筑龙首页

[分享]地铁基坑倒塌当天发生了什么?新加坡NicollHighway基坑倒塌纪实

发表于2017-12-06     671人浏览     2人跟帖    筑龙币+50  复制链接  只看楼主

筑龙币+50

陈晓妍yan

Terzaghi says: A well documented case history should be given as much weight as ten ingenious theory.

太沙基说:一个记录完善的工程实录应当受到与十个具创新性的理论一样程度的重视。


2004年4月20号下午3点30分,新加坡地铁环线C824标段发生了严重的基坑倒塌事故,史称“The Collapse of Nicoll Highway”。此次事故影响深远,损失巨大,作为一名岩土工程师,很有必要了解此次事件,因为如事故调查报告中所述:The Nicoll Highway collapse could have been prevented.

关于此次事件的发生原因,网上已有十分多的中英文资料可供大家参考,在此也不再赘述。在这篇文章里,更希望大家可以充分了解基坑倒塌当天究竟发生了什么,以便可以看看基坑快要倒塌之前,会出现哪些征兆,应该如何避免和挽救。

注:本文的内容和图片均来源于事故调查报告“Report on the incident at the MRT circle line worksite that led to the collapse of the Nicoll Highway on 20 April 2004”


在开始前,我们先来看看基坑倒塌前后的对比:


地铁基坑倒塌当天发生了什么?新加坡NicollHighway基坑倒塌纪实_1

基坑倒塌之前

地铁基坑倒塌当天发生了什么?新加坡NicollHighway基坑倒塌纪实_2

基坑倒塌之后

下面为基坑平面图,很典型的地连墙+钢对撑地铁基坑围护结构。大家请记住M2和M3区域,这是事故发生区段,以后还要多次提及。

地铁基坑倒塌当天发生了什么?新加坡NicollHighway基坑倒塌纪实_3

基坑平面布置图


基坑的纵剖面图。坑深约34m,有10层钢支撑。坑底以上基本上为海相沉积淤泥软土。


地铁基坑倒塌当天发生了什么?新加坡NicollHighway基坑倒塌纪实_4

基坑剖面布置图


在了解完基本情况后,我们再来看看基坑倒塌当天发生了什么。


8 :00(倒塌前7h 30min)

KoriConstruction和Hiap Shing Construction两家分包商的工人陆续开始在M2和M3区域工作。这两个区域大部分都已挖到第10层支撑位置(约30m深),工人们正在准备安装第10层支撑的工作。

地铁基坑倒塌当天发生了什么?新加坡NicollHighway基坑倒塌纪实_5

两家分包商的工人所在位置


8 :45(倒塌前6h 45min)

Kori公司的工人正在S340位置处安装第10层支撑时,突然听到“当”的响声,大约在S338北的位置处传来。声音并不是很响,大约每10分钟响一次,响了4、5次。工人虽然察觉到了声音的异常,但当时并没有很在意,还是继续在工作。

(此时很可能S338北处腰梁到达了承载极限,撑不下去,开始发生屈曲。我之前负责的一个基坑设计,钢管内支撑,当预加力太大时,也是发出了类似的响声,还好及时卸掉了……P.S.若是胆小如我听到了有类似的响声,说不定已经立即跑上去了地面……)

地铁基坑倒塌当天发生了什么?新加坡NicollHighway基坑倒塌纪实_6

S338北处发出了异常的声音


9 :15(倒塌前6h 15min)

项目总承建商NLCJV的高级工程师Andy Wong和Kori公司的现场主管Ramadoss来到了现场巡视。他们下到了坑底,在刚才发出响声的S338北位置进行检查。

当Andy Wong正在检查时,他又听到了2次“当”的响声。此时,他注意到了S338北处第9层支撑的C型钢加劲肋向内发生了轻微的屈曲变形。同时,型钢腰梁的翼缘也发生了约5cm的屈曲变形。

在发现这个问题后,他立即着手检查第9层支撑S338各个部件的焊接部位。

(从现场反应来看,工程师可能认为是焊接部位未处理好,才导致了个别位置屈曲发生,此时还不一定认识到整个问题的严重性)

地铁基坑倒塌当天发生了什么?新加坡NicollHighway基坑倒塌纪实_7

第9层支撑(S338北)的C型钢和型钢腰梁均发生了变形


9 :25(倒塌前6h 5min)

Andy Wong在检查S337支撑时,又听到了“当”的响声。循声望去,他发现S335南处的第9层支撑腰梁处也发生了屈服。型钢的翼缘同样发生了凹陷。


地铁基坑倒塌当天发生了什么?新加坡NicollHighway基坑倒塌纪实_8

S335南处同样发出了异常的声音


地铁基坑倒塌当天发生了什么?新加坡NicollHighway基坑倒塌纪实_9

第9层支撑(S335南)的型钢腰梁发生了变形,托架下跌


9 :30(倒塌前6h)

与Andy Wong一同下坑巡视的Ramadoss也发现了S336北位置处的腰梁发生了屈曲。他也注意到了S335南位置处的腰梁托架出现了下跌现场。

随后不久,S336北及S337北位置处的腰梁,也被其他人发现出现了不同程度的变形。

(随着S335和S338位置处出现问题,这两根支撑已不足以承担原来的土压力。此时土压力发生重分布,那么其中主要部分很大可能就是要夹在S335和S338之间的支撑额外承担。这个可能就是随后S336和S337也发生屈服的原因。)

地铁基坑倒塌当天发生了什么?新加坡NicollHighway基坑倒塌纪实_10

S336北、S337北处被发现出现了屈曲


10 :00(倒塌前5h 30min)

Andy Wong根据现场看到的情况,打了电话给总包的工程部经理Liew进行汇报。“S335和S338的腰梁已经坏了”,他认识到了事态的严重性,并向Liew询问轴力计的读数是否正常。

Liew随后表示,轴力计读数保持在3000kN左右,并没有出现异常。

Andy Wong此时并没有想好该怎么办。Liew告诉他,迟点会抵达现场,去发生屈曲的位置再检查一遍。随后,Liew也打了电话向项目经理汇报这件事。

与此同时,Andy Wong也打电话给监测人员,去询问M3区域的测斜数据,想看看水平位移是否发生了异常变化。询问后得知,最近一次的数据是在3天前测的。在紧急沟通过后,监测方表示会立刻安排人员到现场进行测量。

由于担心支撑会垮掉,Andy Wong给相关人员打电话过后,立即上来了地面。在离开坑底之前,他通知3名Hiap Shing公司的挖机工人不要在M3区域继续挖掘了,也通知Ramadoss赶紧离开坑底。

但Ramadoss此时并没有立刻离开坑底。他先是通知了Kori的工人停下工作,立即离开后,他再详细地检查了第9层的支撑。随后,他也打了电话给总包的副总经理汇报这事。

10 :30(倒塌前5h)

Andy Wong上来地面之后,立即也向交通运输局(LTA)的工程师汇报了此事。在与各方沟通后,由于认识到了问题的严重性,总包随后立即组成了一个6人的联合巡视组,准备再次下坑,到事发位置进行检查。

在Andy Wong的带领下,一行人抵达坑底,来到了S335南处腰梁位置。

此时,Andy Wong发现事态变得更加严重了……


S335南处的腰梁比之前屈曲得更加厉害,“当”的响声也比之前来得更加频繁。Andy Wong向同行抵达坑底的总包副经理Shimizu和工程部经理Liew指出了受影响的两根支撑(S335和S338),同时也指出了S335南腰梁屈曲变得更加厉害的问题。


Shimizu到S338观察后,注意到了S338处腰梁的变形与4周前在D1区域发生的腰梁屈曲事件很类似。在当时,总包采取了在腰梁上下浇灌水泥的做法,使得变形情况得到抑制。


据此,他虽然也觉得S335南处的腰梁确实屈曲得比较厉害,但还没严重到要勒令停工撤离的地步。


(这时总包应该认为这只是与D1区域发生了类似的事件,可以采用类似的方式补救。可以看出,经验主义有时会事情变得更糟。由于受到了D1区域事件的影响,此时总包还没认识到整个支撑受力系统已经开始出现问题,仅仅认为只是局部区域的腰梁强度不足。)


地铁基坑倒塌当天发生了什么?新加坡NicollHighway基坑倒塌纪实_11

D1区域腰梁屈曲的补救措施,往上下两面灌水泥

 

在巡视组在坑底检查之际,又有更多的“当”响声传来。他们发现响声来自于S335北、S336北和S337北位置,在之前Ramadoss发现变形之后,这两个区域的腰梁终于出现了屈曲。



地铁基坑倒塌当天发生了什么?新加坡NicollHighway基坑倒塌纪实_12

地铁基坑倒塌当天发生了什么?新加坡NicollHighway基坑倒塌纪实_13


S335北、S336北、S337北处被发现出现了屈曲

 

在短暂的讨论过后,Shimizu还是指示Lee和Ramadoss继续在坑底进行第10层支撑的安装工作。


然而,Lee和Ramadoss很快就拒绝了他。他们认为在这种情形下,不应该还让工人们继续在坑底呆上4到5天。


Shimizu便指示还是按D1区域的方式来处理。首先在H型钢腰梁的上部浇灌水泥,在下部则加焊C型钢(类似S338北的上部处理方式)以抵抗变形。


同时,Liew建议在受影响区域的坑底浇灌一层200mm厚的贫混凝土(LC),以阻止连续墙的位移增大。他认为这种方法比加紧安装第10层支撑更加实际,贫混凝土可以在3~4个小时之内就硬化成支撑板。


Shimizu也同意了他的建议。因为这种方法之前在L区域成功地抑制了连续墙的持续变形。


随后,总包便立即安排工人进行此项工作。在布置完工作之后,巡视组一行人离开了坑底。

 

11 :00(倒塌前4h 30min)

两队Hiap Shing公司的工人开始陆续在临近区域进行坑底平整工作,以便后续的浇灌混凝土。Kori的工人也在陆续把焊接设备收拾好。

 

11 :15(倒塌前4h 15min)

总包总经理Chikushi得知事态发展后,将腰梁屈曲和补救处理措施告知了总工程师Broome. Broome本打算亲自下坑底检查腰梁,但突然接到总包安排的其他任务,也就没有下去。


Andy Wong 上来地面后,立即向LTA的工程师报告了他们准备加强事发区域的腰梁。LTA的工程师问起变形的腰梁的情况如何,Andy Wong说从外观看来还算不错。LTA的工程师因此也没想到部分腰梁已发生了屈曲,并打算在午饭后再去看看情况。

11 :30(倒塌前4h)

Liew上来地面后,出于基坑安全的考虑,私下去催促Lee指挥工人下坑继续安装第10层支撑。Lee同样是很坚决地拒绝了。


与此同时,Andy Wong与监测方赶紧来到了离事发地点最近的I-104测斜孔,准备看看连续墙究竟向内变形了多少。

12 :00(倒塌前3h 30min)

午饭时间,所有人都离开了坑底。

13 :00(倒塌前2h 30min)

项目部进行日常例会。在会上,总包的岩土工程师提供了I-65测斜孔和I-104测斜孔的测斜数据。数据显示,I-104孔3天前的最大位移值约为350mm(初始的设计值约为150mm,二次变更后的设计值为359mm),今天测出来的值为441mm!也就是说,连续墙在短短3天时间内,位移已增长了90mm!

会上所有人都被惊到了。



地铁基坑倒塌当天发生了什么?新加坡NicollHighway基坑倒塌纪实_14


I-104孔自基坑开挖以来的测斜数据

 

Andy Wong立即决定要去检查S335的轴力计读数。他发现了更加令他震惊的事。第9层支撑的轴力已经从3000kN跌落至1000kN,与此同时,第8层支撑的轴力则上升至3000kN以上。虽然第8层支撑的轴力还在其设计安全许可范围内,但Andy Wong估计,若按此发展,第8层支撑的轴力明天就会超出安全许可。

(S335支撑两端的腰梁被发现屈服,正是轴力下降前的征兆。)

 

地铁基坑倒塌当天发生了什么?新加坡NicollHighway基坑倒塌纪实_15

S335当天早上的轴力变化

 

与此同时,Kori的四个工人在午饭后又回到了坑底,继续进行补救工作。随后,他们又听到了更大的响声,大约每20分钟响一次。然而,工人们还是继续在进行补救工作。


除了他们之外,还有其余两队工人在进行第10层支撑安装工作和浇灌坑底混凝土。

 

13 :30(倒塌前2h)

混凝土搅拌车抵达了现场。Kori的工人开始从S334往S340方向的腰梁灌混凝土。同时,更多的响声陆续传来。此时,北边的腰梁已经屈曲得愈发厉害了,往上面浇灌的混凝土甚至都很难留住,顺着屈曲方向不断掉下来。

 

14 :00(倒塌前1h 30min)

总包就腰梁屈曲和补救的事,召开了紧急会议讨论。

 

14 :30(倒塌前1h)

Andy Wong赶到了LTA的现场办公室,向Ng告知了S335第9层支撑轴力骤然下降的事情。Ng通过实时监测系统检查,发现系统并没有提示S335出现预警。随后,他们与LTA的工程师Siew和Koey一起去检查监测系统。


在发现了第9层支撑轴力确实下降的事实后,他们立即向LTA的项目经理Wong汇报了这件事。然而,Wong说他并没有收到监测系统发来的预警警报,同时他认为第8层是双层钢支撑,即使支撑轴力上升了,它仍然能撑得住。


随后,他们在决定在LTA召开紧急会议,以评估总包提出的补救方案是否可行。会议定在3点开始。


(作为岩土工程师,一定要有自己的思考,不能被软件或系统左右判断。这个问题,在数值模拟计算使用者中尤甚。甚至产生了两种人,要不全然相信软件计算的结果,然后对着规范规程生搬硬套;要不全然不相信计算结果,认为结果都是骗人胡扯的,最后落入随意调整“满意”结果的陷阱…….这个问题以后的文章有机会再说,现在有点扯远了……)

 

14 :50(倒塌前40min)

Ng和Andy Wong决定再去现场看看。同时,Koey又检查了S335的轴力,发现第9层支撑的轴力又下降了一点,第8层支撑的轴力则继续增大。


两人来到坑底后,Kori的工人已完成了80%的混凝土浇灌工作。但是结果令人失望。由于腰梁屈曲得太厉害,浇灌的混凝土一直往下掉。第9层支撑的腰梁最大已经向下屈曲了20cm。


“当”的响声更加频繁地响起。Andy Wong注意到,S336南、S337南和S338南的腰梁也发现了屈曲现象。S339北也被附近的工人发现产生了屈曲。


(失效的支撑逐渐发展成了区域,其实倒塌在此刻开始已变得不可避免。)



地铁基坑倒塌当天发生了什么?新加坡NicollHighway基坑倒塌纪实_16


腰梁发生屈曲的部位逐渐增多

 

15 :00(倒塌前30min)

在LTA的紧急会议召开。此时,总包经理Chikushi仍然认为事态可以得到控制,所以他只是Liew继续按原计划进行补救工作。讨论过后,Siew认为总包能把事情处理好,便离开了会议室,没有继续进行讨论。

15 :10(倒塌前20min)

Andy Wong接到Chikushi的电话,叫他不要继续往腰梁上灌水泥了,立即开始往坑底灌贫混凝土。


然而,与Andy Wong此时同在坑底的Ng认为应该先把第8层的腰梁浇上水泥,以防出现第9层产生的屈曲。Andy Wong认为已经是时候离开坑底了,但Ng觉得他们可以在第8层支撑失稳前才离开。


(真是胆大啊……)

15 :15(倒塌前15min)

Andy Wong发现S339和S340的腰梁也发生了屈曲。


地铁基坑倒塌当天发生了什么?新加坡NicollHighway基坑倒塌纪实_17


第9层支撑S339和S340腰梁发生了屈曲

 

没过多久,第8层支撑的S339和S340也发生了屈曲。

此时,大部分在浇灌第8层腰梁的工人都拒绝继续工作,收拾工作准备离开坑底。

 

15 :30(倒塌发生)

Ng正在检查第8层支撑时,听到了很响的“当”声传来,他立即呼喊Andy Wong离开坑底。


Andy Wong抵达地面后,他看见Ramadoss也在坑边呼叫工人赶紧逃生。此时他转过身,看见S340位置处,土体已经向基坑内部突入。他立刻跑着离开S340区域,回到了他的工地办公室。他回过头来观察,发现自S330到S335位置都开始发现塌陷,立刻继续往外跑。


15 :33~15 :47

地铁基坑倒塌当天发生了什么?新加坡NicollHighway基坑倒塌纪实_18

地铁基坑倒塌当天发生了什么?新加坡NicollHighway基坑倒塌纪实_19

地铁基坑倒塌当天发生了什么?新加坡NicollHighway基坑倒塌纪实_20

地铁基坑倒塌当天发生了什么?新加坡NicollHighway基坑倒塌纪实_21

后记

从过程中可以看到,事故不是突然发生的,很多征兆在很早之前已经出现了;事故也不是无法避免的,只是机会一次次被错过。


那到底事情为什么会发展到无法收拾的地步?或许这个才是我们更值得思考的问题。




分享至

分享到微信朋友圈 ×

打开微信"扫一扫",扫描上方二维码
请点击右上角按钮 ,选择 

 发表于2017-12-06  | 只看该作者      筑龙币+20

2

真是惊心动魄呀,不知坍塌前坑底的人都上来没有?

 发表于2017-12-06  | 只看该作者      筑龙币+10

3

事故不是突然发生的,很多征兆在很早之前已经出现

登录后才能评论,评论超过10个字,有机会获得筑龙币奖励!

猜你爱看

筑龙学社APP扫码

立即免费下载资料

扫码安装筑龙学社
随时随地学习