地基基礎與施工安全的探討

楊勁松

摘要：建筑物的地基和基礎工程是地下隱蔽工程，位于地下，存在許多危險因素。建設工程竣工后，很難對它有一個全面的了解。如果事故發(fā)生在使用期間，就很難補救，造成非常嚴重的后果。引起工程事故發(fā)生的因素很多，可能是施工期的勘察、設計等因素。在安全方面，突發(fā)事故的風險很高。

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.

關鍵詞：地基基礎;工程施工;缺陷事故;案例分析

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

中圖分類號：TU47? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）05-0246-02

1? 地基基礎研究目的、意義和發(fā)展史

1.1 研究目的、意義

了解并掌握相關的知識內容，從小事做起，從細節(jié)抓起，為國內建筑行業(yè)減少危險事故的發(fā)生做力所能及的貢獻。了解土體結構性質，分類，及施工中突發(fā)事故的處理等知識，以此為基礎，來保證建筑地基，基礎和上部結構的安全穩(wěn)定。通過學習相關專業(yè)知識，掌握土力學及基礎施工的基本理論知識，計算方法，土體中應力變形，強度，地基基礎的類型及作用等專業(yè)知識，學生用所學知識原理進行一般建筑物的地基基礎設計，選擇最優(yōu)的地基基礎方案，從而為從事地基基礎設計和施工打下良好的基礎。

1.2 國內外地基基礎學科的發(fā)展史

地基基礎是土木專業(yè)的一門新興學科，但它在我國西安半坡村新石器時代遺址和殷墟遺址中的土臺和石礎中都有出現，在我國公元2世紀修建的萬里長城，戰(zhàn)國時期李冰領導修建的都江堰（巨大的船型灰土基礎）等古代建筑中也都體現了精湛的地基基礎施工技術，為我國留下時代的建筑藝術瑰寶。

國外最早開始于18世紀興起工業(yè)革命的歐洲，他們用土力學來解決鐵路路基的問題。隨著墻后土壓力問題的提出，1773年，來自法國的KA Cullen創(chuàng)立了著名的砂剪強度公式，并提出了他的土壤設計壓力理論。 1852年，來自法國的達西創(chuàng)立了沙漠土壤的“達西定律”滲流理論。1857年，英國的W.J.M Rankine提出了保持壁壓理論。 1922年，瑞典科學家V. Ferrand提出了一種分析土壤坡度穩(wěn)定性的方法。這一時期的理論為土力學作為一門獨立學科的發(fā)展奠定了基礎。

1952年，美國大沙地志總結了以往理論研究的成果，出版了第一本書“土力學”，并于1929年與其他科學家一起出版了“工程地質學”。這些科學論文的發(fā)表促使世界各地的科學家研究和探索這一主題的各個方面。自第一屆土壤力學與基礎國際會議于1936年在美國舉行以來，1989年舉行了12次國際會議。

我國土力學與地基基礎學科的發(fā)展開始于1957年召開的第4屆國際土力學與基礎工程會議及在1962年的全國土力學及地基基礎工程學術討論會的定期召開。我國著名學者黃文熙，陳宗基等學者也對此作出了重大貢獻。

2? 地基巖土的分類及工程特性指標

巖土作為建筑基礎可分為巖石、礫石土、砂質土、粉土、粘性土和人工填土。

土的工程特性指標可采用強度指標，壓縮性指標，載荷試驗承載力等特性指標表示。

地基土工程特性指標的代表值應分別為標準值（土的抗剪強度），平均值（壓縮性指標）和特征值（載荷試驗承載力）。

2.1 土的強度及地基承載力

工程建設的設計與施工都離不開工程前期的詳細勘察與計算，土體強度，地基承載力是建筑物安全的保障，也是設計的兩個基本條件。了解并掌握土體強度的概念，理論，地基承載力的確定內容，為建筑物提出合理設計規(guī)劃方案，為施工安全提供安全保障。

2.2 土的抗剪強度

從工程角度來看，土壤強度問題本質上是剪切強度問題。土壤抗剪強度是指土壤在外力作用下產生應力時土壤對剪切破壞的最終阻力。主要應用于地基承載計算和地基穩(wěn)定性分析，擋土墻和地下結構土壓力計算。

2.3 基本支持能力的確定

當施加載荷時，基礎會變形。隨著載荷增加，基部變形逐漸增加。當沿一個方向的點處的剪切應力達到土壤的剪切強度時，該點處于極端平衡狀態(tài)?；A的最終平衡大部分可以恢復到彈性平衡。隨著負荷持續(xù)增加，土壤內部形成多個斷裂點，導致其表面坍塌，建筑物突然沉降，傾斜，失去使用。基礎土壤支撐最大荷載使基礎不穩(wěn)定的能力稱為基礎的最大承載力。

2.4 土中應力與地基變形

土中應力是指土體在自身重力，建筑物荷載及其他因素作用下，土中所產生的應力。按產生原因不同，可分為自重應力（土體自身重力而產生的應力）和附加應力（建筑物荷載作用在地基中產生的應力）。

由于土的可壓縮性，地基會在附加應力作用下產生變形，變形較小不至于引起建筑物產生裂縫或破壞，也不會影響建筑物的使用，反之，則會引起建筑物產生裂縫，傾斜，也會影響建筑物的使用，甚至是破壞。

3? 建筑物的變形觀測

分析和處理在建筑物的一定時間內及在建筑物本身的負荷下或在外力的影響下獲得的變形量及其數據。

3.1 變形觀察的內容

這包括監(jiān)測變形的項目，例如沉降，坡度，位移，偏轉和風振。目標是在施工期間和完工后控制建筑物的安全性，驗證地質研究數據和設計數據的準確性，以及研究變形的原因和規(guī)律，以改進設計理論和施工方法。

3.2 觀察點的構建

為了覆蓋建筑物的沉降，有必要在施工和使用過程中檢查沉降，以便及時發(fā)現建筑物的變形，防止有害變形的傳播，控制施工速度并采取適當的加固措施。

3.3 地基變形計算

①地基變形特征。可分為沉降量，沉降差，傾斜（獨立基礎），局部傾斜（磚石砌體承重結構）。前兩個特征單位為毫米，后兩個特征以千分之來表示。②變形允許值。為了防止建筑物因地基變形過大而發(fā)生傾斜，裂縫，造成危害事故，根據各類建筑物的特點和地基土的不同，其地基變形允許值應根據建筑物的上部結構對地基變形的適應和使用功能的要求明確。

4? 地基基礎工程——加拿大特朗斯康谷倉案例

加拿大特朗斯康谷倉：由于地基強度遭破壞發(fā)生整體滑動，是建筑物失穩(wěn)的典型例子。

4.1 工程與事故概況

加拿大谷倉Trunscom具有長，寬23.47米，31.00米在高度和36368平方米的55.44米矩形形狀，并具有與13個倉庫的圓筒形狀TS每行共五排。谷倉的底部是鋼筋混凝土基礎，底部厚度為61厘米，底部深度為3.66米。

該谷倉于1911年和1913年完工。其重量為20，000噸，相當于總粒重的42.5%。1913年9月，谷物被裝入谷倉并均勻地分布在倉庫中。在10月，谷倉裝有谷物的31822立方米，人們發(fā)現，谷倉用30.5厘米每小時結算運行時，結構呈傾斜向西和谷倉被扔進傾斜角度為26°53'。谷倉的西端降至7.32米，最終為1.52米。10月18日，位于谷倉上部的鋼筋混凝土筒倉在清空后進行檢查。它是堅固的，但表面有一些裂縫。

4.2 事故原因分析

核實后，發(fā)現沒有檢查棚屋的項目。該項目基于工程基礎相鄰溝槽的土方測試結果，基礎承載力設計為352kPa。谷倉的地塊位于冰川湖的盆地。地下室的表層是三米厚的現代沉積層。表層下面是一層粘土，冰川涂層厚度為12.2米。在粘土層下面，在冰川下面有一個冰雹層，它很好地壓實并且厚度為3米。

1952年，在距離棚屋18.3米的地方鉆了幾個洞，粘土層的平均含水量從40%增加到約60%，抗壓強度為118.4kPa降至70.0kPa，平均液限為ωL=105%，塑性極限為ωP=35%，塑性指數（IP=ωL-ωP）IP=70%。從實驗中已知該粘土層是高度膠體的并且是高度塑性的。根據Taishaji教授的說法，計算了基礎f的承載力。如果粘土層沒有測量極限并且平均壓力為100kPa，那么f=193.8kPa，這遠小于當梭口底座滑動時的實際基礎壓力。

（卡拉菲斯計算）基礎荷載快速施工的基礎承載力小于荷載時的分級承載力，因此荷載系數對地面事故很重要，但這個因素是粘土發(fā)生的時間。這很重要，因為它需要。完全集成。根據數據計算（裴克教授），剪切強度發(fā)展所需的時間約為1年，谷物負荷的應用僅為45天，這對應于突然加載。

總之，加拿大Trangkan Barn被毀的主要原因是谷倉的基礎土壤沒有提前進行調查，測試和調查，設計是盲目的?；A整體滑動損壞發(fā)生在倉庫。

4.3 事故處理方法

為了修復谷倉，在這個基地上，重建了70多個混凝土柱子，擱在石頭基礎上，并使用了388個50噸重的千斤頂。正在進行新的混凝土基礎深度為10.36米。整頓后，谷倉于1916年恢復，修復位置減少了4米，但處理的費用是昂貴的。

4.4 小結

加拿大特朗斯康谷倉地基基礎安全檢測的建立是由建筑物的變形觀測，沉降觀測，內部的應力和監(jiān)測資料的管理等組成。安全檢測的建立為當時谷倉施工期間實施了有效的補救方法，對之后的工程建設也具有重大的研究分析的積極意義。

5? 總結與展望

5.1 總結

①地基基礎是建筑施工中的重要組成部分，了解其發(fā)展史，掌握相應能力，為建筑施工專業(yè)課程打下良好基礎。②學習巖土的分類，特性指標，荷載，變形計算等知識掌握施工基本知識，預防危險事故的發(fā)生和避免直接經濟損失。③學習基礎設計規(guī)范，并選擇最優(yōu)地基基礎施工方案，安全施工，消除不安全因素。④學習必要的應急急救措施，做好事故預防。

5.2 展望

我國的建筑工程在未來的發(fā)展前景越來越好，發(fā)展速度和效率大大提高，所需專業(yè)人才也越來越多。我國建筑行業(yè)的新材料，新設備與新工藝的相結合為建筑行業(yè)的應用和科研轉換了新的發(fā)展方向。

根據前瞻產業(yè)研究院發(fā)布的《2015-2020年中國民用建筑行業(yè)發(fā)展前景與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告前瞻》分析：隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，節(jié)能建筑越來越受市場歡迎。因此：無論是政府，公司還是人民，都有責任在工作和生活中實現這種意識。未來建筑行業(yè)的發(fā)展也將在以下三個方面進一步關注：①建設量減少，大量建筑人面臨失業(yè);②個性化的需求被重視，設計水平總體提升;③舊建筑的改造量增大。

參考文獻：

[1]王靜.建筑工程地基基礎施工質量控制措施[J].居業(yè)，2019（11）：143-144.

[2]程宗帥.價值工程在建筑地基基礎設計優(yōu)選中的應用研究[D].聊城大學，2019.

[3]張文科.淺談水文地質條件與地基基礎處理方案的選擇[J].價值工程，2018，37（30）：176-177.