地基基础与施工安全的探讨

杨劲松

摘要：建筑物的地基和基础工程是地下隐蔽工程，位于地下，存在许多危险因素。建设工程竣工后，很难对它有一个全面的了解。如果事故发生在使用期间，就很难补救，造成非常严重的后果。引起工程事故发生的因素很多，可能是施工期的勘察、设计等因素。在安全方面，突发事故的风险很高。

Abstract： The foundation engineering of a building is an underground concealed project. It is located underground and there are many dangerous factors. After the construction project is completed， it is difficult to have a comprehensive understanding of it. If an accident occurs during use， it is difficult to remedy， with very serious consequences. There are many factors that cause engineering accidents， which may be factors such as survey and design during construction. In terms of safety， the risk of accidents is high.

關键词：地基基础;工程施工;缺陷事故;案例分析

Key words： foundation;engineering construction;defect accidents;case analysis

中图分类号：TU47                                         文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）05-0246-02

1  地基基础研究目的、意义和发展史

1.1 研究目的、意义

了解并掌握相关的知识内容，从小事做起，从细节抓起，为国内建筑行业减少危险事故的发生做力所能及的贡献。了解土体结构性质，分类，及施工中突发事故的处理等知识，以此为基础，来保证建筑地基，基础和上部结构的安全稳定。通过学习相关专业知识，掌握土力学及基础施工的基本理论知识，计算方法，土体中应力变形，强度，地基基础的类型及作用等专业知识，学生用所学知识原理进行一般建筑物的地基基础设计，选择最优的地基基础方案，从而为从事地基基础设计和施工打下良好的基础。

1.2 国内外地基基础学科的发展史

地基基础是土木专业的一门新兴学科，但它在我国西安半坡村新石器时代遗址和殷墟遗址中的土台和石础中都有出现，在我国公元2世纪修建的万里长城，战国时期李冰领导修建的都江堰（巨大的船型灰土基础）等古代建筑中也都体现了精湛的地基基础施工技术，为我国留下时代的建筑艺术瑰宝。

国外最早开始于18世纪兴起工业革命的欧洲，他们用土力学来解决铁路路基的问题。随着墙后土压力问题的提出，1773年，来自法国的KA Cullen创立了著名的砂剪强度公式，并提出了他的土壤设计压力理论。 1852年，来自法国的达西创立了沙漠土壤的“达西定律”渗流理论。1857年，英国的W.J.M Rankine提出了保持壁压理论。 1922年，瑞典科学家V. Ferrand提出了一种分析土壤坡度稳定性的方法。这一时期的理论为土力学作为一门独立学科的发展奠定了基础。

1952年，美国大沙地志总结了以往理论研究的成果，出版了第一本书“土力学”，并于1929年与其他科学家一起出版了“工程地质学”。这些科学论文的发表促使世界各地的科学家研究和探索这一主题的各个方面。自第一届土壤力学与基础国际会议于1936年在美国举行以来，1989年举行了12次国际会议。

我国土力学与地基基础学科的发展开始于1957年召开的第4届国际土力学与基础工程会议及在1962年的全国土力学及地基基础工程学术讨论会的定期召开。我国著名学者黄文熙，陈宗基等学者也对此作出了重大贡献。

2  地基岩土的分类及工程特性指标

岩土作为建筑基础可分为岩石、砾石土、砂质土、粉土、粘性土和人工填土。

土的工程特性指标可采用强度指标，压缩性指标，载荷试验承载力等特性指标表示。

地基土工程特性指标的代表值应分别为标准值（土的抗剪强度），平均值（压缩性指标）和特征值（载荷试验承载力）。

2.1 土的强度及地基承载力

工程建设的设计与施工都离不开工程前期的详细勘察与计算，土体强度，地基承载力是建筑物安全的保障，也是设计的两个基本条件。了解并掌握土体强度的概念，理论，地基承载力的确定内容，为建筑物提出合理设计规划方案，为施工安全提供安全保障。

2.2 土的抗剪强度

从工程角度来看，土壤强度问题本质上是剪切强度问题。土壤抗剪强度是指土壤在外力作用下产生应力时土壤对剪切破坏的最终阻力。主要应用于地基承载计算和地基稳定性分析，挡土墙和地下结构土压力计算。

2.3 基本支持能力的确定

当施加载荷时，基础会变形。随着载荷增加，基部变形逐渐增加。当沿一个方向的点处的剪切应力达到土壤的剪切强度时，该点处于极端平衡状态。基础的最终平衡大部分可以恢复到弹性平衡。随着负荷持续增加，土壤内部形成多个断裂点，导致其表面坍塌，建筑物突然沉降，倾斜，失去使用。基础土壤支撑最大荷载使基础不稳定的能力称为基础的最大承载力。

2.4 土中应力与地基变形

土中应力是指土体在自身重力，建筑物荷载及其他因素作用下，土中所产生的应力。按产生原因不同，可分为自重应力（土体自身重力而产生的应力）和附加应力（建筑物荷载作用在地基中产生的应力）。

由于土的可压缩性，地基会在附加应力作用下产生变形，变形较小不至于引起建筑物产生裂缝或破坏，也不会影响建筑物的使用，反之，则会引起建筑物产生裂缝，倾斜，也会影响建筑物的使用，甚至是破坏。

3  建筑物的变形观测

分析和处理在建筑物的一定时间内及在建筑物本身的负荷下或在外力的影响下获得的变形量及其数据。

3.1 变形观察的内容

这包括监测变形的项目，例如沉降，坡度，位移，偏转和风振。目标是在施工期间和完工后控制建筑物的安全性，验证地质研究数据和设计数据的准确性，以及研究变形的原因和规律，以改进设计理论和施工方法。

3.2 观察点的构建

為了覆盖建筑物的沉降，有必要在施工和使用过程中检查沉降，以便及时发现建筑物的变形，防止有害变形的传播，控制施工速度并采取适当的加固措施。

3.3 地基变形计算

①地基变形特征。可分为沉降量，沉降差，倾斜（独立基础），局部倾斜（砖石砌体承重结构）。前两个特征单位为毫米，后两个特征以千分之来表示。②变形允许值。为了防止建筑物因地基变形过大而发生倾斜，裂缝，造成危害事故，根据各类建筑物的特点和地基土的不同，其地基变形允许值应根据建筑物的上部结构对地基变形的适应和使用功能的要求明确。

4  地基基础工程——加拿大特朗斯康谷仓案例

加拿大特朗斯康谷仓：由于地基强度遭破坏发生整体滑动，是建筑物失稳的典型例子。

4.1 工程与事故概况

加拿大谷仓Trunscom具有长，宽23.47米，31.00米在高度和36368平方米的55.44米矩形形状，并具有与13个仓库的圆筒形状TS每行共五排。谷仓的底部是钢筋混凝土基础，底部厚度为61厘米，底部深度为3.66米。

该谷仓于1911年和1913年完工。其重量为20，000吨，相当于总粒重的42.5%。1913年9月，谷物被装入谷仓并均匀地分布在仓库中。在10月，谷仓装有谷物的31822立方米，人们发现，谷仓用30.5厘米每小时结算运行时，结构呈倾斜向西和谷仓被扔进倾斜角度为26°53'。谷仓的西端降至7.32米，最终为1.52米。10月18日，位于谷仓上部的钢筋混凝土筒仓在清空后进行检查。它是坚固的，但表面有一些裂缝。

4.2 事故原因分析

核实后，发现没有检查棚屋的项目。该项目基于工程基础相邻沟槽的土方测试结果，基础承载力设计为352kPa。谷仓的地块位于冰川湖的盆地。地下室的表层是三米厚的现代沉积层。表层下面是一层粘土，冰川涂层厚度为12.2米。在粘土层下面，在冰川下面有一个冰雹层，它很好地压实并且厚度为3米。

1952年，在距离棚屋18.3米的地方钻了几个洞，粘土层的平均含水量从40%增加到约60%，抗压强度为118.4kPa降至70.0kPa，平均液限为ωL=105%，塑性极限为ωP=35%，塑性指数（IP=ωL-ωP）IP=70%。从实验中已知该粘土层是高度胶体的并且是高度塑性的。根据Taishaji教授的说法，计算了基础f的承载力。如果粘土层没有测量极限并且平均压力为100kPa，那么f=193.8kPa，这远小于当梭口底座滑动时的实际基础压力。

（卡拉菲斯计算）基础荷载快速施工的基础承载力小于荷载时的分级承载力，因此荷载系数对地面事故很重要，但这个因素是粘土发生的时间。这很重要，因为它需要。完全集成。根据数据计算（裴克教授），剪切强度发展所需的时间约为1年，谷物负荷的应用仅为45天，这对应于突然加载。

总之，加拿大Trangkan Barn被毁的主要原因是谷仓的基础土壤没有提前进行调查，测试和调查，设计是盲目的。基础整体滑动损坏发生在仓库。

4.3 事故处理方法

为了修复谷仓，在这个基地上，重建了70多个混凝土柱子，搁在石头基础上，并使用了388个50吨重的千斤顶。正在进行新的混凝土基础深度为10.36米。整顿后，谷仓于1916年恢复，修复位置减少了4米，但处理的费用是昂贵的。

4.4 小结

加拿大特朗斯康谷仓地基基础安全检测的建立是由建筑物的变形观测，沉降观测，内部的应力和监测资料的管理等组成。安全检测的建立为当时谷仓施工期间实施了有效的补救方法，对之后的工程建设也具有重大的研究分析的积极意义。

5  总结与展望

5.1 总结

①地基基础是建筑施工中的重要组成部分，了解其发展史，掌握相应能力，为建筑施工专业课程打下良好基础。②学习岩土的分类，特性指标，荷载，变形计算等知识掌握施工基本知识，预防危险事故的发生和避免直接经济损失。③学习基础设计规范，并选择最优地基基础施工方案，安全施工，消除不安全因素。④学习必要的应急急救措施，做好事故预防。

5.2 展望

我国的建筑工程在未来的发展前景越来越好，发展速度和效率大大提高，所需专业人才也越来越多。我国建筑行业的新材料，新设备与新工艺的相结合为建筑行业的应用和科研转换了新的发展方向。

根据前瞻产业研究院发布的《2015-2020年中国民用建筑行业发展前景与投资战略规划分析报告前瞻》分析：随着建筑行业的发展，节能建筑越来越受市场欢迎。因此：无论是政府，公司还是人民，都有责任在工作和生活中实现这种意识。未来建筑行业的发展也将在以下三个方面进一步关注：①建设量减少，大量建筑人面临失业;②个性化的需求被重视，设计水平总体提升;③旧建筑的改造量增大。

参考文献：

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