地基基础在建筑工程中的重要性

地基与基础是建筑物的根基，又属于隐蔽工程，它的勘察、设计和施工质量直接关系建筑物的安危。

实践证明，建筑事故频发与地基基础有关。

（1）基础工程失败的例子

①加拿大Transcona谷仓南北长59.44 m，东西宽23.47 m，高31.00 m。基础为钢筋混凝土筏板基础，厚2 m，埋深3.66 m。谷仓于1911年动工，1913年秋完成。谷仓自重20 000 t，相当于装满谷物后总重的42.5%。1913年9月装谷物，发现谷仓1 h内竖向沉降达30.5 cm，并向西倾斜；24 h后倾倒，西侧下陷7.32 m，东侧抬高1.52 m，倾斜27°。地基虽破坏，但钢筋混凝土筒仓却安然无恙，后用388个50 t千斤顶纠正后继续使用，但位置较原先下降4 m。

事故原因是设计时未对谷仓地基承载力进行调查研究，不了解埋藏有厚达16 m的软黏土层，而采用了邻近建筑地基352 kPa的承载力。建成后初次储藏谷物使基底平均压力达到了320 kPa。1952年的勘察试验与计算表明，该地基的实际承载力为193.8～276.6 kPa，远小于谷仓地基破坏时329.4 kPa的地基压力，地基因超载而发生强度破坏。

②意大利比萨（Pisa）斜塔自1173年9月8日动工，至1178年建至第4层中部即高度29 m时，因塔明显倾斜而停工（图0.2）。1272年复工，经6年时间建完第7层，高48 m，再次停工中断82年。1360年再次复工，1370年竣工，前后历经近200年。

图0.2　比萨斜塔

该塔共8层，高55 m，全塔总荷重145 000 kN，相应的地基平均压力约为50 kPa。地基持力层为粉砂，下面为粉土和黏土层。由于地基的不均匀下沉，塔向南倾斜，南北两端沉降差1.8 m，塔顶离中心线已达5.27 m，倾斜5.5°，成为危险建筑。

为了确保游客安全，保护这座世界知名斜塔，避免其过度倾斜而坍塌，意大利当局决定于1990年1月关闭斜塔，着手加固纠偏工作，并邀请国内外专家对该塔进行拯救性“纠偏扶正”。1998年7月，我国著名纠偏专家曹时中教授，应意中友好协会主席奥纳多·兰西奥的邀请，飞往意大利为比萨斜塔纠偏当参谋、出主意。经科学家们反复论证、实验、比对，采取有效措施，硬是把斜塔成功“扶正”了近50 cm。塔顶偏离中心的距离由5 m缩小到4.5 m，其稳定性已经达标。意大利专家称，这座斜塔至少还可以矗立300年。

③苏州虎丘塔建于公元959—961年，为7级八角形砖塔，塔底直径13.66 m，高47.5 m，重63 000 kN（图0.3）。其地基土层由上至下依次为杂填土、块石填土、亚黏土夹块石、风化岩石、基岩等。地基土压缩层厚度不均及砖砌体偏心受压等原因造成该塔向东北方向倾斜。1956—1957年，对上部结构进行修缮，但使塔重增加了2 000 kN，加速了塔体的不均匀沉降。1957年，塔顶位移为1.7 m，到1978年发展到2.3 m，重心偏离基础轴线0.924 m，砌体多处出现纵向裂缝，部分砖墩应力已接近极限状态。

图0.3　苏州虎丘塔

后在塔周建造一圈桩排式地下连续墙，并采用注浆法和树根桩加固塔基，基本遏制了塔的继续沉降和倾斜。

④图0.4所示两个筒仓是农场用来储存饲料的，建于加拿大红河谷的Lake Agassiz黏土层上。由于两筒之间的距离过近，在地基中产生的应力发生叠加，使得两筒之间地基土层的应力水平较高，从而导致内侧沉降大于外侧沉降，仓筒向内倾斜。(www.xing528.com)

⑤除满足承载力的要求外，还要求地基不能发生过大的变形。图0.5所示为墨西哥城的一幢建筑，可清晰地看见其发生的不均匀沉降。该地土层为深厚的湖相沉积层，土的天然含水率高达650%，液限为500%，塑性指数为350，孔隙比为15，具有极高的压缩性。

图0.4　筒仓

图0.5　墨西哥城某建筑

⑥2007年5月28日，南京地铁火车站基坑施工现场发生滑坡事故，发生土方坍塌的工作面位于基坑的东端，坍塌的土质大多为淤泥质土和杂填土。

据专家介绍，茶亭在的南京城西属于滨江带，地质条件为河漫滩地质，土壤的含水率超过60%。仅集庆门大街站、所街站、元通站3站，每天抽水量就高达80 000 m2，工程期间抽取的地下水足可以形成一个小湖泊。在河西这几个站的开挖现场，挖下去四五层楼深，地下仍然是黑乎乎的淤泥。

（2）基础工程成功的例子

①赵州桥位于河北赵州（今赵县），于公元595—605年修建，净跨37.02 m。基础建于黏性土地基，基底压力为500～600 kPa，但地基并未产生过大变形，按照现行规范验算，地基承载力和基础后侧被动土压力均正好满足要求，且经无数次洪水和地震的考验仍安然无恙。

②台北101大楼目前为台湾最高建筑，高508 m，共101层，位于台北信义区。

图0.6　润扬长江公路大桥

③阿联酋迪拜兴建一幢全球最高的迪拜大厦，楼高828 m，于2010年完工。迪拜大厦不仅是全球最高建筑物，也是最高的人工塔。

④润扬长江公路大桥横跨长江南北，连接镇江、扬州两地（图0.6）。润扬长江公路大桥由悬索桥和斜拉桥结合而成，跨江长度为7.3 km，总长35.66 km。

润扬长江公路大桥为目前我国第一大跨径的组合型桥梁，其建设过程中攻克多项世界性技术难题，创造出8项全国第一。