一、前言
在建筑結(jié)構(gòu)的建造的使用過程中，由于地基和基礎(chǔ)工程的質(zhì)量問題，使建筑物墻體和樓蓋開裂影響使用的，有礙觀瞻并使人有不安全感覺的，更有甚者使建筑物倒塌的事故，近幾年有上升的趨勢(shì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，其中地基和基礎(chǔ)工程的質(zhì)量問題，占總事故的確21%.在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工過程中，人們普遍認(rèn)為最難駕馭的并不是上部結(jié)構(gòu)，而是該工程的地基和基礎(chǔ)工程的問題，建筑物的上部結(jié)構(gòu)盡管千變?nèi)f最化，復(fù)雜萬分，但是在電子計(jì)算機(jī)得普遍應(yīng)用，今天，它們基本上都是在設(shè)計(jì)和施工中可以被預(yù)知和掌握。而對(duì)于建筑群所在場(chǎng)地的地下土層分布則不然，一般地說，人們只能在設(shè)計(jì)前通過幾個(gè)鉆孔的土樣的試驗(yàn)得知其少數(shù)信息，也只能在施工后，槽底的釬探結(jié)果了解其表層信息，至于更深層更全面的情況卻不能全面的掌握，往往憑經(jīng)驗(yàn)加以處理，這就產(chǎn)生誤差，甚至錯(cuò)誤造成對(duì)建筑物建成后的損壞，而且，地基基礎(chǔ)都是地下隱蔽工程，建筑工程竣工后，難以檢查，使用期間出現(xiàn)事故的苗頭也不易察覺，一旦發(fā)生事故難以補(bǔ)救，甚至造成災(zāi)難性的后果。
地基基礎(chǔ)工程事故發(fā)生可能是因勘測(cè)、設(shè)計(jì)、構(gòu)造、制造、安裝與使用等因素相互作用引起的。而這些因素中。某些因素引起突發(fā)事故。另一些因素可能導(dǎo)致消耗性逐漸發(fā)生的事故，從安全上講，突發(fā)事故是危險(xiǎn)的。所以，研究并探討地基基礎(chǔ)工程事故發(fā)生的原因，更具有普遍性。地方性和經(jīng)驗(yàn)性，對(duì)它的分析后得到的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，更是建筑工程技術(shù)人員需要不斷積累的知識(shí)財(cái)富。并對(duì)地基基礎(chǔ)工程事故采取有效的防止措施，是一個(gè)值得重視的課題。
二、地基與基礎(chǔ)的工程事故的原因及防治方法
（一）因工程地質(zhì)勘查中的錯(cuò)誤而產(chǎn)生的事故工程勘察報(bào)告要全面反映建筑場(chǎng)地工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，預(yù)防地基與基礎(chǔ)的工程事故，首先對(duì)場(chǎng)地工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件全面正確的了解，要做到這一點(diǎn)關(guān)鍵要搞好工程勘查工作，要根據(jù)建筑物場(chǎng)地的特點(diǎn)，建筑物情況合理確定工程勘察目的和任務(wù)，勘查工作是設(shè)計(jì)的重要稱序，決不能忽視而不做，也不能隨便做而不考慮是否適用。特別是對(duì)復(fù)雜的、軟弱的地基，更應(yīng)慎重對(duì)待。即使對(duì)單層的一般性建筑，也不能不做勘查。
事故實(shí)例：某市修建的一座庫房樓，該庫房為兩層樓房，平面呈一字型，東西向長(zhǎng)47.28m，南北向?qū)?0.68m，高7.50m.庫房正中為樓梯間，東西各兩大間，每間長(zhǎng)10.89m、寬10.20m.中部有兩個(gè)獨(dú)立柱基。內(nèi)外墻均為條形基礎(chǔ)。此樓在使用一年后。庫房西側(cè)二樓墻上既發(fā)現(xiàn)有裂縫。此后裂縫數(shù)量增多，裂縫寬度展擴(kuò)。據(jù)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1.80m，寬度達(dá)10～30mm，且地面多處開裂。6年之后，再度調(diào)查，發(fā)現(xiàn)裂縫長(zhǎng)達(dá)3.20m，裂縫寬為8～10mm，且內(nèi)外貫通。說明6年多來庫房的沉降一直都在發(fā)展。
事故原因分析：原勘查失誤是事故的主因，原勘查報(bào)告雖有償個(gè)鉆孔資料但僅有庫房對(duì)角線的41#、46#孔分別深5.10m、5.35m，其余5個(gè)孔只有2m多，遠(yuǎn)不及基礎(chǔ)受壓層深度。更值得注意的是有2個(gè)孔已穿過有機(jī)土和泥碳層，但卻未做記錄，在報(bào)告中未說明，只是簡(jiǎn)單地建議地基計(jì)算強(qiáng)度為fk=100kn/m2.這是該庫房發(fā)生嚴(yán)重質(zhì)量問題的根源；設(shè)計(jì)人員對(duì)這份粗糙的勘查報(bào)告，并未提出補(bǔ)做勘查的要求。此外按規(guī)范規(guī)定對(duì)于三層和三層以上的房屋，其長(zhǎng)高比l/h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l/h=47.28/7.5=6.3，次值》25，導(dǎo)致房屋的整體剛度過小，對(duì)地基過大不均勻沉降的調(diào)整能力太弱。設(shè)計(jì)人員又未采取加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)剛度的有力結(jié)構(gòu)措施，也是導(dǎo)致墻體開裂的重要原因。
應(yīng)吸取的教訓(xùn)：第一，工程勘查工作做的粗糙；第二，地基的選擇和處理方法不當(dāng)，未能使房屋坐落在比較均勻的天然或人工地基上；第三，上部結(jié)構(gòu)整體剛度弱。這三點(diǎn)教訓(xùn)也就是平時(shí)常說的“情況不明，決心不大，方法不好”。
此外，在勘查時(shí)要重視對(duì)鉆孔深度的選擇。由于鉆孔深度必須符合設(shè)計(jì)要求，如果不符合設(shè)計(jì)上對(duì)壓縮厚度的需要，或者大不到樁所坐落的土層時(shí)，那就不可能正確計(jì)算出地基的沉降，或樁的正確承載力，也就達(dá)不到基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求。因此必須按設(shè)計(jì)要求確定合適鉆孔深度。如果由于勘查量不足，鉆孔和探坑布點(diǎn)少，再加上鉆孔深度不夠，以致不能表達(dá)出土的不均勻性和層理的不一致性，就有可能引起建筑的翹曲和彎折而出現(xiàn)裂縫，造成危害和浪費(fèi)……
（二）因建筑物基礎(chǔ)底面土壓力過大超過地基承載力造成的事故地基承載力是建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。各類地基承受基礎(chǔ)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(dòng)或急劇下沉，造成房屋的傾倒或嚴(yán)重受損，下面列舉全世界聞名的實(shí)例事故實(shí)例：加拿大特斯康谷倉，平面呈距形，長(zhǎng)度59.44m，高度為31.00m，寬度為23.47m.容積為圓筒倉，每排 13個(gè)倉，5排，總計(jì)65個(gè)圓筒倉組成，谷倉的基礎(chǔ)為整塊鋼筋混凝土筏板基礎(chǔ)，基礎(chǔ)厚度61cm，基礎(chǔ)埋深為3.66m.1911年該倉開始施工，1913年秋完工。谷倉自重20000t，相當(dāng)于裝滿谷物后總重量的42.5%.1913年底月起此谷倉裝谷物，仔細(xì)裝載，分布均勻。10月當(dāng)谷倉裝了31822m2谷物時(shí)，發(fā)現(xiàn)谷倉下沉，一小時(shí)沉降達(dá)31.5cm，結(jié)構(gòu)物向西傾斜，并在24小時(shí)內(nèi)，整個(gè)谷倉傾倒，傾倒度達(dá)26.53.谷倉西端下沉7.32m，東端上抬1.52m.事故原因分析：經(jīng)檢查，谷倉工程未做勘察。設(shè)計(jì)根據(jù)鄰近工程基槽開挖實(shí)驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算地基承載力為352kpa，應(yīng)用到這個(gè)谷倉。谷倉場(chǎng)地位于冰川湖的盆地中，地基表層為近代沉積層，厚度3m；表層下面為冰川沉積粘土層，厚度122m.1952年在離谷倉18.3m處打了一些鉆孔，從鉆孔的粘土原狀式樣測(cè)的：粘土層的平均含水率隨深度而增加，從40%到60%；無側(cè)限抗壓強(qiáng)度從118.4 kpa減少到70.0 kpa，平均為100 kpa；平均液限ωl=105%，塑限ωp=35%，塑性指數(shù)高達(dá)ip=70.由試驗(yàn)可知這層土是高膠體、高塑性的。按太沙基公式計(jì)算地基承載力f，如采用粘土層無側(cè)限抗壓強(qiáng)度平均值100 kpa，則地基承載力f為278.6 kpa，小于谷倉地基破壞時(shí)的基礎(chǔ)底面壓力329.4 kpa，若用qumin=70.0 kpa計(jì)算，則f=193.5 kpa，更遠(yuǎn)小于谷倉基礎(chǔ)滑動(dòng)時(shí)的實(shí)際基底力。
事故主要原因：加拿大特斯康谷倉破壞的是因?yàn)楣葌}事先未做勘察，設(shè)計(jì)盲目進(jìn)行，采取設(shè)計(jì)荷載遠(yuǎn)超過地基土的承載力，導(dǎo)致谷倉發(fā)生地基整體滑動(dòng)破壞的嚴(yán)重事故。
應(yīng)吸取的教訓(xùn)：地基整體剪切破壞事故，它造成的工程事故災(zāi)害很嚴(yán)重，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)慎重對(duì)待工程勘查 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)勘察告的建議值有懷疑，可以在做載荷試驗(yàn)驗(yàn)證。施工人員在天然地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)生地基產(chǎn)生較大的沉降或傾斜，必須立即停工，會(huì)同勘查、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。
（三）因地基中暗溝、古墓等舊構(gòu)筑物影響造成的事故建筑物地基槽開挖后，可能遇到許多局部異常的情況，例如：在地基土中存在有暗溝、古墓、古井、舊基礎(chǔ)等已廢除了的構(gòu)筑物，其中在暗溝、古井內(nèi)往往填充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)致上部墻體或結(jié)構(gòu)開裂；如遇古墓、防空洞等中空構(gòu)筑物，則可能引起塌陷事故；至于遇到舊基礎(chǔ)、廢化糞池等構(gòu)筑物，它們往往比周圍天然地基堅(jiān)實(shí)得多，形成軟硬突變，也會(huì)造成上部結(jié)構(gòu)開裂。因此在刨槽驗(yàn)槽過程中查明局部異常情況是十分重要的。
事故實(shí)例：某廠鑄鋼車間廠房長(zhǎng)度66.75m，寬度39m，為三跨等高排架，柱基為鋼筋混凝土杯形基礎(chǔ)，基礎(chǔ)一般埋置深度為2m.基礎(chǔ)夯實(shí)干密度》ρd≥16g/cm3，夯實(shí)影響深度0.3～0.4m.廠房主體結(jié)構(gòu)完工。安裝吊車前發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)開裂事故：房屋東側(cè)地面開裂，裂縫長(zhǎng)達(dá)15m，裂縫最大寬50～60mm，。南墻東側(cè)開裂，裂縫最大寬20mm，鋼筋混凝土圈梁亦被拉裂，裂縫多達(dá)20余條。廠房東南角向外偏移20mm.廠房東南6個(gè)基礎(chǔ)下沉。下沉速度平均每月約3～4mm.事故原因分析：第一，未按設(shè)計(jì)要求探墓深度6～7m.實(shí)際探墓深度只有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1.5～2.0m，木棺有的為空穴，有的充填淤泥。第二，廠房未經(jīng)詳細(xì)勘察，據(jù)初勘階段臨近廠房探坑資料，按地基土的承載力150kpa盲目設(shè)計(jì)，實(shí)際地基土非天然沉積土，而是填土，地基土的承載力僅為100～120kpa.一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：在地基基礎(chǔ)施工中，遇到暗溝、古墓等舊構(gòu)筑物是經(jīng)常發(fā)生的。這時(shí)候最重要的是設(shè)法弄清情況，除進(jìn)行必要的勘測(cè)、挖掘之外，虛心向當(dāng)?shù)厝撕凸と苏?qǐng)教，進(jìn)行細(xì)微的調(diào)查研究，是十分必要的。然后才能作出符合實(shí)際的處理方法。
（四）因建筑地基發(fā)生溶蝕與管涌造成的事故
1、當(dāng)建筑地基中存在地下水，并有下列條件時(shí)，則可能發(fā)生溶蝕與管涌事故：
（1）石灰?guī)r地區(qū)經(jīng)長(zhǎng)期地下水的作用，可能發(fā)生溶洞。溶洞發(fā)育地區(qū)，將發(fā)生地基溶蝕。
（2）山區(qū)殘積土或披積土顆粒大小相差懸殊時(shí)。在地下水流動(dòng)作用下，可能發(fā)生溶蝕或管涌。
（3）如地基土質(zhì)級(jí)配不良，地下水流速大，則地基中土的細(xì)顆?？赡鼙粵_走，而產(chǎn)生管涌。
凡在上述地區(qū)建造的工程都應(yīng)仔細(xì)進(jìn)行工程地質(zhì)勘察，如果認(rèn)為地基中存在上述溶蝕問題，應(yīng)另選場(chǎng)地，因?yàn)樯鲜鋈芪g事故的措施相當(dāng)不容易，并且費(fèi)用很高。
事故實(shí)例：美國東南部亞拉巴馬洲凈水廠建在一座小山旁，基槽開挖6m深，以建造沉淀池和過濾建筑物，工廠完工并使用一個(gè)月后。一天早上，操作人員聽到很響的咕咕聲，隨著一連串的隆隆聲，像遠(yuǎn)距離開大炮一樣，過濾建筑物發(fā)生嚴(yán)重?fù)u動(dòng)并開裂，從頂部一直開裂到底部，同時(shí)建筑物一半發(fā)生傾斜。
事故原因分析：凈水廠的地基土為殘積土，基巖為石灰?guī)r，裂縫發(fā)育。建筑物施工其間，施工單位不慎打破直徑457的自來水總管，結(jié)果將容量為226的大水箱放空，使得大量水滲入地下，當(dāng)?shù)鼗芩莺?，由于殘積土顆粒大小懸殊，細(xì)顆粒被水沖走，發(fā)生溶蝕與管涌造成的事故，導(dǎo)致沉淀池底部出現(xiàn)大的洞穴，沉淀池基礎(chǔ)與地基之間多處產(chǎn)生很大的缺口，寬達(dá)15～30.由于地基嚴(yán)重溶蝕與管涌結(jié)果。凈水廠完全遭到破壞，無法使用。
應(yīng)吸取的教訓(xùn)：土建工程技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn)識(shí)到地下水對(duì)工程的設(shè)計(jì)方案、施工方法和工期、建筑工程的投資和使用都有密切關(guān)系。如果對(duì)地下水處理不當(dāng)，可能發(fā)生工程事故。
2、地下水的主要影響有：
（1）基礎(chǔ)埋深——基礎(chǔ)宜埋置在地下水位以上，凍土層厚度以下，后者與土中的毛細(xì)水有關(guān)。
（2）施工排水——當(dāng)基礎(chǔ)埋置地下水位以下時(shí)，基槽開挖和基礎(chǔ)施工必須排水。如果排水不好或基槽遭踩踏都會(huì)造成隱患。
（3）地下水升降——下降會(huì)使建筑物產(chǎn)生不均勻沉降，而上升會(huì)使粘土層軟花、濕陷性黃土下沉、膨脹土層吸水膨脹。
（4）溶蝕與管涌——在石灰?guī)r地區(qū)地下水存在會(huì)造成溶蝕，在有承壓水地區(qū)，如基槽挖除承壓水以上隔水層，則可能出現(xiàn)大量涌水浸泡地基。
（5）空心結(jié)構(gòu)浮起——水池、油罐、空曠地下工程埋深超越地下水位教多時(shí)，可能上浮，影響使用。
三、結(jié)語
當(dāng)發(fā)生一次重大的地基基礎(chǔ)事故后，最關(guān)鍵的事對(duì)這次質(zhì)量事故發(fā)生的原因進(jìn)行分析，只有正確的分析，才能發(fā)現(xiàn)事故的原發(fā)癥結(jié)。進(jìn)行公正的仲裁，明確事故的責(zé)任；只有正確的分析，才能找到今后應(yīng)吸取的教訓(xùn)，化消極因素為積極因素；也只有正確的分析，才能制定出適宜的防治措施，防患于未然。對(duì)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，施工技術(shù)和使用中的錯(cuò)誤引起的，其中大部分是主觀性的錯(cuò)誤。而當(dāng)嚴(yán)格遵守勘查、設(shè)計(jì)與施工的標(biāo)準(zhǔn)文件的規(guī)定和相應(yīng)要求，則錯(cuò)誤是可以避免的。工程設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：
第一，地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)根據(jù)建筑物的使用要求，結(jié)構(gòu)型式和工地的土質(zhì)條件，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)具體情況，在適用與經(jīng)濟(jì)的前提下，要保證建筑物的主要承重結(jié)構(gòu)在正常使用過程中不發(fā)生裂縫或損壞。
第二，地基基礎(chǔ)工程事故是目前在建筑工程中出現(xiàn)得較多的問題。為防患于未然，有關(guān)人員應(yīng)針對(duì)地基情況，“對(duì)癥下藥”認(rèn)真細(xì)致地做好勘查、總體布置，選取基礎(chǔ)類型和設(shè)計(jì)計(jì)算等方面的工作。
第三，有關(guān)人員不僅要研究已出現(xiàn)的工程事故作為“前車之鑒”，同時(shí)也應(yīng)學(xué)習(xí)已有的成功經(jīng)驗(yàn)與方法，不斷提高技術(shù)水平，確保工程質(zhì)量。
第四，在地震區(qū)中，對(duì)已發(fā)生的消耗性地基基礎(chǔ)事故，不應(yīng)忽視而應(yīng)及時(shí)修好，否則在地震作用下可能轉(zhuǎn)變?yōu)闉?zāi)難性的工程事故。
第五，建議編制有關(guān)防止地基基礎(chǔ)工程事故的法規(guī)，以使有關(guān)方面重視這項(xiàng)工作。