¿Análisis de accidentes de ingeniería de cimientos de construcción?

Durante la construcción y uso de estructuras de edificios, los problemas de calidad en los cimientos y proyectos de cimientos han causado grietas en las paredes y pisos de los edificios, lo que afecta el uso, es antiestético, hace que las personas se sientan inseguras e incluso hace la gente se siente insegura. En los últimos años ha habido una tendencia al alza. Según las estadísticas, los problemas de calidad de la ingeniería de cimientos y cimientos representan el 21% del número total de accidentes. En el proceso de diseño y construcción de estructuras de edificación, generalmente se cree que lo más difícil de controlar no es la superestructura, sino los cimientos y la ingeniería básica del proyecto. Aunque la superestructura de un edificio es extremadamente compleja, tiene una amplia gama de aplicaciones en computadoras. Hoy en día, son en gran medida predecibles y predecibles en diseño y construcción. En términos generales, las personas solo pueden obtener una pequeña información al probar varias muestras de suelo perforadas antes del diseño, y solo después de la construcción se puede conocer la información de la superficie a partir de los resultados de la perforación en el fondo de la zanja. En cuanto a la situación más profunda y completa, no pueden comprenderla completamente y, a menudo, la abordan basándose en la experiencia, lo que provocará errores e incluso daños al edificio una vez terminado. Además, los cimientos son un proyecto subterráneo oculto, lo que dificulta la finalización del proyecto de construcción.

Los accidentes de ingeniería de cimientos pueden ser causados ​​por la interacción de factores como el estudio, el diseño, la construcción, la fabricación, la instalación y el uso. entre estos factores. Varios factores provocan accidentes repentinos. Otros factores pueden contribuir a los accidentes de consumo. Desde una perspectiva de seguridad, las emergencias son peligrosas. Por lo tanto, la investigación y discusión sobre las causas de los accidentes en la ingeniería de cimentaciones son más universales. Locales y empíricas, las lecciones aprendidas de su análisis son una riqueza de conocimientos que los técnicos en ingeniería de la construcción necesitan acumular continuamente. La adopción de medidas eficaces para prevenir accidentes en la ingeniería de infraestructuras es un tema que merece atención.

2. Causas y métodos de prevención de accidentes de ingeniería de cimientos y cimientos

(1) Accidentes causados ​​por errores en la exploración geológica de ingeniería El informe del estudio de ingeniería debe reflejar plenamente la geología e hidrogeología de ingeniería de las condiciones del sitio de construcción para prevenir accidentes de ingeniería en cimientos y cimientos. En primer lugar, es necesario tener una comprensión completa y correcta de la ingeniería geológica y las condiciones hidrogeológicas del sitio. La clave para esto es hacer un buen trabajo en el estudio de ingeniería y determinar razonablemente el propósito y las tareas del estudio de ingeniería en función de las características y condiciones de construcción del sitio de construcción. La exploración es una secuencia importante en el diseño que no debe ignorarse ni realizarse casualmente sin considerar si es aplicable. Las bases especialmente complejas y débiles deben tratarse con precaución. Incluso si se trata de un edificio general de un solo piso, tenemos que explorar.

Ejemplo de accidente: Un edificio de almacén en una determinada ciudad es un edificio de dos pisos con un plano recto, 47,28 m de largo de este a oeste, 10,68 m de ancho de norte a sur y 7,50 m de alto. Hay una escalera en el centro del almacén y dos grandes salas al este y al oeste. Con unas medidas de 10,89 m de largo y 10,20 m de ancho, este edificio ha estado en uso durante un año. Se encontraron grietas en la pared del segundo piso en el lado oeste del almacén. Después de eso, el número de grietas aumenta y el ancho de la grieta se expande. Según estadísticas detalladas de la investigación, hay 33 grietas grandes, algunas de las cuales tienen más de 1,80 m de longitud y de 10 a 30 mm de ancho. Hay muchas grietas en el suelo. Seis años más tarde, otra investigación descubrió que la grieta tenía 3,20 m de largo, entre 8 y 10 mm de ancho y estaba conectada por dentro y por fuera. Se demuestra que el asentamiento del almacén se ha desarrollado durante más de 6 años.

Análisis de la causa del accidente: El error del levantamiento original fue la causa principal del accidente. Aunque el informe de estudio original pagó por los datos de perforación, solo los pozos inclinados del almacén 41# y 46# tienen 5,10 m y 5,35 m de profundidad respectivamente, y los cinco pozos restantes tienen solo 2 m, que es mucho menor que la profundidad de compresión de los cimientos. capa. En particular, dos agujeros penetraron en suelo orgánico y turba, pero no se registraron ni se mencionaron en el informe. Simplemente se recomienda calcular la resistencia de la base fk=100KN/M2, lo cual es fuente de graves problemas de calidad en el almacén. Para este informe preliminar, el diseñador no necesitó estudios adicionales. Además, según la normativa, para edificios residenciales de tres plantas o más, la relación longitud-altura L/H debe ser inferior o igual a 2,5. Aunque este ejemplo es una estructura de mampostería de dos pisos, la relación longitud-altura L/H=47,28/7,5=6,3 y el valor cuadrático "25" dan como resultado que todo el edificio sea demasiado pequeño y la capacidad de ajustar la El asentamiento desigual de los cimientos es demasiado débil. El diseñador no tomó medidas estructurales efectivas para reforzar la rigidez de la superestructura, lo que también es una razón importante para el agrietamiento de las paredes.

Lecciones que se deben aprender: primero, el trabajo de ingeniería es tosco; segundo, la selección de los cimientos y los métodos de tratamiento son inadecuados y no logran que la casa se asiente sobre una base natural o artificial relativamente uniforme; la rigidez general de la superestructura es más débil. A menudo se dicen estas tres lecciones: "La situación no está clara, la determinación no es muy buena y el método no es bueno".

Además, preste atención a la elección de la profundidad de perforación durante la exploración.

Debido a que la profundidad de perforación debe cumplir con los requisitos de diseño, si no cumple con los requisitos de diseño para el espesor de compresión, o no es mayor que la capa de suelo donde se ubica el pilote, el asentamiento de la cimentación o la capacidad portante correcta del pilote no pueden se calculará correctamente y no se cumplirán los requisitos de diseño de la base. Por lo tanto, se debe determinar la profundidad de perforación adecuada de acuerdo con los requisitos de diseño. Si debido a una exploración insuficiente, el número de perforaciones y pozos de exploración es pequeño, la profundidad de perforación no es suficiente y las irregularidades e inconsistencias del lecho no se pueden expresar, puede causar que el edificio se deforme y doble, produzca grietas y cause daños y desperdicios.

(2) Accidentes causados ​​por una presión excesiva del suelo en la parte inferior de los cimientos del edificio que excede la capacidad de carga de los cimientos. La capacidad de carga de los cimientos es un indicador clave en el diseño de los cimientos del edificio. Varias fundaciones tienen ciertos límites para soportar la carga de la base. Cuando se supera este límite, lo primero que ocurre es un gran asentamiento desigual del edificio, lo que provoca grietas en la casa. Si excede demasiado este límite, puede causar un rápido deslizamiento o hundimiento debido a una falla por corte del suelo de los cimientos, provocando que la casa colapse o sufra daños graves. El siguiente es un ejemplo de accidente mundialmente famoso: el granero canadiense Tescon, con una distancia plana de 59,44 m de largo, 31,00 m de alto y 23,47 m de ancho, es un silo cilíndrico, con 13 silos en cada fila, 5. La base del granero es una base integral de hormigón armado con un espesor de base de 61 cm y una profundidad de enterramiento de 3,66 m. La construcción comenzó en 1911 y se completó en el otoño de 1913. El peso propio del granero es de 20.000t, lo que equivale al 42,5% del peso total una vez llenado de grano. La carga de granos en el granero comenzó a fines de 2003, y el grano se cargó con cuidado y se distribuyó uniformemente. De junio a octubre de 5438, cuando el granero se llenó con 31822 m2 de grano, se encontró que el granero se estaba hundiendo, con el asentamiento. cantidad que alcanza los 31,5 cm en una hora. La estructura se inclinó hacia el oeste y, en 24 horas, todo el granero se derrumbó con un grado de derrumbe de 26,53. El extremo oeste del granero se hundió 7,32 metros y el extremo este se elevó 1,52 metros. Con base en los resultados de las pruebas de excavación de zanjas de cimientos en proyectos adyacentes, este diseño calculó que la capacidad de carga de los cimientos era de 352 KPa y se aplicó a este granero. El sitio del granero está ubicado en la cuenca del lago glacial. La capa superficial de la base es una capa sedimentaria moderna con un espesor de 3 m; debajo de la superficie hay una capa de arcilla sedimentaria glacial con un espesor de 122 m. A 18,3 metros del granero se perforaron varios pozos. Medido a partir del patrón de arcilla intacto del pozo, el contenido de humedad promedio de la capa de arcilla aumenta con la profundidad, del 40% al 60%. La resistencia a la compresión libre disminuyó de 118,4 KPa a 70,0 KPa, con un valor promedio de 100 KPa. El límite líquido promedio es ωl=105%, el límite plástico es ωp=35% y el índice de plasticidad es tan alto como IP=70. Las pruebas han demostrado que esta capa de suelo es altamente coloidal y plástica. Según la fórmula de Terzaghi, calcule la capacidad portante de la cimentación f. Si la resistencia a la compresión libre promedio de la capa de arcilla es de 100 KPa, la capacidad de carga de la base f es 278,6 KPa, que es menor que la presión de la base de 329,4 KPa cuando la base del granero está dañada. Si se calcula con base en Qumin = 70,0 KPa, es f = 193,5 KPa, que es mucho menor que la fuerza real de la base cuando la base del granero se desliza.

La razón principal del accidente: el granero en Tescone, Canadá, resultó dañado porque el granero fue diseñado a ciegas sin una investigación previa. La carga de diseño superó con creces la capacidad de carga del suelo de los cimientos, lo que resultó en la cimentación general. del granero. Accidentes graves causados ​​por daños por deslizamiento.

Lecciones aprendidas: El fallo general por cortante de la cimentación provoca graves accidentes de ingeniería, a los que los técnicos de ingeniería civil deben prestar gran atención. Los diseñadores deben tener cuidado con el valor recomendado de la capacidad de carga de los cimientos proporcionado en el informe del estudio de ingeniería y calcular estrictamente la presión real del suelo de los cimientos. Si tienen dudas sobre los valores recomendados en el informe de la encuesta, pueden hacer una prueba de carga para verificarlo. Al construir proyectos grandes y medianos sobre cimientos naturales, el personal de construcción debe verificar la racionalidad de la capacidad de carga de los cimientos diseñados. Una vez que la cimentación tenga gran asentamiento o inclinación, se debe detener inmediatamente y estudiar con las unidades de exploración, diseño y utilización. Tome las medidas necesarias para evitar daños catastróficos a sus cimientos y edificios.

(3) Accidentes provocados por la influencia de estructuras antiguas como alcantarillas y tumbas antiguas en los cimientos. Una vez excavada la zanja de cimentación, se pueden encontrar muchas anomalías locales. Por ejemplo, hay estructuras abandonadas como alcantarillas, tumbas antiguas y cimientos antiguos. En el suelo de los cimientos, las alcantarillas y los pozos antiguos a menudo se llenan con desechos de construcción sueltos o suelo blando parecido al limo, formando áreas locales débiles, que pueden causar un hundimiento local grave de los cimientos. Provoca grietas en las paredes o estructuras superiores; si se encuentran con estructuras huecas, como tumbas antiguas y refugios antiaéreos, pueden provocar accidentes de colapso. En el caso de estructuras como cimientos antiguos y fosas sépticas de basura, suelen ser mucho más fuertes que las circundantes; cimientos naturales, formando mutaciones blandas y duras, que también pueden provocar grietas en la estructura superior.

Por tanto, es muy importante detectar anomalías locales durante la planificación y la inspección.

Ejemplo de accidente: El taller de acero fundido de una determinada fábrica tiene 66,75 m de largo, 39 m de ancho y tres vanos de la misma altura. La base de la columna es una base de hormigón armado en forma de copa. La base generalmente se entierra a una profundidad de 2 m. La densidad seca compactada de la base es ρd≥16g/cm3. La profundidad del impacto compactado es de 0,3 ~ 0,4 m. Se completa la estructura de la fábrica. Antes de instalar la grúa, se descubrió un accidente de fisura estructural: el suelo en el lado este del edificio se agrietó, con una longitud de 15 my un ancho máximo de 50 ~ 60 mm. El lado este del muro sur se agrietó, con un ancho máximo de 20 mm. La viga anular de hormigón armado también se desgarró, con más de 20 grietas. A 20 mm de la esquina sureste de la fábrica. Se han hundido seis cimientos en el lado este y sur de la fábrica. La velocidad media de hundimiento es de unos 3 a 4 mm por mes. Análisis de las causas del accidente: Primero, la profundidad de exploración de la tumba no se realizó de acuerdo con los requisitos de diseño de 6 a 7 m. La profundidad real de la exploración de la tumba fue de sólo 2 m, y después del accidente se llevaron a cabo exploraciones adicionales. Dentro de los 10 cimientos de la esquina sureste, se encontraron 11 ataúdes de madera debajo o al lado de los cimientos. La parte superior del ataúd de madera está a aproximadamente 1,5 ~ 2,0 m de la parte inferior de los cimientos. Algunos ataúdes de madera estaban vacíos, otros llenos de barro. En segundo lugar, no hubo una investigación detallada de la fábrica. Según los datos de exploración del pozo de cimentación cerca del edificio de la fábrica en la etapa de estudio preliminar, el suelo de cimentación se diseñó a ciegas con una capacidad de carga de 150 kPa. El suelo de cimentación real no es suelo sedimentario natural, sino suelo de relleno, y la capacidad de carga del suelo de cimentación es de solo 100 ~ 120 kPa. Un poco de experiencia: durante la construcción de los cimientos, a menudo se encuentran estructuras antiguas, como trincheras subterráneas y tumbas antiguas. Lo más importante en este momento es encontrar una manera de resolver la situación. Además de realizar los estudios y excavaciones necesarios, es muy necesario consultar humildemente a la población y a los trabajadores locales y realizar investigaciones e investigaciones detalladas. Sólo entonces se podrán encontrar soluciones prácticas.

(4) Accidentes provocados por corrosión de cimientos de edificios y sobretensiones de tuberías.

1. Cuando hay agua subterránea en los cimientos del edificio y se cumplen las siguientes condiciones, pueden ocurrir corrosión y accidentes en las tuberías:

(1) En áreas de piedra caliza, pueden aparecer cuevas debido a agua subterránea a largo plazo. En áreas donde se desarrollan cuevas, se producirá erosión de los cimientos.

(2) Cuando la diferencia de tamaño de partículas del suelo residual o del suelo residual en zonas montañosas es grande. Puede producirse corrosión o tuberías debido al flujo de agua subterránea.

(3) Si el suelo de los cimientos está mal nivelado y el caudal de agua subterránea es alto, las partículas finas del suelo de los cimientos pueden ser arrastradas, provocando tuberías.

Todos los proyectos construidos en las áreas mencionadas anteriormente deben someterse a cuidadosos estudios geológicos de ingeniería. Si la cimentación tiene los problemas de corrosión mencionados anteriormente, se debe seleccionar otro lugar, porque las medidas contra los accidentes de corrosión mencionados anteriormente no son fáciles y el coste es muy alto.

Ejemplo de accidente: La planta depuradora de agua en Alabama, sureste de Estados Unidos, se construyó junto a una colina. Se cavó una zanja de 6 m de profundidad para construir un tanque de sedimentación y un edificio de filtrado. Un mes después de que la fábrica estuviera terminada y puesta en funcionamiento. Una mañana, el operador escuchó un fuerte golpe. Con una serie de ruidos retumbantes, como un cañón de largo alcance, el edificio del filtro fue sacudido y agrietado violentamente, y la mitad del edificio se inclinó de arriba a abajo.

Análisis de la causa del accidente: El suelo de cimentación de la planta potabilizadora de agua es suelo residual, el lecho de roca es caliza y se desarrollan grietas. Durante la construcción, la unidad de construcción rompió accidentalmente la tubería principal de agua de 457 metros de diámetro. Como resultado, el gran tanque de agua con una capacidad de 226 metros se vació, lo que provocó que una gran cantidad de agua se filtrara al suelo. Después de que el agua empapa los cimientos locales, debido a la gran diferencia en el tamaño de las partículas del suelo residual, las partículas finas son arrastradas por el agua, lo que provoca corrosión, tuberías y otros accidentes, lo que resulta en una gran cueva en el fondo del tanque de sedimentación y una gran brecha entre la base del tanque de sedimentación y la base es de 15 ~ 30. La planta potabilizadora de agua quedó completamente destruida e inutilizable.

Lecciones a aprender: Los técnicos en ingeniería civil deben darse cuenta de que las aguas subterráneas están estrechamente relacionadas con el plan de diseño, los métodos de construcción y la duración, la inversión y el uso de los proyectos de construcción. Pueden ocurrir accidentes de ingeniería si el agua subterránea no se trata adecuadamente.

2. Las principales influencias del agua subterránea son:

(1) Profundidad de enterramiento de los cimientos: los cimientos deben enterrarse por encima del nivel del agua subterránea y por debajo del espesor del suelo congelado. Esto está relacionado. al agua capilar en el suelo.

(2) Drenaje de la construcción: cuando los cimientos están enterrados debajo del nivel freático, se debe drenar la excavación de la zanja de los cimientos y la construcción de los cimientos. Si el drenaje es deficiente o se pisa la zanja de los cimientos, se producirán peligros ocultos.

(3) Fluctuaciones del agua subterránea: la caída provocará un asentamiento desigual de los edificios, mientras que la elevación provocará flores suaves en la capa de arcilla, el hundimiento del loess colapsable y la hinchazón de la capa expansiva del suelo.

(4) Disolución y tuberías - La presencia de agua subterránea en zonas calizas puede provocar disolución.

En áreas con agua a presión, si la zanja de cimentación excava la capa aislante de agua sobre el agua a presión, puede haber una gran cantidad de agua brotando y empapando la base.

(5) Estructuras huecas flotantes: piscinas, tanques de petróleo y proyectos subterráneos al aire libre cuya profundidad de entierro excede el nivel del agua subterránea durante mucho tiempo pueden flotar y afectar su uso.

En tercer lugar, conclusión

Cuando ocurre un accidente importante en una cimentación, lo más importante es analizar la causa de este accidente de calidad. Sólo un análisis correcto puede encontrar el meollo original del accidente. Llevar a cabo un arbitraje justo y aclarar las responsabilidades por accidentes; sólo con un análisis correcto podemos encontrar lecciones que aprender en el futuro y convertir los factores negativos en factores positivos podemos formular las medidas preventivas correspondientes para cortar los problemas de raíz; La mayoría de los errores en el diseño estructural, la tecnología de construcción y el uso son errores subjetivos. Se pueden evitar errores si se cumplen estrictamente las disposiciones y requisitos correspondientes de los documentos estándar de exploración, diseño y construcción. Los diseñadores de ingeniería deben prestar atención a los siguientes aspectos al diseñar los cimientos:

1. El diseño de los cimientos debe basarse en los requisitos de uso del edificio, el tipo de estructura y las condiciones del suelo del sitio. y combinado con las condiciones específicas del sitio. Bajo la premisa de ser aplicable y económico, es necesario asegurar que la estructura portante principal del edificio no se agriete ni se dañe durante el uso normal.

En segundo lugar, los accidentes de ingeniería de cimentaciones son un problema común en los proyectos de construcción actuales. Para prevenir problemas antes de que ocurran, el personal relevante debe "prescribir el medicamento adecuado" de acuerdo con las condiciones de la base y hacer un buen trabajo en la exploración, el diseño general, la selección del tipo de base y los cálculos de diseño.

En tercer lugar, el personal relevante no sólo debe estudiar los accidentes de ingeniería existentes como "lecciones para el pasado", sino también aprender de las experiencias y métodos exitosos existentes para mejorar continuamente los niveles técnicos y garantizar la calidad del proyecto.

En cuarto lugar, en las zonas sísmicas, los accidentes de cimientos prescindibles no pueden ignorarse y deben repararse a tiempo, de lo contrario pueden convertirse en accidentes de ingeniería catastróficos bajo la acción de los terremotos.

En quinto lugar, se recomienda formular leyes y reglamentos para prevenir accidentes de ingeniería de infraestructura para que las partes pertinentes puedan prestar atención a este trabajo.

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