《工程事故实例》PPT课件.ppt

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1、软土地区工程事故实例 主讲人：李显忠中国建筑科学研究院,岩土工程一般是隐蔽工程，工程质量的控制更需要施工单位的岩土工程师加强责任感，提高技术水平，不要犯低级的错误。从我国近年来重大工程事故发生的频率、后果的严重性和事故的原因来看，值得我们总结经验教训，以杜绝重大事故。在严格监测的条件下，重大事故应该可以避免，但许多事故的教训都是在监测眼皮底下发生的。,18层楼整体爆破拆除，桩的最大偏位从1700mm变为170mm。去年那次基坑整体垮塌了，监测还说基坑的变形很小。13层楼倒塌，也说倒塌前楼没有很大的变形。软土地区10m深基坑放坡开挖竟然没有位移监测。18年前那次基坑垮塌之前半个月，路面1天沉降1

2、50mm也没有报警。,施工中工程安全度的失控原因，从现象上看，是偷工减料，赶进度，但从技术上看却是技术人员缺乏最起码的安全度控制的知识，缺乏实现设计安全度的意识。在事故频发的深基坑工程领域中，存在着超挖不按设计验算的工况挖土和及时支撑、该加固被动区的不加固、挖出的土乱弃土以及违背先地下、后地上施工的原则。这些一直都是基坑工程施工中的顽症，是许多重大工程事故的主要原因。,设计是根据各个工况分别进行计算，然后按照包络图的轴力、弯矩、剪力设计围护结构和支撑。一旦超挖，围护结构所承受的内力就远远超过设计计算的数值，安全度就急剧降低。什么是设计工况？,不按照设计工况施工的案例,前面介绍的这个深基坑工程的

3、事故中，由于设计表达式两边不匹配，设计安全度的不足已经使基坑的围护结构处于病态工作，而施工的超挖更使这个深基坑工程雪上加霜，一场重大工程事故终于不可避免地发生了。从下面的照片中可以看出超挖的严重程度，如此严重的超挖，不出事故才怪呢？,从这个断面来看，设计考虑了坑底注浆以加强被动区的抗力，但施工时却没有按照设计要求去做，没有在被动区注浆，被动抗力不足，设计时赖以维持围护结构平衡的被动抗力缺失了。,与超挖一样，设计时考虑了的坑底加固部位的抗力，但实际没有加固，被动抗力不复存在，于是本来可以稳定的围护结构失去了支承条件，围护结构就不可避免地倾覆了。从安全度的构成来看，超挖是从加大设计表达式中的作用项

4、来降低安全度，而坑底加固的缺失，降低了被动区的抗力，降低了设计表达式中的抗力来降低安全度。,如果在同一个基坑中，既不加固被动区而又超挖，在设计表达式两边，抗力降低而作用又增大，安全度就急剧降低。许多工程事故有惊人的相似之处，在10年前、20年前发生过的事故，现在还在一再发生，这不得不使人感到没有真正发挥“前车之鉴”的作用。在工程技术人员中进行工程事故的剖析教育是何等重要。,最近一次重大的基坑事故，究其主要原因，仍不外乎超挖和没有坑底加固这两项顽症。这是一个四道支撑的深基坑，开挖深度为16m，由于施工超挖，第四道支撑没有及时支撑。经反算，由于没有第四道支撑的作用，致使第三道支撑的轴力增加了434

5、7，地下连续墙的弯矩增加了3751，剪力增加了3840。,除了上述超挖和坑底被动抗力的缺失之外，基坑工程施工的第三个顽症就是乱弃土。尽管，在基坑设计中，对基坑周围的地面荷载也作了规定，设计考虑了一定数量的地面荷载所产生的土压力，留有一定的裕度，但施工也经常在基坑周边堆放超过规定的重物，包括建筑材料和弃土。由于坑边超载而产生的围护结构过大变形，甚至基坑破坏的事故时有发生，直到最近挤到了一幢小高层。,对于重大工程事故，除了责任查处和经济理赔之外，在技术上展开充分的讨论，分析事故产生的力学机理，从保证实现设计安全度控制的角度进行技术上的总结，发挥反面教材的作用，是岩土工程界值得重视的一件工作，也应该

6、是岩土工程师继续教育的重要内容。对于这一工程事故，需要根据现场检测的资料，抽象出体系破坏的力学模型，进行事故的机理分析。,在软土地区，地面堆载究竟能产生多大的水平推力和多大的水平位移？事故现场的资料当然是最直接的，如果不充分，可以借鉴其他的资料佐证，进行工程类比分析，这也是岩土工程师很常用和很有效的分析思考工程问题的方法。地面堆载对相邻建筑物变形的影响和地基稳定性分析的数据是非常宝贵的资料。可以有助于思考和分析，要学会借鉴、分析与思考。,在建筑物的运营阶段，仍然存在施工时已经实现的工程安全度能否得以继续保持的问题。特别是对活荷载占的比例比较大的工业建筑物，如果在建筑物使用过程中，没有按照设计计

7、算所控制的要求加载，工程的设计安全度控制就得不到保证，轻者出现建筑物的开裂和损坏，重者发生重大的工程事故。例如工业车间室内外地坪的大面积堆料，车库、油罐使用时的加料速度控制不当，都会引发工程事故。,著名的加拿大特朗斯康谷仓，设计时没有进行勘察，建成后使用时发生地基失稳倾倒的事故。吴泾焦化厂配煤房则是我国的著名一项工程事故，它的典型性在于深刻地揭示了加载速率对地基稳定性的重要影响，同时，它又成功地采用技术措施纠倾成功。,加拿大特朗斯康谷倉,加拿大特朗斯康谷倉长59.44m，宽23.47m，高31.00m，容积36368m3。谷倉的基础为钢筋混凝土筏基，厚61cm，埋置深度3.66m。谷倉于191

8、1年开始施工，1913年秋竣工。谷倉自重20000t，相当于装满谷物后满载重量的42.5。1913年9月起，往谷倉装谷物，10月当谷倉装了31822m3时，发现1小时内沉降达30.5cm。谷倉向西倾斜，并在24小时内倾倒，但谷倉结构没有损坏。,对谷倉地基没有事先进行取土试验，根据相邻项目的资料，计算承载力为352kPa。谷倉的地基由厚3m的近代沉积黏土、12.2m厚的冰河沉积的黏土和3m厚的老黏土组成。谷倉倒塌40年后，1952年，加拿大国家研究委员会建筑研究部会同Peck教授，取土补做了试验，粘土层的含水量随深度增加，从40增加到60，无侧限抗压强度从118.4kPa减少到70.0kPa。,

9、平均液限105，塑限70%，塑性指数70。用浅层的无侧限抗压强度118.4kPa，按太沙基公式计算地基极限承载力为59.25.71338kPa根据荷载资料，总荷载47058.8 t，其中谷物的重量为27058.8 t。基底总压力为337.3kPa。结构自重的基底压力为143.36kPa，活荷载的基底压力为193.96kPa。,估算安全系数的结果谷倉自重的安全系数338/143.36=2.36谷倉加载后的安全系数338/337.32=1.002工程处于极限状态。,工业构筑物的过大倾斜,一座30m高的筒仓最大沉降速率达到每昼夜45mm！15天内倾斜从2.7 发展到14.12 年倾斜达到24 会不会

10、成为第二个加拿大谷仓？,焦化厂配煤房,基本数据,47.5m10.8m筏形基础5个直径8m、高31m的储煤斗基础埋置深度1.5m构筑物自重压力76kPa抗剪强度指标：三轴不排水强度20kPa十字板强度22kPa,焦化厂配煤房倾斜事故,结构完工后3个月平均沉降47mm，沉降速率0.5mm/d倾斜2.7，还比较正常完工后6个月投产5天装煤215吨加煤停止时沉降速率810mm/d；第4天，2745mm/d，加速沉降，危险！,沉降的发展,沉降速率的变化,倾斜的急剧发展与纠倾时的回倾,荷载与地基承载力,地基极限承载力：按固结快剪指标为202kPa按不固结不排水剪指标为135kPa建筑物恒载38000kN，

11、产生基底压力76kPa，装煤21500kN，产生基底压力44kPa活载与恒载之比0.57基底总压力120kPa,安全度分析,如果不快速加煤，安全系数1.68；实际快速加煤，故安全系数低于1.68；不考虑施工期的排水固结，安全系数1.13；而实际安全系数介于1.131.68之间,变形分析,加煤2年后，平均沉降630mm堆放钢锭纠倾以后沉降达846mm，推算最终沉降量为1150mm按压缩层厚度16.7m，平均模量2MPa计算，得最终沉降量689mm，两者之比为1.67估计发生了侧向挤出，但没有实测水平位移的数据验证,借鉴堆载试验的资料,堆载面积22m30m，不排水强度31kPa在150kPa荷载作用下，离堆载边缘外0.7m，地面下7m处的实测水平位移810mm，水平位移与竖直位移之比为1.34,由于施工阶段对实现设计安全度控制是关键性的，因此，设计单位的岩土工程师与施工单位的岩土工程师之间的协调与互动就显得特别重要。施工单位的岩土工程师需要对施工方案是否影响设计安全度的实现，进行必要的计算与分析，这是从技术上防止工程事故的必要措施。在建筑物运营阶段，监测和控制对安全度的保证也是十分重要的措施。,谢谢！,