杭州地铁一号线湘湖站基坑事故

市政公用工程专业一级注册建造师继续教育培训杭州地铁车站基坑坍塌事故天津第六市政公路工程有限公司薛长迁2014年5月主要内容一、事故概况二、基坑支护形式特点三、事故原因分析1、直接原因2、间接原因3、基坑深部稳定性分析四、事故教训总结一、事故概况湘湖站为杭州地铁一号线的起始站。车站为南北向，总长934.5m，标准宽20.5m，为12m宽岛式站台车站。车站全长分为8个基坑，发生事故的为南北走向的2号基坑，该基坑长107.8m，宽21.05m，基坑深度15.7～16.3m。2008年11月15日15∶15左右，北2基坑西侧风情大道发生大面积地面塌陷事故。塌陷面积长75m，宽约20m，深15m，11辆以上行进中的汽车坠入塌陷处，坍塌口至少埋压50余人，造成21人死亡、重伤1人、轻伤3人，直接经济损失4962万余元。这是中国地铁建设史上伤亡最严重的一次事故。2008年11月17日，杭州地铁施工塌陷事故现场基坑南端地面出现裂纹，现已破除地面，揭盖卸载300立方米，目前，墙体变形已受到严密监控，抢险救援工作也在加快进行中。为有利于抢险救援工作的开展，事故附近的农民房已经被全部推倒11月18日下午3点34分左右，施救人员在地铁坍塌现场将当日第一具遇难者尸体打捞上来二、基坑支护形式特点地下连续墙+钢管内支撑设计单位原方案：基坑底部下进行条状搅拌桩加固施工单位建议：用降水固结沉降，取代抽条加固措施。三、事故原因分析杭州的土质特殊，经勘测，发生事故的这段路属于淤泥质粘土，含水的流失性强。十月份杭州出现的一次罕见的持续性降雨过程，使得地底沙土地流动性进一步加大。事故调查专家组风情大道作为一条交通主干道，来往车流量大，负载量很大，给基坑西面的承重墙带来太大冲击。整个方法没有考虑到周边环境的影响，该拆迁、转移的东西没有拆迁、转移，高速公路在基坑表面，造成整个基坑垮塌。上马匆忙，前期的筹划、设计都比较草率。工程中，有一个撑塌式污水管，是长期漏水的，成了造成剥离面的润滑性，积到最后，由于下雨，造成突发性。施工方法要和地层、周边环境紧密结合，没有研究出一个好的施工方法，随便拿一个最便宜的，但是对破坏环境最大的方法来施工，造成很多问题。赶工现象非常严重，为了省钱，把费用压得很低，不合理的工期、不合理的造价，是影响安全、影响质量的一个主要原因。1、直接原因（1）土方超挖：设计文件规定，基坑开挖至支撑设计标高以下0.5m时，必须停止开挖，及时设置支撑，不得超挖。但实际开挖时，在拟设置最下一道支撑时，有的地段已挖至基坑底，支撑架设和垫层浇筑不及时。（2）支撑体系存在薄弱环节：设计单位没有提供支撑钢管与地下连续墙的连接节点详图及钢管连接点大样。没有提出相应的技术要求，也没有对钢支撑与地连墙预埋件提出焊接要求，实际上是没有进行焊接。引起局部范围地连墙产生过大侧向位移，造成有的支撑轴力过大及严重偏心，导致支撑体系失稳。（3）监测工作处于失效状态：11月15日前，地面最大沉降已达316mm，测斜管测得18m处最大位移43.7mm。11月13日时最大侧向位移已达65mm，均早已超过报警值，但均未报警。二、间接原因：（1）原方案设计时，设计单位曾提出基坑底部下要进行条状搅拌桩加固，后施工单位建议用降水固结沉降，取代抽条加固措施。设计单位在施工图设计时提出：①基坑内地下水降低到结构内部构件最低点以下1m处，并大于基坑底面以下3m；②基坑开挖前进行降水试验，并应提前4周进行降水；③地面沉降超过报警值时，应停止降水，并及时上报。但实际施工时并未完全执行（2）监理对不符合设计要求及规范的严重问题制止不力。（3）原勘察单位和后来检查单位所作物理力学性质指标差异并不大，如④2、⑥1两层软土后者的含水量、孔隙比还比前者低。但未根据当地软土特点，综合判断及合理推荐选用基坑围护设计参数，力学参数选用偏高，降低了基坑体系的安全储备。三、基坑深部稳定性分析1、地下连续墙悬于软黏土中，导致产生过量沉降800mm厚地下连续墙，嵌固深度17.3m，等于基坑深度16.3m的1.06倍，但仍悬置于⑥1层淤泥质粉质黏土中，致使最大地面沉降达316mm。实践证明若地连墙再增长约4.0m，置于⑧2层之中，或对基坑底面以下的④2层及⑥1层进行加固处理是合理的，企图依靠降水使软土产生排水固结沉降来改善软土特性，实践证明，短时间降水难于达到此目的；且降水过程中，必然产生较大的地面沉降，包括地连墙的沉降。2、基坑抗隆起稳定不能满足要求1～3按浅基础极限承载力的普郎德尔公式进行验算，对于深达33.6m的深基础不尽合理（参下图）1、现行国家标准《建筑地基基础规范》（GB50007-2002）1.62.501.60.771.901.151.40.6462、上海市标准《基坑工作设计规程》（DBJ08-61-97），固结快剪3、上海市标准《基坑工作设计规程》（DBJ08-61-97），快剪或三轴UU4、深圳市标准《基坑支护技术规范》4按深基础，以圆弧滑动进行验算，并考虑了地下连续墙的抵抗弯矩，相对比较合理。但无论何种方法、何种强度参数计算都不能满足相应抗隆起安全系数的要求，故深部基坑底部隆起、滑移的危险性是存在的，原设计中的坑底加固不应取消。用固结快剪指标计算安全系数可达1.9，造成可满足抗隆起稳定的假象。3、“抗踢脚”破坏验算按要求，抗踢脚破坏稳定安全系数K≥1.3，实际只有1.12~1.15，不满足要求，说明被动抗力不足，有可能产生“踢脚”破坏。实际上也是如此，事故前，基坑以下一定深度，连续墙已向坑内水平位移65mm。还必须要着重指出，上述计算是按单侧计算的，若按双侧考虑，两侧基坑外的主动土压力都向基坑内挤压。而基坑宽度并不大（仅20m左右），在两侧土压力挤压下，必然向上面的临空面--基坑地面隆起，可能导致基坑深部失稳而破坏。沿南北向基坑一侧有一条河道，即基坑一侧的上覆土压力要大于另一侧，两侧主动压力不平衡，导致了风情大道一侧土体向坑内滑移。国家安全委员会指出：此次事故暴露出五个方面的问题：一是企业安全生产责任不落实，管理不到位；二是对发现的事故隐患治理不坚决，不及时，不彻底；三是对施工人员的安全技术培训流于形式，甚至不培训就上岗；四是劳务用工管理不规范，现场管理混乱；五是地方政府有关部门监管不力。四.事故教训总结（1）该事故再次证明土方开挖必须按分层、分段、对称、平衡、适时的原则，严禁超挖，尤其是软土地区更应如此。本工程并未按此执行，造成此重大事故，且是此事故的直接原因之一。（2）深厚软土地区，桩、墙＋内支撑支护结构，其桩墙必须考虑深部稳定性问题，包括桩、墙沉降、隆起及“踢脚”破坏，应经多种方法严密计算，不能满足要求时，应加深桩、墙入土深度或进行被动区加固，本工程设计对此重视不够，未进行被动区加固。（3）内支撑若采用钢桁架或钢管内支撑应提出节点构造连接大样及焊接要求，避免偏心、失稳；第一道内支撑宜采用钢筋砼支撑。（4）抗剪强度参数的选取，应与计算目的和安全系数配套，为计算土压力，和与土压力有关的“抗踢脚”、“抗倾覆”计算应选择固结快剪、或三轴CU指标；抗隆起、抗滑移和整体稳定性计算，当软黏土起控制作用时，对软土应选择直剪快剪或三轴UU指标或十字板剪切强度，要综合考虑后推荐设计采用，不能过大或过小或只提一个平均值。（5）监测工作应严格、独立、不受干扰的进行，达到报警值时，必须及时预报不得隐瞒不报，否则形同虚设。监理单位应熟悉岩土工程，对一些违规的重大问题应严加制止。谢谢