(jīng)濟(jì)合理，切實(shí)可行。 6) 針對(duì)城市中建筑物、交通和人口密集地區(qū)深基坑周邊地上、地下的復(fù)雜環(huán)境，對(duì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，由強(qiáng)度控制轉(zhuǎn)變?yōu)樽冃慰刂?，并加?qiáng)施工中動(dòng)態(tài)觀測(cè)監(jiān)控，以確保地上地下周邊環(huán)境的安全。推廣應(yīng)用三維可視化控制技術(shù)，使設(shè)計(jì)、施工和管理人員對(duì)施工過(guò)程能實(shí)施全方位感性化監(jiān)控。7) 在深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中，因地制宜、因工程、環(huán)境制宜，成功開(kāi)發(fā)應(yīng)用了水泥土重力式圍護(hù)墻技術(shù)、地下連續(xù)墻技術(shù)、樁板墻技術(shù)、型鋼水泥土攪拌墻技術(shù)等多種創(chuàng)新技術(shù)，取得了良好的技術(shù)、

17、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益; 在碼頭擋土墻、防洪堤、建橋圍堰中，成功應(yīng)用了新型的組合式大寬度鋼板樁技術(shù)。8) 在深基坑工程長(zhǎng)期大量的實(shí)踐中，逐步形成并成功推行了支護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)全逆作法、半逆作法，主樓與裙樓順逆結(jié)合法，中心與周邊順逆結(jié)合法等多種新的設(shè)計(jì)施工技術(shù)，倡導(dǎo)和推廣了考慮時(shí)空效應(yīng)的設(shè)計(jì)施工方法，均取得了顯著的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益3 大噸位樁的承載力問(wèn)題美國(guó)西北大學(xué)教授Jorj OOsterberg 所倡導(dǎo)的一種完全有別于傳統(tǒng)試樁法的新方法。該試樁法的主要特點(diǎn)是在樁被打入或沉入設(shè)置時(shí)，先在樁的底部或樁身中部預(yù)埋一個(gè)特制的“荷載箱”，然后通過(guò)荷載箱對(duì)樁分級(jí)加壓而取得向上和向下2 條荷載-位移曲線(xiàn)。近年

18、我國(guó)各地采用Osterberg 試樁法的總量估計(jì)已在1000根樁以上，其中包括蘇通長(zhǎng)江大橋、潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋、杭州灣大橋、寧波甬江大橋等的樁基及高鐵某些橋梁樁基和某些高層建筑的樁基。應(yīng)當(dāng)指出，Osterberg 試樁法雖在我國(guó)已有較多應(yīng)用，但如何將采用該法所獲得的向上和向下2條荷載-位移曲線(xiàn)轉(zhuǎn)換為1條“荷載-沉降曲線(xiàn)”，并合理地求取單樁極限承載力(或容許承載力)以及相應(yīng)的沉降量，仍有待探討。這是關(guān)系樁基安全和經(jīng)濟(jì)的一個(gè)十分重要的問(wèn)題。為此，有的項(xiàng)目例如在建中的港珠澳跨海大橋等采取了在同1 根樁或同類(lèi)型樁上搭建試樁平臺(tái)，仍采用傳統(tǒng)試樁法進(jìn)行平行對(duì)比試驗(yàn)。也有項(xiàng)目則進(jìn)行高應(yīng)變動(dòng)測(cè)試驗(yàn)作為參考對(duì)比。我國(guó)

19、臺(tái)灣高鐵等項(xiàng)目的樁基也曾進(jìn)行此類(lèi)對(duì)比試驗(yàn)。Osterberg 試樁法目前的另一個(gè)問(wèn)題是，我國(guó)有試樁單位把該法稱(chēng)為“自平衡法”，認(rèn)為可以把“荷載箱”設(shè)置在樁身中部某一位置，使試樁時(shí)向上的力與向下的力取得平衡。實(shí)際上由于樁基地質(zhì)條件的多元性、復(fù)雜性，在試樁之前要把“荷載箱”埋設(shè)在樁身中某一所謂的“平衡點(diǎn)”是有困難的。4 與深基礎(chǔ)工程相關(guān)的特殊技術(shù)4.1拔樁工程主要是指將建設(shè)場(chǎng)地或道路地基中所存在的已被拆除或報(bào)廢的上部建筑物下的舊樁、殘樁予以拔除或就地原位破碎。近年由于城市軌道交通建設(shè)的需要，古舊歷史文物建筑移位以及越江隧道通過(guò)堤岸等的需要，拔樁工程應(yīng)運(yùn)而生。所需要拔除的樁已不僅是木樁、小截面樁，而

20、且有預(yù)制混凝土樁、高強(qiáng)度管樁、甚至大直徑鋼管樁、鉆孔灌注樁等，有的埋藏很深。此類(lèi)拔樁工程施工還必須注意保護(hù)周邊環(huán)境和保證相鄰地下和地面市政設(shè)施等的正常安全運(yùn)行以及居民的正常工作和生活，乃至道路交通不受影響，更加大了施工難度。圖17 給出了兩例由于建設(shè)需要而需拔樁的工程實(shí)例，其中圖17a為已建的高架橋預(yù)制樁基因地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)而必須先予拔除;圖17b為舊碼頭木樁遇越江隧道掘進(jìn)而必須拔除上海外灘綜合通道改造工程是近年遇到的此類(lèi)工程中規(guī)模和難度特別大的一項(xiàng)工程。對(duì)舊樁及各種障礙物采用了振動(dòng)拔除法、全套管回轉(zhuǎn)清障法、全回轉(zhuǎn)切割鉆進(jìn)法等多種新技術(shù)，且整體拔除了埋深5255m的鉆孔灌注樁。此類(lèi)工程經(jīng)過(guò)多年的歷

21、練，已形成了一個(gè)新專(zhuān)業(yè)，如今從施工機(jī)械設(shè)備到施工工藝均已較為成熟，上海等城市已組建了專(zhuān)業(yè)施工隊(duì)伍。4 與深基礎(chǔ)工程相關(guān)的特殊技術(shù)4. 2 基礎(chǔ)托換工程托換工程近年大量增加，且施工難度大，風(fēng)險(xiǎn)大。托換方案常受現(xiàn)場(chǎng)條件制約，托換方法多種多樣，完全應(yīng)根據(jù)個(gè)案實(shí)際情況而制定。較常見(jiàn)的案例如城市高架橋下和高樓大廈下的樁基遇地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)，或過(guò)街地下通道施工等。一項(xiàng)托換工程往往是多種施工技術(shù)的綜合應(yīng)用。圖18a 是上海外灘天文臺(tái)基礎(chǔ)，遇延安中路隧道施工而采取的保護(hù)性托換;圖18b是廣州地鐵一號(hào)線(xiàn)盾構(gòu)施工通過(guò)某樓房的樁基托換工程。4.3地源熱泵地下管埋設(shè)技術(shù)地源熱泵系統(tǒng)是在新建建筑物的基樁樁身中預(yù)埋管道與鋼筋

22、籠相綁軋而打入地基，必要時(shí)可在建筑物外圍場(chǎng)地中直接埋設(shè)此種管道，共同組成一個(gè)系統(tǒng)以汲取和交換地下一定深度范圍內(nèi)地下水和土體的熱能，來(lái)滿(mǎn)足建筑物室內(nèi)供暖和降溫的需要。埋管深度一般在地表以下60120m，在地質(zhì)學(xué)上稱(chēng)為利用“淺層”地下熱能。與傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)相比，地源熱泵系統(tǒng)可節(jié)約能源20%40%，具有良好的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景。此項(xiàng)工程主要采用樁基工程的施工機(jī)械進(jìn)行，并且在新建工程項(xiàng)目中可與樁基施工同步進(jìn)行。地源熱泵的應(yīng)用國(guó)際上從20世紀(jì)90年代后期開(kāi)始迅速發(fā)展。我國(guó)從21世紀(jì)初開(kāi)始推廣，也已獲得較快發(fā)展。至2010年，我國(guó)應(yīng)用地源熱泵系統(tǒng)供暖制冷的建筑項(xiàng)目包括北京奧運(yùn)村，上海世博會(huì)世博軸、上海虹橋交通樞紐

23、站等重大項(xiàng)目，總數(shù)已達(dá)2000余項(xiàng)，建筑面積近8000萬(wàn)m2，其中多數(shù)集中在京、津、滬、冀、遼等地，均取得了良好節(jié)能效果。上海世博軸工程是上海市迄今已投入使用地源熱泵系統(tǒng)的最大項(xiàng)目，單項(xiàng)建筑面積超過(guò)20萬(wàn)m2。運(yùn)行能耗較傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)約20%，且減少了二氧化碳排放量，環(huán)保效果明顯。連續(xù)箱梁橋25第六節(jié) 一般地基和基礎(chǔ)工程缺陷和事故的主要因素及其現(xiàn)象一、因地基土層分布軟硬不均造成的缺陷和事故由于地基土層分布軟硬不均導(dǎo)致建筑物墻體開(kāi)裂、地面陷裂、樓面拉裂，以至結(jié)構(gòu)發(fā)生傾斜、房屋發(fā)生損傷的實(shí)例在建筑工程中是屢見(jiàn)不鮮的。究其原因，是建筑結(jié)構(gòu)各部位產(chǎn)生過(guò)大的(超過(guò)規(guī)范容許值)不均勻沉降所致。具體地說(shuō)又可

24、分為以下幾類(lèi)情況：第1類(lèi)情況是地基中存在著局部高壓縮性軟弱土層；第2類(lèi)情況是雖然整個(gè)建筑物的地基中分布有軟弱土層，但它們的厚薄相差懸殊；第3類(lèi)情況多屬于山區(qū)建筑，由于山區(qū)巖石表面傾斜，巖石頂面以上覆蓋的土層厚薄也隨之不同；26第4類(lèi)情況是建筑物某一部位的基礎(chǔ)不恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置在回填土上。下面分別列舉案例加以說(shuō)明。工程實(shí)例1：北京某校教室樓為三層磚混結(jié)構(gòu)，二、三層為現(xiàn)澆鋼筋混凝土大梁和預(yù)制樓板，屋蓋為木屋架、瓦屋面，西側(cè)輔助房間及樓梯間為四屋鋼筋混凝土現(xiàn)澆樓蓋。此樓設(shè)計(jì)時(shí)即發(fā)現(xiàn)基礎(chǔ)落在不均勻土層上：東南角下為較堅(jiān)實(shí)的亞粘土，而西北占總面積23范圍內(nèi)卻有高壓縮性有機(jī)土及泥炭層，厚23m(圖5-1-3)。

25、當(dāng)時(shí)的處理措施是；對(duì)可能位于泥炭層上的基礎(chǔ)都采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，并將地基承載力由120kNm2降至80kNm2， 同時(shí)在二、三層樓板下設(shè)置圈梁。此樓建成使用后第二年即多處開(kāi)裂，房屋微傾，不得不停止使用，12年后進(jìn)行加固。(1)房屋開(kāi)裂和傾斜情況東、西立面墻體裂縫如圖5-1-3c、d所示。其中最寬的裂縫在西立面軸線(xiàn)邊，自墻頂起直達(dá)房屋半高，裂縫寬30mm左右；27軸線(xiàn)屋架下內(nèi)縱墻的壁柱也被拉裂，錯(cuò)開(kāi)30mm左右，這是北墻一端下沉，與內(nèi)縱墻相連的拉梁將壁柱拉裂的緣故。在二、三層樓面上，、軸線(xiàn)附近有貫通房屋東西向的裂縫，寬1020mm不等。圖5-6-1平面及裂縫情況(a)鉆孔位置、三層平面及開(kāi)裂

26、情況(最寬處2lmm)；(b)泥炭土邊緣、二層平面及開(kāi)裂情況(最寬處12mm)；(c)東立面裂縫；(d)西立面裂縫；(e)房屋四周相對(duì)和絕對(duì)沉降(cm)28房屋東南角沉降小，西北角沉降大，相對(duì)沉降差8284mm左右(圖5-1-3e)。(2)地基土層分布(圖5-6-2鉆孔平面布置見(jiàn)圖5-6-2a)圖5-6-2 鉆孔地質(zhì)剖面(a)房屋軸線(xiàn)西側(cè)；(b)房屋軸線(xiàn)東側(cè)29表層為填土，疏松，厚23.5m；第二層為亞粘土，褐灰色，a1-2O.45Mpa-1，厚11.5m；第三層為有機(jī)土，灰黑色，較軟弱，550燒灼失量5 15，厚O.51.4m；第四層為泥炭層，黑綠色，含大量未分解植物質(zhì)，燒灼失量l5%5%，

27、l55%160%,e3.543.82，a1-233.6Mpa-1，屬超高壓縮性，此層厚不均勻，多數(shù)0.52.3m，西端薄中部厚，東南角無(wú)此泥炭層；第五層為砂礫石，密實(shí)，厚0.81.5m；第六層為亞粘土，黃褐色，厚816.8m；(3)事故原因分析1)本樓位于古池塘邊緣，泥炭層邊線(xiàn)正處于房屋對(duì)角線(xiàn)上。如果該樓在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)東移、西移或做穿越泥炭層的樁基、采用換土地基等措施，都能避免此事故。30所以事故主因是末處理好勘察、地基處理和建筑總平面三者關(guān)系。2)對(duì)已發(fā)現(xiàn)局部超壓縮性軟弱地基的處理方案是錯(cuò)誤的。僅采用降低地基承載力、加大鋼筋混凝土基礎(chǔ)底面積、在二、三層設(shè)置圈梁的做法，它們對(duì)于地基實(shí)際發(fā)生的不均

28、勻變形基本上不能起抵御作用。3)房屋上部結(jié)構(gòu)布置未適應(yīng)地基變形特色。有三點(diǎn)失誤：房屋中部有兩個(gè)空曠樓梯間，使樓面整體性在此處嚴(yán)重削弱；教室，三層基本上是一個(gè)56m寬12m的大房間(中間只有兩排磚垛作為橫墻相連)，整個(gè)房屋的空間剛度太弱；房北端為階梯教室，室內(nèi)填土從北向南坡下，加劇了北部的沉降。從以上因素分析，該樓必然西北部的沉降大于東南部。整個(gè)房屋如同既受反向彎矩又受扭矩的梁。裂縫必然集中在房屋中部薄弱部位的頂端，上屋樓面和墻體的裂縫必然多于下層。(4)加固處理做法(圖5-6-3)56-3 某教室樓加固處理示意(a)平面；(b)頂層圈梁；(c) 三層圈梁；(d)二層圈梁；(e) 窗間墻和墻面做

29、法。32此樓需要等待沉降基本停止后方可進(jìn)行加固處理，為此等待了12年。曾經(jīng)考慮矽化法加固(因有機(jī)土和泥炭土很難與化學(xué)漿液化合膠結(jié)而放棄)、現(xiàn)澆混凝土樁托梁法(因施工困難，費(fèi)用太高而放棄)、拆除第三層改為兩層的減荷法(因影響使用而放棄)等處理措施。最后決定用“增設(shè)圈梁、加固墻體”的做法：1)暫拆木屋蓋，在三層頂部增設(shè)一現(xiàn)澆內(nèi)外墻交圈的鋼筋混凝土圈梁540mm350mm，422，做完后再將木屋蓋恢復(fù)；2)在三層樓板頂皮標(biāo)高處加設(shè)一層現(xiàn)澆內(nèi)外墻的鋼筋混凝土圈梁(室外160mm680mm，822；室內(nèi)260mm200mm，422)，每隔lm用螺栓穿過(guò)磚墻加以連接；3)在二層樓板頂皮標(biāo)高處也增設(shè)類(lèi)似圈梁

30、見(jiàn)圖5-1-4d;4)在外墻窗間墻和4個(gè)墻角，加設(shè)上下貫通的鋼筋(416)，并錨固在基礎(chǔ)上，保證各層圈梁的共同工作；335)外墻內(nèi)外兩面加設(shè)6200的鋼筋網(wǎng)并噴一層30mm水泥砂漿。目前，此教室樓已安全使用多年，未發(fā)現(xiàn)新的開(kāi)裂情況。工程實(shí)例2：北京某庫(kù)房樓，位于一荷花池東南側(cè)、東西干道北側(cè)。該庫(kù)房為兩層樓房，平面呈一字形，東西向長(zhǎng)47.28m ，南北向?qū)?0.68m ，高7.50m( 圖5-6-4)。庫(kù)房正中為樓梯間，東西各兩大間，每間長(zhǎng)10.80m、寬l0.20m，中部有兩個(gè)獨(dú)立柱基。內(nèi)外墻均為條形基礎(chǔ)。圖5-6-4 某庫(kù)房樓平面及裂縫情況34(1)房屋開(kāi)裂情況此樓1980年動(dòng)工，當(dāng)年6月竣

31、工后使用。一年后在庫(kù)房西側(cè)二樓墻上即發(fā)現(xiàn)有裂縫。此后，裂縫數(shù)量增多，裂縫長(zhǎng)度延伸，裂縫寬度展擴(kuò)。1984年4月曾對(duì)此庫(kù)房作詳細(xì)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，大 裂 縫 已 有 33 條 ， 有 的 裂 縫 長(zhǎng) 度 超 過(guò) 1.80m ， 寬 度 達(dá) 10 30mm，且地面多處開(kāi)裂。同年6月4日在庫(kù)房一樓西大間南墻裂縫處貼紙，6月8日紙即被撕開(kāi)，說(shuō)明裂縫發(fā)展速度較快。同年10月，實(shí)測(cè)該裂縫長(zhǎng)達(dá)2.80m，寬為68mm。1991年2月15日再度實(shí)測(cè)該處裂縫，發(fā)現(xiàn)已長(zhǎng)達(dá)3.20m，縫寬為810mm，且墻內(nèi)外貫通。說(shuō)明6年多來(lái)庫(kù)房的沉降仍在發(fā)展，但已有收斂的趨勢(shì)。(2)地基土層分布(圖5-6-5)35圖5-6-5土層分布

32、圖(a)原勘察報(bào)告地層剖面(南側(cè))；(b)重新勘察地層剖面(南側(cè))l979年在該庫(kù)房樓設(shè)計(jì)時(shí)所采用的“建筑地基勘察報(bào)告”地層剖面圖見(jiàn)圖5-6-5。該報(bào)告建議的地基持力層為層，地基設(shè)計(jì)強(qiáng)36度取f100kNm2。為研究事故原因和加固方案，于1984年10月重新鉆探，在庫(kù)房南北外墻各布置4孔，孔深67m，都鉆至堅(jiān)實(shí)卵石層終孔。同時(shí)進(jìn)行原位測(cè)試與土工試驗(yàn)。查明土層分布如下：表面為填土，疏松，厚1.652.30m；第二層為新近代沖積粘性土，場(chǎng)地南為粘土，場(chǎng)地北還有粉質(zhì)粘土和粉土，呈可塑至軟塑狀態(tài)，厚1.152.23m；第三層為有機(jī)土和泥炭，黑色；有機(jī)土為飽和可塑狀態(tài)，厚0.31.5m不等；泥炭層極疏松

33、，稍濕，狀如蜂窩煤引火用炭餅，有大量未腐爛植物質(zhì)，含量高達(dá)41.3，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(wú)，7孔厚度超過(guò)2m； 第四層為粉砂，灰色灰黑色，密實(shí)，(東南局部有細(xì)砂薄層)厚度很不均勻，1、5 厚度超過(guò)2m，3孔無(wú)，7孔僅0.2m厚。37(3)事故原因分析1)原勘察失誤是事故的主因。原“勘察報(bào)告”雖有7個(gè)鉆孔資料，但僅有庫(kù)房對(duì)角線(xiàn)的4146孔分別深5.10m、5.35m，其余5個(gè)孔深只有2m多，遠(yuǎn)不及地基受壓層深度。更值得注意的是，其中有2個(gè)孔已穿透有機(jī)土與泥炭層但卻未做記錄，“報(bào)告”中也未說(shuō)明，只是簡(jiǎn)單地建議地基計(jì)算強(qiáng)度為R1.0kgcm2 ，即fk100k

34、Nm2。這是該庫(kù)房發(fā)生嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題的根源。2) 設(shè)計(jì)人員面對(duì)這份粗糙而不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的“勘察報(bào)告”，并末提出補(bǔ)做勘察的要求。此外，(GBJ789)規(guī)定對(duì)于三層和三層以上房屋，其長(zhǎng)高比LH宜小于或等于2.5；本例雖為二層砌體結(jié)構(gòu)，但長(zhǎng)高比LH47.287.506.3，此值2.5，導(dǎo)致房屋的整體剛度過(guò)小，對(duì)地基過(guò)大不均勻沉降的調(diào)整能力太弱。設(shè)計(jì)人又未采取加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)剛度的有力結(jié)構(gòu)措施，也是導(dǎo)致墻體開(kāi)裂的重要原因。38(4)加固處理做法曾經(jīng)考慮了4種加固方案：1) 三重管旋噴樁定向旋噴法在基礎(chǔ)底面以下形成半徑為0.60.8m的半圓樁，托住基礎(chǔ)使它們不再繼續(xù)下沉。但因?yàn)榛A(chǔ)底面寬度為1.2m，旋噴樁只

35、能托住基底外側(cè)部分，將造成基礎(chǔ)偏心受壓；同時(shí)由于該庫(kù)房北側(cè)可供施工的空間狹窄，難以安置旋噴法的施工機(jī)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(jià)高。3) 鋼管樁架梁法經(jīng)估算需用直徑200 、長(zhǎng)6m 的132 根鋼管，不僅造價(jià)高而且在室內(nèi)分段打入后的連接做法既不易又難以保證質(zhì)量。4)鋼筋混凝土預(yù)制樁架梁法它的投資少，接樁采用硫磺39膠泥粘法，快速方便，被定為實(shí)施方案。所設(shè)計(jì)的預(yù)制樁橫截面為180mm180mm，八角形，第一節(jié)長(zhǎng)260cm，下部30cm為尖錐形，便于打入土中，第二、三節(jié)長(zhǎng)170cm，便于運(yùn)輸(庫(kù)房室內(nèi)凈高3.30

36、m，該樁分三節(jié)才能施工)。預(yù)制樁布置在墻體兩側(cè)，間距23m不等。橫梁采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆梁，位于基礎(chǔ)墻的圈梁底側(cè)。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(shí)例3:某五層住宅工程，全長(zhǎng)81.84m，總寬13.04m。樓板采用長(zhǎng)向預(yù)制空心板，由三條縱墻承重(圖5-6-6)。橫墻為自承重墻。基礎(chǔ)為三步灰土、磚砌大放腳。地基為第四紀(jì)沖積亞粘土，密實(shí)，壓縮性低，地基承載力可達(dá)250kNm2 ，設(shè)計(jì)時(shí)取180kNm2。40圖5-6-6某住宅平面、裂縫及地質(zhì)剖面示意(a)平面及補(bǔ)鉆孔；(b)補(bǔ)充勘察土層剖面(1)房屋開(kāi)裂情況該工程主體結(jié)構(gòu)完工后，進(jìn)行了一次檢查，發(fā)現(xiàn)西南角門(mén)口4

37、1處有一斜向裂縫，最寬處達(dá)10mm，直至灰土基礎(chǔ)上皮。裂縫上寬下窄，自下而上向西傾斜。當(dāng)時(shí)在裂縫處貼石膏兩塊，一周后，上面一塊石膏裂開(kāi)1mm左右。同時(shí)，內(nèi)墻門(mén)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(bǔ)充勘察得到的西南角土層分布經(jīng)過(guò)對(duì)房屋西南角進(jìn)行鉆孔補(bǔ)充勘察，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)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(bǔ)充勘察共計(jì)8個(gè)鉆孔(分布見(jiàn)圖5-6-6a)，各鉆孔土層分布見(jiàn)圖5-6-6b。由圖可見(jiàn)，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)a1-20.59，e0.78?；靥钔翆右韵聻楹芎?2的黃褐色可塑性亞粘土，e0.6

38、5，52，Ip14.6，IL0.6。過(guò)去施工時(shí)，曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)該處回填土的土質(zhì)很差，但只是局部將基礎(chǔ)加深80cm，以3:7灰土回填，且加深部分與原來(lái)的灰土基礎(chǔ)寬度相等。補(bǔ)充勘察資料說(shuō)明，局部加深的灰土層下還有1.5m左右的回填土層，向東約1112m，向北約1214m，逐漸減薄至0。 根據(jù)估算，墻角處的自由沉降量可達(dá)12.2cm，而無(wú)回填土處的自由沉降量只有6.5cm，差異5.7cm(局部?jī)A斜約0.005)規(guī)范規(guī)定的允許值0.002)。從上述情況看，裂縫的產(chǎn)生主要是由于對(duì)回填土沒(méi)有全部挖除，因而產(chǎn)生過(guò)大不均勻沉降的緣故。43此外，上部房屋的整體剛度很差，橫墻與樓板無(wú)聯(lián)系，各層未設(shè)圈梁，也促使裂縫發(fā)展。

39、(3)加固處理做法(圖5-6-7)采用柱墩架梁托底法，即在屋角墻體兩側(cè)各設(shè)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11.2m)，上架鋼筋混凝土次主梁，將原磚墻基礎(chǔ)挑起。計(jì)算上考慮加固后房屋能共同工作。44傳力途徑是將縱墻荷載傳給貼墻兩側(cè)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(cè)邊挑出槽齒伸入此深槽。為了防止主梁混凝土在達(dá)到一定強(qiáng)度前過(guò)早受力，在柱墩與主梁間保留40cm空隙，待主梁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50后，再澆筑梁墊。為了驗(yàn)證此工程地基基礎(chǔ)加固的效果、加固前在外諾墻角處 設(shè) 置 了 23 個(gè) 沉 降 觀 測(cè) 點(diǎn)。

40、加固后第一個(gè)月測(cè)得沉降量為0.560.80mm，第二個(gè)月測(cè)得新沉降量為0.020.03mm，說(shuō)明效果良好。5-6-7加固措施示意(a)加固做法平面；(6)橫剖面；(b)梁墻結(jié)合處做法應(yīng)吸取的教訓(xùn)本節(jié)從3個(gè)側(cè)面說(shuō)明地基軟硬不均造成的危害(房屋局部座落4545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(duì)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(jié)構(gòu)有足夠的整體剛度，以抵御房屋必

41、然發(fā)生的不均勻沉降而不致使墻體開(kāi)裂。本節(jié)3個(gè)實(shí)例的共同教訓(xùn)是：1)工程勘察工作做得粗糙。2)地基選擇和處理方法不當(dāng)。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(jié)構(gòu)整體剛度弱。這三點(diǎn)教訓(xùn)也就是平時(shí)常說(shuō)的“情況46不明，決心不大，方法不好”。3個(gè)實(shí)例的加固方案之所以成功，也是在這三方面認(rèn)真考慮和妥當(dāng)解決的結(jié)果。二、因建筑物基礎(chǔ)底面土壓力過(guò)大超過(guò)地基承裁力造成的事故地基承載力是建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。各類(lèi)地基承受基礎(chǔ)傳來(lái)荷載的能力都有一定的限度。超過(guò)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(kāi)裂；如果超越這一限度過(guò)多，則可能因地基土發(fā)生剪切破壞而整體滑動(dòng)或急劇下沉

42、，造成房屋的傾倒或嚴(yán)重受損。下面列舉兩個(gè)全世界聞名的實(shí)例。工程實(shí)例1：加拿大特朗斯康谷倉(cāng)、平面呈矩形，長(zhǎng)度5944m，寬度4823.47m，高度31.00m，容積36368m3。谷倉(cāng)為圓筒倉(cāng)，每排13個(gè)倉(cāng)，5排，總計(jì)65個(gè)圓筒倉(cāng)組成。谷倉(cāng)的基礎(chǔ)為整塊鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)厚度61cm，基礎(chǔ)埋深3.66m。1911年該谷倉(cāng)開(kāi)始施工，1913年秋完工。谷倉(cāng)自重20000t，相當(dāng)于裝滿(mǎn)谷物后總重量的42.5。1913年9月起，往此谷倉(cāng)裝谷物，仔細(xì)裝載，均勻分布。 10月，當(dāng)谷倉(cāng)裝31822m3谷物時(shí)，發(fā)現(xiàn)谷倉(cāng)下沉，一小時(shí)沉降達(dá)30.5cm。結(jié)構(gòu)物向西傾斜，并在24小時(shí)內(nèi)，整座谷倉(cāng)傾倒，傾斜度離垂線(xiàn)

43、達(dá)26053。谷倉(cāng)西端下沉7.32m，東端上抬1.52m。10月18日，檢查傾倒后谷倉(cāng)上部鋼筋混凝土筒倉(cāng)，堅(jiān)如盤(pán)石，僅有極少的表面裂縫。見(jiàn)圖5-6-8。49(a)圖5-6-8加拿大谷倉(cāng)（a）谷倉(cāng)因地基滑動(dòng)傾倒現(xiàn)場(chǎng)；（b）谷倉(cāng)傾倒事故剖面示意50(1)事故原因分析經(jīng)檢查，谷倉(cāng)工程未做勘察。設(shè)計(jì)根據(jù)鄰近工程基槽開(kāi)挖試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算地基承載力為352kPa，應(yīng)用到這個(gè)谷倉(cāng)。谷倉(cāng)場(chǎng)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(dá)12.2m。粘土層下面為冰川下冰債層，固結(jié)良好。厚為3m。1952年在離谷倉(cāng)18.3m處打了一些鉆孔，從粘土原狀試樣測(cè)得：粘土層的平均含水量隨深

44、度而增加，從40到約60；無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu從118.4kPa減小到70.0kPa，平均為100.0kPa；平均液限105，塑限p35，塑性指數(shù)高達(dá)IP70。由試驗(yàn)可知這層粘土是高膠體、高塑性的。按太沙基教授公式計(jì)算地基承載力人如采用粘土層無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值 100kPa，則f為276.6kPa，小于谷倉(cāng)地基破壞時(shí)的基礎(chǔ)底面壓力329.4kPa。若用qumin70.0kPa計(jì)算，則f193.8kPa，更遠(yuǎn)小于谷倉(cāng)地基滑動(dòng)時(shí)的實(shí)際基底壓力。51卡拉費(fèi)斯計(jì)算指出：加荷速率對(duì)地基事故起作用，因?yàn)楹奢d突然施加的地基承載力小于加荷固結(jié)逐漸進(jìn)行的承載力，這對(duì)粘土尤為重要。因粘土需很長(zhǎng)時(shí)間才能完全固結(jié)。據(jù)

45、裴克教授資料計(jì)算，抗剪強(qiáng)度增長(zhǎng)所需時(shí)間約為1年，而谷物荷載施加僅45天，幾乎相當(dāng)于突然加荷。綜上所述，加拿大特朗斯康谷倉(cāng)破壞的主要原因?yàn)椋汗葌}(cāng)事先未做勘察，設(shè)計(jì)盲目進(jìn)行，采用設(shè)計(jì)荷載遠(yuǎn)超過(guò)地基土的承載力值，導(dǎo)致谷倉(cāng)發(fā)生地基整體滑動(dòng)破壞的嚴(yán)重事故。(2)事故處理方法在谷倉(cāng)基礎(chǔ)下，新做70多個(gè)混凝土墩，支承在巖石地基上。用50t級(jí)千斤頂388個(gè)，逐漸將傾斜的基礎(chǔ)頂起來(lái)。補(bǔ)救工程在傾斜谷倉(cāng)底部水平巷道中進(jìn)行。新做混凝土墩基深度達(dá)10.36m。 經(jīng)過(guò)上述糾傾處理后，谷倉(cāng)于1916年恢復(fù)使用，但處理的費(fèi)用是昂貴的。52工程實(shí)例2：近代世界上另一最嚴(yán)重的因地基承載力失效而導(dǎo)致破壞的建筑物，是美國(guó)紐約的一座

46、大型水泥倉(cāng)庫(kù)。這座水泥倉(cāng)庫(kù)位于紐約市漢森河旁，它的上部結(jié)構(gòu)為圓筒形殼，直徑d13m，高度23.33m ；其基礎(chǔ)為整塊鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)，筏板厚度0.78m，基礎(chǔ)埋深2.80m。1940年當(dāng)這座水泥倉(cāng)庫(kù)裝載水泥后，發(fā)生嚴(yán)重下沉，隨后整座水泥倉(cāng)庫(kù)發(fā)生傾倒。傾倒后倉(cāng)庫(kù)的傾角達(dá)450。地基土被擠出地面高5.18m 。與此同時(shí)，離水泥筒倉(cāng)凈距23m 以外的辦公樓，受水泥倉(cāng)庫(kù)傾倒的影響也發(fā)生傾斜。53（）水泥倉(cāng)庫(kù)因地基滑動(dòng)傾倒現(xiàn)場(chǎng)；（b）倉(cāng)庫(kù)傾倒事故剖面圖(a)(b)圖5-6-9 美國(guó)水泥倉(cāng)庫(kù)事故54事故原因分析如下：紐約水泥倉(cāng)庫(kù)的地基土分為4層(圖5-6-9b)：表層為粘土，黃色，厚度5.49m；第層為

47、粘土，藍(lán)色，層狀，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N811，估計(jì)承載力為84105kPa，厚度17.07m；第層為碎石混粘土，棕色，厚度僅1.83m；第層為巖石。水泥倉(cāng)庫(kù)筏板基礎(chǔ)位于表層黃色粘土中部；由于黃色粘土層不厚，基礎(chǔ)底面以下僅約2.7m，基礎(chǔ)寬度超過(guò)13m，地基主要持力層為第層藍(lán)色粘土；水泥倉(cāng)庫(kù)高度達(dá)23.33m，裝載水泥后的基地荷載估計(jì)在200250kPa之間，遠(yuǎn)大于藍(lán)色粘土的地基承載力，使倉(cāng)庫(kù)地基發(fā)生剪切強(qiáng)度破壞而整體滑動(dòng)；由于地基軟弱，地基整體滑動(dòng)產(chǎn)生巨大的滑動(dòng)力，使滑動(dòng)54體外側(cè)土發(fā)生變形，也導(dǎo)致23m外的辦公樓地基變形而傾斜。美國(guó)紐約水泥倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有認(rèn)真進(jìn)行地基承載力的計(jì)算，這是這次事故

48、的主要原因。當(dāng)這座水泥倉(cāng)庫(kù)開(kāi)始發(fā)生大量沉降災(zāi)難預(yù)兆時(shí)，如果立即卸除儲(chǔ)藏的極重的水泥，很容易挽救，可以在倉(cāng)庫(kù)下托換基礎(chǔ)。但倉(cāng)庫(kù)負(fù)責(zé)人僅安排了仔細(xì)進(jìn)行沉降觀測(cè)與記錄，未采取卸荷措施，結(jié)果發(fā)展成整體滑動(dòng)破壞的災(zāi)難。應(yīng)吸取的教訓(xùn)這兩個(gè)工程事故是典型的地基整體剪切破壞實(shí)例。它造成的災(zāi)害比一節(jié)所述因地基過(guò)大不均勻沉降給工程帶來(lái)的損害嚴(yán)重得多，它必須引起土建工程技術(shù)人員的極度重視。設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到地基沉S與地基受到的壓應(yīng)力P有密切關(guān)系，如圖5-6-12所示。當(dāng)P不大時(shí)P-S呈直線(xiàn)關(guān)系，地基為壓密階段()； P增大后，P-S呈曲線(xiàn)關(guān)系，這時(shí)基礎(chǔ)邊緣出現(xiàn)塑性變形區(qū)，56圖5-6-11 P-S關(guān)系曲線(xiàn)稱(chēng)為局部剪

49、裂階段()；當(dāng)P很大時(shí)，地基塑性區(qū)連成一個(gè)連續(xù)滑動(dòng)面，稱(chēng)為滑動(dòng)破壞階段()，它會(huì)使基礎(chǔ)以上的建筑物傾倒。地基承載力的基本值f0 應(yīng)取()和()的交界處P。，或取()和()交界處PU的50。57如地基壓應(yīng)力達(dá)到PU，對(duì)于壓縮性較小的土層，必將產(chǎn)生整體剪切破壞；而對(duì)于壓縮性較大的土層，則會(huì)產(chǎn)生沖切剪切破壞(我國(guó)某倉(cāng)庫(kù)基底壓力達(dá)150kPa，而下臥8m厚的軟土實(shí)際地基承載力只有80kPa，結(jié)果發(fā)生因基礎(chǔ)兩側(cè)土被塑性擠出的過(guò)量沉降破壞就是一例)。所以設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)慎重對(duì)待工程勘察報(bào)告提供的地基承載力建議值，嚴(yán)格計(jì)算基礎(chǔ)的實(shí)際土壓力。若對(duì)勘察報(bào)告的建議值有懷疑，可以在現(xiàn)場(chǎng)做載荷試驗(yàn)驗(yàn)證。 施工人員在天然地

50、基上建造大中型工程時(shí)，應(yīng)復(fù)核設(shè)計(jì)地基承載力的合理性。一旦發(fā)現(xiàn)地基產(chǎn)生較大的沉降或傾斜，必須立即停工，會(huì)同勘察、設(shè)計(jì)和使用單位共同研究，采取必要措施，防止地基和建筑物發(fā)生災(zāi)難性破壞。58三、 因地基中暗溝、古墓等舊構(gòu)筑物影響造成的缺陷和事故建筑場(chǎng)地基槽開(kāi)挖后，可能遇到許多局部異常情況。例如，在地基土中存在有暗溝、古井、菜窖、古墓、舊基礎(chǔ)、廢化糞池以及防空洞等已廢除的構(gòu)筑物。其中，在暗溝、深坑、古井內(nèi)往往充填疏松的建筑垃圾或淤泥軟土，形成局部的松軟部位，可能引起基礎(chǔ)局部嚴(yán)重下沉，導(dǎo)致上部墻體或至于遇到舊基礎(chǔ)、廢化糞池等類(lèi)構(gòu)筑物，它們往往比周?chē)烊坏鼗鶊?jiān)實(shí)得多，形成軟硬突變，也會(huì)造成上部結(jié)構(gòu)開(kāi)裂。但

51、是，這些暗溝、古墓等埋在地下，很難發(fā)現(xiàn)，有時(shí)由于面積不大，即使鉆探也容易漏過(guò)。它們常常在施工刨槽后經(jīng)過(guò)釬探拍底才能發(fā)現(xiàn)；有時(shí)釬探也只露了一個(gè)頭，需要深挖才能探明。因此，在刨槽驗(yàn)槽過(guò)程中查明局部異常情況是十分重要的。工程實(shí)例1：59某廠(chǎng)鑄鋼車(chē)間廠(chǎng)房長(zhǎng)度66.75m ，寬度39m，為三跨等高排架，下弦標(biāo)高9.5m。15m主跨設(shè)5t與3t吊車(chē)各一臺(tái)。屋蓋為三合一屋面板，15m 預(yù)應(yīng)力屋架和9m 薄腹梁。梁柱構(gòu)件為組合式吊車(chē)梁，鋼筋混凝土工字形柱。柱基為鋼筋混凝土杯形基礎(chǔ)?；酌娣e：邊柱為3.3m2.1m ，中柱為2.9m2.1m ，基礎(chǔ)一般埋深為-2.0m 。外墻厚37cm ，采用塊石條形基礎(chǔ)?；?/p>

52、夯實(shí)干密度d 1.6g/3，夯實(shí)影響深度0.30.4m。廠(chǎng)房主體結(jié)構(gòu)完工，安裝吊車(chē)前發(fā)現(xiàn)下列結(jié)構(gòu)開(kāi)裂事故：(1)東山墻內(nèi)側(cè)A、B軸線(xiàn)間地面開(kāi)裂，裂縫長(zhǎng)達(dá)15m，縫寬5060mm，見(jiàn)圖5-6-12；（2）取B、C軸線(xiàn)和14軸線(xiàn)相交的9m薄腹梁端有豎向裂縫、寬35mm，下大上小，整個(gè)斷面裂通，見(jiàn)圖5-6-12b。(3)南墻11-14軸間開(kāi)裂，裂縫最大寬度約20mm。鋼筋混凝土圈梁亦被拉裂。裂縫多達(dá)20余條，見(jiàn)圖55-6-12c。60圖5-6-12 鑄鋼車(chē)間開(kāi)裂情況（a）平面與剖面；(b)薄腹梁端開(kāi)裂；(c)南墻與圈梁開(kāi)裂(4)廠(chǎng)房東南角A、14軸向外偏移20mm。(5)廠(chǎng)房東南6個(gè)基礎(chǔ)普遍下沉。下

53、沉速率平均每月約34mm。其中東南角A、14軸柱基沉降最嚴(yán)重。以3軸B、C軸為基準(zhǔn)的相對(duì)沉降量見(jiàn)圖5-6-13。(1)事故原因分析61圖5-6-13鑄鋼車(chē)間東南部位基礎(chǔ)沉降與古墓分布圖1)鑄鋼車(chē)間廠(chǎng)房未經(jīng)詳細(xì)勘察，據(jù)初勘階段鄰近廠(chǎng)房探坑資料，按地基承載力150kPa 盲目設(shè)計(jì)。實(shí)際地基土非天然沉積土，而是填土，地基承載力僅為100120kPa。2)未按設(shè)計(jì)要求探墓深度67m，實(shí)際探墓深度只2m。事故發(fā)生后進(jìn)行補(bǔ)探，在東南角10 個(gè)柱基范圍內(nèi)，就探出木棺11個(gè)，位于基礎(chǔ)下或旁邊。木棺頂距基礎(chǔ)底面約1.52.0m。木棺有的為空穴，有的充填淤土，見(jiàn)圖5-6-13虛線(xiàn)。623)建筑場(chǎng)地東南角地勢(shì)低，設(shè)

54、計(jì)未詳細(xì)據(jù)地形資料加深基礎(chǔ)埋深。使該處基礎(chǔ)埋深僅0.6m，降低地基承載力設(shè)計(jì)值。4)場(chǎng)地東南地勢(shì)低，雨季地基浸水下沉。該事故是在雨季后發(fā)生的。(2)事故處理方法(圖5-6-14)對(duì)已建廠(chǎng)房?jī)?nèi)加固古墓地基不易，故采取墩基架梁抬柱方案。具體方法包括：1)在柱基兩側(cè)各做一混凝土墩基礎(chǔ)，直徑56900mm，深度至一8.0m卵石層?；炷翉?qiáng)度為C20，摻30毛石。卵石地基承載力為250kPa。2)用4根16號(hào)槽鋼與柱中主筋816焊接牢固，再用2根KLl鋼梁架在槽鋼下置于柱基兩側(cè)的墩基礎(chǔ)頂面。3)墩基礎(chǔ)頂部預(yù)留一橫槽，安放千斤頂將鋼梁頂升，連同槽鋼與柱子一同頂升約 20t，小于每根柱子的恒載22t，然后將

55、橫槽封63封填。這樣就能使柱子的荷載大部分傳到兩側(cè)墩基礎(chǔ)上，原基礎(chǔ)底面基本上可以卸荷，不致因古墓繼續(xù)下沉。圖5-6-14 加固方法示意(a)平面；(b)立面；(c)“甲”大樣；(d)“乙”大樣一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)在地基基礎(chǔ)施工中，遇到暗溝和各種暗埋構(gòu)筑物是經(jīng)常發(fā)生的。這時(shí)最重要的是設(shè)法弄清情況。64然后才能做出符合實(shí)際的處理方法。至于處理措施，一般有以下幾種(?？删C合應(yīng)用)：(1)將井、坑、窖、溝、墓等連同周?chē)乃赏?或過(guò)硬的土及砌體)，全部挖掉，用適當(dāng)?shù)牟牧?土、灰土、砂、石塊、煤渣等)回填?；靥钗锏膲嚎s性要與周?chē)鼗两咏?2)采取前一措施的同時(shí)，有時(shí)可將基礎(chǔ)進(jìn)行局部深埋。(3)局部加大基礎(chǔ)的底面積

56、，減小基底壓力。(4)增設(shè)基礎(chǔ)中的地梁以及上部結(jié)構(gòu)的圈梁或配筋磚帶，以加強(qiáng)抵御不均勻沉降的能力。(5)改變基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)體系，采用過(guò)梁、挑梁、樁等結(jié)構(gòu)構(gòu)件跨越局部地段。下面舉兩個(gè)實(shí)例：(1)某工程在挖槽中發(fā)現(xiàn)有土旱井、灰窖、和舊磚券各一處，并65在房屋東部的自來(lái)水閥門(mén)漏水，泡軟地基。曾采用下述處理措施：1)將灰窖回填土清除，磚券拆除，至老土為止，用1：9灰土分層夯實(shí)回填；2) 將因泡水而松軟的土挖凈，也用1 ：9 灰土分層夯實(shí)回填找平；3)做完上述處理后，在局部地段的磚大放腳內(nèi)做轉(zhuǎn)角地梁如圖5-1-15。圖5-6-15 某工程地基中雜物情況基地梁做法示意66(2)某工程為五層建筑，西半部為磚墻承重，

57、東半部為框架結(jié)構(gòu)，刨槽后發(fā)現(xiàn)有一條寬約5m 、深約3m 的暗溝縱貫房屋中部；暗溝面積約占房屋水平投影面積的4045。溝內(nèi)填充物大部分為煤碴及腐植物質(zhì)。溝底為淤泥質(zhì)亞粘土，土質(zhì)軟弱。經(jīng)分析，由于溝的范圍較大。深度較淺，具備開(kāi)挖條件，決定作換土處理(圖5-6-16)。圖5-6-16 某工程平面及砂墊層做法示意（a）平面；（b）砂墊層做法示意67做法是：1)將溝內(nèi)淤泥全部挖掉，挖至溝底下0.5m左右；2)溝內(nèi)做砂墊層，在暗溝兩邊逐步放1：2臺(tái)階至基礎(chǔ)底混凝土墊層，使房屋基礎(chǔ)全部座落在砂墊層上；3)將基礎(chǔ)改為鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)；4)在房屋中部?jī)煞N結(jié)構(gòu)承重體系的分界處設(shè)置伸縮縫，使每一區(qū)段房屋的長(zhǎng)高比小

58、于2.5；5)將磚墻承重部分改為橫墻承重。此工程完工后，曾作過(guò)17次沉降觀測(cè)，全樓的最大沉降為29cm，平均沉降為26cm。雖然變形值較大，但沉降差很小，墻體未發(fā)生異常變形及裂縫，房屋使用效果良好。68四、因基礎(chǔ)土方工程施工質(zhì)量低劣造成的缺陷和事故建筑工程建設(shè)中保證地基和基礎(chǔ)的施工質(zhì)量是保證整個(gè)建筑物工程質(zhì)量的關(guān)鍵。一般說(shuō)來(lái)?；鄣拈_(kāi)挖應(yīng)當(dāng)快速進(jìn)行；基槽開(kāi)挖至設(shè)計(jì)高程時(shí)，應(yīng)立即驗(yàn)槽并做基礎(chǔ)。尤其對(duì)于雨季施工時(shí)的粘性土地基，更必須快挖、快做基礎(chǔ)，防止暴雨浸泡基槽，使地基土軟化，形成今后房屋質(zhì)量事故的隱患。工程實(shí)例1：遼寧省鐵嶺市某統(tǒng)建職工住宅樓，位于龍首山北麓，為一長(zhǎng)53.18m 、 寬9.60

59、m 、高15.0m 的五層樓房，建筑面積2526m2 。1984年5月完成設(shè)計(jì)，當(dāng)年動(dòng)工，8月底完成主體工程，進(jìn)行外部裝修，11月進(jìn)行內(nèi)部裝修。在施工期間的7月份即發(fā)現(xiàn)墻體開(kāi)裂。1985年5月進(jìn)行全面調(diào)查時(shí)，發(fā)現(xiàn)東部單元磚墻裂縫由窗下發(fā)展至樓板，從一層至五層，層層開(kāi)裂。裂縫長(zhǎng)度超過(guò)1m，裂縫寬度25mm(圖5-6-17)。南墻有5條裂縫，北墻對(duì)應(yīng)也有5條，屋頂圈梁也開(kāi)裂。東69山墻一樓窗下有兩條豎向裂縫；其余還有十多條裂縫大致呈450角伸展。(a)(b)圖5-6-17鐵嶺市某住宅樓(a)外景；(b)一樓窗下墻開(kāi)裂情況(1985年5月攝)(1)事故原因分析及地基土層分布本工程雖座落于龍首山北麓一

60、片復(fù)雜場(chǎng)地區(qū)域內(nèi)，但在進(jìn)行勘察時(shí)只布置了三個(gè)鉆孔，且均不在建筑物外形輪廓線(xiàn)上。從勘70資料看(圖5-6-18):第層為雜填土，厚薄不均，東部厚3.60m，西部?jī)H厚1.0m；第層為粉質(zhì)粘土，東部呈軟塑狀態(tài)，西部為可塑與硬塑狀態(tài)，見(jiàn)圖5-6-17中的、；第層為強(qiáng)風(fēng)化基巖，其頂部埋深在住宅西部為地下5.0處，而在東部則超過(guò)8.90m。根據(jù)這樣三個(gè)土層變化很大的鉆孔資料，無(wú)法繪制地質(zhì)剖面圖。至于土工試驗(yàn)，只取了一個(gè)原狀土，代表性很差?？傊?，勘察的質(zhì)量差工作粗糙。71圖5-6-18 鐵嶺住宅樓鉆孔布置及土層分布(a)平面及鉆孔位置；(b)地質(zhì)剖面設(shè)計(jì)采用天然地基，基礎(chǔ)埋深1.50m，大部分設(shè)置在雜填土上