深基坑工程事故案例分析..ppt
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1、地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理深基坑工程事故案例分析深基坑工程事故案例分析地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理一、深基坑的概念及特点一、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三、土方开挖阶段事故预防四、深基坑工程事故预防及处理四、深基坑工程事故预防及处理五、五、深基坑工程事故案例分析深基坑工程事故案例分析地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理五、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 1.1 事故调查结果公布事故调查结果公布
2、 20082008年年1111月月1515日下午日下午3 3时时1515分,正在施工的杭州地铁湘湖站北分,正在施工的杭州地铁湘湖站北2 2基基坑现场发生大面积坍塌事故,造成坑现场发生大面积坍塌事故,造成2121人死亡,人死亡,2424人受伤人受伤(截止截止20092009年年9 9月月已先后出院已先后出院),直接经济损失,直接经济损失49614961万元。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
3、单位施工监测失效,施工单位没有采取有效补救措施。施工监测失效,施工单位没有采取有效补救措施。1 1、杭州地铁深基坑事故概况、杭州地铁深基坑事故概况地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理 杭州地铁事故基坑,长杭州地铁事故基坑,长107.8m107.8m,宽,宽21m21m,开挖深度,开挖深度15.715.716.3m16.3m。设计。设计采用采用800mm800mm厚地下连续墙结合四道(端头井范围局部五道)厚地下连续墙结合四道(端头井范围局部五道)609609钢管支撑钢管支撑的围护方案。地下连续墙深度分别为的围护方案。地下连续墙深度分别为31.5m31.5m 34.5m
4、34.5m。基坑西侧紧临大道,。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、包括上下水、污水、雨水、煤气、电力、电信等煤气、电力、电信等)穿过,东侧有一河道,基坑平面图如下图所示。穿过,东侧有一河道,基坑平面图如下图所示。1.2 1.2 工程概况工程概况地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理根据勘察,北根据勘察,北2 2基坑西侧坍塌区为深厚的淤泥质土层,平均厚度基坑西侧坍塌区为深厚的淤泥质土层,平均厚度32m32m,最大厚度最大厚度35m35m,天然含水率近,天然含水率近50%50%,
5、呈流塑,呈流塑-软塑状,土体力学性质差。软塑状,土体力学性质差。地下潜水位为地下潜水位为0.5m0.5m,无承压水。,无承压水。地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理土土层层序序号号土土层层名名称称层层厚厚(m)(m)含含 水水 率率湿湿 密密度度土土 粒粒 比比 重重天天 然然 孔孔 隙隙 比比液液 限限塑塑 限限塑塑 性性 指指 数数液液 性性 指指 数数W W(%)(%)(g/cm(g/cm3 3)GsGse el l(%)(%)p p(%)(%)I IP PI IL L2 2粘质粘质粉土粉土4 430.530.51.901.902.702.700.850.85
6、2 2淤泥质淤泥质粘土粘土161648.648.61.711.712.742.741.371.3741.841.822.322.319.519.51.351.351 1淤泥质粉淤泥质粉质粘质粘土土171745.245.21.721.722.732.731.301.3037.537.521.521.516.016.01.481.482 2粉质粘土粉质粘土夹粉夹粉砂砂9933.033.01.831.832.722.720.940.9433.533.520.120.113.413.40.960.96各土层的物理指标各土层的物理指标地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理土层土
7、层固结快剪值固结快剪值三轴三轴CUCU值值c cC Ccucucucu2 2粘质粉土粘质粉土3.93.928.828.83.93.928.828.82 2淤泥质粘土淤泥质粘土13.513.510.610.612.312.313.213.21 1淤泥质粉质粘土淤泥质粉质粘土131314.514.5131313.813.82 2粉质粘土夹粉砂粉质粘土夹粉砂12.212.216.816.819.419.421.321.3各土层的力学指标各土层的力学指标地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理 基坑土方开挖共分为基坑土方开挖共分为 6 6 个施工段,个施工段,总体由北向南组织施
8、工总体由北向南组织施工 至事故发生前,至事故发生前,第第1 1施工段完成底板混凝土施工,第施工段完成底板混凝土施工,第2 2施工段完成底板垫层混凝土施工,第施工段完成底板垫层混凝土施工,第3 3施工段施工段完成土方开挖及全部钢支撑施工,第完成土方开挖及全部钢支撑施工,第4 4施工段完成土方开挖及施工段完成土方开挖及3 3道钢支撑施工、开始道钢支撑施工、开始安装第安装第4 4道钢支撑,第道钢支撑,第5 5、6 6施工段已完成施工段已完成3 3道钢支撑施工、正开挖至基底的第道钢支撑施工、正开挖至基底的第5 5层土层土方同时,第方同时,第1 1施工段木工、钢筋工正在作业施工段木工、钢筋工正在作业;第
9、第3 3施工段杂工进行基坑基底清理,技施工段杂工进行基坑基底清理,技术人员安装接地铜条术人员安装接地铜条;第第4 4施工段正在安装支撑、施加预应力,第施工段正在安装支撑、施加预应力,第 5 5、6 6 施工段坑内施工段坑内2 2台挖机正在进行第台挖机正在进行第5 5层土方开挖。层土方开挖。1.31.3 事故概况事故概况地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理 首先西侧中部地下连续墙横向断裂并倒塌,倒塌长首先西侧中部地下连续墙横向断裂并倒塌,倒塌长度约度约75m75m,墙体横向断裂处最大位移约,墙体横向断裂处最大位移约7.5m7.5m,东侧地下,东侧地下连续墙也产生严重位
10、移,最大位移约连续墙也产生严重位移,最大位移约3.5m3.5m。由于大量淤。由于大量淤泥涌入坑内,风情大道随后出现塌陷,最大深度约泥涌入坑内,风情大道随后出现塌陷,最大深度约6.5m6.5m。地面塌陷导致地下污水等管道破裂、河水倒灌造成基。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,基坑内最大水深约坑和地面塌陷处进水,基坑内最大水深约9m9m。下图所示。下图所示为一组事故现场照片。为一组事故现场照片。地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管
11、理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理 根据勘查结果对基坑土体破坏滑动面及地下连续墙破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。断面图。2.1 2.1
12、破坏模式分析破坏模式分析2 2、杭州地铁深基坑事故的原因分析杭州地铁深基坑事故的原因分析地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理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
13、大位移而所致。地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理杭州地铁破坏模式示意图杭州地铁破坏模式示意图地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理2.2 2.2 勘察问题勘察问题 由于勘察工作量不足,加上勘察人员对土性的认识的不足,造成基坑工程勘察资料不详细或土的物理力学指标取值偏高,使设计计算失误引起的事故。如杭州地铁工程在勘察方面主要有以下一些问题:地下工程安全
14、管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理 不符合规范要求1)基坑采取原状土样及相应主要力学试验指标较少,不能完全反映基坑土性的真实情况。2)勘察单位未考虑薄壁取土器对基坑设计参数的影响,以及未根据当地软土特点综合判断选用推荐土体力学参数。3)勘察报告推荐的直剪固结快剪指标c、值采用。平均值,未按规范要求采用标准值,指标偏高。4)勘察报告提供的2层的比例系数m值(m=2500kN/m4)与类似工程经验值差异显著。提供的土体力学参数互相矛盾,不符合土力学基本理论。1)推荐用于设计的主要地层土的三轴CU、UU试验指标、无侧限抗压强度指标与验证值、类似工程经验值差异显著。试验原始记录已遗失
15、,无法判断其数据的真实性。地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理2.3 设计问题 由于基坑设计涉及到多种学科,如土力学、基础工程、由于基坑设计涉及到多种学科,如土力学、基础工程、结构力学和原位测试技术等,需要对场地周围环境、施工结构力学和原位测试技术等,需要对场地周围环境、施工条件、工程地质条件、水文地质条件详细了解和掌握,是条件、工程地质条件、水文地质条件详细了解和掌握,是一门系统科学,具有复杂性。所以目前基坑支护的设计方一门系统科学,具有复杂性。所以目前基坑支护的设计方案与措施大多数是偏于保守的,即便如此,如果设计的人案与措施大多数是偏于保守的,即便如此,如果设计
16、的人员经验不足,考虑不周,也易引起相应的事故。对员经验不足,考虑不周,也易引起相应的事故。对522522例基例基坑事故统计也说明基坑设计的不足,是引发事故的重要原坑事故统计也说明基坑设计的不足,是引发事故的重要原因。杭州地铁工程在设计方面主要有以下一些问题:因。杭州地铁工程在设计方面主要有以下一些问题:地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理地下工程安全管理 计算参数的选择计算参数的选择 1 1)设计单位未能根据当地软土特点综合判断、合理)设计单位未能根据当地软土特点综合判断、合理选用基坑围护设计参数,力学参数选用偏高降低了基坑围选用基坑围护设计参数,力学参数选用偏高降低了基坑围护结构
17、体系的安全储备。护结构体系的安全储备。2 2)设计中考虑地面超载)设计中考虑地面超载20kPa20kPa较小。基坑西侧为一较小。基坑西侧为一大道,对汽车动荷载考虑不足。根据实际情况,重载土方大道,对汽车动荷载考虑不足。根据实际情况,重载土方车及混凝土泵车对地面超载宜取车及混凝土泵车对地面超载宜取30kPa30kPa,与设计方案,与设计方案20kPa20kPa相比,挖土至坑底时第三道支撑的轴力、地下连续墙的最相比,挖土至坑底时第三道支撑的轴力、地下连续墙的最大弯矩及剪力均增加约大弯矩及剪力均增加约4%5%4%5%,也降低了一定的安全储备。,也降低了一定的安全储备。地下工程安全管理地下工程安全管理
18、地下工程安全管理地下工程安全管理 考虑不周,经验欠缺考虑不周,经验欠缺 1 1)设计图纸中未提供钢管支撑与地下连续墙的连接)设计图纸中未提供钢管支撑与地下连续墙的连接节点详图及钢管节点连接大样,也没有提出相应的施工安装节点详图及钢管节点连接大样,也没有提出相应的施工安装技术要求。没有提出对钢管支撑与地连墙预埋件焊接要求。技术要求。没有提出对钢管支撑与地连墙预埋件焊接要求。2 2)从地质剖面和地下连续墙分布图中可以看出,对于)从地质剖面和地下连续墙分布图中可以看出,对于本工程事故诱发段的地下连续墙插入深度略显不足,对于本本工程事故诱发段的地下连续墙插入深度略显不足,对于本工程,应考虑墙底的落底问
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