深基坑工程讲义一二

深基坑工程事故案例分析一、深基坑的概念及特点二、深基坑工程事故类型及处理措施三、土方开挖阶段事故预防四、深基坑工程事故预防及处理五、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事故调查结果公布

2008年11月15日下午3时15分，正在施工的杭州地铁湘湖站北2基坑现场发生大面积坍塌事故，造成21人死亡，24人受伤(截止2009年9月已先后出院)，直接经济损失4961万元。

其直接原因是施工单位违规施工、冒险作业、基坑严重超挖；支撑体系存在严重缺陷且钢管支撑架设不及时；垫层未及时浇筑。监测单位施工监测失效，施工单位没有采取有效补救措施。

1、杭州地铁深基坑事故概况杭州地铁事故基坑，长107.8m，宽21m，开挖深度15.7～16.3m。设计采用800mm厚地下连续墙结合四道（端头井范围局部五道）Φ609钢管支撑的围护方案。地下连续墙深度分别为31.5m～34.5m。基坑西侧紧临大道，交通繁忙，重载车辆多，道路下有较多市政管线(包括上下水、污水、雨水、煤气、电力、电信等)穿过，东侧有一河道，基坑平面图如下图所示。1.2工程概况根据勘察，北2基坑西侧坍塌区为深厚的淤泥质土层，平均厚度32m，最大厚度35m，天然含水率近50%，呈流塑-软塑状，土体力学性质差。地下潜水位为0.5m，无承压水。

土层序号土层名称层厚(m)含水率湿密度土粒比重天然孔隙比液限塑限塑性指数液性指数W(%)ρ(g/cm3)Gseωl(%)ωp(%)IPIL②2粘质粉土430.51.902.700.85④2淤泥质粘土1648.61.712.741.3741.822.319.51.35⑥1淤泥质粉质粘土1745.21.722.731.3037.521.516.01.48⑧2粉质粘土夹粉砂>933.01.832.720.9433.520.113.40.96各土层的物理指标土层固结快剪值三轴CU值cφCcuΦcu②2粘质粉土3.928.83.928.8④2淤泥质粘土13.510.612.313.2⑥1淤泥质粉质粘土1314.51313.8⑧2粉质粘土夹粉砂12.216.819.421.3各土层的力学指标基坑土方开挖共分为6个施工段，总体由北向南组织施工至事故发生前，第1施工段完成底板混凝土施工，第2施工段完成底板垫层混凝土施工，第3施工段完成土方开挖及全部钢支撑施工，第4施工段完成土方开挖及3道钢支撑施工、开始安装第4道钢支撑，第5、6施工段已完成3道钢支撑施工、正开挖至基底的第5层土方同时，第1施工段木工、钢筋工正在作业;第3施工段杂工进行基坑基底清理，技术人员安装接地铜条;第4施工段正在安装支撑、施加预应力，第5、6施工段坑内2台挖机正在进行第5层土方开挖。1.3

事故概况首先西侧中部地下连续墙横向断裂并倒塌，倒塌长度约75m，墙体横向断裂处最大位移约7.5m，东侧地下连续墙也产生严重位移，最大位移约3.5m。由于大量淤泥涌入坑内，风情大道随后出现塌陷，最大深度约6.5m。地面塌陷导致地下污水等管道破裂、河水倒灌造成基坑和地面塌陷处进水，基坑内最大水深约9m。下图所示为一组事故现场照片。根据勘查结果对基坑土体破坏滑动面及地下连续墙破坏模式进行了分析，并绘制相应的基坑破坏时调查平面图与施工工况图以及基坑土体滑动面与地下连续墙破坏形态断面图。2.1破坏模式分析2、杭州地铁深基坑事故的原因分析据靠近西侧地下连续墙静力触探试验表明，在绝对标高-8m～-10m处(近基坑底部)，qc值为0.20MPa（qc仅为原状土的30％左右），土体受到严重扰动，接近于重塑土强度，证明土体产生侧向流变，存在明显的滑动面。西侧地下连续墙墙底（相应标高-27.0左右），C1孔静探qc值约为0.6MPa（qc为原状土的70％左右），土体有较大的扰动，但没有产生明显的侧向流变，主要是地下连续墙底部产生过大位移而所致。杭州地漆铁破坏半模式示水意图2.2勘察问奇题由于勘群察工作抽量不足承，加上尊勘察人乖员对土糖性的认傅识的不瓜足，造忘成基坑衰工程勘等察资料逢不详细绒或土的洽物理力身学指标驳取值偏赢高，使仔设计计俗算失误净引起的价事故。撒如杭州言地铁工晃程在勘侮察方面途主要有井以下一仍些问题种：不符合规刊范要求1）基坑惩采取原个状土样侍及相应性主要力祥学试验屈指标较俱少，不管能完全截反映基残坑土性顾的真实篇情况。2）勘察单氧位未考虑疲薄壁取土析器对基坑败设计参数家的影响，盒以及未根价据当地软秩土特点综胖合判断选狐用推荐土腿体力学参武数。3）勘察挂报告推宴荐的直予剪固结域快剪指皮标c、Φ值采用奴。平均党值，未厌按规范怒要求采汪用标准稼值，指丘标偏高玻。4）勘察老报告提毙供的④2层的比例碌系数m值（m=2忍500订kN/粉m4)与类似骂工程经若验值差贵异显著择。提供的土居体力学参养数互相矛供盾，不符逃合土力学霜基本理论萄。1）推荐用技于设计的怨主要地层势土的三轴CU、UU试验指虽标、无判侧限抗惹压强度霞指标与新验证值严、类似淡工程经旁验值差咱异显著折。试验原饮始记录美已遗失匠，无法亮判断其鱼数据的相真实性抹。2.3设计问题由于基坑决设计涉及冠到多种学家科，如土殖力学、基驰础工程、徒结构力学系和原位测狮试技术等纵，需要对冻场地周围蛙环境、施盆工条件、骑工程地质纸条件、水果文地质条肃件详细了杏解和掌握祸，是一门冈系统科学嘴，具有复码杂性。所臂以目前基季坑支护的注设计方案若与措施大劝多数是偏受于保守的摘，即便如捐此，如果拘设计的人举员经验不易足，考虑随不周，也葱易引起相章应的事故肠。对522例基坑繁事故统岸计也说江明基坑梦设计的膨不足，么是引发偿事故的说重要原句因。杭纱州地铁屑工程在驾设计方买面主要孔有以下伴一些问粥题：计算参数厅的选择1）设计单何位未能根保据当地软逗土特点综掠合判断、探合理选用凶基坑围护演设计参数良，力学参跌数选用偏恩高降低了传基坑围护搏结构体系跑的安全储牺备。2）设计扶中考虑恢地面超耳载20k视Pa较小。尖基坑西旅侧为一持大道，怨对汽车赵动荷载涛考虑不晃足。根像据实际裕情况，研重载土亚方车及持混凝土农泵车对愧地面超锦载宜取30kP旁a，与设弊计方案20k美Pa相比，愿挖土至着坑底时廉第三道翁支撑的纱轴力、坟地下连觉续墙的援最大弯套矩及剪若力均增尾加约4%~脾5%，也降低假了一定的皮安全储备喂。考虑不训周，经位验欠缺1）设计图既纸中未提呆供钢管支拌撑与地下碑连续墙的徐连接节点悦详图及钢疏管节点连柄接大样，编也没有提驶出相应的费施工安装命技术要求收。没有提披出对钢管民支撑与地制连墙预埋驰件焊接要骂求。2）从地质坊剖面和地理下连续墙绢分布图中揪可以看出谨，对于本趣工程事故秩诱发段的笨地下连续荣墙插入深宫度略显不驶足，对于取本工程，梯应考虑墙吴底的落底岩问题。3）设计提救出的监测唤内容相对影于规范少困了3项必测内兔容。2.4碍施工辨问题基坑土方扑超挖以及半支撑施加武不及时，贿支撑体系召存在薄弱裙环节，基晕坑边超载距过大等均缝容易引起椒基坑失稳马。由于在豆以上因素止的作用下茶，会引起罩基坑围护很结构变形沙较大，容打易导致支说撑破坏或隙地下水管笼破裂，进遥而引发事丈故的发生趋。如杭州仍地铁工程时在施工方敢面主要有垃以下一些孟问题。（1）土方湖超挖土方开福挖未按窝照设计暂工况进顿行，存鹊在严重锡超挖现月象。特样别是最违后两层指土方（椒第四层税、第五粗层）同份时开挖授，垂直寻方向超厨挖约3m，开挖勿到基底阿后水平纲方向多索达26m范围未架某设第四道阶钢支撑，乐第三和第奋四施工段诊开挖土方校到基底后庸约有43m未浇筑混狼凝土垫层席。土方超德挖导致地白下连续墙适侧向变形陵、墙身弯蚊矩和支撑悟轴力增大计算土层参数情况类型最大变形（mm）第一道支撑力（kN）第二道支撑力（kN）第三道支撑力（kN）第四道支撑力（kN）最大负弯矩（kN-m/m）最大正弯矩（kN-m/m）最大剪力(kN/m)抗倾覆坑底隆起墙底承载力固结快剪值不超挖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与设计声工况相讨比，如秃第三道剥支撑施反加完成崇后，在宽没有设倍置第四畜道支撑晕的情况拐下，直衫接挖土眯至坑底毛，第三规道支撑勇的轴力商增长约43%，作用留在围护乏体上的克最大弯允矩增加哪约48%，最大故剪力增踩加约38%；超过钱截面抗尸弯承载毁力设计显值1463绣kN•m恒/m。支撑体汽系问题1）现场钢州支撑活络六头节点承乐载力明显堂低于钢管吹承载力钢支撑裕体系均禾采用钢肝管结合翠双拼槽嗓钢可伸讯缩节点文，施捡加预应策力后钢叉楔塞紧亩传递荷醒载但该常节点的惑设计、旺制作加归工、废检测、秆验收、获安装施满工等均恳无标准厚可依，逆处于界无序状提态现场取样培试验结果沾表明，永正常施工应状态下该逝节点的承型载力为300能0kN，明显哪低于上筋述钢管婆的承载姓力计算死值5479加kN。如果在未准设置第4道支撑味的情况息下直接喊挖土至称坑底，鉴第3道钢管支朱撑的最大绢轴力均超腿过钢管支含撑轴心受淡压承载力僻设计值30岛00k忽N如果进一稼步考虑活业络头偏心臭、钢楔没山塞满活络幕头间隙等拼节点薄弱麻因素，滩实际作用简于第3道支撑美的轴力很与钢管痕节点的印承载能素力之间薯的差距工将更大依。现场钢佛支撑体肝系的破望坏状态多表明：秧大部防分破坏筹均为该劫节点破孝坏，充径分说明采该伸缩察节点不衰满足与躺钢管等意强度塞、等刚席度的连唐接要求植。2）钢管支抹撑与工字撒钢系梁的过连接不满鉴足设计要榨求设计要奏求钢管故支撑在赤系梁搁组置处，皇需采用耕槽钢有挽效固定伏，实际症情况部臂分采用广钢筋（尺有的已延脱开）桶固定、称部分没丘任何固宵定措施摆，这使线得钢管森计算长云度大大猾增加，私钢管弯遇曲现象终不同程蹦度存在慈，最大畜弯曲值凯达11.7稍6cm，由于偏穗心受压降团低了钢管芬支撑的承托载力。两端铰誉支、中坦间无支诱点钢管戴抗压强捷度设计亮值钢材型号连接方式稳定系数φφfA(kN)Q235轧制0.6334057焊接0.5533541两端铰支懂、中间有通一支点钢姿管抗压强罩度设计值钢材型号连接方式稳定系数φφfA(kN)Q235轧制0.9155865焊接0.8555479从以上比计算可浮以看出仿，在本幸工程中窃，21.0太5m无支点的颜钢管相对妥中间有一汽支点的钢维管的抗压捷强度设计羽值减小了梳约1/3，相差抵较大。设计要求明系梁垂直床方向每隔泻三跨设一邀道剪刀撑脚，边跨应赤设置，实朝际情况未嚷设，降低臭了支撑体谅系的总体说稳定性。3）钢立柱叔之间也未堤按设计要妙求设置剪智刀撑钢支撑寺安装位金置相对堪设计位格置偏差擦较大，贱最大达83.6满cm,平均为20.6盗cm；相邻恢钢管间却距与设盈计间距视偏差最叔大达65.0挠cm。安装掌偏差导法致支撑除钢管受承力不均炉匀和产初生了附眼加弯矩尿。4）部分钢电支撑的安哨装位置与旧设计要求纺差异较大5）钢支溜撑与地肯下连续敞墙预埋椅件未进危行有效盛连接钢管支乱撑与地绒连墙预舰埋件没董有焊接绘，直接内搁置在腹钢牛腿商上，没改有效连壮接易使缘瑞支撑钢杨管在偶妨发冲击聋荷载或领地下连迹续墙异粉常变形磨情况下似丧失支非撑功能明。2.5监测问题基坑工辣程不确非定性因资素多，物应实施俘信息化扇施工，琴监测是瓣基坑信银息化施殃工中必似不可少掌的手段忙，对基银坑工程营，监测仿单位应营科学、痛认真测厘试，及舒时、如赠实报告观土体位谋移、地鸡面沉降压、支撑朝轴力等维测试成民果。对柴于杭州瞧地铁工刚程在施御工方面立主要有撇以下一拥些问题批：电脑中贺的原始抱数据被提人为删泼除，通肺过对监守测人员望使用的湿电脑进栗行的数倾据恢复负，发现钻以下3个问题。（1）200掠8年10月9日开始有敌路面沉降薄监测点11个，至11月15日发生投事故前剖最大沉虹降316m轿m，监测喘报表没兔有相应锣的记录邪。（2）11月1日49号（北粗端头井踏东侧地谜连墙）身测斜管18m深处最吃大位移老达43.7振mm，与监范测报表扩不符。（3）2008年11月13日CX4抗5号测斜境管最大拆变形数炒据达65mm，超过挥报警值(40m日m)，与监测体报表不符遣。通过以乐上可以即发现，指电脑中峰的数据茅与报表稼中的数刚据不一使致，实高际变形这已超设坡计报警葱值而未贫报警，志可以认刮为监测捕方有伪琴造数据器或对内做对外两爽套数据职的可能氧性。（1）提供的厨监测报表牲中数据存寺在伪造现岗象，隐瞒丈报警数值坟，丧失了皱最佳抢险啄时机。（2）监测方必案中的监肌测内容和仁监测点数莲量均不满分足规范要蒜求。监测项目规范要求设计方案施工监测方案实际监测内容周围建筑物沉降和倾斜(地表沉降)√√√√（地表沉降）周围地下管线的位移√×××土体侧向变形√×××墙顶水平位移√√√√墙顶沉降√√√√支撑轴力√√√√地下水位√√√√立柱沉降√×××孔隙水压力△×××墙体变形△√√√墙体土压力△×××坑底隆起△√××监测项目设计图纸数量施工监测方案数量实际监测点数量地表沉降1288墙顶水平位移888墙顶沉降88