上海一棟13層在建住宅樓倒覆事故原因及分析

1、上?！吧徎ê优暇霸贰币粭?3層在建住宅樓發(fā)生倒覆事故（原因及分析）,同濟大學(xué)地下系 董建國021-65139178dongcijie@hotmail.com2009年7月,1.工程事故實例 (13層在建住宅樓發(fā)生倒塌事故)；2. 發(fā)生工程事故的環(huán)境；3. 設(shè)計，施工，監(jiān)理，監(jiān)測的情況分析；4. 專家事故原因分析.,1.工程事故實例(13層在建住宅樓發(fā)生倒塌事故),2009年6月27日5時30分左右，上海市閔行

2、區(qū)蓮花南路、羅陽路在建的“蓮花河畔景苑”商品房小區(qū)工地內(nèi)，發(fā)生一幢13層樓房（7號樓）向南整體傾倒事故 (圖1) 一名工人逃生不及被壓致死。 一名施工人員說：5時30分許，他正在工地上距離倒覆大樓僅幾十米處。短短半分鐘內(nèi)，大樓就整體倒了下來。昨晚就有人看到倒塌樓房向西南方向傾斜。,,,,圖1 13層樓房（7號樓）向南整體傾倒事故,圖2 整體傾倒的樓房（7號樓）,圖3 十多米寬的倒塌樓房

3、幾乎被堆土全部遮住堆土是夠高的,圖4 堆土太高了,圖5 整體傾倒的樓房(十字條形基礎(chǔ)),圖6 北面的斷樁長度長，南面的斷樁長度短。,圖7 管樁碎了數(shù)段，最多的管樁碎了5段,,13層樓房采用樁-十字條形基礎(chǔ)，十字條形基礎(chǔ)埋深1.9m。 管樁共118根，樁型號為AB 400 80 33。 管樁的入土深度是33m，樁尖持力層是71-2層。 連在十字條形基礎(chǔ)下的管樁的斷樁長度是：北

4、面的斷樁長度長，南面的斷樁長度短。,2.發(fā)生工程事故的環(huán)境,,,（1） 7號樓（倒塌樓房）周圍環(huán)境 “蓮花河畔景苑”商品房小區(qū)工地共有11幢在建13層樓房，在淀浦河（寬約40m）的南面， 11幢在建樓房長度方向與淀浦河河岸基本平行， 這些樓房北面邊界距淀浦河河岸距離在20~50m之間，其中倒塌樓房距防汛墻最近，據(jù)人目測僅有二三十米。 土方緊貼建筑物，堆積在7號樓（倒塌樓房）樓房北側(cè)，北面的空地上堆放7

5、號樓南面基坑開挖的泥土有足球場那么大，堆土在6天內(nèi)即堆高 10m左右。 邊挖邊堆，堆土速度很快。,,,,圖8 在建樓房長度方向與淀浦河河岸基本平行,,（2）淀浦河的防汛墻被堆土損壞 2009年6月26日，淀浦河河道南側(cè)83米長的防汛墻(高2米多)遭嚴(yán)重?fù)p壞,發(fā)生了滑動破壞，使在建的蓮花河畔景苑工地內(nèi)的防汛墻裂成了好幾段，墻體上現(xiàn)出了3個很大的缺口。中間較長的兩段墻體往外移位了4米多，外側(cè)河道中堆積的泥

6、土已經(jīng)露出河面，形成一片類似灘涂的小塊陸地。這導(dǎo)致河道的航行安全受到影響。     而在防汛墻南面，一座由泥土堆成的小山丘矗立在建筑工地上，離防汛墻不過數(shù)米。防汛墻內(nèi)的地面也出現(xiàn)了開裂，最長的裂縫寬度在70厘米左右?！俺醪讲橄聛硎悄嗤炼逊盘嘣斐伞！?,,,圖9 工地旁防汛墻破壞圖,,圖10 工地內(nèi)防汛墻旁地面的大裂縫,圖11 工地內(nèi)防汛墻旁地面的沉陷,,圖12 倒

7、塌7號樓和河堤明顯破壞區(qū)域在工地上的位置,(3) 7號樓樁位圖和土層分層圖. 7號樓樁位圖見圖13； 土層分層圖見圖14。 地表下2~11.2m是上海的典型軟土，軟土有流動性，建樓時必須考慮它的特殊性，尤其不宜快速堆土。,,,,圖13 7號樓樁位圖,,圖14 土層分層圖 地表下2~11.2m是上海的典型軟土，軟土有流動性，建樓時必須考慮它的特殊性，尤其不宜快速堆土

8、。,,(4)雷暴雨大作 6月26日起雷陣雨天氣將頻繁現(xiàn)身. 6月27日晨上海雷雨大作，家住閔行梅隴地區(qū)的居民則被更猛烈的一聲轟響驚醒……5時30分許，閔行區(qū)蓮花南路羅陽路口西側(cè)，一在建樓盤工地發(fā)生樓體倒覆事件。 “當(dāng)時外面正在下雷暴雨，我們還以為是打雷呢！”與倒塌樓房僅隔一條淀浦河的嘉和花苑小區(qū)住戶傅小姐說：清晨5時30分許，一家人幾次被窗外的雷聲驚醒，其中有一聲較為猛烈的轟響讓她覺得有些異常。,3. 設(shè)計，施工，監(jiān)理，監(jiān)測

9、的情況分析,（1）關(guān)于設(shè)計，施工，監(jiān)理，監(jiān)測的專家組意見,,專家組的調(diào)查結(jié)果稱，原勘測報告經(jīng)現(xiàn)場補充勘測和復(fù)核，符合規(guī)范要求；原結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)復(fù)核符合規(guī)范要求。大樓所用PHC管柱經(jīng)檢測質(zhì)量符合規(guī)范要求。 記者截稿時獲悉，除倒覆的“蓮花河畔景苑”7號樓，其他在建的10幢樓均未發(fā)生傾斜、偏移、沉降等問題。,7號樓倒塌的間接原因主要有6個方面：一是土方堆放不當(dāng)。二是開挖基坑違反相關(guān)規(guī)定。三是監(jiān)理不到位。四是管理不到位。五是安

10、全措施不到位。六是圍護樁施工不規(guī)范。,（2）依據(jù)規(guī)范的分析1）設(shè)計方面 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008 的強制性條文3.1.3.4指出：“對位于坡地、岸邊的樁基應(yīng)進行整體穩(wěn)定性驗算；”，“蓮花河畔景苑”商品房的設(shè)計單位在設(shè)計時是否按3.1.3.4進行整體穩(wěn)定性驗算？它的抗滑安全系數(shù)為多少？ “原結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)復(fù)核符合規(guī)范要求”的結(jié)論從何而來？ 3.4.5.2 建筑樁基與邊坡應(yīng)保持一定的水平距

11、離；建筑場地內(nèi)的邊坡必須是完全穩(wěn)定的邊坡。事實證明，在10m高的堆載下，河岸土體已經(jīng)不是穩(wěn)定土體。,2）施工方面,a.“蓮花河畔景苑”的監(jiān)理方——上海光啟建設(shè)監(jiān)理有限公司負(fù)責(zé)人說：“而對于工地堆土，國家并沒有相關(guān)規(guī)定與強制性要求”。 國標(biāo)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB 50007-2002）3.0.2 3. 2,4,5三條均是強制性規(guī)定，均要求作不均勻沉降驗算和穩(wěn)定性驗算. 堆載造成整體滑動破壞例子很多：例1

12、.上海世紀(jì)公園人造湖泊堆山土體的整體滑動破壞；例2.滬杭高速公路嘉興段堆土土體的縱向整體滑動破壞，把縱向的橋梁基礎(chǔ)下的灌注樁剪斷。 堆土太高太快均會造成土體的整體滑動破壞。,b.《上海市基坑工程設(shè)計規(guī)范》DBJ08-61-97的3.0.8.2條指出：一般地面超載,---通常按20kN/m2考慮。 本工程施工大干快上，不按規(guī)范辦事，6天內(nèi)堆土高10米(相當(dāng)于180kN/m2的荷載)，其堆土荷載遠遠超過第3第4層土

13、的抗剪強度，使第3第4層土處于塑性流動狀態(tài)，土體向其軟弱處滑動。土體的滑動使樁基礎(chǔ)在第4第5層交界處發(fā)生向河道方向的移動，致使高層建筑向南地下車庫的基坑方向倒塌。這是典型的土體喪失穩(wěn)定的破壞。,3）監(jiān)測方面 這樣的工程，必定要有對在建樓房的監(jiān)測，基坑圍護開挖的監(jiān)測，堆土對河堤的滑動監(jiān)測。 在專家組的調(diào)查中，很少有監(jiān)測數(shù)據(jù)的反映。只看到了：截至27日18時，除倒覆的“蓮花河畔景苑”7號樓，其他在建的10幢樓均未

14、發(fā)生傾斜、偏移、沉降等問題。周邊小區(qū)和道路的地下煤氣管道、---，完全符合安全標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)生次生災(zāi)害的可能性極小。[政府承諾],“其他在建的10幢樓均未發(fā)生傾斜、偏移、沉降等問題?！?這種表達是違背土力學(xué)的科學(xué)規(guī)律的。哪有土體在受到13層樓房的荷載而未發(fā)生傾斜、偏移、沉降的？這只能使人們懷疑現(xiàn)場監(jiān)測是否正常？ 據(jù)專家組長江歡成介紹，專家組當(dāng)天發(fā)現(xiàn)，緊鄰的6號樓與倒覆的7號樓可謂“雙胞胎”、“姊妹樓”，也存在北面堆土、南面挖坑的

15、問題，并已有所傾斜，因其山墻還有一點未挖，微小差別使6號樓幸免于難。因此，專家組立即對其展開了“搶救”。他表示，目前6號樓的搶險已經(jīng)基本完成，通過填土等一系列措施，6號樓向北回了29毫米，倒塌的隱患已可排除。,比較專家組長江歡成的講話和有關(guān)單位對記者的介紹：緊鄰的6號樓，微小差別使6號樓幸免于難。并不是“其他在建的10幢樓均未發(fā)生傾斜、偏移、沉降等問題?！?。 專家組長江歡成表示，目前6號樓的搶險已經(jīng)基本完成，通過填土等一系

16、列措施，6號樓向北回了29毫米，倒塌的隱患已可排除。,不管破壞的機理是什么，樓房倒塌前應(yīng)該是有預(yù)兆的（傾斜量及傾斜速率的變化）。 1995年12月，武漢一幢剛建成的18層大樓，因沉降傾斜速度超過搶護糾偏速度，控爆前該大樓向西北傾斜，傾斜程度距垂直線達2.884m，不得不實施定向控爆拆除。究其原因主要是地基基礎(chǔ)的問題。 這幢18層大樓，傾斜程度距垂直線達2.884m，仍未倒塌，說明房屋傾倒是有先兆的。

17、而本工程沒有看到這方面的內(nèi)容，7號樓倒塌前會沒有先兆，可能嗎？昨晚就有人看到倒塌樓房向西南方向傾斜。監(jiān)測單位在做什么？,4）監(jiān)理方面 監(jiān)理要求承建單位所從事的工程建設(shè)活動及其效果，必須滿足相應(yīng)法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和工程合同的要求。 工地上快速堆土10m是明顯違規(guī)，監(jiān)理為什么沒有令其停工？沒有及時監(jiān)測和分析，監(jiān)理在做什么？,5）建設(shè)單位方面 現(xiàn)在基本建設(shè)最大的毛病，第一是搶工期，第二個是低造價。這是指

18、令經(jīng)濟的基本特征. 為了政績和最大的利潤，開發(fā)商說了算，根本不顧土體受力的客觀規(guī)律，基坑開挖可以沒圍護，可以不按開挖的施工組織路線進行施工。明知工地上快速堆土10m是明顯違規(guī)，開發(fā)商為什么會允許？ 災(zāi)難本有征兆，只要防微杜漸；按土體受力的規(guī)律施工，悲劇本可避免.,,4. 專家事故原因分析 上海市政府召開新聞發(fā)布會宣布： 上?！吧徎ê优暇霸贰痹诮欠康垢彩鹿实闹饕蚴牵?緊貼7號樓北側(cè)，在

19、短期內(nèi)堆土過高，最高處達10米左右；與此同時，緊鄰大樓南側(cè)的地下車庫基坑正在開挖，開挖深度4.6米，大樓兩側(cè)的壓力差使土體產(chǎn)生水平位移，過大的水平力超過了樁基的抗側(cè)能力，導(dǎo)致房屋傾倒。,圖15 大樓兩側(cè)的壓力差使土體產(chǎn)生水平位移，過大的水平力超過了樁基的抗側(cè)能力，導(dǎo)致房屋傾倒。,圖16 空中有一個側(cè)向力3000噸作用在樓 上，顯然是不對的。,圖17 7號樓倒塌示意圖,,大樓兩側(cè)的壓力差使土體產(chǎn)生水

20、平位移，過大的水平力超過了樁基的抗側(cè)能力，導(dǎo)致房屋傾倒。 這個結(jié)論與破壞實例不符： 1.土體產(chǎn)生水平位移，是不會使房屋傾倒的，只能使房屋平移。 2.過大的水平力超過了樁基的抗側(cè)能力，導(dǎo)致房屋傾倒。從房屋樁基的破壞圖可見：房屋北面的樁基是被拔出拉斷的。這不是過大的水平力超過了樁基的抗側(cè)能力的破壞模式。見圖18。,圖18 紅線內(nèi)土的破壞是樁被拔出造成的,7號樓房屋倒覆應(yīng)該是土體喪失穩(wěn)定的破壞，

21、見圖19。 南面4.6m深的地下車庫基坑掏空13層樓房基礎(chǔ)下面的土體，可能加速房屋南面的沉降，使房屋向南傾斜。 7號樓北側(cè)堆土太高，堆載已是土承載力的兩倍多，使第3層土和第4層土處于塑性流動狀態(tài)，造成土體向淀浦河方向的局部滑動，滑動面上的滑動力使樁基傾斜，使向南傾斜的上部結(jié)構(gòu)加速向南傾斜。,,,圖 19 7號樓倒塌原因研究-典型的土體喪 失穩(wěn)定的破壞。,,同時，10m高的堆土是快速堆

22、上的，這部分堆土是松散的，在雨水的作用下，堆土自身要滑動（見圖20） ，滑動的動力水平作用在房屋的基礎(chǔ)上，不但使該樓水平位移，更嚴(yán)重的是這個力與深層的土體滑移力引成一對力偶，加速樁基繼續(xù)傾斜。高層建筑上部結(jié)構(gòu)的重力對基礎(chǔ)底面積形心的力矩隨著傾斜的不斷擴大而增加，最后使得高層建筑上部結(jié)構(gòu)向南迅速倒塌至地。 這個過程是逐步發(fā)生的，是可以監(jiān)測得到的，直到高層建筑傾斜到一定數(shù)值才會突然傾倒。土體不滑動，高層建筑上部結(jié)構(gòu)是不

23、會迅速倒塌的。這是土體滑動造成的失穩(wěn)破壞。,,圖20 堆土的滑動破壞照片,,土體向淀浦河滑動的理由：1. 地下車庫基坑的埋深沒有淀浦河底深。地下車庫基坑底面在第3層，淀浦河底在第4層，第4層更易滑動;2. 堆載離淀浦河近，離地下車庫基坑遠；3. 7號樓的118根樁在堆載和地下車庫基坑之間，起到被動樁的作用。,同濟大學(xué)教授楊敏模擬三種可能性的破壞模式：　　■ 在堆土下方的軟土受重壓，向南流動，導(dǎo)致地基土整體失穩(wěn)，樓房&

24、#160;“躺”倒；　　■ 堆土的壓力通過流動的軟土推動樁基，使樁基向南發(fā)生水平位移，令樓房傾倒；　　■ 堆土下方的軟土受壓，向北部即河道方向流動，同樣將樓房近堆土一側(cè)“掏空”，樓房終被“撬”倒。,圖21 網(wǎng)上給的樓房倒塌動畫片,圖22 倒塌房側(cè)土的隆起是由此房倒塌的動力所致,幾個值得深思的幾個問題：1. 7號樓的破壞機理-滑動失穩(wěn)破壞還是大樓兩側(cè)的壓力差造成的破壞?2. 建設(shè)工程中技術(shù)問題,誰說了