深基坑工程講義一二

深基坑工程事故案例分析一、深基坑的概念及特點二、深基坑工程事故類型及處理措施三、土方開挖階段事故預(yù)防四、深基坑工程事故預(yù)防及處理五、深基坑工程事故案例分析五、深基坑工程事故案例分析1.1事故調(diào)查結(jié)果公布

2008年11月15日下午3時15分，正在施工的杭州地鐵湘湖站北2基坑現(xiàn)場發(fā)生大面積坍塌事故，造成21人死亡，24人受傷(截止2009年9月已先后出院)，直接經(jīng)濟損失4961萬元。

其直接原因是施工單位違規(guī)施工、冒險作業(yè)、基坑嚴重超挖；支撐體系存在嚴重缺陷且鋼管支撐架設(shè)不及時；墊層未及時澆筑。監(jiān)測單位施工監(jiān)測失效，施工單位沒有采取有效補救措施。

1、杭州地鐵深基坑事故概況杭州地鐵事故基坑，長107.8m，寬21m，開挖深度15.7～16.3m。設(shè)計采用800mm厚地下連續(xù)墻結(jié)合四道（端頭井范圍局部五道）Φ609鋼管支撐的圍護方案。地下連續(xù)墻深度分別為31.5m～34.5m?；游鱾?cè)緊臨大道，交通繁忙，重載車輛多，道路下有較多市政管線(包括上下水、污水、雨水、煤氣、電力、電信等)穿過，東側(cè)有一河道，基坑平面圖如下圖所示。1.2工程概況根據(jù)勘察，北2基坑西側(cè)坍塌區(qū)為深厚的淤泥質(zhì)土層，平均厚度32m，最大厚度35m，天然含水率近50%，呈流塑-軟塑狀，土體力學性質(zhì)差。地下潛水位為0.5m，無承壓水。

土層序號土層名稱層厚(m)含水率濕密度土粒比重天然孔隙比液限塑限塑性指數(shù)液性指數(shù)W(%)ρ(g/cm3)Gseωl(%)ωp(%)IPIL②2粘質(zhì)粉土430.51.902.700.85④2淤泥質(zhì)粘土1648.61.712.741.3741.822.319.51.35⑥1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土1745.21.722.731.3037.521.516.01.48⑧2粉質(zhì)粘土夾粉砂>933.01.832.720.9433.520.113.40.96各土層的物理指標土層固結(jié)快剪值三軸CU值cφCcuΦcu②2粘質(zhì)粉土3.928.83.928.8④2淤泥質(zhì)粘土13.510.612.313.2⑥1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土1314.51313.8⑧2粉質(zhì)粘土夾粉砂12.216.819.421.3各土層的力學指標基坑土方開挖共分為6個施工段，總體由北向南組織施工至事故發(fā)生前，第1施工段完成底板混凝土施工，第2施工段完成底板墊層混凝土施工，第3施工段完成土方開挖及全部鋼支撐施工，第4施工段完成土方開挖及3道鋼支撐施工、開始安裝第4道鋼支撐，第5、6施工段已完成3道鋼支撐施工、正開挖至基底的第5層土方同時，第1施工段木工、鋼筋工正在作業(yè);第3施工段雜工進行基坑基底清理，技術(shù)人員安裝接地銅條;第4施工段正在安裝支撐、施加預(yù)應(yīng)力，第5、6施工段坑內(nèi)2臺挖機正在進行第5層土方開挖。1.3

事故概況首先西側(cè)中部地下連續(xù)墻橫向斷裂并倒塌，倒塌長度約75m，墻體橫向斷裂處最大位移約7.5m，東側(cè)地下連續(xù)墻也產(chǎn)生嚴重位移，最大位移約3.5m。由于大量淤泥涌入坑內(nèi)，風情大道隨后出現(xiàn)塌陷，最大深度約6.5m。地面塌陷導致地下污水等管道破裂、河水倒灌造成基坑和地面塌陷處進水，基坑內(nèi)最大水深約9m。下圖所示為一組事故現(xiàn)場照片。根據(jù)勘查結(jié)果對基坑土體破壞滑動面及地下連續(xù)墻破壞模式進行了分析，并繪制相應(yīng)的基坑破壞時調(diào)查平面圖與施工工況圖以及基坑土體滑動面與地下連續(xù)墻破壞形態(tài)斷面圖。2.1破壞模式分析2、杭州地鐵深基坑事故的原因分析據(jù)靠近西側(cè)地下連續(xù)墻靜力觸探試驗表明，在絕對標高-8m～-10m處(近基坑底部)，qc值為0.20MPa（qc僅為原狀土的30％左右），土體受到嚴重擾動，接近于重塑土強度，證明土體產(chǎn)生側(cè)向流變，存在明顯的滑動面。西側(cè)地下連續(xù)墻墻底（相應(yīng)標高-27.0左右），C1孔靜探qc值約為0.6MPa（qc為原狀土的70％左右），土體有較大的擾動，但沒有產(chǎn)生明顯的側(cè)向流變，主要是地下連續(xù)墻底部產(chǎn)生過大位移而所致。杭州地漆鐵破壞半模式示水意圖2.2勘察問奇題由于勘群察工作抽量不足承，加上尊勘察人乖員對土糖性的認傅識的不瓜足，造忘成基坑衰工程勘等察資料逢不詳細絨或土的洽物理力身學指標駁取值偏贏高，使仔設(shè)計計俗算失誤凈引起的價事故。撒如杭州言地鐵工晃程在勘侮察方面途主要有井以下一仍些問題種：不符合規(guī)刊范要求1）基坑懲采取原個狀土樣侍及相應(yīng)性主要力祥學試驗屈指標較俱少，不管能完全截反映基殘坑土性顧的真實篇情況。2）勘察單氧位未考慮疲薄壁取土析器對基坑敗設(shè)計參數(shù)家的影響，盒以及未根價據(jù)當?shù)剀浿韧撂攸c綜胖合判斷選狐用推薦土腿體力學參武數(shù)。3）勘察掛報告推宴薦的直予剪固結(jié)域快剪指皮標c、Φ值采用奴。平均黨值，未厭按規(guī)范怒要求采汪用標準稼值，指丘標偏高玻。4）勘察老報告提斃供的④2層的比例碌系數(shù)m值（m=2忍500訂kN/粉m4)與類似罵工程經(jīng)若驗值差貴異顯著擇。提供的土居體力學參養(yǎng)數(shù)互相矛供盾，不符逃合土力學霜基本理論萄。1）推薦用技于設(shè)計的怨主要地層勢土的三軸CU、UU試驗指雖標、無判側(cè)限抗惹壓強度霞指標與新驗證值嚴、類似淡工程經(jīng)旁驗值差咱異顯著折。試驗原飲始記錄美已遺失匠，無法亮判斷其魚數(shù)據(jù)的相真實性抹。2.3設(shè)計問題由于基坑決設(shè)計涉及冠到多種學家科，如土殖力學、基馳礎(chǔ)工程、徒結(jié)構(gòu)力學系和原位測獅試技術(shù)等縱，需要對凍場地周圍蛙環(huán)境、施盆工條件、騎工程地質(zhì)紙條件、水果文地質(zhì)條肅件詳細了杏解和掌握禍，是一門岡系統(tǒng)科學嘴，具有復碼雜性。所臂以目前基季坑支護的注設(shè)計方案若與措施大勸多數(shù)是偏受于保守的摘，即便如捐此，如果拘設(shè)計的人舉員經(jīng)驗不易足，考慮隨不周，也蔥易引起相章應(yīng)的事故腸。對522例基坑繁事故統(tǒng)岸計也說江明基坑夢設(shè)計的膨不足，么是引發(fā)償事故的說重要原句因。杭紗州地鐵屑工程在駕設(shè)計方買面主要孔有以下伴一些問粥題：計算參數(shù)廳的選擇1）設(shè)計單何位未能根保據(jù)當?shù)剀浂和撂攸c綜掠合判斷、探合理選用兇基坑圍護演設(shè)計參數(shù)良，力學參跌數(shù)選用偏恩高降低了傳基坑圍護搏結(jié)構(gòu)體系跑的安全儲犧備。2）設(shè)計扶中考慮恢地面超耳載20k視Pa較小。尖基坑西旅側(cè)為一持大道，怨對汽車趙動荷載濤考慮不晃足。根像據(jù)實際裕情況，研重載土亞方車及持混凝土農(nóng)泵車對愧地面超錦載宜取30kP旁a，與設(shè)弊計方案20k美Pa相比，愿挖土至著坑底時廉第三道翁支撐的紗軸力、墳地下連覺續(xù)墻的援最大彎套矩及剪若力均增尾加約4%~脾5%，也降低假了一定的皮安全儲備喂?？紤]不訓周，經(jīng)位驗欠缺1）設(shè)計圖既紙中未提呆供鋼管支拌撐與地下碑連續(xù)墻的徐連接節(jié)點悅詳圖及鋼疏管節(jié)點連柄接大樣，編也沒有提駛出相應(yīng)的費施工安裝命技術(shù)要求收。沒有提披出對鋼管民支撐與地制連墻預(yù)埋馳件焊接要罵求。2）從地質(zhì)坊剖面和地理下連續(xù)墻絹分布圖中揪可以看出謹，對于本趣工程事故秩誘發(fā)段的笨地下連續(xù)榮墻插入深宮度略顯不駛足，對于取本工程，梯應(yīng)考慮墻吳底的落底巖問題。3）設(shè)計提救出的監(jiān)測喚內(nèi)容相對影于規(guī)范少困了3項必測內(nèi)兔容。2.4礙施工辨問題基坑土方撲超挖以及半支撐施加武不及時，賄支撐體系召存在薄弱裙環(huán)節(jié)，基暈坑邊超載距過大等均縫容易引起椒基坑失穩(wěn)馬。由于在豆以上因素止的作用下茶，會引起罩基坑圍護很結(jié)構(gòu)變形沙較大，容打易導致支說撐破壞或隙地下水管籠破裂，進遙而引發(fā)事丈故的發(fā)生趨。如杭州仍地鐵工程時在施工方敢面主要有垃以下一些孟問題。（1）土方湖超挖土方開福挖未按窩照設(shè)計暫工況進頓行，存鵲在嚴重錫超挖現(xiàn)月象。特樣別是最違后兩層指土方（椒第四層稅、第五粗層）同份時開挖授，垂直尋方向超廚挖約3m，開挖勿到基底阿后水平綱方向多索達26m范圍未架某設(shè)第四道階鋼支撐，樂第三和第奮四施工段診開挖土方校到基底后庸約有43m未澆筑混狼凝土墊層席。土方超德挖導致地白下連續(xù)墻適側(cè)向變形陵、墻身彎蚊矩和支撐悟軸力增大計算土層參數(shù)情況類型最大變形（mm）第一道支撐力（kN）第二道支撐力（kN）第三道支撐力（kN）第四道支撐力（kN）最大負彎矩（kN-m/m）最大正彎矩（kN-m/m）最大剪力(kN/m)抗傾覆坑底隆起墻底承載力固結(jié)快剪值不超挖25.4120.5628.9743.3703.7-803.61186.4596.31.481.832.33超挖34120.5563.71064.3(1.43)-978.41750.9(1.48)820.7(1.38)1.391.692.33與設(shè)計聲工況相討比，如禿第三道剝支撐施反加完成崇后，在寬沒有設(shè)倍置第四畜道支撐暈的情況拐下，直衫接挖土瞇至坑底毛，第三規(guī)道支撐勇的軸力商增長約43%，作用留在圍護乏體上的克最大彎允矩增加哪約48%，最大故剪力增踩加約38%；超過錢截面抗尸彎承載毀力設(shè)計顯值1463繡kN?m恒/m。支撐體汽系問題1）現(xiàn)場鋼州支撐活絡(luò)六頭節(jié)點承樂載力明顯堂低于鋼管吹承載力鋼支撐裕體系均禾采用鋼肝管結(jié)合翠雙拼槽嗓鋼可伸訊縮節(jié)點文，施撿加預(yù)應(yīng)策力后鋼叉楔塞緊畝傳遞荷醒載但該常節(jié)點的惑設(shè)計、旺制作加歸工、廢檢測、稈驗收、獲安裝施滿工等均懇無標準厚可依，逆處于界無序狀提態(tài)現(xiàn)場取樣培試驗結(jié)果沾表明，永正常施工應(yīng)狀態(tài)下該逝節(jié)點的承型載力為300能0kN，明顯哪低于上筋述鋼管婆的承載姓力計算死值5479加kN。如果在未準設(shè)置第4道支撐味的情況息下直接喊挖土至稱坑底，鑒第3道鋼管支朱撐的最大絹軸力均超腿過鋼管支含撐軸心受淡壓承載力僻設(shè)計值30島00k忽N如果進一稼步考慮活業(yè)絡(luò)頭偏心臭、鋼楔沒山塞滿活絡(luò)幕頭間隙等拼節(jié)點薄弱麻因素，灘實際作用簡于第3道支撐美的軸力很與鋼管痕節(jié)點的印承載能素力之間薯的差距工將更大依?，F(xiàn)場鋼佛支撐體肝系的破望壞狀態(tài)多表明：秧大部防分破壞籌均為該劫節(jié)點破孝壞，充徑分說明采該伸縮察節(jié)點不衰滿足與躺鋼管等意強度塞、等剛席度的連唐接要求植。2）鋼管支抹撐與工字撒鋼系梁的過連接不滿鑒足設(shè)計要榨求設(shè)計要奏求鋼管故支撐在赤系梁擱組置處，皇需采用耕槽鋼有挽效固定伏，實際癥情況部臂分采用廣鋼筋（尺有的已延脫開）桶固定、稱部分沒丘任何固宵定措施擺，這使線得鋼管森計算長云度大大猾增加，私鋼管彎遇曲現(xiàn)象終不同程蹦度存在慈，最大畜彎曲值凱達11.7稍6cm，由于偏穗心受壓降團低了鋼管芬支撐的承托載力。兩端鉸譽支、中坦間無支誘點鋼管戴抗壓強捷度設(shè)計亮值鋼材型號連接方式穩(wěn)定系數(shù)φφfA(kN)Q235軋制0.6334057焊接0.5533541兩端鉸支懂、中間有通一支點鋼姿管抗壓強罩度設(shè)計值鋼材型號連接方式穩(wěn)定系數(shù)φφfA(kN)Q235軋制0.9155865焊接0.8555479從以上比計算可浮以看出仿，在本幸工程中竊，21.0太5m無支點的顏鋼管相對妥中間有一汽支點的鋼維管的抗壓捷強度設(shè)計羽值減小了梳約1/3，相差抵較大。設(shè)計要求明系梁垂直床方向每隔瀉三跨設(shè)一邀道剪刀撐腳，邊跨應(yīng)赤設(shè)置，實朝際情況未嚷設(shè)，降低臭了支撐體諒系的總體說穩(wěn)定性。3）鋼立柱叔之間也未堤按設(shè)計要妙求設(shè)置剪智刀撐鋼支撐寺安裝位金置相對堪設(shè)計位格置偏差擦較大，賤最大達83.6滿cm,平均為20.6盜cm；相鄰恢鋼管間卻距與設(shè)盈計間距視偏差最叔大達65.0撓cm。安裝掌偏差導法致支撐除鋼管受承力不均爐勻和產(chǎn)初生了附眼加彎矩尿。4）部分鋼電支撐的安哨裝位置與舊設(shè)計要求紡差異較大5）鋼支溜撐與地肯下連續(xù)敞墻預(yù)埋椅件未進危行有效盛連接鋼管支亂撐與地絨連墻預(yù)艦埋件沒董有焊接繪，直接內(nèi)擱置在腹鋼牛腿商上，沒改有效連壯接易使緣瑞支撐鋼楊管在偶妨發(fā)沖擊聾荷載或領(lǐng)地下連跡續(xù)墻異粉常變形磨情況下似喪失支非撐功能明。2.5監(jiān)測問題基坑工辣程不確非定性因資素多，物應(yīng)實施俘信息化扇施工，琴監(jiān)測是瓣基坑信銀息化施殃工中必似不可少掌的手段忙，對基銀坑工程營，監(jiān)測仿單位應(yīng)營科學、痛認真測厘試，及舒時、如贈實報告觀土體位謀移、地雞面沉降壓、支撐朝軸力等維測試成民果。對柴于杭州瞧地鐵工剛程在施御工方面立主要有撇以下一擁些問題批：電腦中賀的原始抱數(shù)據(jù)被提人為刪潑除，通肺過對監(jiān)守測人員望使用的濕電腦進栗行的數(shù)傾據(jù)恢復負，發(fā)現(xiàn)鉆以下3個問題。（1）200掠8年10月9日開始有敵路面沉降薄監(jiān)測點11個，至11月15日發(fā)生投事故前剖最大沉虹降316m轎m，監(jiān)測喘報表沒兔有相應(yīng)鑼的記錄邪。（2）11月1日49號（北粗端頭井踏東側(cè)地謎連墻）身測斜管18m深處最吃大位移老達43.7振mm，與監(jiān)范測報表擴不符。（3）2008年11月13日CX4抗5號測斜境管最大拆變形數(shù)炒據(jù)達65mm，超過揮報警值(40m日m)，與監(jiān)測體報表不符遣。通過以樂上可以即發(fā)現(xiàn)，指電腦中峰的數(shù)據(jù)茅與報表稼中的數(shù)剛據(jù)不一使致，實高際變形這已超設(shè)坡計報警蔥值而未貧報警，志可以認刮為監(jiān)測捕方有偽琴造數(shù)據(jù)器或?qū)?nèi)做對外兩爽套數(shù)據(jù)職的可能氧性。（1）提供的廚監(jiān)測報表牲中數(shù)據(jù)存寺在偽造現(xiàn)崗象，隱瞞丈報警數(shù)值墳，喪失了皺最佳搶險啄時機。（2）監(jiān)測方必案中的監(jiān)肌測內(nèi)容和仁監(jiān)測點數(shù)蓮量均不滿分足規(guī)范要蒜求。監(jiān)測項目規(guī)范要求設(shè)計方案施工監(jiān)測方案實際監(jiān)測內(nèi)容周圍建筑物沉降和傾斜(地表沉降)√√√√（地表沉降）周圍地下管線的位移√×××土體側(cè)向變形√×××墻頂水平位移√√√√墻頂沉降√√√√支撐軸力√√√√地下水位√√√√立柱沉降√×××孔隙水壓力△×××墻體變形△√√√墻體土壓力△×××坑底隆起△√××監(jiān)測項目設(shè)計圖紙數(shù)量施工監(jiān)測方案數(shù)量實際監(jiān)測點數(shù)量地表沉降1288墻頂水平位移888墻頂沉降88