关于上海莲花河畔7号楼整体倾覆原因.doc

关于上海莲花河畔7号楼整体倾覆原因摘要：上海莲花河畔一栋在建的13层房屋，在毫无预兆的情况下发生整体的倾覆倒塌，整个楼身的破坏较小，但地下桩基被“剪断”。造成这种房屋的破坏模式是因为房屋处在软土地基上，防渗防漏做的不好，容易形成流沙或管涌，并且两侧的土压力差过大，在土压力差和水压力作用下，桩基不能承受如此之大的剪力，最终酿成悲剧。 关键词：桩基；土压力；水压力；软土地基；剪力 一 事故分析 1 建筑物倾倒的主要原因是，紧贴7号楼北在短期内堆土过高。最高处达10m左右，与此同时，紧邻大楼南侧的地下车库基坑正在无防护情况开挖，开挖深度4.6m，大楼两侧的压力差过大，大楼地基土体在合力的作用下整体平移，如剪刀一般剪断了楼房的基桩。过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致建筑物倾倒，完全是施工的工艺问题，与材料的性能无关。2008年10月1日由建设部批准施行的《中华人民共和国行业标准：建筑桩基技术规范》中规定，“软土场地已成桩条件下开挖基坑，必须严格实行均衡开挖，高差不应高过1米，不得在坑边弃土，以确保已成基桩不因土体滑移而发生水平位移和折断。” 2 倾倒事故发生后，由于担心二次事故，对其他建筑物周边的堆土过高情况及时采取了卸土，填坑等措施。目前地基和房屋变形稳定，房屋倾倒的隐患已经排除。 3 经现场补充勘察和复核，原勘察报告符合规范要求，原结构设计经复核符合规范要求，钢筋混凝土基本符合规定，大楼所用PHC管桩，经检测质量符合规范要求。 二 房屋附近的土质情况介绍 上海市区场地常见的工程地质情况为：地表以下3到4m左右就进入砂性软土，当地土木工程界称为铁板砂。它是青色细砂，有的地方也有黄色，没水时该层承载力很强，有水时就是饱和土，几乎没有承载力。这一层又分成几个亚层，但基本情况差不多，总厚度在整个市区分布也比较均匀，有17m到18m厚。在上海做基坑，最担心的就是这层铁板沙土。一旦降水措施不力，防渗做得不到位就会出现基坑喷砂冒水形成流沙，因此时是压力水，又是水沙同喷出。基坑外水土流失严重，流失速度又很快，几个小时后基坑外侧就会出现大的塌陷 上海市区的这一工程地质方面存在的隐患及缺陷，在淀浦河畔这一特殊地带可能更为严重。 三 管桩与地基介绍 7号楼建筑的预应力管桩基础预应力管桩一般直径较小，在桩长较长的情况下属细长构件，上部容易失稳，其单桩竖向承载力较高直径达500mm的C80高强预应力管桩的单桩承载力在上海地区可达2200kPa或以上，但由于管桩是细长构件。须要求周围土体能提供很好的侧向约束才能充分发挥其竖向承载能力。然而，在倾覆建筑中，折断的管桩和侧翻的基础周围暴露的土体以目测就可以判断出较为松散，说明土体的孔隙率较高、土体较松软，也就是说施工过程中很有可能未对基础回填土进行有效的压实处理， 在雨水的浸泡下土体由可塑状态转为流塑状态，从而减少了对桩上部和基础的侧向约束；而建筑南侧不合理的基坑开挖和北侧的高堆载，又导致上部桩体随土体变形产生侧向位移或不均匀沉降，当初始整体偏心形成以后，上部结构的重力荷载将进一步加剧这一偏心过程，这就是所谓的重力二阶效应。当这种侧向倾覆力矩超过了桩体剩下的抗弯承载能力时就会导致桩基失稳，进而导致建筑整体倾覆。这就是为什么此次倒塌会发生在主体工程基本完工。此时竖向荷载最大，雨后，此时土体进入流塑状态，失去对桩体上部的支承，侧边基坑形成此时流塑状态的土将向基坑方向产生初始侧移。 四 南侧地下室的影响 南侧地下室基坑开挖和降水对7号楼的致命影响：莲花河畔景苑小区内的12幢高层住宅楼建成后施工方才开始建造7号楼南侧的室外地下室，地下室基坑开挖深度达4.6m，基坑内未设水平支撑，基坑侧壁采取喷浆护坡，基坑北侧距7号楼外墙尚有7到8m的水平距离，施工方在土方开挖基坑侧壁护坡及地下室底板垫层施工中，为保证施工正常进行，就必须采取措施降低地下水位。使地基土在开挖及地下室混凝土施工时保持干燥，由于降水土层为砂性土，应在基坑内周边设置井点，而地下室基坑平面尺寸较大，可在基坑中间区域辅以集水坑降水来保证中间区域的降水深度，由于没有设计地下室7号楼本身基础埋深应在2m左右，而南面地下室基坑的降水深度应在5m以下，考虑到室外地下潜水位一般为-1m左右，则7号楼下部与基坑下部的地下水水位差就有4m左右，当基坑内井点开始抽水后，基坑处地下水位开始降低7号楼下与基坑周边会由此产生地下水水位压力差在水位压力差的作用下，7号楼下地基土里的水在由此形成的动水压力作用下会向基坑内渗流。当导致水渗流的动水压力不小于土的浸水密度时，土粒就会处于悬浮状态，并随着渗流的水一起流动，进入基坑 从而发生流沙现象发生流沙现象时，土体会完全丧失承载能力，严重时还会引起基坑边坡塌方7号楼下的地基也会被掏空从而使建筑物下沉