上海一栋13层在建住宅楼倒覆事故原因及分析.ppt
上海“莲花河畔景苑” 一栋13层在建住宅楼发生倒覆事故 （原因及分析）,同济大学地下系 董建国 021-65139178 dongcijiehotmail.com 2009年7月,1.工程事故实例 (13层在建住宅楼发生倒塌事故)； 2. 发生工程事故的环境； 3. 设计，施工，监理，监测的情况分析； 4. 专家事故原因分析.,1.工程事故实例 (13层在建住宅楼发生倒塌事故),2009年6月27日5时30分左右，上海市闵行区莲花南路、罗阳路在建的“莲花河畔景苑”商品房小区工地内，发生一幢13层楼房（7号楼）向南整体倾倒事故 (图1) 一名工人逃生不及被压致死。 一名施工人员说：5时30分许，他正在工地上距离倒覆大楼仅几十米处。短短半分钟内，大楼就整体倒了下来。昨晚就有人看到倒塌楼房向西南方向倾斜。,图1 13层楼房（7号楼）向南整体倾倒事故,图2 整体倾倒的楼房（7号楼）,图3 十多米宽的倒塌楼房几乎被堆土全部遮住 堆土是够高的,图4 堆土太高了,图5 整体倾倒的楼房(十字条形基础),图6 北面的断桩长度长，南面的断桩长度短。,图7 管桩碎了数段，最多的管桩碎了5段,13层楼房采用桩-十字条形基础，十字条形基础埋深1.9m。 管桩共118根，桩型号为AB 400 80 33。 管桩的入土深度是33m，桩尖持力层是71-2层。 连在十字条形基础下的管桩的断桩长度是：北面的断桩长度长，南面的断桩长度短。,2.发生工程事故的环境,（1） 7号楼（倒塌楼房）周围环境 “莲花河畔景苑”商品房小区工地共有11幢在建13层楼房，在淀浦河（宽约40m）的南面， 11幢在建楼房长度方向与淀浦河河岸基本平行， 这些楼房北面边界距淀浦河河岸距离在2050m之间，其中倒塌楼房距防汛墙最近，据人目测仅有二三十米。 土方紧贴建筑物，堆积在7号楼（倒塌楼房）楼房北侧，北面的空地上堆放7号楼南面基坑开挖的泥土有足球场那么大，堆土在6天内即堆高 10m左右。 边挖边堆，堆土速度很快。,图8 在建楼房长度方向与淀浦河河岸基本平行,（2）淀浦河的防汛墙被堆土损坏 2009年6月26日，淀浦河河道南侧83米长的防汛墙(高2米多)遭严重损坏,发生了滑动破坏，使在建的莲花河畔景苑工地内的防汛墙裂成了好几段，墙体上现出了3个很大的缺口。中间较长的两段墙体往外移位了4米多，外侧河道中堆积的泥土已经露出河面，形成一片类似滩涂的小块陆地。这导致河道的航行安全受到影响。 而在防汛墙南面，一座由泥土堆成的小山丘矗立在建筑工地上，离防汛墙不过数米。防汛墙内的地面也出现了开裂，最长的裂缝宽度在70厘米左右。“初步查下来是泥土堆放太多造成。”,图9 工地旁防汛墙破坏图,图10 工地内防汛墙旁地面的大裂缝,图11 工地内防汛墙旁地面的沉陷,图12 倒塌7号楼和河堤明显破坏区域在工地上的位置,(3) 7号楼桩位图和土层分层图. 7号楼桩位图见图13； 土层分层图见图14。 地表下211.2m是上海的典型软土，软土有流动性，建楼时必须考虑它的特殊性，尤其不宜快速堆土。,图13 7号楼桩位图,图14 土层分层图 地表下211.2m是上海的典型软土，软土有流动性，建楼时必须考虑它的特殊性，尤其不宜快速堆土。,(4)雷暴雨大作 6月26日起雷阵雨天气将频繁现身. 6月27日晨上海雷雨大作，家住闵行梅陇地区的居民则被更猛烈的一声轰响惊醒5时30分许，闵行区莲花南路罗阳路口西侧，一在建楼盘工地发生楼体倒覆事件。 “当时外面正在下雷暴雨，我们还以为是打雷呢！”与倒塌楼房仅隔一条淀浦河的嘉和花苑小区住户傅小姐说：清晨5时30分许，一家人几次被窗外的雷声惊醒，其中有一声较为猛烈的轰响让她觉得有些异常。,3. 设计，施工，监理，监测的情况分析,（1）关于设计，施工，监理，监测的专家组意见,专家组的调查结果称，原勘测报告经现场补充勘测和复核，符合规范要求；原结构设计经复核符合规范要求。大楼所用PHC管柱经检测质量符合规范要求。 记者截稿时获悉，除倒覆的“莲花河畔景苑”7号楼，其他在建的10幢楼均未发生倾斜、偏移、沉降等问题。,7号楼倒塌的间接原因主要有6个方面： 一是土方堆放不当。 二是开挖基坑违反相关规定。 三是监理不到位。 四是管理不到位。 五是安全措施不到位。 六是围护桩施工不规范。,（2）依据规范的分析 1）设计方面 中华人民共和国行业标准建筑桩基技术规范JGJ94-2008 的强制性条文3.1.3.4指出：“对位于坡地、岸边的桩基应进行整体稳定性验算；”，“莲花河畔景苑”商品房的设计单位在设计时是否按3.1.3.4进行整体稳定性验算？它的抗滑安全系数为多少？ “原结构设计经复核符合规范要求”的结论从何而来？ 3.4.5.2 建筑桩基与边坡应保持一定的水平距离；建筑场地内的边坡必须是完全稳定的边坡。事实证明，在10m高的堆载下，河岸土体已经不是稳定土体。,2）施工方面,a.“莲花河畔景苑”的监理方上海光启建设监理有限公司负责人说：“而对于工地堆土，国家并没有相关规定与强制性要求”。 国标建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）3.0.2 3. 2,4,5三条均是强制性规定，均要求作不均匀沉降验算和稳定性验算. 堆载造成整体滑动破坏例子很多： 例1.上海世纪公园人造湖泊堆山土体的整体滑动破坏； 例2.沪杭高速公路嘉兴段堆土土体的纵向整体滑动破坏，把纵向的桥梁基础下的灌注桩剪断。 堆土太高太快均会造成土体的整体滑动破坏。,b.上海市基坑工程设计规范DBJ08-61-97的3.0.8.2条指出：一般地面超载,-通常按20kN/m2考虑。 本工程施工大干快上，不按规范办事，6天内堆土高10米(相当于180kN/m2的荷载)，其堆土荷载远远超过第3第4层土的抗剪强度，使第3第4层土处于塑性流动状态，土体向其软弱处滑动。土体的滑动使桩基础在第4第5层交界处发生向河道方向的移动，致使高层建筑向南地下车库的基坑方向倒塌。这是典型的土体丧失稳定的破坏。,3）监测方面 这样的工程，必定要有对在建楼房的监测，基坑围护开挖的监测，堆土对河堤的滑动监测。 在专家组的调查中，很少有监测数据的反映。只看到了：截至27日18时，除倒覆的“莲花河畔景苑”7号楼，其他在建的10幢楼均未发生倾斜、偏移、沉降等问题。周边小区和道路的地下煤气管道、-，完全符合安全标准，发生次生灾害的可能性极小。政府承诺,“其他在建的10幢楼均未发生倾斜、偏移、沉降等问题。” 这种表达是违背土力学的科学规律的。哪有土体在受到13层楼房的荷载而未发生倾斜、偏移、沉降的？这只能使人们怀疑现场监测是否正常？ 据专家组长江欢成介绍，专家组当天发现，紧邻的6号楼与倒覆的7号楼可谓“双胞胎”、“姊妹楼”，也存在北面堆土、南面挖坑的问题，并已有所倾斜，因其山墙还有一点未挖，微小差别使6号楼幸免于难。因此，专家组立即对其展开了“抢救”。他表示，目前6号楼的抢险已经基本完成，通过填土等一系列措施，6号楼向北回了29毫米，倒塌的隐患已可排除。,比较专家组长江欢成的讲话和有关单位对记者的介绍：紧邻的6号楼，微小差别使6号楼幸免于难。并不是“其他在建的10幢楼均未发生倾斜、偏移、沉降等问题。”。 专家组长江欢成表示，目前6号楼的抢险已经基本完成，通过填土等一系列措施，6号楼向北回了29毫米，倒塌的隐患已可排除。,不管破坏的机理是什么，楼房倒塌前应该是有预兆的（倾斜量及倾斜速率的变化）。 1995年12月，武汉一幢刚建成的18层大楼，因沉降倾斜速度超过抢护纠偏速度，控爆前该大楼向西北倾斜，倾斜程度距垂直线达2.884m，不得不实施定向控爆拆除。究其原因主要是地基基础的问题。 这幢18层大楼，倾斜程度距垂直线达2.884m，仍未倒塌，说明房屋倾倒是有先兆的。 而本工程没有看到这方面的内容，7号楼倒塌前会没有先兆，可能吗？昨晚就有人看到倒塌楼房向西南方向倾斜。监测单位在做什么？,4）监理方面 监理要求承建单位所从事的工程建设活动及其效果，必须满足相应法规、技术标准和工程合同的要求。 工地上快速堆土10m是明显违规，监理为什么没有令其停工？没有及时监测和分析，监理在做什么？,5）建设单位方面 现在基本建设最大的毛病，第一是抢工期，第二个是低造价。这是指令经济的基本特征. 为了政绩和最大的利润，开发商说了算，根本不顾土体受力的客观规律，基坑开挖可以没围护，可以不按开挖的施工组织路线进行施工。明知工地上快速堆土10m是明显违规，开发商为什么会允许？ 灾难本有征兆，只要防微杜渐；按土体受力的规律施工，悲剧本可避免.,4. 专家事故原因分析 上海市政府召开新闻发布会宣布： 上海“莲花河畔景苑”在建楼房倒覆事故的主要原因是： 紧贴7号楼北侧，在短期内堆土过高，最高处达10米左右；与此同时，紧邻大楼南侧的地下车库基坑正在开挖，开挖深度4.6米，大楼两侧的压力差使土体产生水平位移，过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。,图15 大楼两侧的压力差使土体产生水平位移，过大的水 平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。,图16 空中有一个侧向力3000吨作用在楼 上，显然是不对的。,图17 7号楼倒塌示意图,大楼两侧的压力差使土体产生水平位移，过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。 这个结论与破坏实例不符： 1.土体产生水平位移，是不会使房屋倾倒的，只能使房屋平移。 2.过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。从房屋桩基的破坏图可见：房屋北面的桩基是被拔出拉断的。这不是过大的水平力超过了桩基的抗侧能力的破坏模式。见图18。,图18 红线内土的破坏是桩被拔出造成的,7号楼房屋倒覆应该是土体丧失稳定的破坏，见图19。 南面4.6m深的地下车库基坑掏空13层楼房基础下面的土体，可能加速房屋南面的沉降，使房屋向南倾斜。 7号楼北侧堆土太高，堆载已是土承载力的两倍多，使第3层土和第4层土处于塑性流动状态，造成土体向淀浦河方向的局部滑动，滑动面上的滑动力使桩基倾斜，使向南倾斜的上部结构加速向南倾斜。,图 19 7号楼倒塌原因研究-典型的土体丧 失稳定的破坏。,同时，10m高的堆土是快速堆上的，这部分堆土是松散的，在雨水的作用下，堆土自身要滑动（见图20） ，滑动的动力水平作用在房屋的基础上，不但使该楼水平位移，更严重的是这个力与深层的土体滑移力引成一对力偶，加速桩基继续倾斜。高层建筑上部结构的重力对基础底面积形心的力矩随着倾斜的不断扩大而增加，最后使得高层建筑上部结构向南迅速倒塌至地。 这个过程是逐步发生的，是可以监测得到的，直到高层建筑倾斜到一定数值才会突然倾倒。土体不滑动，高层建筑上部结构是不会迅速倒塌的。这是土体滑动造成的失稳破坏。,图20 堆土的滑动破坏照片,土体向淀浦河滑动的理由： 1. 地下车库基坑的埋深没有淀浦河底深。地下车库基坑底面在第3层，淀浦河底在第4层，第4层更易滑动; 2. 堆载离淀浦河近，离地下车库基坑远； 3. 7号楼的118根桩在堆载和地下车库基坑之间，起到被动桩的作用。,同济大学教授杨敏模拟三种可能性的破坏模式： 在堆土下方的软土受重压，向南流动，导致地基土整体失稳，楼房 “躺”倒； 堆土的压力通过流动的软土推动桩基，使桩基向南发生水平位移，令楼房倾倒； 堆土下方的软土受压，向北部即河道方向流动，同样将楼房近堆土一侧“掏空”，楼房终被“撬”倒。,图21 网上给的楼房倒塌动画片,图22 倒塌房侧土的隆起是由此房倒塌的动力所致,几个值得深思的几个问题： 1. 7号楼的破坏机理-滑动失稳破坏还是大楼两侧的压力差造成的破坏? 2. 建设工程中技术问题,谁说了算? 3. 地下工程问题 ，土力学问题谁说了算? 岩土工程师的地位？ 4. 监理单位的作用和权威如何确立? 下面三个问题不解决，事故仍会不断出现。,谢谢！,
