地鐵車站基坑險情處理典型實例

1、地鐵車站基坑險情處理典型實例一、工程概況二、場區(qū)地質及水文條件三、險情發(fā)生時的施工狀況 四、險情的發(fā)生、發(fā)展和搶險措施 五、原因分析、處理方案討論及結論 六、設計變更方案 七、對工程各方工作的檢討 八、結論及建議 內容REPORT CONTENTS一、工程概況1、車站功能：車站為1、2號線換乘站，其中2號線為東西走向，位于地下三層；1號線為南北走向，位于地下二層。2、車站周邊條件：車站位于該省會城市中心，西北、西南、東南角為高層建筑，東北角為市政廣場，路口人流、車流密集。3、接點段基坑處理：先施工2號線基坑及結構，后施工相鄰1號線基坑及結構。一、工程概況5、2號線部分車站基坑圍護設計2號線部分

2、主體基坑深約24.529m，寬約，長約。2號線車站主體結構基坑采用1000厚地下連續(xù)墻加4道內支撐系統(tǒng)進行支護，除第一道支撐及部分斜撐采用鋼筋混凝土支撐外，其余均采用鋼管支撐，車站標準段支撐設置臨時鋼立柱及連梁。一、工程概況二、場區(qū)地質及水文條件三、險情發(fā)生時的施工狀況 四、險情的發(fā)生、發(fā)展和搶險措施 五、原因分析、處理方案討論及結論 六、設計變更方案 七、對工程各方工作的檢討 八、結論及建議 報告內容REPORT CONTENTS二、場區(qū)地質及水文條件 車站場地覆蓋層主要有第四系全新統(tǒng)雜填土及中更新統(tǒng)沖積層，中更新統(tǒng)沖積層巖性比較復雜，具有二元結構，上部主要為粉質粘土層，下部為砂、卵（礫）石

3、層；基巖巖性復雜，主要發(fā)育有泥盆系（D）的灰?guī)r、泥灰?guī)r、炭質灰?guī)r，白堊系（K）的泥質粉砂巖、礫巖，以及元古界板溪群（Pt）的泥（砂）質板巖等。 根據鉆孔揭露場地內的灰?guī)r、泥灰?guī)r巖溶發(fā)育，巖溶發(fā)育形式主要有兩類，一是灰?guī)r區(qū)的溶溝、溶洞，二是泥灰?guī)r區(qū)的溶洞?；?guī)r區(qū)溶溝上部為中-強透水性的砂卵礫石層，富水性較好，連通性好，一般具強透水性，涌水量大。一、工程概況二、場區(qū)地質及水文條件三、險情發(fā)生時的施工狀況 四、險情的發(fā)生、發(fā)展和搶險措施 五、原因分析、處理方案討論及結論 六、設計變更方案 七、對工程各方工作的檢討 八、結論及建議 報告內容REPORT CONTENTS三、險情發(fā)生時的施工狀況 201

4、1年5月28日，車站主體基坑地下連續(xù)墻圍護結構已全部完成，1號線車站北段施工部分第一道支撐并有少量開挖，2號線車站為滿足市政府10月1日“還路于民”的要求加緊施工，原擬從中間接點段向兩端的施工順序，接點段約20m長的范圍已開挖至地面以下約20米、第四道支撐位置，正準備架設第四道鋼管支撐，兩側縱向放坡的部分根據開挖深度已分別架設第二、三道鋼管支撐，2號線車站第一道混凝土支撐除端頭井局部位置外已全部施工完成。 險情發(fā)生前和險情處理時間內，正值當?shù)靥幱诟珊禃r間，久未下雨且鄰近江水處于較低的水位。 一、工程概況二、場區(qū)地質及水文條件三、險情發(fā)生時的施工狀況 四、險情的發(fā)生、發(fā)展和搶險措施 五、原因分析

5、、處理方案討論及結論 六、設計變更方案 七、對工程各方工作的檢討 八、結論及建議 內容REPORT CONTENTS四、險情的發(fā)生、發(fā)展和搶險措施 1、支撐中支點抱箍變形破壞 5月27日，承包商和監(jiān)理發(fā)現(xiàn)支撐中支點抱箍向水平向和向上變形，有一根第三道支撐的抱箍向東水平變形以致脫落，承包商在抱箍脫落的支撐上方加設了一根支撐。四、險情的發(fā)生、發(fā)展和搶險措施 2、支撐斷裂 5月28日下午3時，前一天抱箍脫落處的支撐斷裂。斷裂的支撐前一天增設的支撐四、險情的發(fā)生、發(fā)展和搶險措施 3、地表開裂 支撐斷裂后，基坑南側地表發(fā)現(xiàn)長數(shù)十米，寬約1cm的裂縫。四、險情的發(fā)生、發(fā)展和搶險措施 4、增設支撐搶險 根據

6、5月28日晚工地會議要求，承包商對支撐進行加密，將原單根支撐加密為雙拼支撐，但由于支撐中支點縱向連梁的影響，支撐架設進度緩慢，至5月29日上午，只增設了兩根支撐，遠遠達不到及時加強基坑和搶險的要求。四、險情的發(fā)生、發(fā)展和搶險措施 5、支撐抱箍崩脫和端部鋼楔擠壓破壞 5月29日上午約11點半，基坑內又有兩根第三道支撐中支點處抱箍崩脫，另一處鋼支撐端部鋼楔被擠壓破壞。四、險情的發(fā)生、發(fā)展和搶險措施 6、地下連續(xù)墻開裂 支撐抱箍崩脫后地下連續(xù)墻出現(xiàn)橫向裂縫，裂縫寬度約1mm。四、險情的發(fā)生、發(fā)展和搶險措施 7、混凝土回填基坑 根據現(xiàn)場情況的緊急程度，承包商決定采用基坑面回填約2m厚早強混凝土，以穩(wěn)定

7、基坑變形?；靥钣谙挛?月29日下午4點左右開始，兩臺混凝土泵車一直持續(xù)澆注至5月30日凌晨1點左右，共澆注混凝土約800m3 。 5月30日，回填混凝土達到初凝，基坑變形趨于穩(wěn)定。一、工程概況二、場區(qū)地質及水文條件三、險情發(fā)生時的施工狀況 四、險情的發(fā)生、發(fā)展和搶險措施 五、原因分析、處理方案討論及結論 六、處理方案 七、對工程各方工作的檢討 八、結論及建議 內容REPORT CONTENTS五、原因分析、處理方案討論及結論 1、補勘地質發(fā)生較大變化 通過查閱2010年11月完成的地質補勘報告，發(fā)現(xiàn)發(fā)生支撐斷裂、失穩(wěn)的接點段部位南側地下連續(xù)墻的位置為一寬約50m、深約的溶溝，溶溝范圍內除地表約

8、810m厚為粉質粘土層外，其下主要為中/粗砂、圓礫、卵石及粉質粘土的互層，地層變化劇烈，部分鉆孔顯示從地表下至深的范圍內全部是中/粗砂、圓礫、卵石等透水性地層，對基坑圍護結構的受力和基底抗管涌的穩(wěn)定極為不利。 查閱2010年4月和9月完成的兩版圍護結構施工圖和其依據的2009年8月的詳勘報告，均未發(fā)現(xiàn)該溶溝的圖樣和描述。 五、原因分析、處理方案討論及結論 2、設計未考慮補勘地質條件惡化因素 由于施工圖設計所依據的詳勘報告并未揭示溶溝，設計人員設計時尚未進行地質補勘，故施工圖設計時采用的地勘資料偏于危險。 在地質補勘工作完成后，設計人員由于過于專注于對溶洞的處理，對溶溝可能造成的基坑危險未予注意

9、。 通過驗算，如采用補勘資料，在原設計工況下第三道支撐計算軸力超過其容許承載力，將發(fā)生破壞。 一、工程概況二、場區(qū)地質及水文條件三、險情發(fā)生時的施工狀況 四、險情的發(fā)生、發(fā)展和搶險措施 五、原因分析、處理方案討論及結論 六、處理方案 七、對工程各方工作的檢討 八、結論及建議 內容REPORT CONTENTS六、處理方案 1、接點段及接點以西標準段支撐由原設計一道鋼筋混凝土撐和三道鋼管撐（單撐）變更為一道鋼筋混凝土撐和四道鋼管撐（其中第二、三、四道支撐為雙拼支撐）加一道倒換支撐。倒換支撐可有條件取消，如施工底板期間，第4道和第5道支撐的實測軸力和分別小于3200kN和1800kN，可取消倒撐；

10、對已經出現(xiàn)裂縫的三幅地下連續(xù)墻暫按需設置倒撐考慮，根據后續(xù)對該三幅地下連續(xù)墻損傷程度鑒定結果，如該三幅地下連續(xù)墻受彎承載力無明顯降低，可同其余部分取消倒撐的條件實施 。 2、所有鋼管支撐端頭均加設鋼圍檁。 3、鋼支撐預加軸力由原最大1500kN改為最大1000kN。 4、溶溝范圍內南北側地下連續(xù)墻內側3m寬基坑面以下地層注漿加固，加固至相對不透水層。 一、工程概況二、場區(qū)地質及水文條件三、險情發(fā)生時的施工狀況 四、險情的發(fā)生、發(fā)展和搶險措施 五、原因分析、處理方案討論及結論 六、處理方案 七、對工程各方工作的檢討 八、結論及建議 內容REPORT CONTENTS七、對工程各方工作的檢討 1、

11、設計輸入資料的審核不夠 施工圖設計依據的是2009年8月版地質詳勘資料，因場地原因，該次詳勘很大部分設計要求的鉆孔均未進行施鉆，已施鉆的南側鉆孔EJZ2-09-WY4、JZ2-09-W43、JZ2-09-45鉆孔間距分別為、，北側鉆孔EJZ2-09-WY3、JZ2-09-42鉆孔間距，均遠遠大于城市軌道交通巖土工程勘察規(guī)范GB 50307-2012規(guī)定的“復雜場地詳勘鉆孔間距應小于25m” ；且已施鉆的鉆孔均未在連續(xù)墻位置附近施鉆，部分鉆孔距離圍護結構距離超過10米；JZ2-09-W43號鉆孔自地表以下間為圓礫層和粉質粘土層的互層，地質條件復雜。 （一）設計方面 七、對工程各方工作的檢討 2、

12、計算選取的鉆孔并非最不利鉆孔 2號線車站圍護結構施工圖設計標準段計算選用鉆孔為EJZ2-09-WY4，該孔地表下為卵石層、16m以下為巖層，通過查閱2009年8月版地質詳勘資料，EJZ2-09-WY3號鉆孔地表下均為砂層、JZ2-09-W43號鉆孔自地表以下間為圓礫層和粉質粘土層的互層（：細砂；：圓礫；：粉質粘土；21.324：圓礫；：粉質粘土；：圓礫），均較EJZ2-09-WY4鉆孔更為不利。 （一）設計方面 七、對工程各方工作的檢討 選用EJZ2-09-WY4號鉆孔和選用EJZ2-09-WY3號鉆孔的計算結果比較 （一）設計方面 從以上的計算結果比較可以知道，采用EJZ2-09-WY3號鉆

13、孔較采用EJZ2-09-WY4號鉆孔進行計算的支撐軸力、地下連續(xù)墻彎矩、剪力、位移等均大幅度增加，部分比較項目增加幅度超過一倍。根據EJZ2-09-WY3號鉆孔進行的計算表明，原設計所采用的支撐方案不能滿足圍護結構體系的受力需要，在基坑開挖至第四道支撐位置前，第三道支撐軸力已超過其極限承載能力3270kN（支撐軸力驗算在后面敘述），也超過了施工圖提供的設計軸力3671kN，現(xiàn)場支撐的破壞與該計算結果相符。 七、對工程各方工作的檢討 3、支撐與臨時型鋼梁連接節(jié)點施工難度過大 車站支撐與中支點臨時型鋼梁的連接抱箍在施工圖送審階段采用五塊鋼板焊成門形（左圖），將鋼管支撐抱住，其可實施性較好，剛度也較

14、大；在施工圖進行基坑審查階段（本項目基坑審查為將圖紙直接送專家審查，不開審查會），基坑審查專家提出該種方式不能將鋼管撐抱牢，和設計人員一起商量改為采用由五塊鋼板焊成接近圓形（右圖），將鋼管支撐抱住的形式，其剛度較原設計大，但可實施性較差。 右圖所示的連接形式只可能將鋼板4的上半部分與鋼板3預先焊接成整體，而下半部分則只能現(xiàn)場與上半部分和臨時型鋼梁焊接在一起，其現(xiàn)場焊接工作量較大、鋼板加工精度要求高、施工難度較大，施工周期也較長?？赡苁怯捎谑┕D所采用的抱箍連接形式可實施性實在太差，承包商并未按設計圖進行抱箍的設置，而是自行采用了接近左圖的形式，但將豎向和水平向的鋼板都改成了L80X80X6的角

15、鋼。 （一）設計方面 施工圖中抱箍設計大樣 施工圖送審稿中抱箍設計大樣 七、對工程各方工作的檢討 按支撐設計軸力的倍作為支撐中支點抱箍的水平推力，將該水平推力作用于施工時實際采用的L80X80X6角鋼箍高的位置，角鋼的最大計算應力約1692MPa，已遠遠超過鋼材的容許應力235MPa。 由于設計所采用的抱箍連接形式施工難度過大，間接導致了施工單位自行將抱箍改為了較弱的角鋼形式，而角鋼因剛度和承載力較小，在鋼管支撐受到超過設計預期的軸力對其產生的水平推力時，成為最先破壞的部位，隨著抱箍的破壞和失效，鋼管支撐中部水平向變形加大，而隨著支撐水平變形的加大，鋼管撐中部所受的偏心彎矩隨之加大，彎矩的加大

16、又導致變形和水平推力的進一步加大，這樣的惡性循環(huán)最終導致鋼管與法蘭盤連接處的薄弱位置發(fā)生斷裂而破壞。 （一）設計方面 七、對工程各方工作的檢討 4、支撐計算及設計（1）支撐軸力的驗算 2號線車站標準段基坑支撐原設計采用第一道鋼筋混凝土支撐加三道鋼管支撐，設計文件選用的支撐為600、t=14焊接鋼管，支撐長度為，支撐中點處設置臨時立柱和臨時型鋼梁為鋼管支撐中間支點，根據JGJ120-99第條第1款的要求，此鋼管在豎向平面內的穩(wěn)定驗算受壓計算長度取，極限承載力為3750kN，水平向平面內的穩(wěn)定驗算受壓計算長度取，極限承載力為3270kN。 由于支撐水平向平面內的穩(wěn)定驗算極限承載力小于設計提出的鋼管

17、支撐設計軸力3671kN，故鋼管支撐在水平面內的穩(wěn)定不滿足設計要求。 由于設計時并未驗算鋼管支撐水平面內的穩(wěn)定，故設計文件提供的設計軸力3671kN已經大于鋼管支撐的容許承載力3270kN。 （一）設計方面 七、對工程各方工作的檢討 4、支撐計算及設計（2）支撐預加力設計（一）設計方面 設計文件給出的鋼管支撐預加力分別為：1500kN（第二道，設計軸力3671kN）、1400 kN（第三道，設計軸力3348kN）、500 kN（第四道，設計軸力1148kN），約為設計軸力的倍。 根據JGJ120-99第條要求的倍設計軸力作為預加力代入計算，計算出來的支撐軸力還將大幅增加，并導致預加力又不到設計

18、值的倍的情況。如EJZ2-09-WY3號鉆孔計算顯示，第二/三道支撐的軸力按1500/1400 kN施加預加力計算，在開挖至基坑底時的軸力為3511/4970kN、最大軸力為4441/6097kN，較按不施加預加力計算，在開挖至基坑底時的軸力為2437/4021kN、最大軸力為3192/5040kN，支撐計算軸力分別增加了1074/1249 kN（第二道）和949/1057kN（第三道），也即施加的預加力有約7080%左右直接增加到了支撐的最終計算軸力上，而對基坑變形計算的影響卻影響甚?。o預加力時變形增加約3mm）。 由于支撐預加軸力過大將導致支撐實際軸力增加，對工程安全不利，故一般建議支撐

19、預加力不宜超過1000kN，以300800kN為宜。設計文件給出的鋼管支撐預加力1500/1400/500kN雖是按規(guī)程進行設計，但該設計預加力偏大，對支撐最后的失穩(wěn)破壞無疑是一個不利因素。 七、對工程各方工作的檢討 5、補勘資料揭示的地質變化未引起充分重視 2009年8月的地質勘察由于受地面繁忙交通的影響，地勘報告提出“未按建筑軸線進行布孔，且該場中未進行布孔，建議在施工勘察中進行適當?shù)难a充勘察” ；對發(fā)現(xiàn)的灰?guī)r及溶洞區(qū)，地勘報告提出“由于場區(qū)內的主要地層灰?guī)r層（9）中巖溶發(fā)育，基坑開挖完成后，建議對基坑底灰?guī)r區(qū)進行工程物探并輔以一定的鉆孔，以探明基底持力層范圍內的巖溶發(fā)育情況，并進一步探明

20、巖溶的大小、分布、填充物等情況”。 設計根據2009年8月的詳勘資料于2010年4月完成第一版施工圖，為地鐵1、2號線車站同步施工的方案，后應業(yè)主和承包商要求2號線基坑先期施工，將1、2號線車站接點段南北側地下連續(xù)墻由原半截墻改為墻頂升至地面，并于2010年9月完成第二版施工圖。 承包商在第一版施工圖出圖后即開始進行接點段以外的地下連續(xù)墻施工。地勘單位結合現(xiàn)場的拆除進度進行了系統(tǒng)的補勘，補勘的重點定位為查明溶洞分布情況，最終于2010年11月提交了補勘報告。 根據補勘報告，設計人員將車站受溶洞影響所需采取的工程措施進行了補充設計，但未對補勘揭示的溶溝可能導致基坑圍護結構受力變化和可能導致的管涌

21、等引起足夠重視。 （一）設計方面 七、對工程各方工作的檢討 6、設計復核、審核及審查把關不嚴 施工圖設計文件的出爐，在內部需要通過設計、復核（與設計同等責任）、專業(yè)設計負責人審核、（土建）處審、（地鐵）院審五道關卡，在外部還需要通過總體院審查、設計咨詢審查（代施工圖審查）、基坑（專家）審查三道關卡，這其中除專業(yè)負責人即設計人外，其余復核、處審、院審及外審等均為他人，雖然各級復核、審核也都提出了不少的意見，但均未發(fā)現(xiàn)設計所采用的鉆孔并非最不利鉆孔的情況，也沒有對地勘資料深度的不足提出疑問，失去了在設計階段避免險情發(fā)生的機會。 更值得一提的是，基坑審查的專家提出的支撐連接抱箍方式（設計人員碰到這種

22、情況應據理力爭，堅持合理可操作的設計方案），非但沒有使基坑變得更安全，反因其實施過于困難被承包商棄用，而承包商擅自采用的角鋼箍方案則直接導致了基坑險情的發(fā)生。 （一）設計方面 七、對工程各方工作的檢討 7、第一道鋼筋混凝土支撐起了較好的作用 五一廣場站第一道支撐全部采用鋼筋混凝土支撐，混凝土支撐與臨時型鋼立柱進行連接，在本次基坑險情中發(fā)揮了非常重要的作用。 一方面，對于第一道混凝土撐而言，由于其剛度較大，可以有效承擔轉移的荷載；同時，在第三道支撐斷裂和卸載的同時，對于兩端與地下連續(xù)墻固結的混凝土支撐而言，其兩端的有效連接對整個基坑不致因局部支撐破壞而產生連鎖反應。 另一方面，當角鋼箍在發(fā)生水平

23、變形時，鋼管支撐失穩(wěn)產生縱向水平推力作用于臨時型鋼梁/柱，此時混凝土撐對立柱起到一個頂端支點的作用，有效抑制了立柱縱向彎曲導致支撐失穩(wěn)加劇的情況發(fā)生；當角鋼箍發(fā)生向上變形（未崩脫前）時，鋼管支撐失穩(wěn)產生的向上推力通過臨時型鋼梁/柱作用到臨時立柱下面的樁基和上面的鋼筋混凝土支撐，此時混凝土支撐對立柱發(fā)揮了較好的壓頂作用。 從混凝土支撐撓度實際監(jiān)測的結果（上拱約3cm）反算可以知道，第一道鋼筋混凝土支撐對臨時鋼立柱向下的反力約束達到約500kN左右，加上混凝土撐本身的自重，混凝土撐抵抗臨時立柱上拔的壓頂力接近700kN，對預防臨時立柱的拔起破壞可謂功不可沒。 （一）設計方面 七、對工程各方工作的檢

24、討 1、未嚴格按照設計圖進行施工 承包商對于鋼管支撐與臨時型鋼梁的抱箍連接形式未按設計圖的要求進行實施，也未提交設計、監(jiān)理、業(yè)主等任何一方進行審批就擅自改為了剛度和承載力遠低于原設計的角鋼箍，并最終由于角鋼箍的破壞失效導致了鋼管支撐的斷裂破壞。 （二）施工及施工監(jiān)理方面七、對工程各方工作的檢討 2、材料的制作和檢驗程序不完善（1）鋼管支撐的壁厚不明 在支撐破壞前后的討論中，承包商一直聲稱其采用的是壁厚為16mm的鋼管，然而實際支撐斷裂處的斷口實測的鋼管壁厚僅為14mm，與承包商的聲明不符。 由于進場的鋼管兩端均焊有連接法蘭盤，無法直接測得鋼管壁厚，承包商、監(jiān)理對進場的支撐的實際壁厚并無有效的檢

25、測手段和控制，也未對鋼管壁厚進行任何標識。 （二）施工及施工監(jiān)理方面七、對工程各方工作的檢討 2、材料的制作和檢驗程序不完善（2）鋼管支撐端部法蘭盤與鋼管連接達不到要求 根據施工方便需要，進場的鋼管一般是分成6m左右一段，在場內進行拼接，每段鋼管兩端焊有連接法蘭盤。按理，連接法蘭盤與鋼管之間應采用坡口焊等措施方可達致連接部位強度高于母材的要求，但從支撐斷口處的情況來看，鋼管與法蘭盤間僅采用一般的貼角焊，其焊縫高度遠小于鋼管壁厚，焊接處不能達到鋼管母材強度，承包商和監(jiān)理對此亦未采取任何措施進行檢查。（3）鋼管支撐活動端鋼楔子制作粗糙 從現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的被擠壓破壞的鋼楔子看出，鋼楔子的表面極不平整，制作

26、粗糙，因此其受壓時可能因局部受力過大而破壞，從而影響基坑安全。 （二）施工及施工監(jiān)理方面七、對工程各方工作的檢討 3、對支撐監(jiān)測軸力超過設計控制值未予重視 設計文件要求的支撐軸力監(jiān)測控制值為設計值的80%（設計文件個別地方寫的70%，這里按80%考慮），按設計文件提供的設計軸力計算，第二、三道支撐監(jiān)測控制值應為2937kN、2678kN，但承包商在其監(jiān)測表中竟然將設計值標為警戒值，在支撐軸力達到時仍未報警及采取措施。 4、地下連續(xù)墻成槽記錄造假 根據建設管理程序，地下連續(xù)墻的成槽記錄需要設計、地勘部門的確認。承包商提供的成槽記錄顯示的地下連續(xù)墻底全部為已入巖，而根據補勘報告和承包商自己做的探孔

27、，按成槽記錄上記載的插入深度距入巖甚遠，部分墻底尚在砂/卵石層中，不能達到設計要求的“連續(xù)墻墻底應穿越砂卵石層和溶洞至少0.5m”，承包商為了趕進度，對成槽記錄進行了造假。（二）施工及施工監(jiān)理方面七、對工程各方工作的檢討 根據建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范GB 50497-2009的要求，基坑工程應由第三方進行現(xiàn)場監(jiān)測，“監(jiān)測單位應及時處理、分析監(jiān)測數(shù)據，并將監(jiān)測結果和評價及時向建設方及相關單位做信息反饋。當監(jiān)測數(shù)據達到監(jiān)測報警值時必須立即通報委托方及相關單位”。但在整個工程搶險過程中，第三方監(jiān)測始終未能提供較為可信、齊全、及時的監(jiān)測信息，也未提前進行報警，致使搶險過程中的技術討論、分析缺乏相關監(jiān)測數(shù)據支撐，影響了決策的質量和速度。 （三）第三方監(jiān)測 七、對工程各方工作的檢討 鉆孔距離過大，遠遠大于城市軌道交通巖土工程勘察規(guī)范GB 50307-2012規(guī)定的“復雜場地詳勘鉆孔間距應小于25m” ；且已施鉆的