1.2 基礎工程的重要性

基礎工程是土木工程的重要組成部分，基礎工程的設計和施工直接關系到建筑物的安全、經濟和正常使用。地基基礎的工程造價占土建工程總造價的20%～40%，這就要求勘察、設計和施工合理，確保工程的順利進行和正常運行，同時需要有更優化、合理的設計和施工方案來降低工程造價，還需要有豐富的地基基礎實踐經驗。

已有相關統計表明，地基基礎工程質量問題占到總建筑工程質量的21%。由于地基變形或不均勻沉降過大，地基強度不足或地基基礎設計施工不合理等原因造成的工程質量事故很多。有的發生在施工過程中，如基坑失穩、基礎失效；有的發生在建筑物施工后使用期間，如整體傾斜影響正常使用或基礎間不均勻沉降造成上部結構開裂等。下面是幾起典型的基礎工程質量事故案例。

圖1.1 加拿大特朗斯康谷倉

（1）特朗斯康谷倉。如圖1.1所示，建于1941年的加拿大特朗斯康谷倉由65個圓柱形筒倉組成，南北長59.44m、東西寬23.47m、高31.00m。基礎為鋼筋混凝土筏板基礎，厚61cm，埋深3.66m。谷倉于1911年動工，1913年秋完成。谷倉自重2萬t，相當于裝滿谷物后總重的42.5%。1913年9月裝谷物至31822m3時，發現谷倉1h內沉降達30.5cm，并向西傾斜，24h后傾倒，西側下陷7.32m，東側抬高1.52m，傾斜27°。地基雖破壞，但鋼筋混凝土筒倉卻安然無恙。事后發現，基礎下埋藏有厚達16m的軟黏土層，儲存谷物后，基底平均壓力超過了地基的極限承載能力，地基發生整體滑移。這是一個典型的地基強度不足的例子。

（2）墨西哥城藝術宮。如圖1.2所示，位于墨西哥首都的墨西哥城藝術宮是一座巨型的具有紀念性的早期建筑，于1904年落成，至今已有100多年的歷史。墨西哥城下的土層表層為人工填土與砂夾卵石硬殼層，厚度為5cm，其下為超高壓縮性淤泥，天然孔隙比高達7～12，天然含水量高達150%～600%，為世界罕見的軟弱土，層厚達25m。因此，這座藝術宮嚴重下沉，沉降量竟然高達4m。臨近的公路下沉2m。參觀者需步下9級臺階才能從公路進入藝術宮。

圖1.2 墨西哥城藝術宮

（3）蓮花河畔塌樓。如圖1.3所示，2009年6月27日，上海市蓮花南路蓮花河畔小區在建的13層7號樓倒塌。調查表明，緊貼7號樓北側，在短時間內堆土過高，最高處達10m左右；與此同時，緊鄰7號樓南側的地下車庫基坑正在開挖，開挖深度4.6m，大樓兩側的壓力差使土體產生水平位移，過大的水平力超過了樁基的抗側能力，導致房屋傾倒。樓房倒塌主要是由于土方堆放不當以及基坑開挖違反相關規定所致。

圖1.3 蓮花河畔景苑7號樓

（4）比薩斜塔。如圖1.4所示，斜塔從地基到塔頂高58.36m，從地面到塔頂高55m，鐘樓墻體在地面上的寬度是4.09m，在塔頂寬2.48m，總重約14453t，重心在地基上方22.6m處。圓形地基面積為285m2，對地面的平均壓強為497kPa。傾斜角度3.99°，偏離地基外沿2.5m，頂層突出4.5m。該塔的建造始于1173年8月，工程曾間斷了兩次很長的時間，歷經約200年才完工。其最初設計的是8層，高54.8m的垂直結構，1185年，當鐘樓興建到第4層時發現由于地基不均勻和土層松軟，導致鐘樓傾斜,偏向東南方，工程因此暫停。其后，建造者采取各種措施修正傾斜，刻意將鐘樓上層搭建成反方向的傾斜，以便補償已經發生的重心偏離。經多次維修整頓，該塔基本維持平衡，不至于傾倒，成為世界建筑史上的奇跡，每年數以萬計的游客慕名而來。

圖1.4 比薩斜塔

由于基礎工程都是地下隱蔽工程，一旦發生事故，往往難以補救甚至造成災難性后果。因此，必須細致勘察，精心設計，精心施工，杜絕各類基礎工程質量事故的發生，這也正是學習本門課程的重要性所在。