工程事故分析及处理

PAGE1绪论1.1前言：工程事故定义得知，工程事故研究工作包括了土木水利建筑领域所有地上地上、水底工程的事故研究，包括了从岩土工程、土木结构、砖石结构、砖混结构、钢筋混凝土结构、钢结构和薄膜结构等各种不同结构类型事故类型的研究。所涉及的不仅有力学和结构的经典理论，而且有许多新的理论与技术。对事故形成的原因与事故造成的后果进行研究，是事故研究的主要方面，范围很广。它包括对设计方法和设计图样的研究，施工工艺和施工档案的研究，使用情况和事故发生发展过程的研究，以及事故后果对经济政治方面造成的影响的研究。有时甚至要涉及到对国家标准规范合理性的研究。工程事故分析工作的目的既然是要对已出现的事故做出结论，那么就要涉及到经济责任和刑事责任的追究。因此，工程事故分析工作的性质很类似法医的工作。法医的工作指示对受害者死伤的原因作出结论，其影响而且是有限的。而对于工程事故，尤其是对于重大工程事故的分析，他的结论会关系到国家的经济建设和人民的生命财产安全，其技术含量更高，责任更大。1.2工程事故分析课题的研究目的1.查明事故原因对于工程事故要进行认真严肃的分析与研究，最现实且明确的目标是要查清楚事故原因，追究事故责任。2.提出处理对策对于工程事故进行分析研究的目的是在于处理事故的对策，提出具体的技术上可行的，经济上合理的加固处理方案。对于工程事故的处理时意向不能掉以轻心、马虎对付的技术工作。3.提高防范意识防范意识就是要把预防安全生产事故的发生放在安全生产工作的首位。“预防为主”是实现“安全第一”的最重要手段，采取正确的措施和方法进行安全控制，从而减少甚至消除事故隐患，尽量把事故消灭在萌芽状态，这是安全控制最重要的思想。1.3工程事故分析研究工作流程1.围绕工程事故分析工作这个主题按步骤分阶段开展研究；2.通过现场考察和检测弄清事故真相，包括结构裂损现状和可能发展趋势的初步估计等；3.通过对现状的分析找出工程损伤和事故原因。主要是对结构损伤、裂缝进行分析；4.对现状和原因的确认后，再选择处理方案，这是事故分析的具体目标；5.通过经验总结，加强事故防范意识。1.4本文主要研究内容由于工程事故研究工作包括了土木水利建筑领域所有地上地上、水底工程的事故研究，所以研究的方向广泛，本文主要以坍塌工程事故进行分析及处理来研究，并作为类似事故的参考。坍塌工程事故坍塌工程事故发生可能是因勘测、设计、构造、制造、安装与使用等因素相互作用引起的。而这些因素中。某些因素引起突发事故。另一些因素可能导致消耗性逐渐发生的事故，从安全上讲，突发事故是危险的。所以，研究并探讨坍塌工程事故发生的原因，更具有普遍性、地方性和经验性，对它的分析后得到的经验教训，更是建筑工程技术人员需要不断积累的知识财富。并对坍塌工程事故采取有效的防止措施，是一个值得重视的课题。2.1工程坍塌事故概述工程坍塌事故是指在外力和重力的作用下，超越自身极限强度的破坏成因，结构稳定失衡坍塌而造成高处坠落、物体打击和挤压伤害的事故。这类事故因塌落物自重大，作用范围大，往往伤害人员多，后果严重，为重大或特大人身伤亡事故。工程坍塌事故主要分为：土方坍塌、模板坍塌、脚手架坍塌、拆除工程坍塌、建筑物及结构物的坍塌事故等五种类型。前四种类型一般发生在施工作业中，而后一种一般发生在使用过程中。2.2坍塌事故研究建筑物的坍塌原因极为复杂，也难以用理想化的力学模型进行表述，现在以常见的三种不同的坍塌原因进行分析2.2.1整体坍塌建筑物的整体坍塌与建筑物的上部结构，包括建筑物基础在内的建筑物整体的设计标准承载能力、刚度特征，均无必然关系。甚至相反，越是上部结构设计标准偏高，刚度偏大的建筑物，出现整体坍塌的可能性就越大。整体坍塌后的建筑物虽然失去了使用功能，但其内在的结构构件，却可能仍然完整无损。在上部结构和基础的整体刚度无线大二地基相对软弱的情况下，基地与低级接触界面必然保持平面状态，低级的压缩变形量也必然是均匀的。这样，基础底面下基于马鞍型压力强度分布规律，必然在底板周边出现压力集中现象。如果低级指示刚度偏低但土质均匀，则在周边压力强度集中地条件下，可能出现的是地基整体冲剪破坏，如表2-1所示。假如地基除了刚度不够，还同时存在土质不均的问题，则一面或某一角点应力集中现象严重那么必然在哪里率先形成塑性体，出现局部剪切基础破坏问题，导致建筑物坍塌，如表2-2所示。表2-1基底边沿的压力集中现象与地基冲剪破坏事故表2-2局部剪切挤出破坏与整体倾斜事故若要避免出现冲剪破坏事故，只能放大基底面积，减少附加压力Pd值，或者是改变基底的平面邢台，扩散基底压力，避免基础边沿的压力集中，以免一起重建破坏。若要避免有剪切基础破坏一起整体倾斜事故，可以沿基础周边大一圈约束桩，或利用现成的基坑护坡桩，对地基土进行约束，以提高其抗剪能力，这样就可以避免基础破坏和整体倾斜事故的出现。2.2.2局部坍塌局部剪力破坏一层结构构件的内力增长幅度最大，随着楼层的增高，内力增长幅度逐渐变小。框架柱轴力增长幅度在顶层减小为零，相邻框架梁的剪力和弯矩增长幅度的差别随着楼层的增加逐渐变小，在顶层，相邻框架梁的剪力和弯矩增长幅度基本相等。相临框架柱轴力、框架梁剪力和弯矩政治幅度和其与破坏柱的距离有关，距离破坏柱越近，内力增长幅度越大，反之，越小。然而局部剪力破坏坍塌事故多出现在整体性较差的预制构件体系。比如由于钢屋架或钢筋混凝土屋架的承载力不够、变形太大引起的屋顶坍塌事故，就是曾静在国内外工业厂房中频繁出现。一般情况下发生连续性坍塌就会发生局部坍塌，只有在建筑结构整体性及差的情况下，才能构成整体坍塌。2.2.3裂损坍塌结构裂缝从其孕育阶段裸眼难辨的微裂现象开始，逐渐发育拓展，引起构件损伤、结构变形、体系失稳，最后发展到工程坍塌。从这一繁盛发展的全过程看，有其必然性，也有规律。但从时间上看，则差异很大，有些裂缝发展缓慢，可以经历多少年，而结构却能坚持不倒，而又些裂缝则发展迅猛，一夜之间，连锁反应，恶性循环，就可能发展成坍塌事故。凡是工程结构都由具有一定材料强度的结构构件组成。所谓材料强度，实际上市指组成材料的分子接否之间具有足够的粘附力、咬合力和内聚力。由于某种外力或内力的破坏作用，导致结构材料分子之间的粘附力、咬合力和内聚力降低或消失，而使材料分子之间沿一定的界面先互相分离。而建筑物裂缝吉祥如果任其发展下去，建筑物的变形、失稳与坍塌现象就会出现。随着裂缝所在建筑结构上部位的不同，其开裂原因的不同，产生的原因和后果也不同。因为不同的结构部位有其不同的受力条件和不同的抵抗能力。因此也就有不同的开裂原因、发展趋势和后果。根据部位不同，可以细分为一下几种不同裂缝：基础裂缝：分布在独立基础、条形基础、筏板基础或箱型基础上，多因低级沉降不均引起。以筏板基础上出现的贯通裂缝危险性为最大；柱身裂缝：分水平裂缝与纵长裂缝等情况，以纵长裂缝危险性为最大，而水平裂缝出现的几率较高；梁身裂缝：分梁底面裂缝、梁侧面裂缝、梁端倾斜缝等几种，以梁端倾斜缝危险性为最大。梁底保护层裂缝较细微而秘籍，梁侧里面枣核型裂缝最为明显，容易引起关注；节点裂缝：危险性极大，加固处理难度最大，但出现几率不高；然而对于这些裂缝的一般处理方法有以下几种：表面修补：常用的方法有压实磨平，涂抹环氧树脂胶粘剂，喷涂水泥砂浆或细石混凝土，压抹环氧胶泥，环氧树脂粘贴玻璃丝布，增加整体面层、钢锚栓缝合等；局部修复法：常用的有充填法、部分凿除重新浇筑混凝土等；水泥压力灌浆法：适用于缝宽大于0.5mm的稳定裂缝；化学灌浆：可灌入缝宽大于0.05mm的裂缝；减少框架结构内力，常用的方法有卸载或控制何在，设置卸荷结构，增设指点或支撑，改简支梁为连续梁等；框架结构内力，常用的方法有正价钢筋、加厚板，外包钢筋混凝土、外包刚、粘贴钢板、预应力补强体系等；改变框架结构方案：加强整体刚度，例如，框架雷锋采用增设隔板深梁法处理；其他方法：如拆除重做，改善框架结构使用条件，通过实验或分析论证不处理等。2.3坍塌事故与自然灾害的关系在工程事故分析中，人们往往把事故的问题的很多责任事故统统规划自然灾害以逃脱责任，躲避惩罚。这不仅失去公正，而且对经验的总结、技术的进步，事故的防范也不利。比如说四川汶川地震，几乎整个城市的建筑物被摧毁，死伤惨重，而在这场地震中的“刘汉希望小学”的教学楼不仅楼没有垮，奇迹的是，连教学楼正面那块长十几米、高三层楼的玻璃幕墙一小块都没有碎。因此，绝不能把认为的错误统统算在自然灾害，灾难时可以一早人们的积极努力去减免以消除的，抗震设计中的安全设防三准则中规定“小震不坏，中震可修，大震不倒”。滑坡、山崩、地动、地陷、水灾、火灾等所有能导致建筑物坍塌的自然灾害都应该像抗震设防三准则一样有个设防底线，有了这些规定，自然灾害就可以规范的。既然可以防范而不加防范，那就是责任事故。当然，自然环境是在不断发生变化的，很多问题，过去都无法发现的，只有通过不断地分析处理后才能真正的避免。2.4坍塌事故的预防措施既然坍塌事故会给人们与社会造成如此大的损失，就必须遵循国家的安全生产方针是“安全第一、预防为主、综合治理”。生产首先抓安全，组织和指挥生产时，首先要认真全面地分析生产过程中存在的和可能产生的危险有害因素的种类、数量、性质、来源、危害程度、危害途径及后果，可能产生危险有害作用的过程、设备、场所、物料和环境，为制定预防措施提供依据，搞安全、防事故，首先要知道哪些有危险，然后有针对性地采取预防措施，危险预知是第一位的。坍塌事故等到已经发生或即将发生时再来救治，必然是徒劳无益的了。越是防范得早，就越省事，越能见效。坍塌事故的根源可能出现在工程实践的全过程，防止坍塌事故的基本安全要求：1）工程土方施工，必须单独编制专项的施工方案，编制安全技术措施，防止土方坍塌，尤其是制定防止毗邻建筑物坍塌的安全技术措施。①按土质放坡或护坡施工中，要按土质的类别，较浅的基坑，要采取放坡的措施，对较深的基坑，要考虑采取护壁桩、锚杆等技术措施，必须有专业公司进行防护施工。②降水处理对工程标高低于地下水以下，首先要降低地下水位，对毗邻建筑物必须采取有效的安全防护措施，并进行认真观测。③基坑边堆土要有安全距离，严禁在坑边堆放建筑材料，防止动荷载对土体的震动造成原土层内部颗粒结构发生变化。④土方挖掘过程中，要加强监控。⑤杜绝“三违”现象。2）模板作业时，对模板支撑宜采用钢支撑材料作支撑立柱，不得使用严重锈蚀、变形、断裂、脱焊、螺栓松动的钢支撑材料和竹材作立柱。支撑立柱基础应牢固，并按设计计算严格控制模板支撑系统的沉降量。支撑立柱基础为泥土地面时，应采取排水措施，对地面平整、夯实，并加设满足支撑承载力要求的垫板后，方可用以支撑立柱。斜支撑和立柱应牢固拉接，行成整体。3）要加强对脚手架、井字架、操作平台的安全技术管理，要防止脚手架、井宇架、操作平台坍塌事故的发生，必须做到材料和构造应符合相应技术标准的规定，脚手架、井字架、操作平台高度超过标准规定时，应有专项设计计算，并经审查批准，架子搭设和拆除人员除应持证作业外，还要有能指导施工的方案，并在搭拆前进行书面交底。脚手架、井字架、操作平台经施工技术安全部门验收合格后方可使用，在使用中严禁超载。4）要加强现场检査，及时纠正违章，消除事故隐患。要避免各类坍塌事故的发生，必须坚持安全检査的制度化、经常化，在检查中，要突出对重点人物、重点部位的控制，及时纠正人的违章行为，及时消除物的不安全状态，做到心中有数，万无一失。5）严格控制施工荷载，尤其是楼板上集中荷载不要超过设计要求。2.5坍塌事故应急救援预案坍塌事故抢救应按事故到来之前和事故出现以后两种情况来进行讨论。在事故到来之前的紧要关头，抢救工作组织和发挥得好，就可专危为按，同样，事故出现以后，为了抢救伤者，更需要紧张有序、快速见效的抢救工作。一.报告1、报告流程当事故发生时、按以下工作流程迅速报告：事故发现人→工程部、质量安全部门→医院→主管安全副总经理→项目部总经理→闽交公司总经理2、报告内容现场伤害事故发生时间、地点、伤亡和财产损失基本情况，可能产生的后果、性质、当前现场状况初步减少伤亡损失的应急措施。二、联络1、医疗救护组与大同市人民医院急救中心取得联系，报告事故地点人员伤亡情况，联系医务人员及救护车辆。

2、抢救疏散组随时与急救中心保持联系，指挥疏散，小组派专人在路口引导救护车辆，以便顺利准确到达指定地点。三、疏散1、疏散组首先了解事故现场有无被困地点和抢救通道是否畅通。2、疏散组在极易造成拥挤疏散通道布置专人看护。3、疏散组派专人引导疏散至安全地带，并确认是否有人员未能脱离危险区，如存在立即进行施救。4、指挥组调派现场安全值班车辆到达事故现场待令，并联系施救所需设备、器具。四、应急措施抢救疏散组迅速对事故现场是否存在二次危险源进行确认、防止事故蔓延扩大。若事故现场存在有再次发生事故的危险源时，在采取可能的应急措施后，立即抢救疏散被困现场人员，立即组织施救。发生坍塌事故1、抢救疏散组立即使伤员脱离危险区域。2、在医疗人员未到之前救护组人员根据伤势情况采取止血、人工呼吸相应急救措施。3、救护组确认疏散出来的人员伤势情况。4、根据伤势情况、救护组依照先重后轻的原则分批送往指定医院进行救治。五、现场保护1、成立由项目部总经理牵头、由工程部、质量安全部门等部门人员组织的事故调查组、配合有关部门收集相关证据分析事故原因。2、安全警戒组划定安全警戒区域并组织相关人员认真保护事故现场，凡与事故有关的物体、痕迹、状态均不得破坏，为抢救伤员需要移动现场某些物体时，必须做好现场标志。2.6典型案例分析海珠城广场基坑坍塌事件，对坍塌原因的争论也随着“专家调查组”得出权威结论、政府权威公布画下一个圆满的句号，不像“周老虎”事件，政府部门死不认错，到头来留下一个贻笑大方的“正龙拍虎”典故。沸沸扬扬的事件往往经过一段时间的沉淀更能反映出问题的本质来，探究其中的真实原因，避免类似问题的发生是非常必要的，下面就对这一事故的真实原因进行思考和分析。2.6.1事故经过海珠城广场基坑周长约340米，原设计地下室4层，基坑开挖深度为17米。该基坑东侧为江南大道，江南大道下为广州地铁二号线，二号线隧道结构边缘与本基坑东侧支护结构距离为5.7米；基坑西侧、北侧邻近河涌，北面河涌范围为22米宽的渠箱；基坑南侧东部距离海员宾馆20米，海员宾馆楼高7层。2005年7月21日12时左右，在海珠区江南大道南海珠城广场工地深基坑发生滑坡。这个基坑自2002年10月31日在未领取建筑工程施工许可证情况表2-3海珠城广场基坑事故现场下开始施工，中间多次停工，直到2005年7月7日才由广州市建委发给建筑工程施工许可证，7月15日完成施工，历时2年9个月。2005年7月21日中午，基坑南边发生滑坡，不仅基坑东南角的斜撑掉落，导致东边约20米深的支架临空悬壁对地铁产生严重威胁，而且南面海员宾馆的基础桩也因脱空而导致楼房近基坑侧边坍塌，旁边的居民楼墙体开裂。基坑倒塌时，5人受伤，6人被埋，其中3人被消防队员救出，另3人不幸遇难，基坑倒塌前1个小时，施工单位测量的挡土桩加钢管内支撑部分最大位移为4cm。监测单位在倒塌前两天测出的基坑南侧喷锚支护部分的最大位移近15cm。2.6.2事故原因分析1、超挖：原设计4层基坑17米，后开挖成五层基坑（20.3米），挖孔桩成吊脚桩；2、超时：施工与设计不符，基坑施工时间过长，基坑支护受损失效，构成重大事故隐患。基坑支护结构服务年限一年，实际从开挖及出事已有近三年；3、超载：坡顶泥头车、吊车、钩机、超载，导致基坑坡顶严重超载，致使基坑南边支护平衡打破，坡顶出现开裂。；4、地质原因：岩面埋深较浅，但岩层倾斜。南侧岩层向基坑内倾斜，软弱强风化夹层中有渗水流泥现象，施工时未及时调整设计和施工方案，错过排除险情时机。5、基坑变形量明显增大及裂缝增长时未能及时作加固处理。2.6.3出现类似事故的处理方法一、吊脚桩的分析与处理1、吊脚桩产生原因：1)预制桩尖的混凝土质量差,强度不足,被锤冲破挤入桩管内。初拔管时振动不够,桩尖未压出来,拔至一定高度时,桩尖才落下来,但卡在硬土层,落不到底而造成吊脚。2)桩尖活瓣沉到硬层受土压实或土粘性大,抽管时活瓣不张开,至一定高度时才张开,混凝土下落但不密实,有空隙。3）基坑土层超挖，使桩尖露出地面。2、吊脚桩的预防措施与处理方法1)严格检查预制混凝土桩尖的强度和规格,防止桩尖压入桩管；2)为防止活瓣不张开,可采用“密振慢抽”办法,开始拔管,50cm范围内,可将桩管反插几下,然后再正常拔管；3)沉管时用吊铊检查探测桩尖处是否有泥土缩入管内。如发现有,应及时拔出处理或将孔回填砂后重新再沉管。如混凝土离脚较高才落下,即应进行反插或多沉密击；二、支护受损分析及处理基坑支护作为一个结构体系，应要满足稳定和变形的要求，即通常规范所说的两种极限状态的要求，即承载能力极限状态和正常使用极限状态。所谓承载能力极限状态，对基坑支护来说就是支护结构破坏、倾倒、滑动或周边环境的破坏，出现较大范围的失稳。一般的设计要求是不允许支护结构出现这种极限状态的。而正常使用极限状态则是指支护结构的变形或是由于开挖引起周边土体产生的变形过大，影响正常使用，但未造成结构的失稳。因此，基坑支护设计相对于承载力极限状态要有足够的安全系数，不致使支护产生失稳，而在保证不出现失稳的条件下，还要控制位移量，不致影响周边建筑物的安全使用。因而，作为设计的计算理论，不但要能计算支护结构的稳定问题，还应计算其变形，并根据周边环境条件，控制变形在一定的范围内。基坑支护失效处理方法：①、做钢管内支撑，两端分别支于工程桩和围护桩与锚杆连接处；②、做锚杆③、地面以上部位做钢筋地锚。④、对于支护桩桩间的渗水处用水泥砂浆涂抹等。三、基坑坡顶超载分析及处理基坑坡顶超出荷载要求，使坑边压力增加，从而使基坑支护承受压力增加，达到支护承载能力的极限状态时，支护出现大范围的失稳，使基坑发生坍塌。处理方法：把坑边荷载转移。四、基坑渗水分析及处理基坑工程中对场区地下水处理采用排降法较阻挡法的最大缺陷是会引起邻近建筑物的不均匀沉降。由于每个井点周围的水位降低是呈漏斗状分布，整个基坑周围的水位降落必然是近大远小呈曲面分布。水位降低一方面减小了土中地下水对地上建筑物的浮托力，使软弱土层受压缩而沉降；另一方面空隙水从土中排出，土体固结变形，本身就是压缩沉降过程。地面沉降量与地下水位降落量是对应的，地下水位降落的曲面分布必然引起邻近建筑物的不均匀沉降。当不均匀沉降达到一定程度时，邻近建筑物就会裂缝、倾斜甚至于倒塌。因此配合基坑边坡支护进行降水设计和施工，必须高度重降水对邻近建筑物的影响，把不均匀沉降限制在允许的范围内，以确保基坑及周围建筑物的安全。为此，可以从以下几方面制定减少不均匀沉降的措施。1、在降水井点与重要建筑物之间设置回灌井、回灌沟，降水的同时降水灌其中，使靠近基坑的建筑物一侧地下水位降落大大减小，从而控制地面沉降。

2、减缓降水速度，使建筑物沉降均。在邻近建筑物一侧将井点间距加大以及调小抽水设备的阀门等，减小出水量以达到降水速度减缓的目的。

3、提高降水工程施工质量，严格控制出水的含砂土量，以防止地下砂土流失掏空，导致地面建筑物开裂。

4、布设观测井和沉降、位移、倾斜等观测点，进行定时观察、记录、分析，随时掌握水位降低和基坑周围建筑物变化动态。同时，还要了解抽水量和含砂量。发现问题及时采取措施，预防事故发生。五、人为因素分析及处理工程事故统计资料表明，越是危险性大的场合越不容易出事故，而事故发生可能性小的场合反而容易出事故。这是因为危险性大人们思想高度重视。如酒后作业，违章操作，不停机维护，不带防护用品等，并不一定每次都发生事故，使人的警惕性放松。相反，严格按照操作规程作业，遵守劳动纪律，不但人的行为受到约束，还增加了一些麻烦，于是经常有人抱着侥幸心理违章作业，一次得逞，胆子越来越大，终至酿成工程事故。造成工程事故的其他主观原因还有安全规章制度不健全，劳动纪律松弛，对安全管理工作漠不关心，思想上不重视，责任心不强，设备检查不细致，相互之间配合不协调等。加强安全检查和监督力度，严格遵守操作规程，加强尊守劳动纪律，经常进行安全培训，做到班前讲安全、班中检查安全、班后总结安全。提高工人的安全意识，减少事故发生。总之，工程事故预防并不是一件在技术上特别复杂困难的工作，但是引发事故的原因却是多种多样的，因此我们对工程事故的预防要采取多方面的措施，在人员安全教育及安全设施方面都要加大投入力度。结论与展望3.1结论本文基于工程实例，通过理论分析和用工程坍塌事故进行分析及处理来研究，并作为类似事故的参考。主要结论如下：工程事故原因最基本的因素:人——知识、技能、经验、行为等；物——材料与制品、机械设备、建筑物类别、结构构件型式、工具仪器等；自然环境——大风、大雪、严寒、高温；社会条件——设计、施工、建设、使用、监理、监督、管理等；违背建设程序：1.设计错误没有及时整改，无图施工，任意修改设计，不按图施工，施工顺序错误，未经质量验收就使用等；2.项目基础工程不经可行性论证，不做调查分析就定案，没有搞清楚工程地质、水温地质等因素就开工；影响工程事故的因素繁多，造成工程事故的原因错综复杂，即使是同一类工程事故，而原因却可能多种多样截然不同。使得对工程事故进行分析，判断其性质、原因及发展，确定处理方案与措施等都增加了复杂性及困难；工程项目一旦出现工程事故，其影响较大。轻者影响施工顺利进行、拖延工期、增加工程费用，中者则会留下隐患成为危险的建筑，影响日后的使用功能或不能使用，更严重的还会引起建筑物的失稳、蛋挞