建筑结构地基与基础工程缺陷事故的分析与预防

【关键词】建筑结构地基；基础工程；质量缺陷；事故；预防措施

前言

目前，在建筑结构的施工过程中，最难驾驭的不是建筑的上部结构，而是工程的地基和基础工程事故。建筑物对地基的要求可概括为以下三个方面：一是可靠地整体稳定性；二是足够的地基承载力；三是在建筑物的荷载作用下，其沉降值、水平位移及不均匀沉降差需要满足某一定值（规范）的要求。

二、地基工程事故概述

基础是与地基紧密联系、互相依存的工程结构。基础的设计、施工必须依据地质情况，采用适宜的基础形式、材料、埋深与施工方法，以有效地承受上部结构的荷载。不合理或者错误的基础设计与施工质量问题都会导致基础工程质量缺陷与事故。

地基事故，按其性质可分为地基强度和变形两大类。地基强度问题引起的地基事故主要表现在地基承载力不足或丧失稳定性；地基变形问题引起的事故常发生在软土、湿陷性黄土、膨胀土、季节性冻土等地区。。

地基事故的主要原因是由于勘察、设计、施工不当或环境和使用情况发生改变引起的，最终表现为产生过大的变形或不均匀沉降，从而使基础或上部结构出现裂缝或倾斜，消弱和破坏了结构的整体性、耐久性严重的会导致建筑物倒塌。

三、地基与基础工程事故常见类型

1.地基失稳造成工程事故

建筑物作用在地基上的荷载超过地基承载力，地基将产生剪切破坏。地基产生剪切破坏将使建筑物下沉倒塌或破坏。

地基承载力是建筑物地基基础设计中的一个关键指标。各类地基承受基础传来荷载的能力都有一定的限度，超过这一限度，建筑物将产生较大的沉降或不均匀沉降，引起房屋开裂；如果超越过多，则地基土有可能发生剪切破坏而整体滑动或急剧下沉，造成房屋的倾斜或严重受损。

地基破坏的形式与地基土层分布、土体性质、基础形状、埋深、加荷速率等因素有关。土体不易压缩、基础埋深较深时将形成冲切或局部剪切破坏；土体容易压缩、基础埋深较浅时将形成整体剪切破坏，产生整体剪切破坏前，在基础周围地面有明显隆起现象。

2.地基变形造成工程事故

地基在建筑物荷载作用下产生沉降，当总沉降量或不均匀沉降超过建筑物允许沉降时，影响建筑物正常使用造成工程事故。地基总沉降过大，不仅容易使散水倒坡，而且建筑物室内外连接，内外网之间的水、电、暖管道断裂，都需付出相当代价。建筑物不均匀沉降时，容易造成建筑物的倾斜，及上部结构构件的开裂。

3.地基渗流造成工程事故

渗流造成潜蚀，在地基中形成土洞、溶洞或土体结构改变，导致地基破坏。渗流形成流土、管涌导致地基破坏。地下水位下降引起地基中有效应力改变，导致地基沉降，严重的可造成工程事故。

4.土坡滑动造成工程事故

建在土坡上或土坡顶和土坡坡趾附近的建(构)筑物会因为土坡滑动产生破坏。造成土坡滑动的原因很多，除坡上加载、坡脚取土等人为因素外，土中渗流改变土的性质，特别是降低土层界面的强度，以及土体强度随蠕变降低等是重要的原因。

5.地震造成工程事故

地震对建筑物的影响不仅与地震烈度有关，还与建筑场地效应、地基土动力特性有关。在同样的场地条件下，粘土地基和砂土地基、饱和土和非饱和土地基上房屋的震害差别也很大。地基对建筑物的破坏还与基础型式、上部结构、体型、结构形式和刚度有关。

6.特殊土地基工程事故

特殊土主要指：湿陷性黄土地基、膨胀土地基、冻土地基以及盐渍土地基等。特殊土的工程性质与一般土不同，特殊土地基工程事故也有特殊性。

7.其他地基工程事故

地下工程(地铁、地下商场、地下车库和人防工程等)的兴建，地下采矿造成的采空区以及地下水位的变化，均可能导致影响范围内地面下沉造成地基工程事故。另外，各种原因的地裂缝也将造成工程事故。

8.基础工程事故

除地基工程事故外，基础工程事故也影响建筑物的正常使用和安全。基础工程事故可分为基础错位事故、基础构件施工质量事故以及其他基础工程事故。

工程事故的原因分析

1.对场地工程地质情况缺乏全面、正确的了解

许多地基与基础工程事故源于对建筑场地工程地质情况缺乏全面、正确的了解，没有正确了解建筑场地土层分布、各土层物理力学性质，就错误估计地基承载力和地基变形特性，导致发生地基与基础工程事故。造成设计人员对建筑场地工程地质和水文地质情况缺乏全面正确的了解，主要有下述情况：勘察布孔间距偏大，钻孔取土深度太浅，不能全面放映建筑场地地基土层实际情况；勘察工作质量事故，取土、试样储运和土木试样中发生质量问题，导致提供的勘察报告不能反映实际情况，提供的土的强度指标和变形模量与实际情况差距很大；建筑场地工程地质和水文地质情况非常复杂。

2.设计方案不合理或设计计算错误

设计方案不合理，主要是设计人员不能根据建筑物上部结构荷载、平面布置、高度、体型、场地工程地质条件，合理选用基础形式，造成地基不能满足建筑物对它的要求，导致工程事故。

设计计算错误，主要包括：荷载计算不正确，低估实际荷载；基础设计方面错误，基础底面积偏小，或者基础平面布置不合理，造成不均匀沉降偏大；地基沉降计算不正确导致不均匀沉降失控。

3.施工质量造成地基与基础工程事故

施工质量方面的问题主要有：未按设计施工图施工；未按技术操作规程施工，甚至偷工减料；所用的材料的规格、质量不符合设计要求等。

4.环境条件改变造成地基与基础工程事故

环境改变常见下述情况：地下工程或深基坑工程施工对邻近建筑物地基与基础的影响；建筑物周围地面堆载引起建筑物地基附加应力增加导致建筑物沉降和不均匀沉降进一步发展；地下水变化对建筑物地基的影响；建筑物加层、维修、使用等的影响。

5.其他原因造成地基与基础工程事故

上述原因造成工程事故通过努力是可以避免的，但有一些地基与基础工程事故是难以避免的，如少数地质情况特别复杂而造成的地基基础工程事故，以及超过设防标准的地震造成的地基基础工程事故等等。

五、做好地基与基础事故预防措施

1．在勘测时要重视对钻孔勘探点的选择，钻孔深度必须符合设计要求，如果不符合设计对压缩厚度的要求，或者达不到桩所座落的底层时，就不可能正确的计算地基的沉降及装的承载力，也就达不到基础的要求，因此，必须按设计要求确定合适的钻孔深度，同事对具有动水压力的细砂层在开挖时，看着是否形成流砂现象，也要有充分而准确的估计，并作出相应的对策，以免出现事故而影响工程安全。

2.在正确了解工程地质的基础上，根据建筑物对地基的要求，进行基础的精心设计。地基、基础和上部结构是一个统一的整体，在设计中应统一考虑。设计中要充分考虑水文条件对施工质量和难易程度的影响。对程序计算出的地基沉降结果要根据工程经验进行判断，对可疑的结果要经过专家论证，方可采用。

3.施工过程中一定要严格按照设计方案进行，不能偷工减料，基坑开挖到设计深度后要采取适当措施，防止土体结构受到扰动或破坏。加强施工现场的管控，每一个关键部分的施工，都要有详细的施工措施及相关预案。

施工过程中，严格按结构施工图施工的同时，应特别重视地勘资料，经常和地勘设计单位沟通，提前判断深基坑开挖时是否会触动地下承压水，造成基坑浸泡，对此做好预案。对地质勘查结束与基坑开挖间隔时间较长的工程，应判断是否需要重新勘查水位。

3.加强施工期间的监测。包括建筑物沉降、倾斜和位移观测，地面沉降观测，建筑物和地面裂缝观测等。

六、结束语

综上所述，导致建筑结构地基与基础工程缺陷事故是多方面的，因此，我们需要从多个角度来缩减工程缺陷出现的范围和频率，设计人员和设计单位要尽量做到“计算科学，设计精心”，把潜在的设计质量问题降到最低；同时在施工方面，需要严把材料关，严格遵循操作规程和施工程序，将施工中可能出现的工程质量问题努力降到最低，严格防止重大工程事故的发生。

参考文献：

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