SMW工法深基坑坍塌事故原因分析和防治

1、SMW工法深基坑坍塌事故原因分析和防治SMW工法的應(yīng)用SMW工法又稱加勁水泥土地下連續(xù)墻，是一種在相互搭接的水泥土樁墻中插入型鋼而形成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，屬我國近年引進技術(shù)。 該技術(shù)因具有構(gòu)造簡單、工期短、造價低、環(huán)境污染小等特點，目前已被大量應(yīng)用于各類地下深基坑圍護工程中。SMW工法的應(yīng)用事故案例事故原因的探討SMW工法深基坑坍塌事故防治措施和建議案例1 2003年1月，某配套工程人行地道基坑（ 19m9m，采用SMW工法圍護）開挖過程中，當(dāng)坑內(nèi)挖土接近基底標(biāo)高時（開挖深度9m 10m），該基坑的西南側(cè)圍護樁發(fā)生嚴(yán)重滑移并造成塌方。 事故原因案例2 2003年3月，某地鐵車站風(fēng)井基坑（36 m長16

2、 m寬13 m深）開挖施工中，當(dāng)挖土接近設(shè)計標(biāo)高時，基坑一側(cè)SMW工法圍護樁發(fā)生整體滑移，支撐脫落，基底隆起。 事故現(xiàn)場照片事故原因案例3 2003年11月，某地鐵暗埋段區(qū)間隧道發(fā)生基坑坍塌事故，其中約75米長區(qū)段的SMW工法圍護墻整體下沉740mm，基底隆起600mm，水泥攪拌樁破壞，施工便道沉陷。 事故原因案例4 2004年9月，某工地現(xiàn)場施工人員在位于暗埋段區(qū)間隧道DK0+500處，發(fā)現(xiàn)基坑西側(cè)臨時便道路面下沉，基坑內(nèi)第三道支撐圍檁焊縫開裂，坑底隆起。5分鐘之后第三道支撐彎曲，第一道支撐脫落，基坑西側(cè)坍塌，范圍約40m。坍塌處有一雨水管大量涌水并流入基坑。事故現(xiàn)場照片事故原因案例5 20

3、04年10月，某地道工程K1+227K1+250施工區(qū)域正進行第四層土挖土作業(yè)。8：30左右，發(fā)現(xiàn)基坑西側(cè)部分圍墻明顯開裂、施工便道路面下沉。14：00左右，現(xiàn)場施工人員發(fā)現(xiàn)樁號K1+212的西側(cè)第三道鋼圍檁出現(xiàn)鼓起現(xiàn)象，圍墻及便道開裂加劇。施工單位即采取了圍檁位移處加設(shè)第三道鋼支撐和組織人員清底澆筑素混凝土墊層的措施。約20：00，素混凝土墊層澆搗即將結(jié)束時，發(fā)現(xiàn)西側(cè)基坑底部隆起，支撐起拱。至20：40，基坑西側(cè)滑坡、塌方，施工圍墻倒塌約40m。事故現(xiàn)場照片事故原因事故原因的探討SMW工法基坑坍塌原因是綜合性的，主要有： 1、攪拌樁施工質(zhì)量較差； 2、圍護墻入土深度不夠，型鋼本身焊縫質(zhì)量差；

4、 3、支撐圍檁設(shè)置有缺陷； 4、坑外水源影響； 5、地基處理質(zhì)量不重視； 6、坑外地面超載嚴(yán)重； 7、支撐不及時，基坑超挖，坑底暴露時間過長； 8、監(jiān)測報警不重視； 9、施組設(shè)計不完善等。支撐圍檁體系問題水泥土攪拌樁強度問題SMW工法圍護墻入土深度問題水患問題水泥土攪拌樁強度問題（1）一般情況下SMW工法圍護墻組合剛度不計水泥土攪拌樁的剛度貢獻，即僅計入型鋼的剛度，但并不意味水泥土攪拌樁施工質(zhì)量不重要，水泥土攪拌樁仍是SMW工法的一項重要組成部分。根據(jù)國內(nèi)外有關(guān)研究表明，在SMW工法結(jié)構(gòu)中，水泥土不僅起到止水、承受水土壓力在型鋼間產(chǎn)生的剪力作用，更重要的是水泥土能夠有效地控制型鋼的側(cè)移和扭轉(zhuǎn)，

5、提高結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，使型鋼的強度能夠充分發(fā)揮，因而水泥土必須具有一定的強度。水泥土攪拌樁強度問題（2） 通常設(shè)計單位會根據(jù)實際情況設(shè)定28d的水泥土強度qu28（一般取1.2Mpa）作為標(biāo)準(zhǔn)強度，并按此進行抗剪強度驗算。因此從理論而言，只要攪拌樁樁體28d的水泥土強度滿足設(shè)計要求，SMW工法圍護墻剛度和強度能夠得到保證。水泥土攪拌樁強度問題（3） 前一階段，本人走訪了多個工地、聯(lián)系了多家檢測單位、實地鉆取了多組芯樣，竟發(fā)現(xiàn)有大部分水泥土取芯強度達不到設(shè)計強度，這和原來所掌握的情況大相徑庭 。水泥攪拌樁樁體強度不足已是普遍現(xiàn)象，其對SMW工法圍護墻穩(wěn)定性的削弱，是設(shè)計和施工應(yīng)重視的一個問題。

6、SMW工法圍護墻入土深度問題目前，由于國內(nèi)無針對SMW工法基坑的設(shè)計規(guī)范或技術(shù)規(guī)范，故其設(shè)計依據(jù)主要是參照板式支護基坑的計算理論。通常設(shè)計計算只要不是土層物理參數(shù)取用有誤，是不會出現(xiàn)問題的。然而實踐證明，SMW工法圍護墻較地下連續(xù)墻而言，位移變形都較大，型鋼在采用“隔一插一”布置時，型鋼之間的水泥土易被剪切破壞。如果同時又存在上述水泥土強度不足情況，基底下某個截面在水土壓力差作用下，型鋼之間的水泥土就會發(fā)生剪切或斜拉破壞，此時，原先所假定的板式支護模型不成立，局部實際墻體入土深度不足，抗隆起穩(wěn)定性下降，反映在施工現(xiàn)場，即出現(xiàn)坑外土體下沉、坑內(nèi)基底隆起，繼而墻體踢腳破壞。 支撐圍檁體系問題（1）

7、 三個亟需得到重視和解決的質(zhì)量通病：部分施工、監(jiān)理單位對圍檁支撐節(jié)點局部加筋板補強和雙拼圍檁加強聯(lián)系剛度的重要性認識不足，以至造成圍檁型鋼腹板失穩(wěn)和雙拼圍檁的錯位，引起局部支撐體系失穩(wěn)； 部分施工單位未重視圍檁接頭的連接，連接節(jié)點留設(shè)位置和連接方式相當(dāng)隨意，無法保證圍檁的整體剛度，繼而影響H型鋼的位移變形；部分施工單位忽視圍檁與圍護墻間隙填實的重要性，造成圍護墻位移過大，影響基坑安全。 水患問題水患造成的基坑坍塌事故時有發(fā)生。軟土地區(qū)基坑失穩(wěn)大都程度不同地、直接或間接地與水有關(guān)。目前深基坑工程的設(shè)計和施工都比較注重基坑內(nèi)的降排水，理論和實踐比較成熟，但對于坑外水源影響基坑安全的研究有所欠缺。在

8、深基坑坑外蓄水，如同在坑外造一個暗浜，其潛在的安全威脅不言而喻。目前大部分工地受環(huán)境限制和施工條件影響，排水溝的設(shè)置比較馬虎，并缺少必要的保護，如果長期處于積水和滲漏狀態(tài)，必然引起主動區(qū)土體水分增加、粘聚力和內(nèi)摩擦角下降，主動區(qū)土壓力增大，留下安全隱患。SMW工法深基坑坍塌事故防治措施和建議 1、施工單位應(yīng)嚴(yán)格按照建設(shè)部建質(zhì)200382號預(yù)防坍塌事故若干規(guī)定的要求，在編制施工組織設(shè)計時，同步編制坍塌事故的安全技術(shù)措施和預(yù)防坍塌事故的專項施工方案，并組織實施。同時設(shè)計和施工單位還應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行滬建建（98）第0796號文上海市深基坑工程管理暫行規(guī)定，對工程深基坑圍護設(shè)計方案進行技術(shù)評審，以確保技術(shù)上

9、的可行性。 2、SMW工法屬國外引進的施工技術(shù)，針對目前國家和行業(yè)尚無相關(guān)的施工規(guī)范和質(zhì)量驗收規(guī)范的現(xiàn)狀。有關(guān)部門或單位，應(yīng)組織各方專家，對加勁水泥土地下連續(xù)墻的實際應(yīng)用狀況，進行深入研究，充實和改進設(shè)計理論和施工方法，制定施工工藝和操作規(guī)程，對水泥土攪拌均勻性和H型鋼焊接質(zhì)量，以及隱蔽工程的質(zhì)量控制與驗收，作出明確規(guī)定。 提倡有技術(shù)能力的施工企業(yè)編制企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)范施工操作程序，確保安全生產(chǎn)和施工質(zhì)量。 3、水泥土攪拌樁的質(zhì)量是決定SMW工法成功與否的關(guān)鍵。對于深大基坑，樁身較長，施工的關(guān)鍵在于如何保證樁身的強度和均勻性。在施工中應(yīng)加強對水泥用量和水灰比的控制，確保泵送壓力。同時應(yīng)根據(jù)地層條

10、件，控制攪拌鉆機下沉速度和提升速度，確保攪拌時間。 4、建議設(shè)計單位應(yīng)對型鋼間水泥土受剪破壞機理進一步研究，提出相應(yīng)的計算方法，由于水泥土抗拉強度很低（約抗壓強度的1/10），因此應(yīng)研究引起型鋼間水泥土破壞的各種因素，提出預(yù)防措施。 5、基坑抗隆起穩(wěn)定和抗滑移穩(wěn)定有多種措施，包括入土深度、坑底加固。鑒于目前水泥攪拌樁質(zhì)量較難控制，建議SMW工法基坑開挖前對坑底3米高度范圍內(nèi)作地基加固處理，以提高坑內(nèi)被動區(qū)土體抗剪強度，確?；影踩?6、開挖階段支撐與圍檁是穩(wěn)定基坑的重要傳力構(gòu)件。設(shè)計與施工應(yīng)高度重視圍檁與H型鋼的連接節(jié)點、圍檁與支撐的連接節(jié)點、整個支撐體系設(shè)置的穩(wěn)定性。設(shè)計時應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)條件，在保證水泥土有效厚度的基礎(chǔ)上，合理選擇H型鋼布置的密度、支撐豎向和橫向布置的密度等參數(shù)。施工單位應(yīng)根據(jù)設(shè)計的要求，結(jié)合施工現(xiàn)場的實際情況，制定切實可行的挖土與支撐施工方案，并認真執(zhí)行。 7、要重視水患、環(huán)境和不良地質(zhì)等因素對深基坑施工帶來的不良影響，加強地基加固的檢測工作、完善環(huán)境監(jiān)測報告制度以及工序驗收制度，并針對SMW工法基坑的特點，制定可操作的有針對性的應(yīng)急預(yù)案，確保施工安全。 8、在建