浅谈地基对建筑物的破坏.doc

湖南交通工程职业技术学院 毕业设计(论文)（ 2011 届）设计（论文）题目：浅谈地基对建筑物的破坏姓 名： 张 欢 系（院）： 交通工程系 专业名称： 铁道工程 指导老师： 匡华云 孙春森 2010 年 6 月 24 日27湖南交通工程职业技术学院交通工程系学生毕业设计（论文）成绩评议表专业班级铁工高0601学号37姓名张欢毕业设计（论文）题目浅谈地基对建筑物的破坏指导教师评语指导教师签名： 年 月 日评阅教师意见评阅教师签名： 年 月 日答辩小组意见成绩评定为： 组长签名： 年 月 日系部答辩委员会意见 主任签名： 年 月 日 系部签章：备注：成绩按优秀、良好、合格、不合格评定湖南交通工程职业技术学院交通工程系毕业论文开题报告设计论文）题目浅谈地基对建筑物的破坏毕业设计小组成员序号姓名班级联系电话手机电子信箱/QQ1张欢铁工高06010553-387997615955363119592125221234选题背景、意义地基在建筑物中起到举足轻重的作用，地基的好坏与建筑物的安危有着密切的关系，地基的事故一旦发生，就很难进行补救，因此必须对地基给予足够的重视，也应该清楚地基对建筑物破坏的原因。通过从地基承载力、地基沉降、土坡失稳等方面分析地基是如何破坏建筑物的，并且提出一些有实际意义的控制方法。研 究内 容1.地基如何对建筑物破坏2.地基的种类等等3.地基的处理及加固技术路 线、方案1.收集资料2.查阅图书3.查找实例湖南交通工程职业技术学院交通工程系毕业论文开题报告计 划进 度第一周 选题，收集资料，写开题报告。第二周 查阅图书，制定论文大纲。第三周 撰写论文。第四周 完成论文 ，打印装订，修改论文。指导老师意见（对本选题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预测）指导教师签名: 年 月 日开题组意 见 组长签名: 年 月 日中文摘要地基在建筑物中起到举足轻重的作用，地基的好坏与建筑物的安危有着密切的关系，地基的事故一旦发生，就很难进行补救，因此必须对地基给予足够的重视，也应该清楚地基对建筑物破坏的原因。通过从地基承载力、地基沉降、土坡失稳等方面分析地基是如何破坏建筑物的，并且提出一些有实际意义的控制方法。关键词：地基承载力；地基沉降；土坡失稳 AbstractIn the building foundation plays an important role that the foundation of safety and buildings have close relations, the accident happened once foundation, it is difficult, so we must remedy for foundation give enough attention, also should make clear foundation for building the cause of destruction. Through foundation bearing capacity and settlement of foundation from the aspects of slope instability, and analyzed how to destroy buildings of the foundation, and puts forward some practical control method.Keywords: foundation bearing capacity, Ground subsidence, Slope instability前 言任何建筑物都是建在地层上，建筑物的全部荷载都是由它下面的地层来承担，建筑物向地基传递荷载的下部结构部分称为基础；而受建筑物影响的那一部分地层则称为地基。地基可以分为两大类，开挖后可以直接修筑基础的地基，称为天然地基；那些不能满足要求而需要事先开挖处理的地基，称为人工地基。地基的功能决定了地基在设计和施工中必须满足以下三个基本要求： 1.强度要求。通过基础而作用在地基上的荷载不能超过地基的承载力，才能保证地基不因地基土中的剪应力超过地基土的强度而破坏，而且还应有足够的安全储备。 2.变形要求。基础的设计还应该保证基础沉降或其他特征变形不超过建筑物的允许值，才能保证上部结构不因沉降或其他特征变形过大而受损或影响建筑物正常的使用。 3.其他要求。地基除了满足上面的要求外，还应满足基础的结构的强度、刚度、和耐久性要求。 目 录一、地基对建筑物破坏的原因5二、地基基础的损伤对建筑物的影响8三、事故案例13四、地基基础缺陷处理及地基加固18五、总结24参考文献25致谢26一、地基对建筑物破坏的原因1.地基承载力。当地基允许承载力大于建筑物对地基的压应力时，地基工作是安全的、正常的，在建筑物荷载的作用下是不会遭受破坏。然而，当建筑物产生的压应力大于地基允许承载力时，在地基四周的地面会出现隆起，地基土体甚至会沿滑动面开始滑移，这时地基已经发生了整体剪切破坏，会造成建筑物倾斜或倒塌。因此，在建筑基础设计中，必须认真考虑地基承载力这一问题。影响地基承载力的因素有：（1）地基承载力与土颗粒间的内聚力有关，因此，粘性土的承载能力较大，粘性土颗粒间吸附力较强。（2）地基承载力与土的含水量有关，当土中含水量过大时，土体的内聚力就会被破坏，土颗粒间的摩擦力减少。（3）地基承载力与土颗粒间摩擦阻力有关，土体越密实，级配越合理，土颗粒越大，颗粒表面越粗糙，形状越不规则，摩擦阻力越大，因此，土的承载力越大。2.地基沉降。引起基础沉降的原因很多，主要是地基土的可压缩性。土体在外部压力作用下，土颗粒和水自身压缩量是很微小的，地基土真正被压缩的原因是在外力作用下土体中的孔隙被压缩和孔隙中的水被挤出。如果地基的沉降量不满足规范的要求，会造成建筑物整体下沉或倾斜甚至倒塌。 3.土坡失稳。土坡失稳是指土坡在一定范围内整体地沿某一滑动面向下和向外移动而丧失其原来的稳定性，即改变了原来的平衡状态。影响土坡失稳的原因有:（1）内部因素。a.土坡土质：由于各种土质的抗水能力、抗剪强度是不一样的，如钙质或石膏质胶结的土、湿陷性黄土等，这种土遇水后会慢慢软化，土体的强度降低很多。b.土坡外形：突肚形的斜坡由于重力作用，比上陡下缓的凹形坡易于下滑；粘性土有粘聚力，当土坡不高时是稳定的，但随气候和时间的变化，也会逐渐塌落。c.土坡结构：如在斜坡上堆有较厚较重的土层，并且当下层土不透水时，容易在交界上发生滑动。（2）外部因素。a.人为影响：不合理的施工开挖，如开挖坡脚；开挖基坑、沟渠、道路边坡时将弃土堆在坡顶附近；在斜坡上建房或堆放重物时，都可引起斜坡变形破坏而产生滑坡。b.振动的作用：对于砂土，在地震的反复作用下，砂土极易发生液化；对于粘性土，振动时易使土的结构破坏，从而降低土的抗剪强度；而在斜坡附近施工打桩或爆破，由于振动也可使邻近土坡失稳或滑坡。c.降水或地下水的作用：持续的降雨或地下水渗入土层中时，土中含水量就会增高，土中易溶盐溶解，土质变软，土的强度会降低，会导致滑坡的产生。 二、地基基础的损伤对建筑物的影响1.地基基础沉降对建筑物的影响。地基基础不均匀沉降过大对上部结构的影响主要反映在以下几方面：（1）墙体产生裂缝。不均匀沉降使砖砌体承受弯曲而导致砌体因受拉应力过大而产生裂缝。长高比较大的砖混结构，如果中部沉降比两端沉降大，则可能产生“八”字裂缝；如果两端沉降比中部沉降大，则可能产生倒“八”字裂缝。（2）柱体破坏。地基基础不均匀沉降将使受压柱体在轴力和弯矩的共同作用下产生纵向弯曲而破坏。柱体破坏主要有两种类型：一种是柱体受拉区钢筋首先到达屈服而导致的受压区混凝土压碎。这种破坏有明显的预兆，裂缝显著开展，变形急剧增大，具有塑性破坏的性质。另一种是柱体受压区的混凝土被压碎而导致的破坏。这种破坏缺乏预兆，变形没有急剧增长，具有脆性破坏的性质。这两种类型破坏都属于结构性的破坏，将严重地影响建筑物的安全与使用。（3）建筑物产生倾斜。长高比较小的建筑物，特别是高耸构筑物，不均匀沉降会引起建筑物倾斜，严重的将引起建筑物倒塌破坏。当总沉降量或不均匀沉降超过建筑物允许沉降值时，将影响建筑物正常使用造成工程事故。建筑物均匀沉降对上部结构影响不大，但沉降量过大，可能造成室内地坪低于室外地坪，引起雨水倒灌、管道断裂，以及污水不易排出等问题。2.特殊土地基对建筑物的影响。特殊土地基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。3.地基失稳对建筑物的影响。地基失稳破坏往往引起建筑物的倒塌、破坏，后果十分严重。建筑物不均匀沉降不断发展，日趋严重，也将导致地基失稳破坏。地基失稳的原因是建筑物作用在地基上的荷载超过地基允许承载力，使地基产生了剪切破坏，包括整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲切剪切破坏三种形式，地基破坏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。4.边坡滑动对建筑物的影响。建在土坡上和土坡脚附近的建筑物会因土坡滑动产生破坏。5.地震对建筑物的影响。地震对建筑物的破坏作用是通过地基和基础传递给上部结构的。地震时地基和基础起着传播地震波和支撑上部的双重作用。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。地震对建筑物的破坏还与基础型式、上部结构、体型、结构型式及刚度有关。6.基础工程事故对建筑物的破坏。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。基础错位事故是指因设计或施工放线造成基础位置与上部结构要求位置不符合，如工程桩偏位、柱基础偏位、基础标高错误等。以上事故均引起对建筑物局部或整体的破坏。三、事故案例事故实例（一）：某市修建的一座库房楼，该库房为两层楼房，平面呈一字型，东西向长47.28m，南北向宽10.68m，高7.50m。库房正中为楼梯间，东西各两大间，每间长10.89m、宽10.20m。中部有两个独立柱基。内外墙均为条形基础。此楼在使用一年后。库房西侧二楼墙上既发现有裂缝。此后裂缝数量增多，裂缝宽度展扩。据详细调查统计，大裂缝已有33条，有的裂缝长度超过1.80m，宽度达1030mm，且地面多处开裂。6年之后，再度调查，发现裂缝长达3.20m，裂缝宽为810mm，且内外贯通。说明6年多来库房的沉降一直都在发展。事故原因分析：原勘查失误是事故的主因，原勘查报告虽有偿个钻孔资料但仅有库房对角线的41#、46#孔分别深5.10m、5.35m，其余5个孔只有2m多，远不及基础受压层深度。更值得注意的是有2个孔已穿过有机土和泥碳层，但却未做记录，在报告中未说明，只是简单地建议地基计算强度为fk=100KN/M2。这是该库房发生严重质量问题的根源；设计人员对这份粗糙的勘查报告，并未提出补做勘查的要求。此外按规范规定对于三层和三层以上的房屋，其长高比L/H宜小于或等于2.5；本例虽为二层砌体结构，但长高比L/H=47.28/7.5=6.3，次值25，导致房屋的整体刚度过小，对地基过大不均匀沉降的调整能力太弱。设计人员又未采取加强上部结构刚度的有力结构措施，也是导致墙体开裂的重要原因。应吸取的教训：第一，工程勘查工作做的粗糙；第二，地基的选择和处理方法不当，未能使房屋坐落在比较均匀的天然或人工地基上；第三，上部结构整体刚度弱。这三点教训也就是平时常说的“情况不明，决心不大，方法不好”。此外，在勘查时要重视对钻孔深度的选择。由于钻孔深度必须符合设计要求，如果不符合设计上对压缩厚度的需要，或者大不到桩所坐落的土层时，那就不可能正确计算出地基的沉降，或桩的正确承载力，也就达不到基础设计要求。因此必须按设计要求确定合适钻孔深度。如果由于勘查量不足，钻孔和探坑布点少，再加上钻孔深度不够，以致不能表达出土的不均匀性和层理的不一致性，就有可能引起建筑的翘曲和弯折而出现裂缝，造成危害和浪费。事故实例（二）：加拿大特斯康谷仓，平面呈距形，长度59.44m，高度为31.00m，宽度为23.47m。容积为圆筒仓，每排 13个仓，5排，总计65个圆筒仓组成，谷仓的基础为整块钢筋混凝土筏板基础，基础厚度61cm，基础埋深为3.66m。1911年该仓开始施工，1913年秋完工。谷仓自重20000t，相当于装满谷物后总重量的42.5%。1913年底月起此谷仓装谷物，仔细装载，分布均匀。10月当谷仓装了31822m2谷物时，发现谷仓下沉，一小时沉降达31.5cm，结构物向西倾斜，并在24小时内，整个谷仓倾倒，倾倒度达26.53。谷仓西端下沉7.32m，东端上抬1.52m。事故原因分析：经检查，谷仓工程未做勘察。设计根据邻近工程基槽开挖实验结果，计算地基承载力为352KPa，应用到这个谷仓。谷仓场地位于冰川湖的盆地中，地基表层为近代沉积层，厚度3m；表层下面为冰川沉积粘土层，厚度122m。1952年在离谷仓18.3m处打了一些钻孔，从钻孔的粘土原状式样测的：粘土层的平均含水率随深度而增加，从40%到60%；事故主要原因：加拿大特斯康谷仓破坏的是因为谷仓事先未做勘察，设计盲目进行，采取设计荷载远超过地基土的承载力，导致谷仓发生地基整体滑动破坏的严重事故。应吸取的教训：地基整体剪切破坏事故，它造成的工程事故灾害很严重，必须引起土建工程技术人员的极度重视。设计人员应慎重对待工程勘查 告提供的地基承载力建议值，严格计算基础的实际土压力，若对勘察告的建议值有怀疑，可以在做载荷试验验证。施工人员在天然地基上建造大中型工程时，应复核设计地基承载力的合理性。一旦发生地基产生较大的沉降或倾斜，必须立即停工，会同勘查、设计和使用单位共同研究。采取必要措施，防止地基和建筑物发生灾难性破坏。事故实例（三）：某厂铸钢车间厂房长度66.75m，宽度39m，为三跨等高排架，柱基为钢筋混凝土杯形基础，基础一般埋置深度为2m。基础夯实干密度d16g/cm3，夯实影响深度0.30.4m。厂房主体结构完工。安装吊车前发现结构开裂事故：房屋东侧地面开裂，裂缝长达15m，裂缝最大宽5060mm，。南墙东侧开裂，裂缝最大宽20mm，钢筋混凝土圈梁亦被拉裂，裂缝多达20余条。厂房东南角向外偏移20mm。厂房东南6个基础下沉。下沉速度平均每月约34mm。事故原因分析：第一，未按设计要求探墓深度67m。实际探墓深度只有2m，事故发生后进行补探，在东南角10个柱基范围内，就探出木棺11个，位于基础下或旁边。木棺顶距基础底面约1.52.0m，木棺有的为空穴，有的充填淤泥。第二，厂房未经详细勘察，据初勘阶段临近厂房探坑资料，按地基土的承载力150KPa盲目设计，实际地基土非天然沉积土，而是填土，地基土的承载力仅为100120KPa。一点经验：在地基基础施工中，遇到暗沟、古墓等旧构筑物是经常发生的。这时候最重要的是设法弄清情况，除进行必要的勘测、挖掘之外，虚心向当地人和工人请教，进行细微的调查研究，是十分必要的。然后才能作出符合实际的处理方法。事故实例（四）：美国东南部亚拉巴马洲净水厂建在一座小山旁，基槽开挖6m深，以建造沉淀池和过滤建筑物，工厂完工并使用一个月后。一天早上，操作人员听到很响的咕咕声，随着一连串的隆隆声，像远距离开大炮一样，过滤建筑物发生严重摇动并开裂，从顶部一直开裂到底部，同时建筑物一半发生倾斜。事故原因分析：净水厂的地基土为残积土，基岩为石灰岩，裂缝发育。建筑物施工其间，施工单位不慎打破直径457的自来水总管，结果将容量为226的大水箱放空，使得大量水渗入地下，当地基受水浸泡后，由于残积土颗粒大小悬殊，细颗粒被水冲走，发生溶蚀与管涌造成的事故，导致沉淀池底部出现大的洞穴，沉淀池基础与地基之间多处产生很大的缺口，宽达1530。由于地基严重溶蚀与管涌结果。净水厂完全遭到破坏，无法使用。应吸取的教训：土建工程技术人员应该认识到地下水对工程的设计方案、施工方法和工期、建筑工程的投资和使用都有密切关系。如果对地下水处理不当，可能发生工程事故。四、地基基础缺陷处理及地基加固地基基础缺陷的处理应综合考虑下列因素：一、地基基础缺陷的种类及其对建筑物使用、安全、耐久性等方面的影响；二、上部结构的整体性、安全度、使用要求等具体情况对地基基础变形的适应性；三、地基基础变形、结构变形的数值，发展速度和趋势；四、地基基础缺陷和加固上部结构的可能性和经济性。地基基础处理的措施有：对上部结构进行维护；对上部结构进行加固或减荷，基础加固、地基加固。上述几种措施有时不单独采用，有时需多种措施综合采用。这些措施的选择，往往需要对上部结构和地基基础作全面的考虑，提出不同的方案，进行经济和技术上的比较，从而选择合理的方案。必要时还应对缺陷形成的原因及现实，从使用和维护上采取相应的防范措施。 地基基础缺陷处理的一般原则如下：当地基基础的变形已经趋于稳定时，一般可不作地基或基础的加固。当地基不均匀沉降尚未趋于稳定时，一般考虑“等待沉降稳定”、“加速沉降稳定”和“制止沉降”三种方法处理。 等待沉降稳定的目的是不对地基基础进行处理，而仅对上部结构进行修补，从而减少地基处理费用，并避免上部结构的再度处理造成浪费。 加速地基沉降的目的和适用条件基本上与等待地基沉降稳定的方法相同，但可以缩短消极等待沉降稳定所需的时间。一般适用于独立基础下的地基处理，具体做法是临时的增加载荷，人为的有控制的进行地基浸水等。 制止沉降的目的是终止地基和上部结构的发展。具体做法是上部结构减荷或加固，基础加大底面积，地基加固等。这些措施的单独采用或综合采用应根据有关措施的适用条件并做经济比较后予以选定。 采用减少上部荷重的措施时，应考虑生产和使用条件的具体要求，并通过地基强度、地基变形的验算确定减荷的具体数据。在地基强度破坏丧失稳定以及上部结构严重损坏威胁安全的情况下，减荷亦可作为紧急情况下的安全措施后加固施工期间的安全措施。 上部结构加固是当上部结构安全度不足时采取的必要措施。而在地基基础加固比较困难时，亦可考虑用上部结构加固替代或配合地基基础的加固。其具体方法有增设圈梁等措施。 基础扩大底面积的加固，适用于地基承载力不足等情况。增大底面积应由地基强度验算确定。当地基强度满足要求而缺陷仅仅表现为不均匀沉降，变形过大时，采用增大基础底面积的加固，主要由地基变形计算来加以确定。 在建筑结构修缮中，地基加固常用的方法有；分批分段更换病弱地基土、加桩加固、用挖钻孔灌桩加固、压力灌浆加固(包括硅化法加固地基)等。地基加固方法的选定应充分了解地基范围内的地质情况。地基加固工作是在建筑物存在情况下进行的，因而施工比较困难。它既应保护地基的加固质量，收到极地加固的效果，又应采取措施保证上部结构的安全。 更换地基和震动打桩加固都可能引起地基附加沉降，上部结构变形会有新发展。采用此类方法应对生产附加地基沉降有所估计，必要时采取相应措施，挖钻孔灌桩，压力灌浆加固地基不使用权地基避免受到附加影响，但施工也比较复杂。地基加固后应做必要的质量检查，如贯入度实验等。加固前加固后都应作好沉降的观测记录工作。更换病变的地基是基础加固中比较直观的一种。它适宜病变地基土层分布较浅，厚度较小的情况下采用。这种方法加固可导致地基的进一步沉降和破坏。因此加固施工的组织应视具体情况分期分段逐步进行。挖除软弱土层后常用砼、砖砌体或碎石夯实等材料加以填充。 打桩加固地基的设计原理有的是在打桩时使周围土壤加密，有的是用桩承重，也有两者同时采用的。被打入的桩可为木桩、钢管桩、钢筋砼桩等。在加固量较大时宜将桩拔出重复使用，而在桩孔内填实粗砂、砼、石灰等材料。 挖钻孔桩加固地基的原理相似于打桩加固地基。挖孔桩的典型方法是石灰灌桩，它用挖孔代替了打桩拔桩成孔，用生石灰吸水膨胀的原理是周围土加密。生石灰熟化吸水也不降低地基的含水量，该方法适用于加固湿陷性黄土地基及含水率较高的软弱地基。 压力灌浆加固地基是将某种液体灌入地基基础中，填塞孔洞，缝隙，胶结土壤颗粒，从而达到减少增大强度的目的。压力灌浆加固地基基础的具体方法很多，应用十分广泛。其中硅化法加固已有建筑物的地基效果很好，但费用较高，一般仅用于重要部位的加固，其原理是将硅酸钠等溶液压入到地基中，发生化学反应，产生硅胶，将土的颗粒胶结起来，从而增大地基的强度，减少其压缩性和透水性。硅化适用于粉质土和有一定渗透系数的粘质土。视土纸渗透性的大小可选用三种方法：一、压力双液硅化法；二、电动双液硅化法；三、压力单液硅化法。压力双硅化法是将水玻璃与氯化钙轮流压入土中，适用渗透系数为0.180米/昼夜以下的各类土加固。压力单液硅化法是将水玻璃压入土中，适用渗透系数为0.22.0米/昼夜的地下水位以下的湿陷性黄土和粉沙土加固。硅化法不适用于为沥青、油脂、石油化合物所浸透的土壤以及PH值大于0.9的土壤。施工前须作出硅化加固的施工组织设计，其内容包括：注液管及电相管的布置和打入深度、化学溶液浓度和用量、注液方法、灌注速度以及硅化后的加固效果的估计等，必要时硅化设计前应先做实验。1.提高地基承载力。（1）换填垫层法：换填垫层法的加固原理是根据土中附加应力的分布规律，让垫层承受上部较大的应力，通过抗散作用使传到垫层下面软土层的应力减小，从而提高地基承载力，满足设计对地基的要求。（2）排水固结法：对于天然地基，该法是先在地基中设置砂井或塑料排水体，然后利用建筑物本身的重量将地基中的水逐渐排除；也可以在建筑物建造之前，在场地先加载预压，使土体中空隙水排出，逐渐固结，从而加速地基土的抗剪强度的增长，提高地基的承载力。（3）强夯法：在重复强夯的作用下，施加于土体的夯击能迫使土体结构破坏，空隙水压力上升，使空隙水中的气体逐渐受到压缩，从而使土体的抗剪强度得到提高。（4）CFG桩复合地基：CFG桩复合地基能够改善土体的特性，改善地基的变形特性，减小在荷载作用下可能发生的沉降和不均匀沉降，并且CFG桩复合地基技术较充分地发挥了桩间土的承载能力，达到提高地基承载力的目的。 2.减少地基沉降量。（1）基础措施：应从基础的刚度、强度与建筑物的刚度、强度相适应来选择基础方案；同一建筑物宜采用同一种基础形式,并取相同的埋深,持力层也相同；调整基底压力以调整地基沉降；根据计算有意识地通过调整基础面积大小以达到调整基底压力使地基沉降均匀。（2）地基措施：在软土地区,充分利用硬壳层做浅基持力层,采用“宽基浅埋”方案,利用硬壳层的应力扩散作用达到减少附加应力,以达到减少沉降的目的；优先考虑浅层处理方案,然后再考虑深层处理或深基础方案；地基处理方法有：强夯置换、换填垫层、排水固结等几种，它们都能达到减少土体沉降的目的。 3.提高土坡稳定性。（1）施工措施：选择适当的边坡断面，采取合理的施工方法。（2）支档措施：选用重力式抗滑挡土墙、阻滑桩及其它抗滑结构，以阻挡滑坡的产生。（3）排水措施：应