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二、深基坑工程事故類型及處理措施三、土方開挖階段事故預(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15分，正在施工的杭州地鐵湘湖站北2基坑現(xiàn)場發(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)濟損失4961萬元。

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

1、杭州地鐵深基坑事故概況杭州地鐵事故基坑，長107.8m，寬21m，開挖深度15.7～16.3m。設(shè)計采用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，重載車輛多，道路下有較多市政管線(包括上下水、污水、雨水、煤氣、電力、電信等)穿過，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，無承壓水。

土層序號土層名稱層厚(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)指標基坑土方開挖共分為6個施工段，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施工段完成土方開挖及全部鋼支撐施工，第4施工段完成土方開挖及3道鋼支撐施工、開始安裝第4道鋼支撐，第5、6施工段已完成3道鋼支撐施工、正開挖至基底的第5層土方同時，第1施工段木工、鋼筋工正在作業(yè);第3施工段雜工進行基坑基底清理，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臺挖機正在進行第5層土方開挖。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水，基坑內(nèi)最大水深約9m。下圖所示為一組事故現(xiàn)場照片。根據(jù)群勘查鹽結(jié)果困對基餐坑土籠體破斑壞滑含動面巴及地闖下連端續(xù)墻殺破壞更模式厲進行描了分與析，絨并繪劃制相誕應(yīng)的淹基坑奶破壞洗時調(diào)欲查平濕面圖取與施茅工工咳況圖電以及瓜基坑兼土體址滑動死面與單地下盾連續(xù)稅墻破場壞形豈態(tài)斷辣面圖辭。2.僅1欠破壞順模式唉分析2、機杭胖州地鈴鐵深付基坑蘋事故舒的原蛇因分旺析據(jù)靠礦近西士側(cè)地悄下連逗續(xù)墻認靜力謊觸探適試驗溜表明瓣，在肝絕對抖標高-8拖m～-1生0m處(近基隱坑底鴉部)，qc值為0.厲20陰MP井a(chǎn)（qc僅為蹦原狀貪土的30％左踢右）棉，土悶體受敬到嚴廁重擾丟動，升接近濟于重援塑土籍強度調(diào)，證挨明土囑體產(chǎn)廉生側(cè)輔向流若變，己存在淋明顯樹的滑師動面葉。西側(cè)黨地下悄連續(xù)杰墻墻罷底（光相應(yīng)井標高-2蔥7.穴0左右胖），C1孔靜顛探qc值約婦為0.卡6M壁Pa（qc為原北狀土宗的70％左兆右）堂，土翻體有岡較大正的擾險動，漠但沒巴有產(chǎn)塑生明榴顯的小側(cè)向軋流變傅，主乖要是帆地下喇連續(xù)刃墻底源部產(chǎn)略生過辟大位聞移而棗所致雷。杭州然地鐵渣破壞悔模式棉示意視圖2.會2勘察送問題由于且勘察勇工作釘量不倍足，暖加上碎勘察串人員愛對土耗性的備認識歌的不滋足，岡造成偽基坑下工程釘勘察毅資料先不詳傅細或腥土的甜物理摟力學(xué)悅指標狡取值武偏高缺，使壇設(shè)計纖計算王失誤疲引起每的事享故。葉如杭析州地姑鐵工谷程在其勘察丙方面隆主要減有以援下一栽些問蚊題：不符臉合規(guī)稻范要桑求1）基私坑采乞取原咬狀土去樣及犁相應(yīng)固主要吃力學(xué)響試驗秩指標垂較少畫，不匠能完源全反及映基狗坑土污性的竿真實嘴情況循。2）勘也察單洽位未涼考慮蠅薄壁券取土撥器對樂基坑鹿設(shè)計林參數(shù)錦的影兩響，健以及曲未根原據(jù)當(dāng)麗地軟價土特農(nóng)點綜剝合判啦斷選辭用推摘薦土鳥體力購學(xué)參孫數(shù)。3）勘尿察報赴告推壺薦的揉直剪谷固結(jié)處快剪蒙指標c、Φ值采支用。聰平均劍值，殿未按振規(guī)范御要求劉采用羞標準者值，旅指標端偏高姜。4）勘覽察報帽告提納供的以④2層的研比例趣系數(shù)m值（m=遼25獅00決kN胃/m恨4)與類詞似工童程經(jīng)印驗值耗差異良顯著充。提供坦的土捧體力斃學(xué)參劫數(shù)互埋相矛狐盾，歲不符夜合土拘力學(xué)乒基本判理論材。1）推襖薦用閱于設(shè)肥計的負主要職地層鐮土的靜三軸CU、UU試驗瘡指標晶、無笑側(cè)限堂抗壓重強度雞指標肝與驗權(quán)證值開、類字似工譜程經(jīng)絨驗值僚差異晶顯著苦。試驗平原始嗎記錄賭已遺護失，轟無法幻玉判斷旗其數(shù)錫據(jù)的奇真實斃性。2.扔3設(shè)計榆問題由于頁基坑嗽設(shè)計誓涉及弟到多倒種學(xué)撕科，醬如土鏡力學(xué)閥、基信礎(chǔ)工券程、敗結(jié)構(gòu)幟力學(xué)租和原陡位測桑試技揭術(shù)等肌，需駕要對古場地壓周圍草環(huán)境閃、施撥工條襖件、退工程伴地質(zhì)微條件熄、水直文地巴質(zhì)條勉件詳?shù)K細了勉解和虜掌握躬，是戒一門逝系統(tǒng)泡科學(xué)陵，具額有復(fù)謀雜性尼。所偽以目套前基曾坑支嘆護的槳設(shè)計增方案哈與措德施大題多數(shù)猛是偏擋于?？検氐亩?，即循便如根此，率如果術(shù)設(shè)計堆的人與員經(jīng)升驗不論足，括考慮腹不周修，也填易引低起相籮應(yīng)的削事故陣。對52腐2例基柄坑事辜故統(tǒng)廉計也伙說明瀉基坑提設(shè)計技的不壞足，劑是引愿發(fā)事扇故的傅重要燒原因依。杭蛛州地吐鐵工畢程在芬設(shè)計組方面紐奉主要糠有以謀下一谷些問撫題：計算掠參數(shù)田的選蒜擇1）設(shè)欄計單簡位未名能根割據(jù)當(dāng)東地軟囑土特畫點綜她合判苗斷、示合理扯選用腰基坑密圍護毯設(shè)計孟參數(shù)桂，力艦學(xué)參逮數(shù)選鋪用偏離高降軌低了羨基坑家圍護姻結(jié)構(gòu)偉體系捏的安酒全儲象備。2）設(shè)幕計中品考慮擴地面經(jīng)超載20預(yù)kP趣a較小沸?；澘游魅簜?cè)為贊一大裙道，黎對汽欣車動鳳荷載價考慮滋不足軟。根枯據(jù)實薯際情境況，劍重載輝土方捆車及屠混凝驅(qū)土泵啄車對定地面寒超載血宜取30財kP移a，與科設(shè)計撫方案20蒼kP希a相比奇，挖油土至虧坑底春時第會三道屬支撐鑄的軸課力、重地下開連續(xù)熄墻的信最大黨彎矩葡及剪渴力均騾增加粒約4%掛~5祖%，也祥降低象了一英定的顯安全瀉儲備爽?？紤]千不周鋤，經(jīng)排驗欠懂缺1）設(shè)助計圖價紙中掌未提嫌供鋼毀管支集撐與沸地下奴連續(xù)寬墻的需連接烘節(jié)點盾詳圖戴及鋼非管節(jié)悟點連疼接大蹤蝶樣，秒也沒炒有提呀出相天應(yīng)的臨施工步安裝恨技術(shù)禍要求命。沒吼有提尋出對效鋼管直支撐呀與地零連墻坦預(yù)埋齊件焊記接要渾求。2）從財?shù)刭|(zhì)稠剖面略和地判下連掠續(xù)墻足分布萄圖中兇可以握看出貝，對慈于本住工程螞事故乘誘發(fā)舍段的宏地下赤連續(xù)園墻插飾入深魄度略甜顯不盾足，拖對于島本工搏程，譽應(yīng)考膽慮墻孤底的恒落底賄問題遭。3）設(shè)勿計提俊出的腔監(jiān)測菠內(nèi)容百相對睜于規(guī)獻范少得了3項必氧測內(nèi)抹容。2.潑4乏施工價問題基坑瞧土方概超挖句以及誤支撐團施加蘋不及案時，謊支撐客體系環(huán)存在耳薄弱圓環(huán)節(jié)此，基男坑邊迅超載塑過大隊等均兼容易加引起遠基坑郵失穩(wěn)沉。由疾于在蒸以上壟因素田的作溜用下搜，會兄引起王基坑碧圍護狡結(jié)構(gòu)污變形蠻較大裝，容危易導(dǎo)規(guī)致支信撐破已壞或貧地下晉水管扶破裂暗，進規(guī)而引射發(fā)事釣故的明發(fā)生憤。如捧杭州職地鐵犯工程距在施民工方褲面主和要有戚以下蒼一些求問題羽。（1）土奏方超沉挖土方躲開挖伶未按慣照設(shè)崇計工暑況進感行，設(shè)存在協(xié)嚴重荷超挖錢現(xiàn)象庫。特廟別是特最后冷兩層尊土方芹（第復(fù)四層綿、第江五層悄）同悠時開制挖，贏垂直壩方向軋超挖導(dǎo)約3m，開捷挖到客基底導(dǎo)后水匆平方披向多細達26廁m范圍完未架孕設(shè)第妖四道美鋼支潛撐，博第三允和第渴四施估工段天開挖港土方紋到基鋼底后廣約有43必m未澆盜筑混香凝土婚墊層歲。土佳方超羽挖導(dǎo)街致地甩下連熄續(xù)墻鎖側(cè)向重變形悉、墻存身彎斷矩和白支撐學(xué)軸力苗增大計算土層參數(shù)情況類型最大變形（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)紙計工女況相備比，錫如第適三道異支撐傾施加短完成薪后，哄在沒努有設(shè)行置第脅四道察支撐政的情鼠況下混，直瞞接挖樣土至畜坑底真，第象三道核支撐即的軸梅力增枝長約43令%，作咸用在華圍護科體上揚的最警大彎帥矩增龍加約48孩%，最饅大剪偏力增耳加約38硬%；超鑰過截訴面抗醬彎承跟載力圓設(shè)計靠值14虜63縱kN忽?m浴/m。支撐后體系鴉問題1）現(xiàn)掀場鋼塑支撐塔活絡(luò)唯頭節(jié)漢點承晚載力未明顯田低于回鋼管虧承載兆力鋼支迫撐體追系均拾采用硬鋼管乓結(jié)合叔雙拼藥槽鋼凱可伸絮縮節(jié)公點，較施繪加預(yù)厲應(yīng)力清后鋼急楔塞頌緊傳用遞荷魚載但裂該節(jié)銜點的蟲設(shè)計犯、制浙作加伏工、關(guān)檢贏測、惰驗收撐、安皂裝施霸工等丸均無疑標準盲可依載，暫處于眨無序偏狀態(tài)現(xiàn)場烏取樣腫試驗軟結(jié)果埋表明委，悶正常獄施工倍狀態(tài)玻下該頸節(jié)點趁的承依載力米為3已00搬0k智N，明削顯低顏于上接述鋼爛管的絮承載圾力計擠算值54且79穴kN。如果鍛在未吸設(shè)置晉第4道支嶺撐的規(guī)情況踐下直振接挖膏土至及坑底畏，第3道鋼皇管支姥撐的兄最大烏軸力讓均超餐過鋼父管支群撐軸盞心受虹壓承練載力昨設(shè)計氣值3迎00屑0k歐N如果嘉進一扭步考奸慮活志絡(luò)頭零偏心杠、鋼巨楔沒言塞滿姻活絡(luò)權(quán)頭間鈴隙等旅節(jié)點灘薄弱由因素為，凍實際承作用晚于第3道支趙撐的瞧軸力擇與鋼濤管節(jié)士點的塑承載嫩能力附之間癥的差津距將股更大僅。現(xiàn)場裁鋼支崗撐體社系的罪破壞枕狀態(tài)郵表明刮：丈大部床分破丟壞均懂為該腰節(jié)點盞破壞擦，充尚分說巡壽明該甲伸縮志節(jié)點苗不滿澇足與萬鋼管摩等強其度治、等除剛度戴的連燃接要偶求。2）鋼險管支邪撐與島工字腸鋼系伍梁的軟連接羊不滿乖足設(shè)銷計要課求設(shè)計珍要求巴鋼管叼支撐梯在系刻梁擱球置處瓣，需動采用成槽鋼蝕有效邪固定徐，實賀際情帥況部家分采覽用鋼坦筋（密有的護已脫芳開）貸固定期、部終分沒增任何保固定降措施棋，這送使得驗鋼管冒計算紋長度守大大桐增加洲，鋼供管彎犧曲現(xiàn)蛙象不嗚同程便度存柴在，僵最大餃彎曲兵值達11襪.7烏6c聞m，由瞧于偏溪心受柳壓降波低了焰鋼管青支撐議的承尚載力此。兩端喜鉸支嫁、中舞間無齡支點幣鋼管讓抗壓院強度頭設(shè)計剝值鋼材型號連接方式穩(wěn)定系數(shù)φφfA(kN)Q235軋制0.6334057焊接0.5533541兩端鉆鉸支蹦、中灣間有枯一支飼點鋼匆管抗周壓強杰度設(shè)指計值鋼材型號連接方式穩(wěn)定系數(shù)φφfA(kN)Q235軋制0.9155865焊接0.8555479從以沖上計綿算可婚以看縮慧出，出在本溫工程唐中，21府.0慨5m無支胞點的簡鋼管昌相對自中間銜有一批支點匹的鋼縱管的六抗壓貸強度殊設(shè)計備值減網(wǎng)小了腿約1/座3，相難差較眾大。設(shè)計獄要求咐系梁廢垂直鳳方向醋每隔隊三跨摘設(shè)一宇道剪為刀撐麗，邊彎跨應(yīng)撫設(shè)置滔，實歷際情昆況未籌設(shè)，榜降低期了支黑撐體識系的活總體吹穩(wěn)定魯性。3）鋼蘭立柱垮之間撞也未馬按設(shè)忍計要辟求設(shè)覽置剪你刀撐鋼支誕撐安嶄裝位潛置相伸對設(shè)勾計位億置偏暮差較胡大，閥最大掛達83灶.6潑cm角,平均皺為20羞.6潔cm；相填鄰鋼肺管間紡距與樓設(shè)計傭間距小偏差塑最大越達65竄.0排cm。安陳裝偏隸差導(dǎo)解致支液撐鋼懇管受覆力不覺均勻巧和產(chǎn)劃生了頌附加襪彎矩束。4）部拿分鋼源支撐盯的安賺裝位窄置與擁設(shè)計濃要求仰差異慘較大5）鋼妄支撐負與地圓下連怪續(xù)墻盜預(yù)埋搞件未盆進行歡有效漏連接鋼管衡支撐希與地透連墻企預(yù)埋候件沒皂有焊拉接，櫻直接黨擱置頓在鋼姐牛腿等上，虧沒有頌效連梳接易胃使支恢撐鋼閘管在愈偶發(fā)末沖擊麥荷載士或地推下連鄉(xiāng)豐續(xù)墻陸異常互變形曾情況旋下喪突失支供撐功病能。2.并5監(jiān)測盡問題基坑鳳工程眼不確桑定性工因素塘多，傍應(yīng)實攝施信撫息化晃施工咽，監(jiān)椅測是亡基坑號信息銹化施膛工中脖必不暢可少予的手通段，六對基政坑工悟程，齊監(jiān)測飾單位比應(yīng)科考學(xué)、毀認真舉測試勻，及剛時、誘如實沿報告詳土體菊位移蛇、地勿面沉掃降、敞支撐以軸力丘等測黃試成抓果。蘋對于擱杭州沸地鐵垂工程太在施位工方刑面主愈要有攀以下秒一些桑問題驗：電腦露中的評原始跟數(shù)據(jù)瓶被人緣瑞為刪渠除，植通過郊對監(jiān)搭測人率員使繼用的駐電腦藏進行兆的數(shù)某據(jù)恢艷復(fù)，趟發(fā)現(xiàn)愈以下3個問英題。（1）20遵08年10月9日開筐始有平路面普沉降說監(jiān)測謎點11個，掃至11月15日發(fā)零生事吳故前泰最大伏沉降31純6m種m，監(jiān)總測報席表沒懸有相醒應(yīng)的健記錄民。（2）11月1日49號（橫北端譽頭井六東側(cè)沫地連釀墻）敞測斜最管18稻m深處門最大紀位移省達43踩.7高mm，與我監(jiān)測某報表評不符解。（3）20領(lǐng)08年11月13日CX暈45號測恭斜管笨最大躁變形越數(shù)據(jù)思達65轟mm，超稍過報欠警值(4依0m叨m)，與橋監(jiān)測從報表如不符仁。通過撞以上惡可以贊發(fā)現(xiàn)妹，電訊腦中葵的數(shù)稠據(jù)與廊報表氧中的暗數(shù)據(jù)收不一耕致，份實際繞變形抵已超摸設(shè)計爪報警鉗值而趨未報瞞警，援可以們認為瓣監(jiān)測固方有寧偽造駝數(shù)據(jù)渠或?qū)鑳?nèi)對回外兩送套數(shù)勸據(jù)的鹿可能供性。（1）提部供的座監(jiān)測濾報表傳中數(shù)辯據(jù)存澇在偽著造現(xiàn)部象，蛛隱瞞芽報警工數(shù)值悠，喪返失了皇最佳鋼搶險恭時機赤。（2）監(jiān)劑測方贏案中明的監(jiān)爪測內(nèi)右容和秒監(jiān)測獻點數(shù)漸量均洞不滿海足規(guī)覽范要膝求。監(jiān)測項目規(guī)范要求設(shè)計方案施工監(jiān)測方案實際監(jiān)測內(nèi)容周圍建筑物沉降和傾斜(地表沉降)√√√√（地表沉降）周圍地下管線的位移√×××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)測項目設(shè)計圖紙數(shù)量施工監(jiān)測方案數(shù)量實際監(jiān)測點數(shù)量地表沉降1288墻頂水平位移888墻頂沉降888支撐軸力2244地下水位20m/孔（5孔）20m/孔（5孔）1墻體