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[分享]李广信教授:再议杭州地铁一号线湘湖站基坑事故

发表于2016-07-06    729人浏览    2人跟帖    筑龙币+100  复制链接  只看楼主

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本文为李广信教授第七届全国岩土工程实录交流会特邀报告—杭州地铁一号线湘湖站基坑事故再议。对7年前发生的杭州地铁湘湖站基坑事故进行了较全面地分析,从施工、设计和管理诸方面提出了讨论。也对我国相关的基坑规范及其应用提出了质疑。作者认为,对该工程事故施工者负有不可推脱的责任; 同时也指出,在基坑稳定分析中对饱和软黏土使用固结不排水强度指标和饱和重度是不当的,设计对于高灵敏度软黏土没有给予应有地重视,在整个施工过程中没有封闭风情大道是一个失误。




0 引言


杭州地铁事故可以说是我国最重大的基坑工程事故, 也是一份难得可贵的财富。除了表观的施工现象之外,还应有很多深层次的问题值得我们挖掘、思考、分析和讨论。美国的弟顿坝1976年失事以后,曾成立了两个独立的机构(Interior Review Group,Independent Panel),进行调查分析。溃坝发生在右岸,他们不惜花费巨大的人力财力在左岸开挖,一直到1980年挖到坝基以下几十米,最后发现齿槽冲蚀 提出了毁于水力劈裂的重要结论,为土石坝设计提出了创造性的课题。

而我国一般都不愿揭开事故的旧伤疤,这样从失败的案例中取得的收获就不大。作者在《岩土工程50讲》一书中曾对此事故进行了初步的分析,也曾结合此事故对于我国的基坑规范进行了广泛地讨论。也有一些作者对此作了各种研究讨论,顾宝和大师最近作了很深入地评议与谈论。这都是十分必要与有益的。此文对于该事故的施工、设计、管理等问题进行了较全面地讨论。


1 事故的发生


2008年11月15日15时20分左右,杭州市萧山区地铁一号线湘湖站北二基坑施工现场西侧的风情大道突然倒塌,见图1

图1 基坑西侧风情大道坍塌的路面及车辆

事故使风情大道塌陷长近百米,宽约40m;路面塌陷深度7m,路面没入水下。造成基坑内21人遇难,十余人受伤。基坑的四层钢管支撑像一盒被打翻的火柴一样散乱地堆积在坑内;深厚的淤泥灌满了基坑,倒塌的混凝土连续墙支离破碎,现场景象惨不忍睹。见图2、图3。



图2 失事基坑内散乱的钢管支撑及坍塌的风情大道


图3 清理基坑内淤泥



2 工程简介


湘湖站为杭州地铁1号线的起点站,位于萧山湘湖杭州乐园西侧,风情大道东侧。北二基坑长度为106m,宽度为20.5m,其平面图见图4。底板埋深16m,连续墙坑底人土深度约17m,车站主体结构顶板覆土1.8m,车站主体为地下两层三跨钢筋混凝土矩形框架结构。结构底板主要座落在④2层淤泥质粉质黏土、局部⑥1淤泥质粉质黏土上。潜水水位在地面以下0.5m左右,无承压水。基坑的设计标准断面及土层分布见图5

图4 北二基坑工程现场平面图

图5 车站标准横断面及土层情况

基坑各主要地基土层的工程特性,按地层次序,由上至下叙述如下:
标准断面的基坑开挖深度为16.28m,采用厚度为800mm的地下钢筋混凝土连续墙围护结构,墙长度约为33m。计算时考虑地面超载q0=20kpa。见图6

图6 基坑支护标准断面(单位:m)

其中在开挖过程中地面以下1.56,5.26,9.06,12.76m设置4道钢管支撑。在封底以后结构施工时,先后拆除最下一层(12.76m)时在10.56m加一支撑;在拆除9.06m支撑后加一6.46m支撑。



3 事故分析



1) 施工方的责任

经几次审议, 都认为责任在于施工方。其中包括:
① 没有按着设计进行坑底加原设计从基坑底部高程到底部以下3m用水泥搅拌桩加固,形成格构,见图7。可是在施工前经论证取消了这一坑底加固措施,认为在基坑内用井点降水可以达到加固基底土的目的。这是一个重大的失误,如果按设计作了这一加固措施,应不会发生这一事故。
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图7 北二基坑原设计坑底加固示意

②未按设计分段分区开挖从图8可见,原设计北2基坑分6个作业段(每段25m左右)开挖,分期施工封底。但在事故发生前,从北算起的第一段已作完底板结构,第二段作完垫层,第三段辅砂石,第四段在清底,两台挖掘机正在第五段和第六段段开挖最后一层土方。可见事故前基坑已见底但未作结构的区段至少3段(即60~70m长)以上。很多案例表明, 长大基坑的长边中点往往是是事故易发点。这次事故也是3、4作业段最先失事,破坏最严重(见图3)。

③严重超挖
事故发生后,在现场挖出两台挖土机,高约5m,见图8。可见当时除前3段外,其余施工段的第四层钢管支撑都没有设置,部分第三层也没有设置。按设计,应在开挖到支撑以下0.5m高程即设置钢管支撑。可见这里严重超挖, 地连墙被剪断就主要是这一段(见图3)。
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图8 事故发生时基坑的状态示意图

④ 不顾已经发生的事故征兆,野蛮施工
自10月9日至事发前, 临近北二基坑西侧风情大道位于污水管附近上方的车道路面结构层开裂严重、路面下沉明显; 曾多次采取架钢筋、浇灌混凝土、对路面的裂缝进行了勾缝等措施来补救。除基坑外地面开裂现象外, 基坑内侧地下连续墙也曾出现过较大的裂缝。对于这些事故征兆, 都没有引起警觉,继续施工直至发生重大事故。

2 ) 设计的问题
在我国,目前岩土工程的事故责健本上是由施工方承担。这与招标中的低价中标,施工中甲方与官方的催进度、赶时间有关。在这种情况下,施工方只好降低投入,冒险蛮干。根据国际隧道工程保险集团对施工现场发生安全事故的原因的调查结果表明(见图9 ) :
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图9 国际隧道工程保险集团对地下工程安全事故原因的调查结果

地下工程发生事故原因是多方面的,其中设计失误占41%, 由施工方完全承担这些风险,而设计者可以在规范的屏蔽下免责就显得不够合理。2004年新加坡Nicoll大道地铁基坑事故就完全由设计者承担。杭州地铁基坑工程设计中的问题也很值得进一步探讨。

即使是设计者按规范设计,还有以下问题:
① 规范本身是否清楚、正确?
② 在有几部有关规范,规定又不同时,使用的规范是否是合适的?
③当规范没有相关内容时 是否符合当地的具体情况?

1)稳定分析中的水土合算
在该基坑支挡结构的整体稳定性分析、坑底隆起稳定验算时,都采用固结不排水强度指标,水下的抗滑与滑动力矩中土的自重均采用天然(饱和)重度计算。即采用水土合算。
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图10 支挡结果的稳定分析

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4 结论



1) 对于这个事故, 施工方的责任是显而易见的其中删改了原设计的坑底加固方案; 没有坚持分段分区开挖施工; 严重超挖以及对事故征兆未加以认真对待与处理是事故的重要原因。但正如王梦恕院士当时所讲:“甲方拍脑袋、图便宜、赶工期加上领导意见替代科学决策是问题所在。”也反映了我国岩土工程普遍的弊端。
2) 在该工程的设计中, 采用固结不排水强度指标与饱和重度计算地下水下土的强度,进行稳定分析和坑底隆起验算是错误的;对于强灵敏度软土没有给予足够重视和采取有效的措施, 没有封闭风情大道是一个失误;对于坑边超载q0按固结不排水强度度验算也是偏于危险。
3) 这个事故还有很多值得进一步探讨和深入研究之处。总结经验,吸取教训,从事故中学习到更多的东西才是科学与坦诚的态度。


 
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 发表于2016-07-06  | 只看该作者      筑龙币+20

2

不管怎样......安全为重............

 发表于2016-07-16  | 只看该作者      筑龙币+20

3

好东西,感谢分享

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