地鐵車(chē)站附屬結(jié)構(gòu)深基坑坍塌事故經(jīng)過(guò)及原因分析

xx路站附屬結(jié)構(gòu)4號(hào)通道基坑坍塌事故經(jīng)過(guò)及原因分析1工程概況1.14號(hào)通道地質(zhì)情況xx路站附屬結(jié)構(gòu)4號(hào)通道頂板覆土3~4.5m，底板位于=2\*GB3②2－1層灰色淤泥質(zhì)粘土，直接涉及①1-1雜填土、①2粘土、①3層灰色淤泥質(zhì)粘土。底板以下圍護(hù)樁深度范圍內(nèi)土層主要為=2\*GB3②2－2層灰色淤泥質(zhì)粘土、②2-2淤泥質(zhì)粘土、③2粉質(zhì)粘土夾砂、④1－2粉質(zhì)粘土。潛水主要賦存于淺部粘性土、粉性土中，地下水隨降雨、潮汐影響而略有變化，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，地下水位變化幅度不大，一般在0.5～1.0m之間，地層物理力學(xué)指標(biāo)：1.2圍結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用850mm咬合250mmSMW工法樁（通道斜坡地面出口處采用雙排攪拌樁），工法樁樁長(zhǎng)23m，H型鋼插入長(zhǎng)度為22m；支撐采用600mm*800mm混凝土支撐及609mm壁厚16mm鋼支撐。第一道砼支撐和第二、三道鋼支撐（局部位為第四道3根臨時(shí)鋼支撐），4號(hào)通道長(zhǎng)為42m，寬為23.30m，深度約為10.263m。根據(jù)設(shè)計(jì)需要基坑內(nèi)共設(shè)置2口降水井基本滿足降水要求?；觾?nèi)部采用三軸拌樁加固，強(qiáng)加固區(qū)范圍為基底以下3m，水泥摻量為20%；弱加固區(qū)范圍為坑底至地面，水泥摻量為8%?；雨幗翘幾靓?50高壓旋噴樁加固，水泥摻量為35%。圖1-1附屬4號(hào)通道平面圖圖1-2附屬4號(hào)通道剖面圖1.3基坑開(kāi)挖情況根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況、支撐及底板板塊劃分，把基坑劃分為5個(gè)施工區(qū)域，分別為A1至A5(B1至B5、C1至C5)。（見(jiàn)下圖1-3）第一層土長(zhǎng)臂挖機(jī)A4位置開(kāi)始對(duì)A2進(jìn)行取土，架設(shè)完鋼支撐后，放坡開(kāi)挖，開(kāi)挖順序是A2→A3→A5→A4,每塊土方開(kāi)挖完畢后及時(shí)架設(shè)鋼支撐。第二層土小挖機(jī)不出基坑，由長(zhǎng)臂挖機(jī)在B4部位開(kāi)始對(duì)B2進(jìn)行取土，放坡開(kāi)挖，開(kāi)挖順序是B2→B3→B4→B5，每塊土方開(kāi)挖完畢后及時(shí)架設(shè)鋼支撐。第三層土由長(zhǎng)臂挖機(jī)從C2部位開(kāi)始出土,開(kāi)挖順序是C2→C4→C3→C5，土方開(kāi)挖完畢后及時(shí)澆筑混凝土墊層。圖1-3附屬4號(hào)通道開(kāi)挖順序圖xx年3月31日完成圍護(hù)結(jié)構(gòu)，xx年4月8號(hào)完成地基加固，xx年4月18日完成坑外高壓旋噴樁加固，xx年5月11日取芯完成，于xx年5月23日上午進(jìn)行基坑開(kāi)挖節(jié)點(diǎn)驗(yàn)收，4月27日完成第一道混凝土支撐，5月25日正式開(kāi)挖。5月27日完成圖1-4基坑開(kāi)挖情況2事故發(fā)生的經(jīng)過(guò)6月2日凌晨2點(diǎn)30左右，正在基底指揮開(kāi)挖作業(yè)人員聽(tīng)到鋼支撐的響聲，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員到南側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行查看，發(fā)現(xiàn)SMW工法樁出現(xiàn)一道2m長(zhǎng)的裂縫，感覺(jué)情況不對(duì)，立即要求挖機(jī)師傅停止開(kāi)挖，兩人坐在道路面的長(zhǎng)臂挖機(jī)兜里進(jìn)行逃生，在挖機(jī)把兩人提升的過(guò)程中，先聽(tīng)見(jiàn)兩聲鋼支撐的響聲，隨后看到最上部的一道鋼支撐掉落基坑，然后看到整個(gè)SMW工法樁失穩(wěn)、踢角變形，并整體往基坑內(nèi)移位，然后基底發(fā)生大范圍隆起，導(dǎo)致坑內(nèi)作業(yè)小挖機(jī)被抬高?；油饽蟼?cè)與民房之間的道路出現(xiàn)塌坑現(xiàn)象，造成一根直徑為150mm的自來(lái)水管斷裂，基坑外塌坑內(nèi)出現(xiàn)大量積水，二層淺基礎(chǔ)磚混民房基礎(chǔ)也出現(xiàn)塌方，值班人員立即組織人員對(duì)民房?jī)?nèi)居民緊急疏散并妥善安置。圖2-1基坑?xùn)|南角情況圖2-2基坑南側(cè)情況圖2-3基坑西南角情況圖2-4基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)踢腳情況圖2-5基坑外側(cè)塌陷區(qū)域情況險(xiǎn)情發(fā)生后，現(xiàn)場(chǎng)人員立即啟動(dòng)搶險(xiǎn)應(yīng)急措施，6月2日凌晨3點(diǎn)對(duì)基坑內(nèi)進(jìn)行回填處理，于18點(diǎn)左右回填完成。3原因分析：3.1地層軟弱（客觀原因）xx路站附屬結(jié)構(gòu)4通道底板位于=2\*GB3②2－1層灰色淤泥質(zhì)粘土，直接涉及①1-1雜填土、①2粘土、①3層灰色淤泥質(zhì)粘土。底板以下圍護(hù)樁深度范圍內(nèi)土層主要為=2\*GB3②2－2層灰色淤泥質(zhì)粘土、②2-2淤泥質(zhì)粘土、③2粉質(zhì)粘土夾砂、④1－2粉質(zhì)粘土。以上地層多為軟土層，具有天然含水量大于或等于液限、天然孔隙比大于或等于1.0、壓縮性高、強(qiáng)度低、靈、敏度高等特點(diǎn)，土體為流塑至軟塑狀態(tài)。其中，該基坑地質(zhì)條件相對(duì)較好的③1、=5\*GB3⑤1、=5\*GB3⑤2、=5\*GB3⑤3均缺失，即相對(duì)寧波地區(qū)別的基坑，地質(zhì)條件更為惡劣。xx年5月29日晚上到xx年5月30日，xx年6月1日上午強(qiáng)降雨，導(dǎo)致基坑底部土層含水量增加，軟化土體。3.2基底開(kāi)挖暴露時(shí)間較長(zhǎng)本基坑第一層土方開(kāi)挖各土塊無(wú)支撐暴露時(shí)間為A2（東南角四根斜撐）為10小時(shí)，A3（西南角4根斜撐）為8小時(shí)，A5(西北角3根斜撐)為6小時(shí)30分，A4(東北角3根斜撐)為6小時(shí)；第二層土方各土塊無(wú)支撐暴露時(shí)間為：B2（東南角四根斜撐）為9小時(shí)30分，B3（西南角4根斜撐）為16小時(shí)30分，B4(東北角3根斜撐)為19小時(shí)30分；B5(西北角3根斜撐)為19小時(shí)；另外，東南角第三層土方開(kāi)挖時(shí)間為22小時(shí)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)分析認(rèn)為：本基坑支撐體系均為斜撐，必須等開(kāi)完土塊全部完畢，鋼圍檁焊接完畢，鋼支撐架設(shè)后，才能統(tǒng)一施加預(yù)應(yīng)力，直接延長(zhǎng)無(wú)支撐暴露時(shí)間；本基坑土體加固較好（目測(cè)），開(kāi)挖過(guò)程中土體較硬，個(gè)別位置小挖機(jī)難以挖動(dòng)，只能人工用風(fēng)鎬鑿除，延長(zhǎng)無(wú)支撐暴露時(shí)間；xx年5月29日到xx年5月30日整天強(qiáng)降雨，xx年6月1日上午突降暴雨，影響鋼圍檁焊接及鋼支撐架設(shè)，現(xiàn)場(chǎng)難以連續(xù)作業(yè)，導(dǎo)致第二層土方，東南角第三層開(kāi)挖無(wú)支撐暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。3.3鋼支撐軸力損失嚴(yán)重根據(jù)5月30日，5月31日、6月1日軸力監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示（如右表表1）：表1鋼支撐軸力表編號(hào)/日期zg21-2zg21-3zg22-2zg22-35月30日414.45KN12.920KN455.31KN/5月31日430.30KN15.070KN515.57KN21.15KN6月1日481.12KN242.99KN505.30KN84.83KN設(shè)計(jì)預(yù)加軸力534.0KN1617.00KN490.00KN1483KN6月1日復(fù)加軸力值/1603.0KN/1407．0KN其中，zg21-3第二道鋼支撐軸力軸力損失嚴(yán)重，現(xiàn)場(chǎng)在6月1日按照黃色預(yù)警會(huì)議精神進(jìn)行軸力復(fù)加。3.4H型鋼與開(kāi)挖深度的比值不夠通過(guò)對(duì)比xx路站1號(hào)、4號(hào)、5號(hào)、6號(hào)通道基坑設(shè)計(jì)參數(shù)上的差別，得出同一車(chē)站4個(gè)附屬基坑開(kāi)挖深度與地質(zhì)條件類似的情況下，插入比深度相差各異，其中此次發(fā)生事故的4號(hào)通道插入比深度最小。各基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)插入比對(duì)比如下表所示：表2xx路站各出入口基坑插入比對(duì)比（按2011年11月版圖紙計(jì)算）圍護(hù)結(jié)構(gòu)地面標(biāo)高基底標(biāo)高型鋼底標(biāo)高基坑深度（m）坑底下型鋼長(zhǎng)度（m）插入比1號(hào)通道SMW工法樁2.900-7.075-18.3259.97511.251.1284號(hào)通道SMW工法樁2.680-8.333-19.32011.01310.9870.9985號(hào)通道SMW工法樁3.200-8.658-20.80011.85812.1421.0246號(hào)通道SMW工法樁3.200-8.90625.55012.10616.6441.3754號(hào)基坑最深處為東南角廢水坑部位，坑底標(biāo)高-8.935m，按該處標(biāo)高計(jì)算，型鋼插入深度為11.385m（算至型鋼底標(biāo)高），基坑開(kāi)挖深度12.135m（算至地面標(biāo)高），插入比為0.94，小于上海地區(qū)豎立式擋墻一般規(guī)定的插入比為1.1的要求（考慮寧波地區(qū)軟土的特殊性，此插入比應(yīng)進(jìn)一步加大）。3.5設(shè)計(jì)圖紙存在的失誤3.5.14號(hào)通道基坑?xùn)|側(cè)陽(yáng)角部位支撐體系受力不合理（如圖3-1）；3.5.24號(hào)通道基坑西側(cè)人防門(mén)段圍檁結(jié)構(gòu)不連續(xù)，導(dǎo)致該側(cè)支撐整體受力性較差（如圖3-2）；圖3-1陽(yáng)角部位支撐體系不合理圖3-2圍凜結(jié)構(gòu)不連續(xù)3.5.3該基坑由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的要求，坑底多塊區(qū)域的設(shè)計(jì)標(biāo)高不同，導(dǎo)致基坑開(kāi)挖見(jiàn)底后，墊層一次性澆筑困難，基坑封底時(shí)間延長(zhǎng)，無(wú)支撐暴露時(shí)間也進(jìn)一步延長(zhǎng)；3.5.4西南角轉(zhuǎn)角圍護(hù)結(jié)構(gòu)存在薄弱環(huán)節(jié)，西南角轉(zhuǎn)角處有一根斜插的H型鋼，而東南側(cè)沒(méi)有（如圖3-3、3-4）；圖3-3西南角圖3-4東南角3.5.5鋼圍檁和鋼支撐的節(jié)點(diǎn)無(wú)標(biāo)準(zhǔn)可依，監(jiān)理部在圖紙會(huì)審時(shí)已提出，但是一直沒(méi)有鋼圍檁和鋼支撐的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)詳圖。監(jiān)理部在對(duì)鋼支撐節(jié)點(diǎn)檢查時(shí)缺少檢查標(biāo)準(zhǔn)，特別是轉(zhuǎn)角處構(gòu)造、斜撐支座圖等?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際采用的斜撐鋼支座設(shè)計(jì)不合理3.5.6第三道鋼支撐與基坑底部距離為4.1米，距離過(guò)高，不能很好的控制基坑底部的水平位移。3.6現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)存在的問(wèn)題架設(shè)鋼支撐人員為7人其中1人為班組長(zhǎng)工人嚴(yán)重不足，沒(méi)有雨天焊接作業(yè)的相關(guān)的措施，導(dǎo)致焊接質(zhì)量得不到保證。4經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)：4.1在圖紙