建筑工程事故分析与处理

目录
第一章 绪论 1
第一节 学习本课程的目的及重要性 1
第二节 建筑结构事故的类别及原因 1
第三节 事故处理的一般程序 2
第四节 结构可靠度的评判依据和原则 4
第二章 砌体结构工程 7
第一节 砌体结构事故原因 7
第二节 砌体结构常见裂缝分析及预防 7
第三节 各种原因引起的事故 17
第四节 砌体结构的常用加固方法 21
第三章 混凝土结构工程 31
第一节 混凝土结构常见事故原因 31
第二节 混凝土结构的裂缝及表面缺陷 32
第三节 各种原因引起的事例 33
第四节 混凝土构件的加固方法 37
第四章 钢结构工程 43
第一节 钢结构的缺陷 43
第二节 钢结构的事故及其影响因素 47
第三节 钢结构事故的实例分析 49
第四节 钢结构的加固、修复 53
第五章 地基与基础工程 61
第一节 常见地基与基础工程事故分类及原因 61
第二节 基坑工程（土方工程） 62
第三节 地基加固与建筑物纠偏技术 67
第四节 地基与基础工程事故及处理事例 77










第一章 绪论
第一节 学习本课程的目的及重要性
一、目的
1、从工程事故中吸取教训，以改进设计、施工和管理工作，从而防止同类事故的发生。
2、掌握事故处理的基本知识和方法。
二、重要性
1、《建筑法》要求
（1）建筑工程勘察、设计、施工的质量必须符合国家有关建筑工程安全标准的要求。
（2）建筑物在合理使用寿命内，必须确保地基基础和主体结构的质量。
（3）交付竣工验收的建筑工程，必须符合规定的建筑工程质量标准。
（4）任何单位和个人对建筑工程的质量事故、质量缺陷都有权向建设行政主管部门或者其他有关部门进行检举、控告、投诉。
2、是确保建筑施工顺利进行的需要。
3、能防止事故恶化、减少损失。
4、有利于工程交工验收。
5、可有效地防止事故再次发生。

第二节 建筑结构事故的类别及原因
一、 建筑结构各项功能要求
1、能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种作用。
2、在正常使用时具有良好的工作性能。
3、在正常维护条件下具有足够的耐久性。
4、在偶然作用（如地震、爆炸、撞击作用）发生时及发生后，结构仍能保持必要的整体稳定性。
二、质量事故分类
当建筑结构因工程质量低下而不能满足上述功能要求时称为工程质量事故。（凡质量达不到合格标准的工程，必须进行返修、加固或报废，由此而造成的直接经济损失在5000元（含5000元）以上的称为工程质量事故，经济损失不足5000元的称为质量问题。）
1、按事故的严重程度分
（1）重大事故或倒塌事故：引起人员伤亡
（2）严重危及安全的事故：如墙体开裂、构件断裂
（3）影响使用的事故：如漏雨、变形过大、隔热、隔声问题
（4）仅影响建筑物外观的事故
2、按事故发生的阶段分
（1）施工过程中发生的事故
（2）使用过程中发生的事故
（3）改建时或改建后引起的事故
3、按事故发生的部位分
（1）地基基础工程事故
（2）主体结构工程事故
（3）装修工程事故
4、按结构类型分
（1）砌体结构工程事故
（2）混凝土结构工程事故
（3）钢结构工程事故
（4）组合结构工程事故
建设部规定：重大质量事故：直接经济损失10万元以上。
一般质量事故：直接经济损失5千~10万元。
质量问题：直接经济损失5千以下。
事故等级：一级事故：死亡30人以上，直接经济损失300万元以上。
二级事故：死亡10~29人，直接经济损失100~300万元。
三级事故：死亡3~9人，重伤20人以上，直接经济损失30~100万元。
四级事故：死亡2人以下，重伤3~19人，直接经济损失10~30万元。
三、常见事故原因
1、违反基本建设程序，无证设计，违章施工。
2、地基承载能力不足或地基变形太大。
3、材料性能不良，构件制品质量不合格。
4、设计构造不当，结构计算错误。
5、不按图施工，乱改设计。
6、不按规范要求施工，操作质量低劣。
7、施工管理混乱，施工顺序错误。
8、施工或使用荷载超过设计规定，地面堆载太大；
9、温、湿度等环境影响，酸、碱、盐等化学腐蚀。
10、其他外因作用：如大风、爆炸、地震等。

第三节 事故处理的一般程序
一、 事故分析处理的一般步骤
工程事故处理的一般步骤如图1所示

图1 事故分析一般程序

二、事故调查
1、基本调查
（1）工程情况：地理环境、结构的特殊性、工程进度等。
（2）事故情况：事故发生的时间、经过、见证人、人员伤亡情况、经济损失。——现场调查。
（3）地质水文资料：
（4）设计复查：设计单位、设计人员水平、资历，计算简图、计算结果。
（5）施工检查：施工记录、监理日记，是否按图施工等。
（6）使用情况调查：房屋用途、使用荷载、腐蚀性条件、使用变更、维修记录等。
2、补充调查
在基本调查后还不能正确分析事故时，才做补充调查——结构和材料检测工作
三、原因分析
目的：分清事故的性质、类别及其危害程度，并为事故处理提供依据。
常见的事故原因有以下几类：
（1）违反基本建设程序，无证设计，违章施工；
（2）地基承载能力不足或地基变形太大；
（3）材料性能不良，构件制品质量不合格；
（4）设计构造不当，结构计算错误；
（5）不按图施工，乱改设计；
（6）不按规范要求施工，操作质量低劣；
（7）施工管理混乱，施工顺序错误；
（8）施工或使用荷载超过设计规定，地面堆载太大；
（9）温、湿度等环境影响，酸、碱、盐等化学腐蚀；
（10）其他外因作用：如大风、爆炸、地震等。
四、事故处理
 事故处理必须具备的条件主要有：
事故情况全部调查清楚；事故性质(属于结构问题还是一般缺陷)区分明确；事故的具体原因已经找准；事故处理的目的、要求、措施等，有关单位的意见已经统一；事故处理的合适时间已经选定。
 对事故处理的基本要求是：
满足使用要求；安全可靠，不留隐患；经济合理；处理方便、安全；处里用的机具、设备、材料及技术力量能够满足要求。
 常用的事故处理方法有以下几类：
建筑修补，封闭保护；地下工程防渗、堵漏；复位纠偏；地基加固；减少部分荷载；改变结构计算图形，减少结构内力：结构补强；修改设计，或部分拆除重建等。
 处理步骤：
1、确定处理方案
2、专家会商——最终下结论（处理意见）
3、处理方案实施
4、出具调查、处理报告

第四节 结构可靠度的评判依据和原则
一、评判依据
按不同时期、不同要求，采用不同的方法
1、单一安全系数评判方法
K实= [K]
式中 K实——实际构件强度验算的安全系数；
R实——构件的实际抗力，采用实测强度按规范公式计算。注意，材料实测强度应采用设计计算值，若实测材料强度的平均值为 ，均方差为 ，则设计计算值采用 －2 ; =
S实——构件实际承受的内力,可按事故发生时的实际荷载计算;
[K]——规范规定的安全系数,可按有关规范查用;
——强度检验的修正系数,与检测方法,检验精度有关。
2、直接加荷试验评定方法
K实=
式中：q实——实际荷载，
q标——设计需要的承载力的标准值。
一般q实取某种极限值，如挠度达到l/50(l为跨度)，或裂缝达到目的1.5㎜或 q≥（1.5~2.0）q标,则就停止试验，取这时的荷载为q实 。
三、按房屋可靠性评定标准检定

式中： ——结构重要性系数,对一般结构取1.0,重要结构取1.1,临时的、次要的结构可取0.9；
S——作用效应，考虑了荷载分项系数，组合系数后的实际荷载作用，环境作用，约束变形的作用效应；
R——结构的抗力，按点测材料强度计算，但要考虑材料分项系数。材料的强度由实测结构推断。若实测强度的平均值为fm,标准差为，则设计强度可取


R=
式中： 为材料分项系数
对砌体 =1.5
对混凝土 =1.35
对钢筋 =1.1（热轧Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级，冷拉Ⅰ级钢筋）
=1.15（热轧Ⅰ级钢筋）
=1.2（冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋）
结构可靠度等级：分4级：
A、一级，满足规范要求。
B、二级，略低于规范要求，但不影响正常使用。
C、三级，不满足规范要求，影响正常使用，但不致于马上倒塌，应采取加固措施。
D、四级，严重不满足规范要求，随时会发生事故。














第二章 砌体结构工程
第一节 砌体结构事故原因
一、设计方面原因
1、设计马虎、不够细心：套用图纸，参考设计，荷载计算不准确，计算简图与实际构造不符。
2、整体方案欠佳：空旷房屋（层高大、横墙少）,大梁下局部压力大等。
3、忽视墙体高厚比和局部承压的计算。
4、未注意构造要求：重计算，轻构造。
二、施工方面原因
1、砌筑质量差：工人技术差，接槎不正确，砂浆不饱满，上下通缝过长等。
2、在墙上任意开洞，或拆了脚手架后脚手眼未及时填好或填补不实，设备管线敷设等过多的削弱了断面。
3、墙体高、横墙间距大，未封顶前为悬臂结构。（应加临时支撑）
4、对材料质量把关不严：砖、水泥；砂浆配合比不准等。
三、使用方面原因
1、改变房屋结构
2、改变使用用途

第二节 砌体结构常见裂缝分析及预防
一、地基不均匀沉降引起的裂缝
1、产生原因：沉降大的部分砌体与沉降小的部分砌体产生相对位移，从而产生附加拉力或剪力。当这种附加内力超过砌体强度时，砌体中便产生裂缝。裂缝大致方向与主拉应力方向垂直。地基不均匀沉降引起的裂缝示例见图2～图7。

图2 地基不均匀沉降引起的裂缝示例一


图3 地基不均匀沉降引起的裂缝示例二


图4 地基不均匀沉降引起的裂缝示例三


图5 地基不均匀沉降引起的裂缝示例四


图6 地基不均匀沉降引起的裂缝示例五



图7 地基不均匀沉降引起的裂缝示例六
2、预防措施：
（1）合理设置沉降逢：宽度，缝内清洁；
（2）加强上部结构的刚度和整体性；
（3）加强地基验槽工作；
（4）不宜将建筑物设置在不同刚度的地基上；
（5）建筑物体形：长/高要小；
（6）相临建筑物要有一定的间距（临近建筑物荷载大时）。
二、地基冻胀引起的裂缝
1、产生原因：冻胀土体向上隆起，建筑物某提局部被顶起来（见图8）。多发在寒冷地区的一、二层小型建筑物，且基础浅埋。


图8 地基冻胀引起的裂缝示例
2、预防措施：
（1）一定要将基础的深度到冰冻线以下；
（2）换土（非冻胀土）；
（3）用单独基础，采用基础梁承担墙体重量，梁下留空隙。
三、温差引起的裂缝（图9～图12）
1、产生原因：
（1）砌体过长：砌体收缩上层大而在基础处较小；
（2）混凝土屋盖、混凝土梁的温度膨胀系数不同。

图9 温差引起的裂缝示例一

图10 温差引起的裂缝示例二

图11 温差引起的裂缝示例三

图12 温差引起的裂缝示例四
2、预防措施：
（1）设置伸缩逢；
（2）在施工过程中要保证伸缩逢的合理做法，使之能起作用；
（3）屋面现浇或装配式有整浇屋面时要留施工带，待一段时间后再浇筑中间的混凝土；
（4）屋面施工最好避开高温季节；
（5）遇有长的现浇混凝土悬挑梁、圈梁时可分段施工，预留伸缩逢。
四、地震作用引起的裂缝（图13～图15）
1、产生原因：地震作用引起的水平力

图13 地震作用引起的裂缝示意一

图14 地震作用引起的裂缝示意二



图15 地震作用引起的裂缝示意
2、预防措施：
（1）按规范设置圈梁并应闭合
（2）设置构造柱
五、因承载力不足产生的裂缝（图16～图18）

图16 承载力不足产生的裂缝示意一

图17 承载力不足产生的裂缝示意二

图18 承载力不足产生的裂缝示意三





例：

图19
工程与事故概况：
某职工宿舍为三层砖混结构，纵墙承重。楼面为预制钢筋混凝土槽形板，支承在现浇钢筋混凝土横梁上。屋盖为双曲扁壳。承重墙厚为一砖，标号为75号(MU7.5)。宿舍工程6月初开工，7月中旬开始砌墙，9月份第—层楼砖墙砌完，10月份接着施工第二层，12月份
屋面部分的砖薄壳砌完。
当三楼砖墙未砌完，屋面砖薄壳尚未开始砌筑，横隔墙也未砌筑时，在底层内纵墙(走道墙)上，发现裂缝若干条。裂缝位置见图19。裂缝的形式上大下小，始于横梁支座处，并略呈垂直状向下，一直延伸至离地坪面约1m处为止，长达2m多。裂缝宽度最大为l～1.5mm，有两处裂缝略呈“八”子形向下延伸。外纵墙的梁支座下面，同样亦发现一些形式相仿的裂缝，但不甚明显，也没有内纵墙那样普遍和严重。
原因分析：
本工程设计套用标准图，但是砌筑砂浆原设计为25号(M2．5)混合砂浆，实际使用的是石灰砂浆。按照当时的砖石结构设计规范进行验算，施工中砖砌体抗压强度仅达到原设计的
50％左右。此处还由于取消了原设计的梁垫，因而造成砌体局部承压能力下降了60％左右。
此外．砌筑质量低劣，如灰缝过厚，且不均勾，灰浆不饱满，砌体组砌质量差，横平竖直不符合要求等．当砌体负荷后，灰缝产生过大的压缩变形，也促使墙面裂缝。
六、裂缝处理方法
1、不危及安全的：（1）压力灌浆发
（2）灰逢内嵌上钢筋，然后再用砂浆填缝
2、危及安全的：强度加固——补强

第三节 各种原因引起的事故
一、某包装车间扩建厂房倒塌事故
某车间12m跨，为扩大车间，由东端向北接出一段厂房，使车间成L形（见图20 ），扩建厂房在施工过程中突然倒塌，造成4值施工人员死亡。

图20 包装车间平面

图21 局部剖面图
事故分析：
托墙梁与吊车梁基本在同一高度，如设计成整体，则屋面荷载、屋架及上段墙体重可
通过托墙梁传给带壁柱的墙体。但设计者将托墙梁与吊车梁分开，中间空有70mm间隙（见图21），这样屋面传来的荷载与上段墙体只压在240mm×300mm的砖垛上，形成局部承压。设计人员疏忽了，并未进行局部承压验算。经复核，这部分局部承压强度严重不足。这是造成事故的直接原因。
二、某营业楼倒塌事故



图22 营业楼平面图

图23 营业楼剖面图
某供销社的建筑为三层混合结构，平面布置呈T字形（见图22、图23），前面沿大街的大开间为营业厅后面为住宅及办公用房。底层层高为4m，二、三层的层高为3．7m。地基良好，基础为毛石砌筑，承重墙为砖砌24培。住宅及办公室开间4．8m，现浇钢筋混凝土楼盖。营业大厅进深9m，采用300mm×800mm进深梁，梁板均为现浇，大梁支于24墙，加370mm×200mm的壁柱上。墙体每层均设置圈梁，截面240mm×240mm、配筋4 12。在B、E轴线上的大梁与住宅、办公室区段的外墙围梁连成整体。平面上房屋的总长和总宽均不很大，故未设任何伸缩缝。
工程于1976年夏季开工，1977年4月中施工到第三层窗口上沿齐平，这时营业厅部分(大开间房)突然全部倒塌。经现场查看，轴线①上的窗间墙全部倒向厅内，第二层楼面的轴线①上的梁头全部落地．而轴线②梁的支座基本上末动，但梁被折断。三层楼面与住宅脱开而下坠。从现场察看检查，施工质量合格，地基良好无下沉迹象。经复核现挠梁板配筋，均偏于安全很多，那么倒塌原因何在呢?
事故分析
从事故现场看，营业厅倒塌是从底层砖墙破坏开始的。因而人们大都倾向于营业厅带砖垛的窗间墒承载力不足引起的。但经反覆验算，承载力可满足要求。砌筑质量合格，其至可以说是良好的。
进一步分析可以确认事故真正的原因是温度应力造成的。
砖混结构的温度应力是人们熟知的，但通常不进行计算，如建筑物长度过长，一般按规范要求设置伸缩缝。即令有些建筑未设置伸缩缝，造成了墙体开裂，但一般也不至于导致房屋倒塌，因而设计人员往往不特别重视。这里，因型体及房屋两部分结构不尽一致，温度应力成为引起房屋倒塌的主要原因。从现场察看，可见在楼盖下的墙体有倒八字形裂缝。这是由于温度变化造成的，在其他房屋建筑上也常能见到。因混凝上楼盖与砌体的温度系数不同、且混凝土干缩量大：本楼房于夏季开工，施工到二层楼板时尚在初秋(当地平均气温在30℃以上)，而随着施工进展到来年，则进人冬季(平均气温在1—5度)。钢筋混凝土楼盖(包括圈梁)冷缩较大而受到础体的制约、当砌体强度不足以抗拒时发生裂缝。在一般情况下，砌体一旦开裂，则等于约束解除．应力释放，残余变形不大，不致危及安全。但在此情况不同。在轴线⑨、⑩处，应力释放后应无问题。但在轴线②处，因B、E且轴线上大梁与外墙梁相连成整体，混凝土梁冷缩产生的向内拉力，此梁上、下无砖墙阻挡，对墙体的力在轴线②、②问墙体开裂后大部分传到轴线①外墙L，加上○C、○D梁的收缩等于在墙垛上作用了向内的推力，从而造成墙体内倾、例塌，继向梁头下沉．拉倒窗间墙，最终造成倒塌事故。
三、挑檐、阳台塌落事故
1、因主筋放置不当而引起阳台折断（见图24）

图24
（1）钢筋放置位置不对
（2）支垫不妥，施工时浇筑混凝土的工人踩在上边把钢筋踩下去，或被浇筑的混凝土压到下面
2、因抗倾覆能力不足而引起翻倒
悬挑构件在抗倾覆力矩不够的情况下会发生翻到现象。

图25 悬挑构件受力示意图
构件抗倾覆要求：

第四节 砌体结构的常用加固方法
一、扩大砌体的截面加固
这种方法适用于砌体承载力不足但裂缝尚属轻微，要求扩大的面积不是很大的情况。一般的墙体、柱均可采用此法。加大截面的砖砌体中砖的强度等级常于原砌体相同，而砂浆应比原砌体中的高一级，且最低不低于M2.5。
1、新旧砌体咬槎结合
在旧砌体上每隔 4~5皮砖，剔去旧砖成120㎜深的槽，砌筑扩大砌体时应将新砌体与之仔细连接，新旧砌体成锯齿形咬槎，可保共同工作。

图26 扩大砌体加固示意图
2、钢筋连接
在原有砌体上每隔5~6皮砖在灰缝内打入 6钢筋，也可用冲击钻在砖上打洞，然后用M5砂浆裹着插入 6钢筋，砌新砌体时，钢筋嵌于灰缝之中。
3、注意点：
原砌体上的面层必须剥去，凿口后的粉尘必须冲洗干净并湿润后再砌扩大砌体。
二、外加钢筋混凝土加固
当承载力不足时，可采用外加钢筋混凝土加固的方法，次法常适用砖墙和砖柱。
1、截面形式
（1）单面外加钢筋混凝土——单向偏心构件受拉一侧
（2）双面外加钢筋混凝土——双向均可能偏心或接近中心受拉
（3）四面包围——双向均可能偏心或接近中心受拉

（a） （b） （c）
图27 墙体外贴混凝土加固示意图
（a）单面加混凝土（开口箍）；（b）单面加混凝土（闭口箍）
（c）双面加混凝土


（a） （b）
图28 用钢筋混凝土加固砖壁柱示意图
（a）单面加固；b）双面加固
注：受压钢筋 ，横向箍筋 间距300mm左右。

（a） （b） （c）
图29 外包混凝土加固砖柱示意图
（a）单侧加固；（b）双侧加固；（c）四周外包加固
注： 封闭箍筋，间距不超过150mm。
2、使用材料
（1）钢筋：竖向受压筋 8~ 12
横向钢箍 4~ 6 应有一定数量的闭合钢箍@300
（2）混凝土——C15或C20；砂浆——M 7.5
3、注意点：
原砌体上的面层必须剥去，凿口后的粉尘必须冲洗干净并湿润后再砌扩大砌体。
三、外包钢加固
外包钢加固具有快捷、高强的优点。用外包钢加固施工快，且不要养护期，可立即发挥作用。

图30 外包钢加固砖柱示意图


图31 外包钢加固窗间墙示意图
1、做法：加固砌体四周粘贴角钢 卡具临时夹紧固定 焊上缀板去掉
卡具 外粉水泥砂浆
2、材料规格：角钢 L50 5；缀板：35 5或60 12
3、注意点：
为保证外包钢能有效的传力，其下端应锚入基础，上端与梁、板应有良好的锚固措施。
四、钢筋网水泥砂浆层加固

图32 加固整片墙体示意图



图33 加固窗间墙示意图
钢筋网水泥砂浆层加固墙体是在墙提表面去掉粉刷层后，附设 4~ 8组成的钢筋网片，然后喷射砂浆（或细石混凝土）或分层抹上密缀的砂浆层。这样使墙体形成组合墙体，俗称夹板墙，夹板墙可大大提高砌体的承载力和延性。
面层厚度30~45㎜——水泥砂浆； 45㎜——细石混凝土
五、增设圈梁、拉杆
1、增设圈梁
增设圈梁的目的主要是为了增加房屋的整体刚性。

图34 加固砌体圈梁示意图一

图35 加固砌体圈梁示意图二
（1）形式：钢筋混凝土圈梁：120㎜ 180㎜，混凝土C15~C20；
配筋：主筋4 10~4 14，箍筋 5~ 6@200~250㎜
型钢圈梁：槽钢、工字钢
（2）注意点：
为了使圈梁与墙体很好结合，可用螺栓、插筋锚入墙体，每隔1. 5~2.5m可在墙体凿一洞口（宽120㎜），在浇筑圈梁时同时填入混凝土使圈梁咬合于墙体上。做法如图35所示。
2、增设拉杆
为增加砌体结构的整体性和防止砌体开裂，可在砌体结构中加设拉杆，拉杆可用圆钢或型钢，如图36、图37所示。

图36 增设拉杆加固示意图一

图37 增设拉杆加固示意图二
六、其他加固方法
1、加过梁

图38 门洞加过梁示意图一

图39 门洞加过梁示意图二
2、加梁垫
当梁下局部承压不满足要求时，可在梁下增加梁托，常用的方法是托梁加垫，如图49所示。

图49 托梁加垫
1－砖柱；2－模板；3－现浇梁垫；4－钢筋混凝土梁
3、拆墙加柱

图50 拆墙加柱加固示意图
























第三章 混凝土结构工程
第一节 混凝土结构常见事故原因
一、设计失误引起的事故
1、因方案不妥：未设伸缩缝；基础置于承载力相差很大的两种或多种土层上未处理；主次梁支承受力不明确等。
2、计算错误
（1）漏算荷载：屋面找坡未按平均厚度而只按檐口处厚度；次梁集中荷载；屋面施工荷载；雪荷载等。
（2）框架内力计算有误：未考虑内力组合等。
（3）计算简化不当：连续梁按简支梁计算等。
3、对突发事故缺少二次防御能力
4、对结构构造细节处理不当：重计算，轻构造，预埋件设置不当，钢筋锚固长度不够等。
二、施工不良引起的事故
1、建筑业管理方面的原因
（1）不按图施工，甚至无图施工。
（2）施工人员偷工减料。
（3）层层转包，施工人员技术低、素质差。
（4）进建筑材料质量把关不严。
（5）不遵守操作规程，质检人员检查不力、马虎签证留下隐患。
（6）不按基本建设程序办事，无设计先施工，未勘测先设计，抢工期不讲质量。
2、施工管理和技术方面的原因
（1）模板问题
A、强度不足或整体稳定性差引起塌模。
B、刚度不足、变形过大造成混凝土构件歪扭。
C、木模未刨平，钢模未校正。拼缝不严引起漏浆，造成麻面、蜂窝、孔洞等。
D、模板内部不平整、不光滑或未用脱模剂，造成脱皮、缺棱掉角。
E、过早拆模引起构件破坏。
（2）钢筋问题
A、钢筋锈蚀严重，使用前未除锈。
B、材质差：塑性、韧性差，含硫、磷量过高。
C、钢筋点焊脆断。
D、钢筋错位：如柱筋、悬挑构件。
E、钢筋接头不牢，同一截面接头多。
F、预埋件放置不当。
（3）混凝土施工问题
A、配制混凝土配合比不准；外加剂使用不当。如：添加膨胀剂一般6﹪~12﹪是合适的,超过12﹪时混凝土强度急剧下降。[某工程为游泳池,有两盘加到16﹪,施工时正值夏天,天气无雨而干燥,膨胀剂多了未完全水化掉,后下雨,膨胀剂与雨水反应膨胀,使混凝土疏松了。]
B、振捣不实。
C、浇注顺序不当:大面积、大体积混凝土的施工缝；浇灌高度超高要分段(混凝土自由倾落高度不宜超过2m，分段高度不应大于3.5 m) 。
D、养护问题:温湿度,防高温、防冻。

第二节 混凝土结构的裂缝及表面缺陷
一、混凝土结构的裂缝及原因分析
裂缝宽度小于0.3mm是正常的。产生非正常裂缝的主要原因有：
1、材料方面：水泥安定性；水化热引起的温差；混凝土配合比；外加剂使用不当；风化骨料；混凝土的干缩。
2、施工方面：外加剂拌合不均匀；浇筑速度过快，捣固不实；混凝土终凝前钢筋被扰动；保护层太薄，箍筋外只有水泥浆；施工缝位置不正确；模板变形过大；模板拼缝不严，漏浆漏水；拆模过早；养护差，早期失水太多，受冻；构件运输、吊装或堆放不当。
3、设计方面
4、环境和使用方面：冻胀、冻融作用；钢筋锈蚀、腐蚀、疲劳；振动；地基沉降；高温。
5、其他各种原因：火灾、地震、燃气爆炸、撞击作用。
二、混凝土结构的表面缺损
1、蜂窝——混凝土局部出现空隙，石子间无砂浆，形成蜂窝状的小孔洞。
原因：配合比不合适，石子多，模板不严密漏浆，振捣不充分，混凝土搅拌不均匀等。
2、麻面——混凝土表面粗糙，有许多分散的凹坑。
原因：模板未湿润，吸水过多；模板拼接不严，缝隙间漏浆；振捣不充分，混凝土中气泡未排尽；模板表面处理不好，拆模时粘结严重。
3、露筋——钢筋的外表面没有砂浆包裹而外露
原因：钢筋垫块移位，少放或无垫块，钢筋与模板间无间隙；钢筋过密；漏浆过多。
4、缺棱掉角
原因：棱角处脱水与模板粘结过牢；养护不够，早期强度不足；早期受碰撞。
5、表面酥松
原因：养护时表面脱水；混凝土结硬时受冻或高温烘烤。
三、裂缝及表面缺损的修补
1、抹面层
清理表面 压力水冲洗干净 涂上层纯水泥浆或其它粘结性好的涂料 水泥砂浆填实抹平
2、填缝法（缝宽＞0.5mm）
截面形式凿成如图51所示：

图51 凿槽填充法修补裂缝
1－环氧涂料；2－环氧砂浆（或聚合物砂浆等）；3－放水油膏；4－水泥浆；5－防锈涂料
3、灌浆法（缝宽≥0.3mm深度较深）
将各种封缝浆液（树脂浆液、水泥浆液或聚合物水泥浆液）用压力方法注入裂缝深部。

第三节 各种原因引起的事例
一、某复合框架因受力不明确而引起裂缝事故

图52 框架示意图
原因分析：
在施工过程中拆除框架模板时发现复合框架有多处裂缝（见图52 ），并发展很快，对结构安全造成危害，被迫停工检测。经分析，造成这次事故的主要原因是选型不当，框架受力不明确。按框架计算，构件横梁杆件主要受弯曲作用，但本楼框架两侧加了两个斜向杆，有点画蛇添足。这斜杆将对横梁产生不利的拉伸作用。在具体计算时，因无类似的结构计算程序可供选用，简单地将中间竖杆作为横向杆的支座，横梁按三跨连续梁计算，实际上由于节点处理不当和竖杆刚性不够，而有较大的弹性变形，斜杆向外的扩展作用明显。按刚性支承的连续梁计算来选择截面本来就偏小，弯矩分布也与实际结构受力不符。加上不利的两端拉伸作用，下弦横梁就出现严重的裂缝。
原因：
1、按三跨连续梁计算
2、竖杆刚度不够
3、斜杆将对横梁产生不利的拉伸作用
二、某框架柱因浇筑质量差而引起的事故

图53

图54
某影剧院观众厅看台为框架结构，有柱子l4根，其剖面及断面如图53、图54所示。底层柱从基础顶起到一层大梁止，高7．5m，断面为740mm×740mm。混凝土浇筑后，拆模时发现13根柱有严重的蜂窝、麻面和露筋现象，特别是在地面以上1m处尤其集中与严重。经调查事故原因：
（1）配合比控制不严。混凝土设计强度等级C18为，木灰比为0．53，坍落度为3～5cm。但施工第二天安安装磅秤。过磅情况时用时不用，只有做试块时才认真按配合比称重配料，一般情况下配合比控制极为马虎，尤其是水灰比控制不严。
（2）灌筑高度超高。《混凝土施工规程》规定：“混凝土自由倾落高度不宜超过2m”，又规定：“柱子分段灌筑高度不应大于3.5m”。该工程柱高7m，施工时柱子模板上未留浇灌的洞口，混凝土从7m高处倒下，也未用串简或溜管等设备，一倾到底，这样势必造成混凝土的离析，从而易造成捣不密实与露筋。
（3）每次浇筑混凝土的厚度太厚。该工程由乡村修建队施工，没有机械振捣设备，如振捣器等，采用2.5cm× 4cm×600cm的木杆捣固。这种情况，每次浇筑厚度不应超过200mm，且要随灌随捣，捣固要捣过两层交界处，才能保证捣固密实。但施工时，以一车混凝土为准作为一层捣固、这样每层厚达400mm，超过规定一倍，加上捣固马虎，出现蜂窝麻面是不可避免的。
（4）柱子中钢筋搭接处钢筋配置太密。该工程从基础顶面往上1m到2m间为钢筋接头区域，搭接长度lm左石。搭接区内，在同一断面的某一边上有6到8根钢筋，钢筋的间距只有30～37．5mm而规范要求柱内纵筋间距水应小于50mm。加上施工时钢筋分布不均匀，许多露筋处钢筋问距只有10mm，有的甚至筋碰筋，一点间隙也没有，这样必然造成露筋等质量问题。
事故采取如下补强加固措施：
（1）将蜂窝、孔洞附近疏松的混凝土全部凿掉；
（2）用水将蜂窝、狗洞处混凝土湿润，可采用淋水及用湿麻袋覆盖等办法；
（3）在要补填混凝土的洞口附近文模，为便于浇筑，上边留出喇叭口；
（4）将混凝土强度提高一级，用C28混凝土并加入早强剂，或掺入微膨胀剂
填实，要捣固密实；
（5）养护要加强，保持湿润14昼夜，以防混凝土发生较大收缩，使新、旧混凝土间产
生裂缝；
（6）拆模，将多余混凝土凿去，磨平。
三、因锚团长度不足而引起大梁折断

图55
四、某工程框架柱基础配筋搞错方向事故

图56
处理方法如下：
（1）在柱子的短边各补上2 25插铁，为保证插铁的锚固，在两短边各加3 25横向钢筋，将插铁与原3 25钢筋焊成一整体；
（2）将台阶加高500mm，采用高一强度等级的混凝土浇筑。在浇筑新混凝土时，将原基础面凿毛，清洗干净，用水润湿，并在新台阶的面层加铺 6＠200钢筋网一层；
（3）原设计柱底钢箍加密区为300mm，现增加至500mm。

第四节 混凝土构件的加固方法
一、概述
（一）常用加固方法
1、加大截面补强法
混凝土构件因孔洞、蜂窝或强度达不到设计等级需要加固时可采用扩大截面、增加配筋的方法。
优点：技术要求不太高，易于掌握。
缺点：施工繁杂，工序多，现场施工时间长。
截面形式：单面（上面或下面），双面甚至四面包套。
混凝土：豆石混凝土或喷射混凝土。
钢筋：新增钢筋应与原构件钢筋能组成骨架，应与原钢筋的某些点焊接连好。
技术关键：新旧混凝土必须粘结可靠，新浇筑混凝土必须密实。
2、外贴钢板补强
在混凝土构件表面贴上钢板，与混凝土构件共同受力。
（1）粘结钢板法
采用高强度粘结剂，将钢板粘于钢筋混凝土构件需要补强部分表面，以达到增加构件承载力的目的。钢板厚3~5㎜，粘结前除锈并将粘结面打毛，以增强粘结力。构件3天后可正常受力。
优点：不占室内使用空间，可以在段时间内达到强度。
缺点：胶粘剂耐高温性能差，易老化。
（2）锚结钢板法
采用膨胀螺栓将钢板或其它型钢锚结于混凝土构件上，以达到补强的作用。
优点：可以充分发挥钢材的延性性能，锚结速度快，锚结构件可立即承受外力作用。
缺点：加固后表面不够平整美观，钢筋密集区锚结困难，对原构件有损伤。
3、焊接钢筋或钢板法
将钢筋、钢板或型钢焊接于原构件的主筋上。
工序：（1）将混凝土保护层凿开，使主筋外露；
（2）用直径大于20㎜的短钢筋把新增加的钢筋、钢板或型钢与原构件主筋焊接
在一起（断续焊）；
（3）用混凝土或砂浆将钢筋等封闭。
4、外包钢加固
5、预应力加固法
加预应力的钢拉杆或撑杆
6、其他加固方法
（1）增设支点法，以减小梁的跨度；
（2）另加平行受力构件，如外包钢桁架、钢套柱；
（3）增加受力构件，如增加剪拉长墙、吊杆等；
（4）增加圈梁、拉杆，增加支撑加强房屋的整体刚度。
（二）混凝土加固结构受力特点
1、新旧两部分结构能否很好地整体工作取决于结合后传递剪力的能力，结合面混凝土的抗剪强度低于混凝土自身的强度应加以注意。
2、加固结构属于二次受力，具有应力滞后现象——新加结构的应力、应变滞后于原结构的应力、应变，两者不同时达到应力高峰值。
二、加固形式与构造要求
（一）加大截面法
1、加大截面法加固轴心受压构件

图57 加大截面法加固轴心受压构件示意图
（a）焊接封闭钢箍；（b）锚入封闭钢箍
（c）焊接U形箍；（d）锚栓U形箍
构造要求：
新增混凝上厚度应 60mm(若采用喷射混凝土，厚度 50mm)。新浇混凝土应紧顶梁底或板底，不得留有间隙。
新增钢筋宜用带肋钢筋，直径宜 14mm，但也不宜＞25mm。新增受力筋应锚入基础。对于框架柱，受拉钢筋不应在楼板处切断，受压钢筋至少有50％穿过楼板。
2、加大截面法加固受弯构件
（1）受压区加层加固



图58 受压区加层加固示意图
（a）独立梁上作后浇层；（b）利用板上后浇层作叠合梁
（2）受拉区增厚并增加钢筋

图59 受拉区增厚并增加钢筋示意图一（焊接短筋连接）


图60 受拉区增厚并增加钢筋示意图二（弯起短筋焊接）


（a） （b） （c）
图61 受拉区增厚并增加钢筋示意图三
（a）原箍筋上焊U形箍；（b）封闭式箍筋连接；（c）铆接U形箍


图62 受拉区增厚并增加钢筋示意图三（锚栓锚固钢筋网）
提高粘结力的措施：
（1）对混凝土结合面可采取以下措施之—：
 将原构件顶面凿毛、洗净，并隔—定间距凿一凹槽，以便二次浇注混凝土时形成剪力键
 或者将原构件表面凿毛、清洁后，涂上一层粘结力强的浆液(如丙乳胶水泥浆、107胶聚合水泥浆)，同时浇注新混凝土。
（2）在后浇层中加配箍筋及架立筋并设法与原构件中的钢筋连接或锚人原构件混凝
3、扩大断面加固偏心受压构件（略）
（二）粘贴钢板补强


图63 粘结钢板示意图
锚固长度：
锚固长度不够时：

图64 钢板锚固示意图
（a）用锚固螺栓；（b）用U形箍板






















第四章 钢结构工程
第一节 钢结构的缺陷
钢结构缺陷的产生，主要决定于钢材的性能和成型前已有的缺陷、钢结构的加工制作和安装工艺、钢结构的使用维护方法等因素。
一、钢材的性能及其可能的缺陷
钢材的化学成分：碳、锰、硅、钒、铜、硫磷、氧、氮、氢
（一）钢材的物理力学性能
五项主要的力学性能指标
1、冷弯性
冷弯性能是指钢材在常温下冷加工弯曲产生塑性变形时抵抗裂纹产生的一种能力。
2、冲击韧性
钢材的冲击韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，也即钢材抵抗冲击
或振动荷载的能力。它是强度和塑性的综合体现，与钢材的塑性有关却又不同于塑性。
3、可焊性
钢材的可焊性可分为施工上的可焊性和使用上的可焊性两种类型。
施工上的可焊性是指焊缝金属产生裂纹的敏感性，和由于焊接加热的影响，近缝区母
材的淬硬和产生裂纹的敏感性以及焊接后的热影响区的大小。可焊性好是指在一定的焊接
接工艺条件下。焊缝金属利近缝区钢材均不严生裂纹。
使用上的可焊性则指焊接接头和焊缝的缺口韧性(冲击韧性)和热影响区的延伸性(塑性)。要求焊接结构在施焊后的力学性能不低于母材的力学性能。
钢材的可焊性可以通过化学成份鉴定法或工艺试验法来测定。
4、疲劳
钢材的疲劳是指其在循环应力多次反复作用下，裂纹生成、扩展以致断裂破坏的现象。
钢材疲劳破坏时，截面上的应力低于钢材的抗拉强度设计值。钢材在疲劳破坏之前，并不
出现明显的变形或局部收缩．它和脆性断裂一样，是突然破坏的。
5、冷脆
在常温下，钢材本是塑性和韧性较好的金属．但随着温度的降低，其塑性和韧性逐渐降
低，即钢材逐渐变脆，这种现象称为钢材的“冷脆现象”。它通常是用钢材的低温冲击韧性AKV来衡量的。
6、腐蚀
钢材的腐蚀可分为：大气腐蚀、介质腐蚀和应力腐蚀。
钢材的应力腐蚀是指其在腐蚀性介质浸蚀和静应力江期作用下的材质脆化现象．如海
洋钢结构在海水和静应力长期作用下的“静疲劳”。
7、时效
8、高温蠕变脆性
钢材在高温及长期应力作用下会出现蠕变变脆的现象称为钢材的高温蠕变脆性
（二）钢材的缺陷
钢材的质量主要取决于冶炼、浇铸和轧制过程中的质量控制。
1、发裂－－主要是由热变形过程中（轧制或锻造）钢内的气泡及非金属夹杂物造成的。
2、夹层－－钢锭在轧制时，由于温度不高和压下量不够，钢锭中的气泡（有时气泡中还含有杂质）没有焊接起来，它们被压扁并延伸很长，这就形成了钢材中的夹层。
3、白点－－钢材的白点时因含氧量太大和组织内应力太大相互影响形成的，它使钢材质地变松、变脆、丧失韧性、产生破裂。
4、内部破裂－－轧制钢材过程中，若其塑性较低，或轧制时压量过小，特别是上下轧辊的压力曲线不“相交”，则内外层的延伸量不等，引起钢材的内部破裂。
5、氧化铁皮－－轧制或已轧制完的金属表面的金属氧化物及其在轧制产品表面留下的凹坑等表面缺陷。多出现在较薄的轧材。
6、夹渣（麻点）、夹砂－－由于金属表面的非金属夹杂物与各种耐火材料引起的。
7、斑疤、划痕、切痕
8、过热、过烧
9、脱碳－－加热时金属表面氧化后，表面的含碳量比金属内层低的现象。
10、机械性能不合格
11、化学成分不合格或严重偏析
钢材中裂纹的产生原因可归纳为如下几类：
（1）由于某种应力作用而引起的开裂，主要是指钢锭冷却时不均匀收缩时产生的裂纹，
以及钢构件加工制作工艺如冷加工、热处理、焊接等引起的裂纹；
（2）由于钢中所含某一化学元素超过最大允许含量，对钢的组织结构、工艺性能或机械性能产生不良影响，从而导致其在加工或使用时开裂。如氢带来钢中的“白点”，硫使钢在热加工时发生“热脆”，磷使钢件产生“冷脆”等；
（3）由于其他缺陷如气泡或缩孔等产生的内部裂纹；
（4）出于熔炼与浇铸过程中非金属夹杂物进入钢液内；
（5）溶解在钢中的气体与非金属夹杂物在锻轧加工时所形成的细小型纹
（6）钢材折叠而形成的裂纹，
（7）钢材长期处于高温和压力下．由于碳氢的腐蚀使表面开裂；
（8）钢材突然遭到高频弹性波冲击时产生的振动裂纹。
二、钢结构加工制作中可能存在的缺陷
（一）钢构件的加工制作及其可能产生的缺陷
构件加工制作可能产生各种缺陷
（1）选用钢材的性能不合格；
（2）矫正时引起的冷热硬化；
（3）放样尺寸和孔中心的偏差；
（4）切割边未作加工或加工未达到要求；
（5）孔径误差；
（6）冲孔未作加工，存在有硬化区和微裂纹
（7）构件的冷加工引起的钢材硬化和微裂纹
（8）构件的热加工引起的残余应力等。
（二）钢结构的焊接及其可能产生的缺陷
由于焊接工艺给钢结构带来的缺陷主要有：
（1）热影响区母材的塑性、韧性降低；钢材硬化、变脆和开裂；
（2）焊接残余应力和残余应变；
（3）各种焊接缺陷：如裂纹、气孔、夹渣、焊瘤、烧穿、弧坑、咬边、未熔合和末焊
透等（见图65）。
（4）焊接带来的应力集中等。

图65 各种焊接缺陷示意图
（三）钢结构的铆钉连接及其可能产生的缺陷
铆钉连接可能给钢结构带来的缺陷主要有：
（1）铆钉孔引起构件截面削弱；
（2）铆合质量差，铆钉松动；
（3）铆合温度过高，引起局部钢材硬化；
（4）板件间紧密度不够等。
（四）钢结构的螺栓连接及其可能产生的缺陷
螺栓连接工艺给钢结构带来的主要缺陷有：
（1）螺栓孔引起构件截面削弱；
（2）普通螺栓连接在长期动荷载作用下的螺栓松动；
（3）高强度螺栓连接预应力松弛引起的滑移变形；
（4）螺栓及其附件钢材质量不符合设计要求；
（五）钢结构的防护涂层缺陷及其处理
1、显刷纹
2、流挂
3、皱纹
4、失光（变白）
5、不粘
6、颜色不均
7、透色（咬色）
8、光泽不良
9、回粘－－使用焦油涂料
10、剥离
11、变色、退色
12、起泡
13、粉化
14、龟裂
15、不盖底
三、钢结构的运输、安装和使用维护中可能存在的缺陷
钢结构的运输、安装和使用维护过程中可能遇到的缺陷有：
（1）运输过程中引起结构或其构件产生的较大变形和损伤；
（2）吊装过程中引起结构或其构件的较大变形和局部失稳；
（3）安装过程中没有足够的临时支撑或锚固，导致结构或其构件产生较大的变形丧失稳定性，甚至倾覆等；
（4）施工连接(焊缝、螺栓连接)的质量不满足设计要求；
（5）使用期间由于地基不均匀沉降等原因造成的结构损坏；
（6）没有定期维护使结构出现较重腐蚀，影响结构的可靠性能。

第二节 钢结构的事故及其影响因素
一、钢结构事故的破坏形式
钢结构的事故按破坏形式大致可分为如下几类：即钢结构强度和刚度的失效、钢结构
的失稳、钢结构的疲劳、钢结构的脆性断裂和钢结构的腐蚀等。
（一）钢结构承载力和刚度的失效
 钢结构承载力失效主要指：正常使用状态下结构构件或连接因材料强度被超过而导
致破坏，其主要原因大致归归纳为：
1、钢材的强度指标不合格
2、连接强度不满足要求
3、使用荷载和条件的改变主要包括：
计算荷载的超载、部分构件退出工作引起的其他构件荷载的增加、温度荷载、基础不均匀沉降引起的附加荷裁、意外的冲击荷载、结构加固过程中引起计算简图的改变等。
 钢结构刚度失效主要指：结构构件产生影响其继续承载或正常使用的塑性变形或振
动其主要原因为：
1、结构或构件的刚度不满足设计要求
2、结构支撑体系不够
（二）钢结构的失稳
 影响结构构件整体稳定的主要原因有：
1、构件设计的整体稳定不满足
2、构件的各类初始缺陷
3、构件受力条件的改变
4、施工临时支撑体系不够
 导致钢结构构件局部失稳的主要原因有：
1、构件局部稳定的不满足
2、局部受力部位加劲构造措施不合理
3、吊装时吊点位置选择不当
（三）钢结构的疲劳破坏（略）
（四）钢结构的脆性断裂
1、所用钢材的抗脆断性能差；
2、构件的加工制作缺陷；
结构构造和工艺缺陷、焊接的残余应力和残余变形、焊缝及其热影响区的裂纹、冷作与变形硬化及其裂纹、构件的热应力等；
3、构件的应力集中和应力状态；
4、构件的尺寸（厚度）；
5、低温和动载。
（五）钢结构的腐蚀破坏
易发生锈蚀的部位：
（1）埋人地下的地面附近部位，如柱脚等；
（2）可能存积水或遭受水蒸汽侵蚀部位；
（3）经常干湿交替又末包混凝土的构件；
（4）易积灰又湿度大的构件部位；
（5）组合截面净空小于12mm，难于涂刷油漆的部位；
（6）屋盖结构、住与屋架节点、吊车梁与柱节点部位等。
二、钢结构事故原因阶段分类
（一）设计阶段
1、结构设计方案不合理；
2、计算简图不当；
3、结构计算错误；
4、对结构荷载和受力情况估计不足；
5、材料选择不宜（性能要求不满足）；
6、结构节点不完整；
7、未考虑施工和使用阶段工艺特点；
8、防腐蚀、高温和冷脆措施不足；
9、没有按结构设计规程执行；
10、没有相应的结构规程规定。
（二）制作和安装阶段
1、没有按图纸要求制作；
2、制作尺寸偏差，质量低劣；
3、制作用材和防腐措施不当；
4、安装施工程序不正确，操作错误；
5、支撑和结构刚度不足；
6、安装偏差引起变形；
7、安装连接不正确，质量差；
8、吊装、定位和矫正方法不正确；
9、制作和安装设备工具不完善；
10、制作和安装检验制度不严格；
11、缺乏熟练技术人员和工人。
（三）使用维护阶段
1、违反使用规定（超载、乱开洞）；
2、建筑物地基下沉；
3、使用条件恶化，材性改变（老化、腐蚀、高温、低温、疲劳等）；
4、采用了不恰当方法改造、加固；
5、操作不当，使结构构件损伤或破坏，不及时维修；
6、结构定期检查制度没有执行；
7、特殊作用，如地震、辐射等。

第三节 钢结构事故的实例分析
一、屋盖结构事故
事故原因
1、设计方面原因
（1）结构设计方案不合理或计算简图不符合实际；
（2）结构构件和连接计算错误；
（3）)对结构荷载和受力情况估计不足；
（4）材料选择不宜或材料性能不满足实际使用要求
（5）结构节点构造不合理；
（6）防腐蚀、高温和冷脆措施不足；
（7）设汁图纸出错等。
2、制作和安装中原因
（1）构件几何尺寸超过允许偏差，由于矫正不够、焊接变形、运输安装中受弯，使杆件有初弯曲，引起杆件内力变化。
（2）屋架或托架节点构造处理不当，形成应力集中；檩条错位或节点偏心。
（3）腹杆端部与弦杆距离不合要求，使节点板工作恶化出现裂缝。
（4）桁架杆件尤其是受压杆件漏放连接垫板，造成杆件过早丧失稳定。
（5）桁架拼接节点质量低劣、焊缝不足，安装焊接不符合质量要求。
（6）任意改变钢材要求，使用强度低的钢材或减小杆件设计截面。
（7）桁架支座闭定不正确，与计算简图不符，引起扦件附加应力。
（8）违反屋面板安装顺序；屋面板搁置面积不够、漏焊。
（9）忽视屋盖支撑系统作用，支撑薄弱，有的支撑弯曲。
（10）屋面施工违反设计要求，任意增加面层厚度使屋盖重量增加。
3、使用中原因
（1）屋面超载，尤其是某些工厂不定期清扫屋面积灰，使屋面超载，发生事故；
（2）改变结构的使用功能，而没有对结构进行鉴定复核，造成荷载明显增加；
（3）未经预先设计而悬挂管道、提升重物等，固定在非节点处，引起杆力变化；
（4）使用过程中高温、低温和腐蚀作用影响屋盖承载能力；
（5）重级工作制吊车运行频繁，对屋架的周期性作用造成屋盖损伤破坏；
（6）使用中切割或去掉屋盖中杆件，使局部杆件应力急剧变化；
（7）结构出现损伤和破坏而没有进行加固和修复等。
事故实例一：某厂轻型钢屋架倒塌事故
1990年2月16日下午4时20分许，某厂轻型屋架（见图66）连同屋面突然倒塌。当时305人正在内开会，造成42人死亡，179人受伤的特大事故。经济损失430多万元，其中直接经济损失230多万元。



图66
原因：
1、计算错误。
（1）屋面荷载取值偏大。
（2）屋架上弦第4杆计算时单位换算错误，所取许用应力偏大。
（3）屋架下弦杆许用应力偏大。
（4）屋架腹杆l2计算中，误将截面系数W当成回转半径 。
2、屋面施工错误、
（1）图纸中规定屋面找平层为20mm厚的1：3水泥砂浆，重0.39kN／m2；而施工中错误地将找平层做成57. 3mm厚，按勘察组报告，砂浆密度为20.8kN／mZ，则找平层重1.19kN／m2；比设计值增大了0.8kN／m 2。
（2）图纸中层面不设保温层，而施工中屋面上错误地上了102.7mm厚的炉渣保温层。按炉渣容重l050kg／m3计算，荷载比设计值加大1.06kN／m 2。
（3）三毡四油防水层应重0.34kN／m 2，而实重为0.14kN／m 2。此项比设计值减少了
0.2kN／m 2。
（4）施工时没按设计要求放置100mm厚海藻草，此项使屋面重量减轻0.04kN／m 2。
总体结果：屋面上超重53．1t。设计超载占屋面总超载的29％，而施工超载占屋面总超载71％。可见．从荷载的角度看，事故的主要原因是施工超载，而不是设计计算差错引起的设计超载。
3、焊接质量低劣
4、施工管理混乱
事故实例二：厂房改变用途引起的倒塌事故

图67 厂方屋架布置及结构示意图
该厂房是轻型钢结构，跨度l 2m，柱距6m，全长78m，焊接格构钢柱柱顶标高6m，半敞开式围护结构，屋面是波形石棉瓦，屋面支撑布置：在厂房两端第一个柱间各设置一道上弦横向水平支撑，无垂直支撑，并以檩条代替水平系杆。屋架上弦为组合式三角形斜梁，屋架下弦是直径32mm的圆钢用拉钧连接（见图67），设计要求圆钢拉钓在下弦拉紧之后点焊。
原因分析：
（1）厂房的使用用途的改变是发生事故的主要原因。该厂房设计为材料备品库，后改为水泥厂破碎机房，当该房屋改为水泥厂破碎厂房，则应考虑积灰荷载，是房屋倒塌的直接因素。
（2）该屋架采用的是有拉杆的三铰拱，它为一几何不变体系，且无多余约束，所以是静定结构，但将承受拉力的下弦杆件设计成带弯钩的圆钢，却是不可取的。因为弯钧在受力的时易拉直，据调查，现场拼装时，拉杆难以张紧，这就使屋架从几何不变体系变为瞬变体系，致使下弦拉杆处于更为不利的情况。
（3）设计要求下弦杆在安装完成时将弯钩开口处焊死，从施工验收资料看弯钩全部加焊，但从事故现场看，第四榀屋架被拉直的下弦杆弯钩没有焊过的痕迹，可以肯定是漏焊了。事故就是由该榀屋架引起而危害到其他屋架。
（4）建筑物的维护管理不善。厂房改为水泥厂破碎机房之后，在使用过程中，没有建立清灰制度，定期清扫屋面积灰，以减轻屋面荷载，每年建筑物隐患检查都忽视了屋架的安全问题，这次事故必然有从量变到质变的过程，开始有微小变形没有发现，以后变形会逐步增大，在突然增大的超荷载作用下倒塌。
二、吊车梁结构事故
吊车梁系统事故原因
1、设计原因
（1）设计荷载及其作用特点考虑不全。
（2）吊车梁系统构造与计算简图不全一致。
2、施工原因
（1）制作和安装偏差。
（2）焊缝缺陷。
（3）在吊车梁上随便切割缺口和乱焊吊其他部件，使在切口处和焊接处应力集中，在重复荷载下加速疲劳裂缝的形成和发展。
三、钢桥结构事故（略）

四、板式结构事故（略）
储气罐和储油罐等
五、海洋平台事故（略）
















第四节 钢结构的加固、修复
一、钢结构的加固方法
（一）结构的卸载方法
（1）梁式结构

图68 屋架卸载示意图
（a）用临时支柱卸载；（b）用撑杆式构架卸载；（c）利用吊车卸载
1－临时支柱；2－千斤顶；3－拉杆；4－支架
（2）托架卸载法
托架的卸载可以采用屋架的卸载方法，也可利用吊车梁作为支点使托架卸载。

图69 托架卸载示意图
（3）柱子卸载
柱子卸载一般采用设置临时支柱卸去屋架和吊车梁的荷载

图70 柱子卸载示意图
（4）工作平台因其高度不高，一般都采用临时支键进行卸荷
（二）改变结构计算简图的加固
在加固方法中通常还可以采用改变结构的受力状况或增加结构或构件的刚度。

图71 增加支撑构件
（a）增设梁支柱；（b）增设梁撑杆；（c）梁下加角撑；（d）梁下见斜立杆

图72 加固杆件提高稳定性
（a）上弦加固（平面内稳定性）；（b）斜腹杆加固（平面内稳定性）

图73 集中加强一列柱的刚度
（a）加固前；（b）加固后



图74 设置拉索、拉杆加强结构刚度
（a）加强输电线支架的刚度；（b）减少悬臂端的颤动
1－拉索；2－拉杆


图75 支座由铰接变刚接


图76 增设中间支座

图77 加设预应力拉杆
（三）加大构件截面的加固
型钢梁的补强：

图88 型钢梁补强简图
（四）构件连接和节点的加固（略）
二、钢结构裂纹的修复
（一）修复加固一般按照下列步骤进行：
1、分析产生裂纹的原因及其影响的严重性，对不它采用修复加固的构件，应予拆除更换；对需要进行修复加团的带裂纹的构件，应采用临时性应急措施，以防止裂纹的进一步扩展；
2、对带裂纹的构件进行验算，对疲劳裂纹应按《钢结构设计规范》中的规定验算，必要的应进行剩余疲劳寿命的专门研究；对脆性裂纹的验算需专门研究；
3、进行裂纹的可扩展件评估，评估的方法需专门研究，以了解裂纹的稳定性情况；
4、针对裂纹的不同稳定件进行修复加固设计，并在此基础上拟定裂纹的修复加固具体方案；
5、根据拟定的方案实施裂纹的修复加固。
（二）钢材自身裂缝的修复
1、超期使用后更换
2、裂纹的雕补法修复
A、清洗裂纹范围内板面油污和涂层至洁净的金属面；
B、对深度小于1mm的微裂，用小圆头风凿雕去并磨光其表面，也可用小砂子轻磨
去；
C、对深度大于2—3mm的裂纹，在裂纹雕去后会留下3—4mm的痕迹，这对强度和刚度均有明显的影响，需补焊增厚，并采用小直径低氢型焊条的手工焊；
D、对裂纹比较集中的板件，采用上述方法修补后有时会影响构件的承载力，必须采用适当的补强措施，如增设撑板、加盖板等。
（三）钢结构构件中裂纹的修复加固
1、裂纹的临时止裂措施
当在钢结构构件上发现裂纹时，为防止其进一步扩展，必须采取临时止裂措施，常用的是在裂纹端外顺其可能的扩展方向0.5～1.0t处钻孔(t为构件的板厚)，孔的直径约取1.0t(见图89)。

图89 钢板临时止裂措施示意图
2、裂纹的焊补法修复
这是裂纹修复加固时应优先考虑的方法，它一般针对单个裂纹或相距较远互不相交的裂纹群，一般按下列顺序进行：
（1）清洗裂纹两边各80mm以上范围内板面油污至洁净的金属面；
（2）用碳弧气刨或风铲将裂纹边缘加工出坡口，直达裂纹端部的临时止裂钻孔。
坡口的形式应根据板厚和施工条件按现行《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式和尺寸》的要求选用，
（3）将裂纹两侧及端部金属预热至100～150℃，并在焊接修复过程中保持此温度；
（4）采用与母树相匹配的低氢型焊条或超低氢型焊条施焊；
（5）尽可能用小直径焊条以分层逆向焊施焊，每一焊道焊完后宜即进行锤击；
（6）按设汁和《钢结构工程施工及验收规范》的要求验收焊缝质量；
（7）对承受动力荷载的构件，焊补后其表面应磨光，使之与原构件表固齐平，磨削痕迹线应大体与裂纹切线方向垂直；
（8）对重要结构或厚板构件，焊补后应立即进行退火处理。
3、裂纹的嵌板法修复
该方法针对网状、分叉裂纹区和有破裂、过烧或烧穿等缺陷的粱、柱腹板部位等般按下列顺序讲行．
（1）检查确定缺陷的范围；
（2）将缺陷部位切除，宜切成带因角的矩形孔、切除部分的尺寸均应比缺陷范围的尺寸大l00mm(见图90)；
（3）用等厚同材质的嵌板饯入切除部位，谈板的长宽边缘与切除孔两个方向的边应留有2—4mm的间隙、并将其边缘加工成对接焊缝要求的坡口形式；
（4）嵌板定位后，将孔口四角区域预热至100～150度并按下图所示的顺序采
用分段分层逆向焊法施焊；
（5）检查焊缝质量，打磨焊缝余高，使之与原构件表面齐平。

图90 裂缝的嵌板法修复示意图
（a）缺陷部位的切除；（b）预热部位及施焊顺序
4、带裂纹构件的盖板加固法
对某些受力关键部分的裂纹和裂纹较为集中但又不宜采用嵌板法修复的部位，可用附加盖板加固。一般宜采用双层盖板且宜与原板等厚，并设法将加固盖板压紧，此时裂纹两端仍需钻孔止裂，暂时阻止裂纹扩展。
当盖板用焊接连接时，采用周边连续角焊缝，焊脚尺寸宜取等于板厚，盖板的尺寸和施焊顺序见图90。
当盖板用高强度螺栓连接时，在裂纹两侧采用双排螺栓，盖板宽度以能布置螺栓为宜，盖板的长度应超出裂纹端部150mm为宜。

第五章 地基与基础工程
第一节 常见地基与基础工程事故分类及原因
一、建筑工程对地基的要求
1、地基承载力对地基的要求
设计荷载小于地基承载力设计值，否则地基则有可能出现局部剪力破坏，冲切剪力破坏。整体稳定性不能满足时则会产生滑动破坏。
2、沉降或不均匀沉降方面
沉降或不均匀沉降不能超过允许值，否则将使建筑物产生裂缝、倾斜影响使用安全。
3、渗流方面
两类问题：一类是因渗流引起水量流失；另一类是在渗透力的作用下产生流土、管涌。流土和管涌可导致土体局部破坏，严重的可导致地基整体破坏。
处理办法：土质改良、减少土的渗透力、设止水帷幕。
二、工程事故分类
1、地基变形造成工程事故
沉降或不均匀沉降导致建筑物上部结构产生裂缝、整体倾斜，严重的造成结构破坏。
2、地基失稳造成工程事故
荷载密度超过地基承载力，地基产生剪切破坏（整体剪切、局部剪切和冲剪破坏）

图91 地基破坏的三种形式
（a）整体剪切破坏；（b）局部剪切破坏；（c）冲切剪切破坏
3、地基渗流造成工程事故
渗流形成土洞、溶洞或土体结构破坏，或形成流土、管涌导致地基破坏。
地下水位下降引起地基中有效应力改变，导致地基沉降。
4、土坡滑动造成工程事故
原因：坡上加载、坡脚取土，土中渗流降低土层界面强度，土体蠕变强度降低。
5、地震造成工程事故
6、特殊土地基工程事故
（1）湿陷性黄土——受水浸湿后结构迅速破坏，强度降低，产生显著附加下沉。
（2）膨胀土地基——膨胀土由柔水性较强的蒙脱石和伊利石等次生粘土矿物质组成，坚硬、强度高，但吸水膨胀，失水收缩。
7、其他地基工程事故
如：地下工程事故
8、基础工程事故
（1）基础错位事故：基础位置与上部结构要求位置不符合。桩偏位、基础偏位、基础标高等；
（2）基础施工质量事故：断桩、颈缩、混凝土强度不够、混凝土表面质量等；
（3）其他基础事故：基础形式不合理、设计错误等。
三、工程事故原因综述
1、对场地工程地质情况缺乏全面、正确的了解
（1）工程勘察工作不符合要求；
布孔间距大，钻孔取土深度太浅
（2）建筑场地工程地质和水文地质情况非常复杂；
暗浜、古河道、古墓、古井等
（3）没有按工程建设程序开展工程建设工作。
2、设计方案不合理或设计计算错误
（1）设计方案不合理：未合理选用基础形式；
（2）设计计算错误：荷载计算不正确，低估实际荷载，基础底面积偏小，沉降计算不正确导致不均匀沉降失控。
3、施工质量造成地基与基础工程事故
（1）未按图施工；
（2）未按技术操作规程施工。
4、环境条件改变造成地基与基础工程事故
（1）地下工程或深基坑工程施工——临近建筑物；
（2）建筑物周围地面堆载——附加应力增加，沉降；
（3）建筑物周围地基中施工振动或挤压；
（4）地下水位变化。
5、其他原因造成地基与基础工程事故
百年一遇洪水、地震

第二节 基坑工程（土方工程）
基坑工程的特点：临时结构，安全储备小，具有较大的风险。具有区域性、个性、综合性。土压力计算不精确。系统工程：设计、施工、开挖顺序、开挖速度、环境因素等。
一、基坑放坡开挖事故处理
1、基坑放坡开挖的几种形式（见图92）
（1）基坑深度小于1.5m时——垂直开挖
（2）基坑深度大于1.5m时

1：0.5
缓坡1：2

斜坡坑壁 阶梯形坑壁 下层土较密实时
图92 基坑放坡形式
2、放坡开挖事故原因分析
（1）水文地质资料不全，盲目施工，造成坡度太陡
（2）坡顶任意堆载，车辆行驶频繁。造成坡顶部作用力改变，增加了土体的滑动力矩
（3）雨水或施工用水渗透入土中，使土抗剪强度降低，减小了土体的抗滑力矩。
（4）坡顶产生裂缝，抗滑力矩减小，缝内积水增加了滑动力矩。
（5）降水开挖时，基坑内外水头差产生动水压力，边坡在渗流力的作用下，降低了边坡稳定的安全系数。
（6）在基坑底部以下土层中存在承压水，坑底会出现隆起、开裂。

条件
潜水位 h 不透水层
t
承压水
图93 土层中承压水示意
3、事故处理方法
（1）边坡坡度改缓；
（2）坡顶卸载；
（3）坡面、坡顶保护法：坡面抹面、填裂缝；
（4）边坡加固法：注浆、深层搅拌；
（5）支挡法；
（6）降水法——井点降水。
二、基坑支护开挖事故处理
1、常见基坑支护形式与受力特点
（1）重力式挡土墙
重力式挡是一种没有内支撑的支护形式，依靠本身的重力抵抗墙后的压力所产生的滑动力和倾覆力矩。（双头湿法搅拌桩）
（2）悬臂式支护结构
基坑深度小于6m时。（灌注桩，可以在桩后，桩与桩之间注浆，桩顶设一道圈梁。）
（3）支撑式支护结构
基坑较深时：直径1m左右的灌注桩，桩与桩之间注浆或设水泥搅拌桩、树根桩进行止水，也可采用钢板桩或地下连续墙。同时坑内设置一道或多道支撑体系。
支撑体系——钢筋混凝土或钢管（横撑、水平撑、斜撑、立柱）
（4）土锚式支护结构
在支护结构上设置一道或多道土层锚杆。
土层锚杆是根据设计要求，先在土层中钻出一定深度和直径的钻孔，然后放入预应力筋，再注入水泥浆或水泥砂浆，充满锚段内的空腔，待浆体强度大于15.0MPa后，借助张拉设备张拉预应力筋，最后用锚具锁定。
2、支护结构的破坏形式与开挖基坑事故类别
（1）支护结构整体失稳

图94 向坑内倾覆——桩顶发生较大变形

图95 踢脚变形——桩底有较大变形
（2）支护结构断裂破坏

图96 桩身向坑内产生弓形变形


图97 桩身断裂破坏
（3）基坑周围产生过大的地表沉降

图98 踢脚变形——地表沉降最大处 图99 地表沉降最大处发在
发生在基坑边 离桩一定距离
（4）基坑底部隆起变形现象
造成：周围地表沉降
土体的承载力降低
支撑体系破坏

图100 基坑底部隆起变形引起支撑变形示意图
（5）流砂现象——坑底、坑壁均可发生
土随水流出，流出多少砂，周围就有多少砂补下来，无法清除，周围地表会发生大范围下沉。
3、常用处理方法
（1）支挡法
加各种钢板桩及内支撑
（2）注浆法
渗入性注浆、压密注浆、电动化学注浆
（3）隔断法
在被开挖的基坑与周围建筑物之间建立一道隔断墙，承受土侧压力和防水帷幕作用。一般采用树跟桩、深层搅拌桩、压力注浆等筑成。
（4）降水法
坑底出现大规模涌砂时，可在基坑底部设置深管井或采用井点降水，但要注意回灌。
（5）坑底加固法
主要针对基坑底部出现隆起、流砂。（压力浆、搅拌桩、树根桩及旋喷桩）
（6）卸载法
支护结构顶部位移较大即将发生倾覆破坏时，挖掉桩后一定深度的土体，减少桩后主动土压力。

第三节 地基加固与建筑物纠偏技术
一、 地基加固方法
1、置换
置换是用物理力学性质较好的岩土材料置换天然地基中的部分或全部软弱土体或不良土体，形成双层地基或复合地基．以达到提高地基承载力、减少沉降的目的。主要包括换土垫层法、挤淤置换法、褥垫法、振冲置换法(或称振冲碎石柱法)、沉管碎石桩法、强夯置换法、砂桩(置换)法、石灰桩法，以及EPS（发泡聚苯乙烯）超轻质料填土等。
2、排水固结
排水固结是指土体在一定荷载作用下固结，孔隙比减小，强度提高，以达到提高地基承载力，减少工后沉降的目的。主要包括加载预压法、超载预压法、砂井法(包括普通砂井、袋装砂井和塑料排水带法)、真空预压与堆载预压联合作用，以及降低地下水位等。
3、灌入固化物
灌入固化物是向土体中灌入或拌入水泥、或石灰、或其他化学固化浆材在地基中形成增强体，以达到地基处理的日的。主要包括深层搅拌法(包括浆体四射和物体喷射深层搅拌法)、高压喷射注浆法、渗入性灌浆法、劈裂灌浆法、挤密灌浆法和电动化学灌浆法等。
4、振密、挤密
振密、挤密是采用振动或挤密的方法使未饱和土密实，土体孔隙比减小，以达到提高地基承载力和减少沉降的目的。主要包括表层原位压实法、强夯法、振冲密实法、挤密砂桩法、爆破挤密法、土桩、灰土桩法等。
5、加筋
加筋是在地基中设置强度高、模量大的筋材，以达到提高地基承载力、减少沉降的目的。强度高、模量大的筋材，可以是钢筋混凝土也可以是土工格栅、土工织物等。主要包括加筋土法、土钉墙法、锚固法、树根桩法、低强度混凝土桩复合地基和钢筋混凝土桩复合地基法等。
6、冷热处理
冷热处理是通过冻结土体，或焙烧、加热地基土体改变土体物理力学性质以达到地基处理的目的。它主要包括冻结法和烧结法两种。
7、托换
托换是指对原有建筑物地基和基础进行处理和加固或改建。主要包括基础加宽法、墩式托换法、桩式托换法以及综合托换法等。
8、纠偏
纠偏是指对由于不均匀沉降造成倾斜的建筑物进行矫正的手段。主要包括加载纠偏法、淘土纠偏法、顶升纠偏法和综合纠偏法等。
二、基础加固技术
（一）准备工作
1、建筑物地基工程勘察资料
2、沉降和不均匀沉降观测资料
3、建筑物上部结构和基础设计资料
4、掌握周围环境情况
5、建筑物施工资料
（二）基础加宽技术
通过基础加宽可以扩大基础底面积，有效降低基底接触压力。

图101 基础加宽示意图一
（a）刚性条形基础加宽；（b）柔性条形基础加宽；（c）条形基础扩大成片筏基础

图102 基础加宽示意图二
（d）柱基加宽；（e）柔性基础加宽改成刚性基础
（f）片筏基础加宽（1）；（g）片筏基础加宽（2）
（三）托换技术
1、墩式托换是直接在基础下挖扎，灌注棍凝土形成混凝土墩基础。一般适用于浅层有较好的持力层情况，让墩基础落在良好的持力层上，使其具有较高承载力。

图103 墩式托换示意图
（a）连续混凝土墩；（b）间断混凝土墩
2、桩式托换技术
（1）锚杆静压桩

图104 锚杆静压桩装置示意图及压桩孔和锚杆位置图
（a）锚杆静压桩装置示意图；（b）及压桩孔和锚杆位置图
1－桩；2－压桩孔；3－锚杆；4－反力架；5－千斤顶；6－电动葫芦；7－基础

图105 锚固静压桩施工流程示意图
（2）树根桩托换
树根桩是一种小直径钻孔灌注桩，其直径通常为100～250mm，有时也有采用300mm。
树根桩施工过程如下：先利用钻机钻孔，满足设计要求后，放入钢筋或钢筋笼，同时放人注浆管，用压力注入水泥浆或水泥砂浆而成桩，亦可放入钢筋笼后再灌入碎石，然后再注入水泥浆或水泥砂浆而成桩。小直径钻孔灌注桩也有人称为微型校。小直径钻孔灌注桩可以竖向、斜向设置，网状布置如树根状，故称为树根桩。

图106 树根桩加固示意图
（a）加层改造工程地基加固；（b）修建地下铁道树根桩托换
（c）边坡稳定加固；（d）桥墩基础树根桩托换
（3）其他桩式托换
还可应用挖孔桩，灌注桩、打入桩、一般静压桩进行基础托换。通常在原基础外侧地基中设置桩，然后通过托梁或扩大承台来承担柱或墙传来的荷载。灌注桩、打入桩和静压桩施工同一般桩基施工。
三、纠偏技术
（一）迫降纠偏技术
1、加载纠偏技术
通过在建筑物沉降较少的一侧加载，迫使地基土变形产生沉降，达到纠偏目的称为加载纠偏。最常用的加载手段是堆载，在沉降较少一侧堆放重物，如钢锭、砂石、及其他重物，如下图所示。堆载纠偏又称为堆载加压纠偏法。该法较适用于建(构)筑物刚度较好，跨度不大，地基为深厚软粘土地基情况。堆载加压纠偏过程中应加强监测，严格控制加载速率。

图107 堆载加压纠偏示意图
加载纠偏也可通过锚桩加压实现，在沉降较小的一侧地基中设置锚桩，修建与建筑物基础相连接的钢筋混凝土悬臂梁，通过千斤顶加荷系统加载，促使基础纠偏(如下图)。锚桩加压纠偏一般可多次加荷。施加一次荷载后，地基变形应力松弛，荷载减小，变形稳定后、再施加第二次荷载，如此重复，荷载可一次一次增大．当一次荷载保持不变，变形稳定后，再增加下一次荷载，直至达到纠偏目的。

图108 锚桩加压纠偏
2、基础底地基中掏土纠偏
直接在基础下地基中掏土对建筑物沉降反映敏感，一定要严密监测，利用监测结果及时调整掏土施工顺序及掏土数量。掏土又可分为钻孔取土、人工直接掏挖和水冲掏土方法。一般砂性土地基采用水冲法较适宜，粘性土及碎卵石地基采用人工掏挖与水冲相结合的办法。一般可在建筑物沉降小的一侧设置若干个沉井，在沉井壁留孔，沉至设计标高后，通过沉井预留孔，将高压水枪仲入基础下进行深层射水，使泥浆流出完成掏土，达到纠偏目的。

图109 沉井射水取土纠偏示意图
（a）剖面；（b）平面
若建筑物底面积较大，可在基础底板上钻孔埋套管取土。取土可采用人工掏土和钻孔取土两种。人工掏土套管深度即为掏土深度，钻孔取土套管深度为开始取土深度，取土深度由钻孔深度决定。

图110 基础底版下钻孔取土纠偏示意图
（a）剖面；（b）平面
3、基础侧地基中掏土纠偏
在建筑物沉降较小的一面外侧地基中设置一排密集的钻孔，在靠近地面处用套管保护，在适当深度通过钻孔取土，使地基土发生侧向位移，增大该侧沉降量，达到纠偏目的。如需要，也可加密钻孔，使之形成深沟。基础外侧地基中陶土纠偏施工过程中大致可分为定孔位、钻孔、下套管、陶土、孔内作必要排水和最终拨管回填等阶段。孔位(孔距)按楼房平面形式、倾斜方向和倾斜率、房屋结构特点以及地基土层情况确定。钻孔直径一般采用4400mm，孔深和套管长度根据陶土部位确定。陶土使用大型麻花钻或大锅锥。陶土顺序、深度、次数、间隔时间根据监测资料和倾斜情况分析确定。孔内排水采用潜水泵，通过降水可促进土体倾向移动。拨管也应间隔进行，并及时回填土料。

图111 基础侧面地基中掏土纠偏示意图
（a）剖面；（b）平面
（二）顶升纠偏技术
顶升纠偏是将建筑物基础和上部结构沿某一特定位置进行分离，在分离区设置若干个支承点，通过安装在支承点的顶升设备，使建筑物沿某一直线(点)作平面转动，使倾斜建筑物得到纠正。为确保上部分离体的整体性和刚度，采用钢筋混凝土加固，通过分级托换，形成全封闭的顶升支承梁(柱)体系。

图112 顶升纠偏示意图
对于对不均匀沉降反映灵敏，而不均匀沉降又较易产生的工程，如不均质较弱地基上的浮顶式油罐等，在结构设计中，可考虑设置顶升梁及预留安装顶升设备(如千斤顶)位置，在施工阶段和使用阶段，可以通过顶升纠偏，调整罐体各点标高，保证正常使用。
对已倾斜建筑物进行顶升纠偏，需对顶升支承梁体系、施工平而、顶升量和顶升频率。
进行设计。
（三）其他纠偏技术
除加载纠偏、陶土纠偏和顶升纠偏外还有注浆顶升纠偏、降低地下水位纠偏和湿陷性黄土浸水纠偏等，下面作简要介绍：
1、注浆顶升纠偏
压密注浆是向地基中注入浓浆，在注浆孔附近形成浆泡。随着注浆压力提高，浆泡对建筑物的上抬力增大。通过合理布置注浆孔，控制各点注浆压力和注浆量，可以使建筑物得到顶升，达到纠偏的目的。
注浆顶升纠偏较难定量控制。
2、降低地下水位促沉纠偏
通过局部区域降低地下水位促沉可得到纠偏效果。降低地下水位促沉往往与其他纠偏技术合用。
3、湿降性黄土浸水促沉纠偏
对湿陷性黄土地基上建筑物因地基局部浸水湿陷产生不均匀沉降，导致建筑物物倾斜的情况，可利用湿陷性黄土遇水湿陷的特性，采用浸水纠偏技术纠偏。采用浸水纠偏与加载纠偏相结合效果更好。
（四）综合纠偏加固技术
在对原有建(构)筑物进行纠偏加固时，有时需要运用多种技术进行纠偏加固。例如在采用顶升纠偏时，往往先进行地基加固。如先采用锚杆静压桩托换，在建筑物沉降稳定后再进行顶升纠偏。又如对地基软土层厚薄不均产生不均匀沉降的建筑物，往往在沉降发生较小的一例进行陶土促沉，在沉降发生较大的一侧进行地基加固，这样既可达到纠偏的目的，又可通过局部地区地基加固使不均匀沉降不再继续发展。
综合运用多种技术不仅可以取得较好的纠偏加固效果，而且可以取得良好的经济效益。

第四节 地基与基础工程事故及处理事例
一、杭州某住宅楼锚杆静压桩地基加固
杭州某住宅楼位于杭州市文三路西端西部外发区内。住宅楼为七层砖混结构，地基采用 377振动灌注桩基础。在施工过程中对沉降进行监测，测点位置如下图中所示。当上部结构施工至第5层时(95年10月2日)，测点21、24、26、28累计沉降分别为3mm、3mm、lmm、1mm。当施工至屋顶楼面时(95年l0月30日)，上述四点累计沉降分别达48mm、42mm、11mm、23mm，产生了不均匀沉降。室内装饰工程及竣工后沉降与不均匀沉降继续发展，2l、24、26和28点沉降(95年12月22日)分别达到l 20mm、112mm、38mm、46mm。最大不均匀沉降达84mm，沉降发展趋势如图所示，此时沉降与不均匀沉降还在继续发展。
为制止沉降与不均匀沉降进一步发展，在沉降较大一例采用锚杆静压桩加固地基。桩位布置如图所示。桩截面为200mm×200mm，桩长取16．0m，桩段长2.0m、1.5m和1.0m不等。采用硫磺胶泥接桩。设计单桩承载力200kN。锚杆采用428螺纹钢制作，锚固长度300mm。锚杆静压桩自96午1月12日开始压桩，2月12日压桩结束，共压桩65根。由图可以看出压桩结束后沉降与不均匀沉降得到控制，加固效果是好的。




图113 沉降曲线和锚杆静压桩位图
二、美国纽约某水泥筒仓地基失稳破坏
该水泥筒仓地基土层如图所示，共分四层：地表第1层为黄色粘土，5．5m右厚；第2层为青色粘土，标准贯人试验N＝8击，1．70m左右厚；第3层为碎石夹粘土，厚度较小，仅1．8m左右厚；第4层为岩石。水泥筒仓上部结构为圆筒形结构，直径13．0m，基础为整板基础，基础埋探2．8m，位于第1层黄色粘土层中部。
1914年因水泥筒仓严重超载，引起地基整体剪切破坏。地基失稳破坏使一侧地基土体隆起高达5．1m，并使净距23m以外的办公楼受地基土体剪切滑动影响产生倾斜。地基失稳破坏引起水泥筒仓倾倒成45。左右。地基失稳破坏示意图如图所示。
当这座水泥筒仓发生地基失稳破坏预兆．即发生较大沉降速率时，未及时采取任何措施．结果造成地基整体剪切滑动，筒仓倒塌破坏。

图114 美国某水泥筒仓地基失稳破坏示意图
三、某住宅楼顶升纠偏
某新村住宅楼是一懂五层的砖很结构，长42m，宽9.3m，高15.8m，建筑面积为2015m2。原建筑采用浅埋式钢筋混凝土筏式基础，每层设有钢筋混凝土圈梁，建筑物总重约为3250t。于1984年6月开工，1985年11月竣工，由于场地表面硬壳层较薄，下部软土层较厚，为深厚的淤泥质粉质粘土，一直到31m以下地基土体强度才有提高。在施工期间沉降较大点已超过300mm，差异沉降也有80mm。竣工以后沉降量继续增加，1993年11月最大沉降已达1162mm，建筑物最大差异沉降达294mm左右。因此造成室内楼地面明显倾斜，东、西两端内纵墙多处开裂，裂缝宽达4～5mm，门窗开启困难，住户有强烈的不安全感。由于总沉降量较大也造成下水道排水因难，底层无法进出，已严重影响住户的正常生活。
经过对两年多的观测资料分析认为：目前平均沉降速率已降至0.012mm／d，沉降已基本处于稳定。建筑物自身的结构现状较为完好。在这种情况下对建筑物地基和基础不需进行加固，只需采用顶升纠偏技术．就可以满足既要纠偏又要抬高室内标高的要求。
顶升纠偏设计思路如下：在建筑物底层窗台以下施筑封闭的困梁作为顶升支承梁，把
其上部结构加固成一整体，千斤顶放在支承梁以下，利用基础板作为反力系统以达到纠偏和抬高的目的。
顶升总重量3080kN，顶升梁尺寸为420mm×250mm，千斤顶位置平面示意图如图所示，共设置209台，每台承受压力150kN，占额定起重量的50％。除进行支承梁设计和千斤顶设置设计外，还需进行一些附属设计，如千斤顶上部和棍凝土托梁之间的局部受压；下部和地梁、预制多孔板、墙身之间的局部抗压强度；各类垫块、楔块的承压强度；门洞间墙身强度计算；楔块和托梁，千斤顶垫板间的抗滑稳定计算等等。



图115 千斤顶位置平面示意图