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工法的应用SMW工法又称加劲水泥土地下连续墙，是一种在相互搭接的水泥土桩墙中插入型钢而形成的复合结构，属我国近年引进技术。 该技术因具有构造简单、工期短、造价低、环境污染小等特点，目前已被大量应用于各类地下深基坑围护工程中。SMW工法的应用事故案例事故原因的探讨SMW工法深基坑坍塌事故防治措施和建议案例1 2003年1月，某配套工程人行地道基坑（ 19m9m，采用SMW工法围护）开挖过程中，当坑内挖土接近基底标高时（开挖深度9m 10m），该基坑的西南侧围护桩发生严重滑移并造成塌方。 事故原因案例2 2003年3月，某地铁车站风井基坑（36 m长16

2、 m宽13 m深）开挖施工中，当挖土接近设计标高时，基坑一侧SMW工法围护桩发生整体滑移，支撑脱落，基底隆起。 事故现场照片事故原因案例3 2003年11月，某地铁暗埋段区间隧道发生基坑坍塌事故，其中约75米长区段的SMW工法围护墙整体下沉740mm，基底隆起600mm，水泥搅拌桩破坏，施工便道沉陷。 事故原因案例4 2004年9月，某工地现场施工人员在位于暗埋段区间隧道DK0+500处，发现基坑西侧临时便道路面下沉，基坑内第三道支撑围檩焊缝开裂，坑底隆起。5分钟之后第三道支撑弯曲，第一道支撑脱落，基坑西侧坍塌，范围约40m。坍塌处有一雨水管大量涌水并流入基坑。事故现场照片事故原因案例5 20

3、04年10月，某地道工程K1+227K1+250施工区域正进行第四层土挖土作业。8：30左右，发现基坑西侧部分围墙明显开裂、施工便道路面下沉。14：00左右，现场施工人员发现桩号K1+212的西侧第三道钢围檩出现鼓起现象，围墙及便道开裂加剧。施工单位即采取了围檩位移处加设第三道钢支撑和组织人员清底浇筑素混凝土垫层的措施。约20：00，素混凝土垫层浇捣即将结束时，发现西侧基坑底部隆起，支撑起拱。至20：40，基坑西侧滑坡、塌方，施工围墙倒塌约40m。事故现场照片事故原因事故原因的探讨SMW工法基坑坍塌原因是综合性的，主要有： 1、搅拌桩施工质量较差； 2、围护墙入土深度不够，型钢本身焊缝质量差；

4、 3、支撑围檩设置有缺陷； 4、坑外水源影响； 5、地基处理质量不重视； 6、坑外地面超载严重； 7、支撑不及时，基坑超挖，坑底暴露时间过长； 8、监测报警不重视； 9、施组设计不完善等。支撑围檩体系问题水泥土搅拌桩强度问题SMW工法围护墙入土深度问题水患问题水泥土搅拌桩强度问题（1）一般情况下SMW工法围护墙组合刚度不计水泥土搅拌桩的刚度贡献，即仅计入型钢的刚度，但并不意味水泥土搅拌桩施工质量不重要，水泥土搅拌桩仍是SMW工法的一项重要组成部分。根据国内外有关研究表明，在SMW工法结构中，水泥土不仅起到止水、承受水土压力在型钢间产生的剪力作用，更重要的是水泥土能够有效地控制型钢的侧移和扭转，

5、提高结构的整体稳定性，使型钢的强度能够充分发挥，因而水泥土必须具有一定的强度。水泥土搅拌桩强度问题（2） 通常设计单位会根据实际情况设定28d的水泥土强度qu28（一般取1.2Mpa）作为标准强度，并按此进行抗剪强度验算。因此从理论而言，只要搅拌桩桩体28d的水泥土强度满足设计要求，SMW工法围护墙刚度和强度能够得到保证。水泥土搅拌桩强度问题（3） 前一阶段，本人走访了多个工地、联系了多家检测单位、实地钻取了多组芯样，竟发现有大部分水泥土取芯强度达不到设计强度，这和原来所掌握的情况大相径庭 。水泥搅拌桩桩体强度不足已是普遍现象，其对SMW工法围护墙稳定性的削弱，是设计和施工应重视的一个问题。

6、SMW工法围护墙入土深度问题目前，由于国内无针对SMW工法基坑的设计规范或技术规范，故其设计依据主要是参照板式支护基坑的计算理论。通常设计计算只要不是土层物理参数取用有误，是不会出现问题的。然而实践证明，SMW工法围护墙较地下连续墙而言，位移变形都较大，型钢在采用“隔一插一”布置时，型钢之间的水泥土易被剪切破坏。如果同时又存在上述水泥土强度不足情况，基底下某个截面在水土压力差作用下，型钢之间的水泥土就会发生剪切或斜拉破坏，此时，原先所假定的板式支护模型不成立，局部实际墙体入土深度不足，抗隆起稳定性下降，反映在施工现场，即出现坑外土体下沉、坑内基底隆起，继而墙体踢脚破坏。 支撑围檩体系问题（1）

7、 三个亟需得到重视和解决的质量通病：部分施工、监理单位对围檩支撑节点局部加筋板补强和双拼围檩加强联系刚度的重要性认识不足，以至造成围檩型钢腹板失稳和双拼围檩的错位，引起局部支撑体系失稳； 部分施工单位未重视围檩接头的连接，连接节点留设位置和连接方式相当随意，无法保证围檩的整体刚度，继而影响H型钢的位移变形；部分施工单位忽视围檩与围护墙间隙填实的重要性，造成围护墙位移过大，影响基坑安全。 水患问题水患造成的基坑坍塌事故时有发生。软土地区基坑失稳大都程度不同地、直接或间接地与水有关。目前深基坑工程的设计和施工都比较注重基坑内的降排水，理论和实践比较成熟，但对于坑外水源影响基坑安全的研究有所欠缺。在

8、深基坑坑外蓄水，如同在坑外造一个暗浜，其潜在的安全威胁不言而喻。目前大部分工地受环境限制和施工条件影响，排水沟的设置比较马虎，并缺少必要的保护，如果长期处于积水和渗漏状态，必然引起主动区土体水分增加、粘聚力和内摩擦角下降，主动区土压力增大，留下安全隐患。SMW工法深基坑坍塌事故防治措施和建议 1、施工单位应严格按照建设部建质200382号预防坍塌事故若干规定的要求，在编制施工组织设计时，同步编制坍塌事故的安全技术措施和预防坍塌事故的专项施工方案，并组织实施。同时设计和施工单位还应严格执行沪建建（98）第0796号文上海市深基坑工程管理暂行规定，对工程深基坑围护设计方案进行技术评审，以确保技术上

9、的可行性。 2、SMW工法属国外引进的施工技术，针对目前国家和行业尚无相关的施工规范和质量验收规范的现状。有关部门或单位，应组织各方专家，对加劲水泥土地下连续墙的实际应用状况，进行深入研究，充实和改进设计理论和施工方法，制定施工工艺和操作规程，对水泥土搅拌均匀性和H型钢焊接质量，以及隐蔽工程的质量控制与验收，作出明确规定。 提倡有技术能力的施工企业编制企业标准，以规范施工操作程序，确保安全生产和施工质量。 3、水泥土搅拌桩的质量是决定SMW工法成功与否的关键。对于深大基坑，桩身较长，施工的关键在于如何保证桩身的强度和均匀性。在施工中应加强对水泥用量和水灰比的控制，确保泵送压力。同时应根据地层条

10、件，控制搅拌钻机下沉速度和提升速度，确保搅拌时间。 4、建议设计单位应对型钢间水泥土受剪破坏机理进一步研究，提出相应的计算方法，由于水泥土抗拉强度很低（约抗压强度的1/10），因此应研究引起型钢间水泥土破坏的各种因素，提出预防措施。 5、基坑抗隆起稳定和抗滑移稳定有多种措施，包括入土深度、坑底加固。鉴于目前水泥搅拌桩质量较难控制，建议SMW工法基坑开挖前对坑底3米高度范围内作地基加固处理，以提高坑内被动区土体抗剪强度，确保基坑安全。 6、开挖阶段支撑与围檩是稳定基坑的重要传力构件。设计与施工应高度重视围檩与H型钢的连接节点、围檩与支撑的连接节点、整个支撑体系设置的稳定性。设计时应根据不同地质条件，在保证水泥土有效厚度的基础上，合理选择H型钢布置的密度、支撑竖向和横向布置的密度等参数。施工单位应根据设计的要求，结合施工现场的实际情况，制定切实可行的挖土与支撑施工方案，并认真执行。 7、要重视水患、环境和不良地质等因素对深基坑施工带来的不良影响，加强地基加固的检测工作、完善环境监测报告制度以及工序验收制度，并针对SMW工法基坑的特点，制定可操作的有针对性的应急预案，确保施工安全。 8、在建