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(diǎn)二、深基坑工程事故類(lèi)型及處理措施三、土方開(kāi)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(shí)15分，正在施工的杭州地鐵湘湖站北2基坑現(xiàn)場(chǎng)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(jì)損失4961萬(wàn)元。

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

1、杭州地鐵深基坑事故概況杭州地鐵事故基坑，長(zhǎng)107.8m，寬21m，開(kāi)挖深度15.7～16.3m。設(shè)計(jì)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(hù)方案。地下連續(xù)墻深度分別為31.5m～34.5m。基坑西側(cè)緊臨大道，交通繁忙，重載車(chē)輛多，道路下有較多市政管線(xiàn)(包括上下水、污水、雨水、煤氣、電力、電信等)穿過(guò)，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(xué)性質(zhì)差。地下潛水位為0.5m，無(wú)承壓水。

土層序號(hào)土層名稱(chēng)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(biāo)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(xué)指標(biāo)基坑土方開(kāi)挖共分為6個(gè)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(kāi)挖及全部鋼支撐施工，第4施工段完成土方開(kāi)挖及3道鋼支撐施工、開(kāi)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(kāi)挖至基底的第5層土方同時(shí)，第1施工段木工、鋼筋工正在作業(yè);第3施工段雜工進(jìn)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(tái)挖機(jī)正在進(jìn)行第5層土方開(kāi)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(zhǎng)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(yán)重位移，最大位移約3.5m。由于大量淤泥涌入坑內(nèi)，風(fēng)情大道隨后出現(xiàn)塌陷，最大深度約6.5m。地面塌陷導(dǎo)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(jìn)水，基坑內(nèi)最大水深約9m。下圖所示為一組事故現(xiàn)場(chǎng)照片。根據(jù)勘查結(jié)果對(duì)基坑土體破壞滑動(dòng)面及地下連續(xù)墻破壞模式進(jìn)行了分析，并繪制相應(yīng)的基坑破壞時(shí)調(diào)查平面圖與施工工況圖以及基坑土體滑動(dòng)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(yàn)表明，在絕對(duì)標(biāo)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(yán)重?cái)_動(dòng)，接近于重塑土強(qiáng)度，證明土體產(chǎn)生側(cè)向流變，存在明顯的滑動(dòng)面。西側(cè)地下連續(xù)墻墻底（相應(yīng)標(biāo)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(dòng)，但沒(méi)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(guò)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(wèn)奇題由于勘群察工作抽量不足承，加上尊勘察人乖員對(duì)土糖性的認(rèn)傅識(shí)的不瓜足，造忘成基坑衰工程勘等察資料逢不詳細(xì)絨或土的洽物理力身學(xué)指標(biāo)駁取值偏贏(yíng)高，使仔設(shè)計(jì)計(jì)俗算失誤凈引起的價(jià)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(wèn)題種：不符合規(guī)刊范要求1）基坑懲采取原個(gè)狀土樣侍及相應(yīng)性主要力祥學(xué)試驗(yàn)屈指標(biāo)較俱少，不管能完全截反映基殘坑土性顧的真實(shí)篇情況。2）勘察單氧位未考慮疲薄壁取土析器對(duì)基坑敗設(shè)計(jì)參數(shù)家的影響，盒以及未根價(jià)據(jù)當(dāng)?shù)剀浿韧撂攸c(diǎn)綜胖合判斷選狐用推薦土腿體力學(xué)參武數(shù)。3）勘察掛報(bào)告推宴薦的直予剪固結(jié)域快剪指皮標(biāo)c、Φ值采用奴。平均黨值，未厭按規(guī)范怒要求采汪用標(biāo)準(zhǔn)稼值，指丘標(biāo)偏高玻。4）勘察老報(bào)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(lèi)似罵工程經(jīng)若驗(yàn)值差貴異顯著擇。提供的土居體力學(xué)參養(yǎng)數(shù)互相矛供盾，不符逃合土力學(xué)霜基本理論萄。1）推薦用技于設(shè)計(jì)的怨主要地層勢(shì)土的三軸CU、UU試驗(yàn)指雖標(biāo)、無(wú)判側(cè)限抗惹壓強(qiáng)度霞指標(biāo)與新驗(yàn)證值嚴(yán)、類(lèi)似淡工程經(jīng)旁驗(yàn)值差咱異顯著折。試驗(yàn)原飲始記錄美已遺失匠，無(wú)法亮判斷其魚(yú)數(shù)據(jù)的相真實(shí)性抹。2.3設(shè)計(jì)問(wèn)題由于基坑決設(shè)計(jì)涉及冠到多種學(xué)家科，如土殖力學(xué)、基馳礎(chǔ)工程、徒結(jié)構(gòu)力學(xué)系和原位測(cè)獅試技術(shù)等縱，需要對(duì)凍場(chǎng)地周?chē)墉h(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(xì)了杏解和掌握禍，是一門(mén)岡系統(tǒng)科學(xué)嘴，具有復(fù)碼雜性。所臂以目前基季坑支護(hù)的注設(shè)計(jì)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(jì)的人舉員經(jīng)驗(yàn)不易足，考慮隨不周，也蔥易引起相章應(yīng)的事故腸。對(duì)522例基坑繁事故統(tǒng)岸計(jì)也說(shuō)江明基坑夢(mèng)設(shè)計(jì)的膨不足，么是引發(fā)償事故的說(shuō)重要原句因。杭紗州地鐵屑工程在駕設(shè)計(jì)方買(mǎi)面主要孔有以下伴一些問(wèn)粥題：計(jì)算參數(shù)廳的選擇1）設(shè)計(jì)單何位未能根保據(jù)當(dāng)?shù)剀浂和撂攸c(diǎn)綜掠合判斷、探合理選用兇基坑圍護(hù)演設(shè)計(jì)參數(shù)良，力學(xué)參跌數(shù)選用偏恩高降低了傳基坑圍護(hù)搏結(jié)構(gòu)體系跑的安全儲(chǔ)犧備。2）設(shè)計(jì)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(duì)汽車(chē)趙動(dòng)荷載濤考慮不晃足。根像據(jù)實(shí)際裕情況，研重載土亞方車(chē)及持混凝土農(nóng)泵車(chē)對(duì)愧地面超錦載宜取30kP旁a，與設(shè)弊計(jì)方案20k美Pa相比，愿挖土至著坑底時(shí)廉第三道翁支撐的紗軸力、墳地下連覺(jué)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(chǔ)備喂?？紤]不訓(xùn)周，經(jīng)位驗(yàn)欠缺1）設(shè)計(jì)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(diǎn)悅詳圖及鋼疏管節(jié)點(diǎn)連柄接大樣，編也沒(méi)有提駛出相應(yīng)的費(fèi)施工安裝命技術(shù)要求收。沒(méi)有提披出對(duì)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(jǐn)，對(duì)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(duì)于取本工程，梯應(yīng)考慮墻吳底的落底巖問(wèn)題。3）設(shè)計(jì)提救出的監(jiān)測(cè)喚內(nèi)容相對(duì)影于規(guī)范少困了3項(xiàng)必測(cè)內(nèi)兔容。2.4礙施工辨問(wèn)題基坑土方撲超挖以及半支撐施加武不及時(shí)，賄支撐體系召存在薄弱裙環(huán)節(jié)，基暈坑邊超載距過(guò)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(huì)引起罩基坑圍護(hù)很結(jié)構(gòu)變形沙較大，容打易導(dǎo)致支說(shuō)撐破壞或隙地下水管籠破裂，進(jìn)遙而引發(fā)事丈故的發(fā)生趨。如杭州仍地鐵工程時(shí)在施工方敢面主要有垃以下一些孟問(wèn)題。（1）土方湖超挖土方開(kāi)福挖未按窩照設(shè)計(jì)暫工況進(jìn)頓行，存鵲在嚴(yán)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(shí)開(kāi)挖授，垂直尋方向超廚挖約3m，開(kāi)挖勿到基底阿后水平綱方向多索達(dá)26m范圍未架某設(shè)第四道階鋼支撐，樂(lè)第三和第奮四施工段診開(kāi)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(dǎo)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(jì)算土層參數(shù)情況類(lèi)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(fù)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(jì)聲工況相討比，如禿第三道剝支撐施反加完成崇后，在寬沒(méi)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(zhǎng)約43%，作用留在圍護(hù)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(guò)錢(qián)截面抗尸彎承載毀力設(shè)計(jì)顯值1463繡kN?m恒/m。支撐體汽系問(wèn)題1）現(xiàn)場(chǎng)鋼州支撐活絡(luò)六頭節(jié)點(diǎn)承樂(lè)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(diǎn)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(diǎn)的惑設(shè)計(jì)、旺制作加歸工、廢檢測(cè)、稈驗(yàn)收、獲安裝施滿(mǎn)工等均懇無(wú)標(biāo)準(zhǔn)厚可依，逆處于界無(wú)序狀提態(tài)現(xiàn)場(chǎng)取樣培試驗(yàn)結(jié)果沾表明，永正常施工應(yīng)狀態(tài)下該逝節(jié)點(diǎn)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(jì)算死值5479加kN。如果在未準(zhǔn)設(shè)置第4道支撐味的情況息下直接喊挖土至稱(chēng)坑底，鑒第3道鋼管支朱撐的最大絹軸力均超腿過(guò)鋼管支含撐軸心受淡壓承載力僻設(shè)計(jì)值30島00k忽N如果進(jìn)一稼步考慮活業(yè)絡(luò)頭偏心臭、鋼楔沒(méi)山塞滿(mǎn)活絡(luò)幕頭間隙等拼節(jié)點(diǎn)薄弱麻因素，灘實(shí)際作用簡(jiǎn)于第3道支撐美的軸力很與鋼管痕節(jié)點(diǎn)的印承載能素力之間薯的差距工將更大依。現(xiàn)場(chǎng)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(diǎn)破孝壞，充徑分說(shuō)明采該伸縮察節(jié)點(diǎn)不衰滿(mǎn)足與躺鋼管等意強(qiáng)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(guò)連接不滿(mǎn)鑒足設(shè)計(jì)要榨求設(shè)計(jì)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(shí)際癥情況部臂分采用廣鋼筋（尺有的已延脫開(kāi)）桶固定、稱(chēng)部分沒(méi)丘任何固宵定措施擺，這使線(xiàn)得鋼管森計(jì)算長(zhǎng)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(dá)11.7稍6cm，由于偏穗心受壓降團(tuán)低了鋼管芬支撐的承托載力。兩端鉸譽(yù)支、中坦間無(wú)支誘點(diǎn)鋼管戴抗壓強(qiáng)捷度設(shè)計(jì)亮值鋼材型號(hào)連接方式穩(wěn)定系數(shù)φφf(shuō)A(kN)Q235軋制0.6334057焊接0.5533541兩端鉸支懂、中間有通一支點(diǎn)鋼姿管抗壓強(qiáng)罩度設(shè)計(jì)值鋼材型號(hào)連接方式穩(wěn)定系數(shù)φφf(shuō)A(kN)Q235軋制0.9155865焊接0.8555479從以上比計(jì)算可浮以看出仿，在本幸工程中竊，21.0太5m無(wú)支點(diǎn)的顏鋼管相對(duì)妥中間有一汽支點(diǎn)的鋼維管的抗壓捷強(qiáng)度設(shè)計(jì)羽值減小了梳約1/3，相差抵較大。設(shè)計(jì)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(shí)朝際情況未嚷設(shè)，降低臭了支撐體諒系的總體說(shuō)穩(wěn)定性。3）鋼立柱叔之間也未堤按設(shè)計(jì)要妙求設(shè)置剪智刀撐鋼支撐寺安裝位金置相對(duì)堪設(shè)計(jì)位格置偏差擦較大，賤最大達(dá)83.6滿(mǎn)cm,平均為20.6盜cm；相鄰恢鋼管間卻距與設(shè)盈計(jì)間距視偏差最叔大達(dá)65.0撓cm。安裝掌偏差導(dǎo)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(jì)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(jìn)危行有效盛連接鋼管支亂撐與地絨連墻預(yù)艦埋件沒(méi)董有焊接繪，直接內(nèi)擱置在腹鋼牛腿商上，沒(méi)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(cè)問(wèn)題基坑工辣程不確非定性因資素多，物應(yīng)實(shí)施俘信息化扇施工，琴監(jiān)測(cè)是瓣基坑信銀息化施殃工中必似不可少掌的手段忙，對(duì)基銀坑工程營(yíng)，監(jiān)測(cè)仿單位應(yīng)營(yíng)科學(xué)、痛認(rèn)真測(cè)厘試，及舒時(shí)、如贈(zèng)實(shí)報(bào)告觀(guān)土體位謀移、地雞面沉降壓、支撐朝軸力等維測(cè)試成民果。對(duì)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(wèn)題批：電腦中賀的原始抱數(shù)據(jù)被提人為刪潑除，通肺過(guò)對(duì)監(jiān)守測(cè)人員望使用的濕電腦進(jìn)栗行的數(shù)傾據(jù)恢復(fù)負(fù)，發(fā)現(xiàn)鉆以下3個(gè)問(wèn)題。（1）200掠8年10月9日開(kāi)始有敵路面沉降薄監(jiān)測(cè)點(diǎn)11個(gè)，至11月15日發(fā)生投事故前剖最大沉虹降316m轎m，監(jiān)測(cè)喘報(bào)表沒(méi)兔有相應(yīng)鑼的記錄邪。（2）11月1日49號(hào)（北粗端頭井踏東側(cè)地謎連墻）身測(cè)斜管18m深處最吃大位移老達(dá)43.7振mm，與監(jiān)范測(cè)報(bào)表擴(kuò)不符。（3）2008年11月13日CX4抗5號(hào)測(cè)斜境管最大拆變形數(shù)炒據(jù)達(dá)65mm，超過(guò)揮報(bào)警值(40m日m)，與監(jiān)測(cè)體報(bào)表不符遣。通過(guò)以樂(lè)上可以即發(fā)現(xiàn)，指電腦中峰的數(shù)據(jù)茅與報(bào)表稼中的數(shù)剛據(jù)不一使致，實(shí)高際變形這已超設(shè)坡計(jì)報(bào)警蔥值而未貧報(bào)警，志可以認(rèn)刮為監(jiān)測(cè)捕方有偽琴造數(shù)據(jù)器或?qū)?nèi)做對(duì)外兩爽套數(shù)據(jù)職的可能氧性。（1）提供的廚監(jiān)測(cè)報(bào)表牲中數(shù)據(jù)存寺在偽造現(xiàn)崗象，隱瞞丈報(bào)警數(shù)值墳，喪失了皺最佳搶險(xiǎn)啄時(shí)機(jī)。（2）監(jiān)測(cè)方必案中的監(jiān)肌測(cè)內(nèi)容和仁監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)蓮量均不滿(mǎn)分足規(guī)范要蒜求。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目規(guī)范要求設(shè)計(jì)方案施工監(jiān)測(cè)方案實(shí)際監(jiān)測(cè)內(nèi)容周?chē)ㄖ锍两岛蛢A斜(地表沉降)√√√√（地表沉降）周?chē)叵鹿芫€(xiàn)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(cè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖紙數(shù)量施工監(jiān)測(cè)方案數(shù)量實(shí)際監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量地表沉降1288墻頂水平位移888墻頂沉降88