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1、基坑与地铁工程的事故分析,清华大学 岩土工程研究所李广信,目录,前言杭州地铁1号线湘湖站北二基坑事故新加坡Nicoll 大道地铁基坑倒塌上海轨道交通4号线越江隧道的事故北京万亨大厦基坑事故广州京光广场基坑事故珠海祖国广场基坑事故其他地下工程事故日本的现场滑坡试验结语,1. 前言,人类在工程实践中的成与败,远古的岩土工程失败案例,古代帝尧“用鲧治水，九年而水不息。功用不成。”据说是由于采用了以“堵”为主的战略，结果“治水无状”而被“殛于羽山而死”。是最早的工程事故案例。大禹吸取了经验教训，采用“导、截、蓄结合”的战略，结果“开九州，通九道，陂九泽，度九山”完成了治水任务，功成于天下。人们都是在失
2、败中总结经验，认识规律，增长才干，成为专家。屈原惜颂：“九折臂而成医兮，吾至今而知其信然。”,屈原天问：“洪象极深，何以填之？”, “鲧何所营，禹何所成？”张元干：“天意从来高难问”岩土材料的复杂性、影响因素多样性造成对客观世界的不可确知性和人类认识的一定程度的盲目性-使岩土工程具有很多不确定性； “天行有常，不为尧存，不为桀亡。应之以治则吉，应之以乱则凶。”（荀子天论）：客观规律不可违抗；工程事故的发生归根结蒂是违反了客观规律，岩土工程的事故是违反了岩土和岩土力学基本的原理。,太沙基：,A well documented case history should be given as muc
3、h weight as ten ingenious theories.“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。”,“有关部门”对工程事故的做法,隐瞒事故；控制现场，掩藏人证，销毁物证；危机公关-收买；评审专家-严禁扩散；封锁舆论-阿Q的精神。,天灾还是人祸？,将造成近300人死亡的襄汾县尾矿坝事故说成是“泥石流”；将掩埋了20多人的杭州地铁基坑事故说成是“突发性自然事故”。 “天何言哉？四时行焉，万物生焉” （论语阳货）。,鲁迅先生说过：既然像螃蟹这样的东西，人们都很爱吃，那么蜘蛛也一定有人吃过，只不过后来知道不好吃才不吃了，但是第一个吃螃蟹的人一定是勇士。关键在于
4、他肯将失败的结果告诉大家。所以他不仅勇敢；而且也很坦诚。神农尝百草，失败的案例肯定比成功的多。,对待工程失败的正确态度,工程事故是可预防与与可避免的,人的不安全行为,物的不安全状态,不可抗力因素,海因里希调查了75000件工伤事故的结果,占88%,占10%,占2%,对2001-2007国内地铁建设事故的不完全统计,事故一般是可以避免的：事故有预兆，可以反映在监测中；事故萌芽到险情发生一般会有2-3天的时间。,事故萌芽,缓慢发展期,快速发展期,事故险情,关键时段,事故的发生与发展,抗力,缓慢发展期（预警值）,快速发展期,事故险情,正常施工,时间(变形),对工程事故模型的认识,领导者,计划者,监督
5、者,操作者,失误,变化,失误,失误,失误,失误,失误,变化,变化,事故,变化,对工程事故模型的认识,事故,约翰逊的工程事故变化失误理论认为：事故是由意外的能量释放引起的，这种能量释放的发生是由于管理者或操作者没有适应生产过程中的物的或人的因素变化，产生了计划错误或人为失误，从而导致不安全行为或不安全状态，破坏了对能量的屏蔽或控制，即发生了事故。,事故,这种理论可以用多米诺骨牌来形象的解释，即：变化失误不安全行为或不安全状态事故人的伤害和物的损害在工程管理实践中，变化是不可避免的，也非均对安全有害，但是，从安全角度考虑，必须及时发现和预测出变化后的安全隐患，并采取适当的措施或对策，做到顺应有利的
6、变化，克服不利的变化。,杭州地铁1号线湘湖站北二基坑事故 2008年11月15日,事故回放,2008年11月15日下午3时20分左右，基坑西侧，风情大道街口的交通号正值红灯，南行的14辆车停在路面待行。司机们觉得人车整体下沉，前门的红绿灯突然不见，紧接着车内进水，车内人员紧急逃离，被淹的K327公交车上的乘客也全部脱险。 风情大道沉陷7m,宽40m,长近百米，很快漫水；百余名坑中现场施工人员纷纷逃离；名蛙人进行潜水作业。抽干积水之后，派出了搜救犬帮助确定失踪者方位。未能有所发现。救援人员采取每隔50厘米分区挖沟的方式下探。当时确定17个施工人员死亡，4人失踪。,事故现场,西侧,基坑内的预应力钢
7、管支撑,南端破碎的钢筋混凝土连续墙(内),南端破碎的钢筋混凝土连续墙(外),涌进坑内的淤泥,工程概况简介,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。车站东侧为奥兰多小镇、东南方向为杭州乐园，西侧为在建苏黎世小区，建筑物主要为小高层。车站段总长932m，宽21m。根据结构分期分段施工，本站主体基坑依照从北向南分段封堵施工顺序，分为北一、北二、南一、南二等多期，,地质断面图,2,2,1,2,强/中风化砂岩,工程情况,车站主体为地下两层三跨钢筋混凝土矩形框架结构；北二基坑长度为106m，宽度20.5m；车站主体结构顶板覆土1.8m，底板埋深16m； 地面标高一般在6.0
8、m左右；主体开挖深度约15.7m16.2m；围护结构采用800mm厚地下连续墙，连续墙入土深度约17.28m；竖向设置4道609钢管支撑，支撑中部设置中间立柱；分步拆除，分步替换支撑。,横断面图,2,1,事故发生前,自10月9号至事发前，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；基坑全长分为6个作业段（每段20米左右），事故前第一段已作完底板结构，第二段作完垫层，第三段辅砂石，第四段清底，两台挖机正在第五段和第六段段开挖最后一
9、层土方。事故前基坑已见底而未作结构的区段至少3段（即6070米长）以上。,事故以后钻探的地下连续墙位置,西,原墙位,破坏后的墙顶位置,下部断裂段的顶部,破坏后的平面图,基坑内部（南-北）,西侧的连续墙,土层指标,表1,欠固结土！,使用值,两层软土的各种强度指标,软黏土试样,几点疑问,强度指标试验值的合理性；应当采用什么强度指标进行整体稳定分析？应当采用什么重度计算抗滑力矩？,事故分析,责任事故（处理和追究刑事责任9人）；严重超挖；100m同时开工；取消了坑底处理；无视事故的前兆；勘查、监理、设计；管理的问题。,超挖,事故发生时的现场开挖情况,破坏段的位置,内支撑的连接点,钢管支撑端部的连接点,
10、取消了坑底加固，代之以降水固结,盾构井,已经封底区,北,没有按设计分段施工,6段几乎同时开挖到设计深度（5，6段剩下最后一层土）,已经封底的北端,欠固结土；关于坑边超载的计算；高灵敏性土；整体稳定分析。,对设计的质疑,欠固结土,由于土在有效最终压力下尚没有完全固结，用固结不排水强度指标计算主动土压力偏小；被动土压力偏大；“对欠固结土，宜采用有效自重压力下预固结的三轴不固结不排水抗剪强度指标cuu、uu”用不排水强度指标，或乘以一定固结度的固结不排水强度；稳定分析也应采用不排水抗剪强度。,关于坑边超载的计算,超载的性质：堆载、机械、车辆临近建筑物：新近建筑物还是多年前建筑物？对于饱和软黏土一般应
11、当用=0,饱和黏土地基中的基坑地面超载q=30kPa引起的主动土压力,加载瞬时,完全固结,sat=19kN/m3,高灵敏性土,事故后勘察的灵敏度,高灵敏性土,杭州地铁灵敏性土,坑内扰动后土体静探锥尖阻力最小值仅为原状土的35%，,整体稳定分析,建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99),瑞典条分法,i,h3i,h2i,h1i,浸润线,采用固结不排水强度指标h3部分用浮重度计算，h2i用饱和重度抗滑力矩应当用有效自重应力滑动力用总自重应力,替代法：不计水压力,ui,为什么在西侧坍塌？,西侧风情大道首先坍塌，两墙间距从21m,达到最小3.4m，将坑底淤泥质土挤起来，使基坑的实际深度大大减少，所以尽
12、管所有支撑钢管全部失效，东侧连续墙也发生较大位移，但尚基本保持直立。西侧是大道，交通方便，几乎所有的施工机械、车辆、泥浆池、建筑材料全部在西侧。超载的工程运土车辆来回反复碾压，路面交通繁忙。土体已发生较大的位移，地面开裂，反复的路面荷载必然会进一步破坏地基原状土的结构性，由于这两层软黏土的灵敏度较高，这种扰动使土的强度进一步降低，等红灯的十几辆车重量可能成为了引发垮塌的“最后一根稻草”。,良好的场地条件酿成事故,该基坑工程的工地条件“太好”了：东西两侧距离建筑物都在几十米到百米以上，西侧是风情大道，大道西侧是一个小学校的操场。自10月9号至事发前的一个多月，临近北二基坑西侧风情大道位于污水管附
13、近上方的车道路面结构层开裂严重、路面下沉明显，基坑内侧地下连续墙也曾出现过较大的裂缝。这些预兆没有引起充分的重视。常常可以见到这样的场面：由于地面或者墙面发现有微小的裂缝，居民就会在工地集聚起来，阻止车辆进出，大爷大妈们坐在挖土机、起重机下，不准动土群众监督的有效性。,搜寻与恢复施工设计方案,塌陷的路面,资料重新勘测,1、施工单位（中铁）：北二基坑周边现状图；2、垮塌的北二基坑既有围护结构现状图（中铁现场测定）；3、杭州地铁1号线湘湖站北二段基坑岩土工程勘察报告（中间资料），浙江华东建设工程有限公司2008年12月4日；4、杭州地铁1号线湘湖站北二段基坑恢复方案岩土工程勘察专题报告（浙江华东建
14、设工程有限公司，2008年12月31号）5、2009年1月2日专家评审意见书。,北二基坑现状总平面图,1、新围护桩施工，围护结构外侧加固（格构式旋喷桩结构），新老围护间土体加固。,2、坑外卸土，架设支架、安装钢支撑，现浇冠梁与压顶板。,坑外旋喷桩加固,坑内旋喷桩加固,钻孔灌注桩桩直径12001400,双拼800钢支撑间距4500,800厚压顶板,旋喷桩止水,坑外旋喷桩加固,坑内旋喷桩加固,桩体接高至地面标高,扶壁式挡墙,北二基坑围护结构南端高低桩 3-3 横剖面图,500500型钢砼垫层间距4500,钢筋砼撑,灌注桩桩端入岩,型钢混凝土围檩,800钢管撑,800钢管撑,南端两侧高围护桩,北端现
15、有围护,西侧围护结构纵断面图,基坑坑底地基加固处理设计与沉降计算,1、坑底土扰动情况坑底土为II-2区坑底扰动区：-1层土体以上处发生了较严重的扰动，土体强度指标，土体指标最小仅为原状土的35%，扰动土总厚度达28m，因此永久结构底板座落于20m厚严重扰动的欠固结土；基底持力层为6-1层，地基承载力特征值仅为40kPa，软弱下卧层为6-2层，层厚为1012m、8-1层910m。因此须对下面欠固结土的压缩固结过程分析、结构完成后产生的永久固结沉降量进行计算；倘若不进行加固处理，总沉降量为2010mm，因此必须对土体进行加固处理。2、加固土体的处理措施、目标和加固后沉降计算 坑底土加固处理采用复合
16、地基，处理方法采用直径500的高压旋喷桩；处理目标：根据地下二层轨行层垂直限界要求以及轨道综合误差调整可能，固结沉降应控制在50100mm内；,复合地基处理纵断面图,长桩底线,短桩底线,坑底下复合地基处理平面图一,采用500615x615旋喷桩加固坑底至坑底下8m范围。,主要工程数量表,复修-排桩支护,新加坡Nicoll 大道地铁基坑倒塌 2004年4月20日,事故发生地段,地点：Nicoll 大道。日期：2004年4月20日,事故情况,2004年4月20日新加坡时间3:30，新加坡地铁循环线Nicoll 大道正在施工的基坑突然倒塌，造成四名工人死亡， 三人受伤；塌方吞下两台建筑起重机；使有六
17、车道的Nicoll大道受到严重破坏，无法使用。事故现场留下了一个宽150m， 长100m， 深30m的塌陷区，扭曲的钢梁、破碎的混凝土板一片狼藉。事故造成地铁循环路线的工期拖延，计划2010年才可完成，车站转移约100米以外，造成巨大经济损失。,工程简介,属于新加坡地铁循环线，合同824。此段地铁线路采用明挖，用地下连续墙和内支撑支护;该场地的地基土为新加坡海洋粘土，属于软粘土。其分布是西北较浅而东南深;基坑开挖深度30-40m之间，对部分软土进行了分层水泥喷浆加固。,地下软土层底面深度的等值线,N,N,E,E,N-N土层断面图 (北距=31651.44m),E-E土层断面图 (东距=3168
18、9.06m),66kV 电缆下的缺口,在倒塌区有一66kV 电缆通过，为此，在开挖前，两侧连续墙都留有缺口，在开挖时，采用逆作方式，逐段开挖，逐段将缺口补齐形成连接板，分层喷浆也都留下了缺口。,(a)开挖前的连续墙 (b)开挖第五层后 (c)开挖十层后,分析结果,事故现场的软黏土抗剪强度低，基坑开挖较深，以及支护设计和基坑施工的缺陷是事故的主要原因。最大的侧向土和墙位移发生在东半部开挖倒塌前。最大位移的位置大约在海洋粘土最深的地方，靠近开挖的东端-三维土体剖面变化对最大位移有很大的影响。南墙的最大位移大于北墙，和地面位移倾斜计的测量结果一致;在倒塌前，南墙弯曲变形大大超过北墙。沿着南墙，连接器
19、主要是拉力变形，每个连接器的变形很大，从1.5mm到2.5mm。在倒塌时南墙接点脱落；墙接点的抗拉性能弱，缺少横撑系统来重分配支撑杆力，并抵抗南墙的侧向拉力，所有这些都导致了墙的倒塌。局部区域曾经喷浆，但这不能独立加固。在任何情况下，参数研究显示喷浆的作用在倒塌初始阶段并没有支撑杆和墙接点的作用大。,结论意见,事故发生后，最后四人受到刑事指控。组织了调查委员会对事故的责任进行了调查，同时也责成有关大学和技术部门对事故的原因进行了分析。陆地交通局委托新加坡国立大学用三维分析研究倒塌事件的机理和过程。,三维的设计理念,南水北调大宁太调压池,加筋土挡土墙的倾斜,加筋挡土墙，倾斜10-20cm,2.8
20、m高沉降20-30cm,上海轨道交通4号线越江隧道的事故,2003年7月1日,(一)工程概况,浦东南路站南浦大桥站区间隧道工程是上海市重大工程项目轨道交通四号线工程的一个重要组成部分。浦东南路站到南浦大桥站区间隧道上行线长2001M，下行线长1987M，其中江中段440M。区间隧道顶最大埋深为37.7M，隧道中心线水平距离为10.984M，隧道最大坡度为3.2%。,盾构从浦东向浦西推进，在穿越黄浦江后经防汛墙、外马路、文庙泵站、音像制品批发交易市场进入中山南路，在穿越多稼路后隧道上下行线逐渐由水平同向推进转为垂直同向推进直至浦西南浦大桥站。 图中用深颜色表示的就是本次事故的发生区域。,风井,事
21、故的发生点位于隧道的联络通道处(又称旁通道)，联络通道采用冰冻法进行施工（风井采用逆作法施工，已完成） 。,(一)险情情况,凌晨，联络通道发生流沙涌水，导致隧道上下行线严重积水，进泥沙。同时以风井为中心的地面开始出现裂缝、沉降。,6：00，音像楼发生明显变形，墙面开裂，房屋开始倾斜。,7：30，地面裂缝明显加剧，沉降加快。文庙泵站明显沉降、倾斜，风井也明显沉陷。,9：00音像楼裙房发生二次突沉，并部分坍塌，大楼继续倾斜，墙面开裂加剧。,15：00以风井为中心的地面沉陷加快，并逐步形成沉陷漏斗。坍塌范围扩展到董家渡路、中山南路、外马路、防汛墙。,20:00，防汛墙也开始出现裂缝，沉降进一步发展。
22、,7月1日,隧道险情在进一步发展和扩大,临江花苑门口地面塌陷,文庙泵站突沉,7月2日-3日，,工 程 地 质,从地质报告中可知道在30M深度以下，地层为第七层(1层、2层)，该土层砂性重，透水性好，易液化。联络通道位于第七土层，同时该土层为上海第一承压水层，承压水最高水位为地面以下7.58M，最高水头为21.7M。,(三)参建各方,投 资 单 位,建 设 单 位,建设代理单位,设 计 单 位,施工总包单位,施工分包单位,监 理 单 位,上海申通集团有限公司,上海轨道交通明珠线（二期）发展有限公司,上海地铁建设有限公司,上海市隧道工程轨道交通设计研究院,上海隧道工程股份有限公司,北京中煤矿山工程
23、公司,上海地铁咨询监理科技有限公司,事故原因,（1）冻结法施工方案调整缺陷：降低对冻土平均温度要求：10 C 8 C制冷量不足：未考虑夏季施工损失；冻结管数量减少（2422），长度缩短25m-16m),事故原因,（2）在冻结条件不太充分情况下进行开挖：要求冻结时间50天，实际43天；6月24日回路温差大于要求,事故原因,（3）施工单位对于险情征兆没有采取有效措施：压力水流出土温上升水压力达到承压水压力没有紧急止水措施，没向隧道公司和监理公司汇报；,事故原因,（4）中煤上海分公司严重违章，擅自凿洞；（5）监理公司现场监理人员失职：仅在6月25日、30日下井两次：29、30日日记：“各项工作均正常
24、”（6）隧道公司现场管理人员失职：247月1日，质量员一次也未到工作面，2830日记”一切正常“,处理建议,中煤上海分公司：项目经理、副经理移送司法机关；总工（副经理）行政撤职；上机单位主要负责人领导责任；隧道公司：项目经理、技术负责人移送司法机关；质量员记大过；副总经理撤职；总经理撤销党内职务；上机机关领导责任（记大过）地铁监理公司：总监代表、经理移送司法机关；上机机关领导责任（记大过）,防洪抢险,拆除危楼,加固防汛墙,抢险技术措施,黄 浦 江,浦东南路站,南浦大桥站,隧道进水,轨道交通1、2号线,轨 道 交 通 四 号 线,事故最大损害分析示意图,第一、封堵隧道、向隧道内灌水、尽快形成和保
25、持隧道内外水土压力平衡,专家组在险情发展过程中，对险情造成的最大损坏作了分析。,（1） 设立区间水泥封堵墙,7月1日在距两侧车站约几百米处各筑一道水泥封堵墙,风井,水泥封堵墙,水泥封堵墙,第一、封堵,（2）设立车站端头井钢筋混凝土封堵墙,7月3日7月4日在两侧车站端头井处设置第二道钢筋砼封堵墙，并架设支撑和予埋加水管。,钢筋砼封堵墙,钢筋砼封堵墙,水泥封堵墙,水泥封堵墙,钢筋混凝土封堵墙施工,第二、减少地面附加荷载，防止对地面的冲击震动,拆除地面及周边部分建筑物,专家组意见：,目的：,1、减少隧道上方的附加荷载,2、防止由于楼房倾倒对隧道产生新的冲击和再次扰动地层,3、为抢险工作提供地面作业空
26、间和抢出时间,第三、防止黄浦江水和地表水进入事故区段,地面,地面,风井,垂直通道,隧道,水,风井进水对土体结构破坏示意图,（1）加厚、加高、加固防汛围堰,用注水、灌砂，把趸船下沉座滩，作为围堰抗滑措施，在趸船外打钢板桩稳定堤脚，加高、加厚围堰主堤，增强主堤整体牢固。,（2）对风井实施加盖、封闭,风井封孔,两道堤间回填砂,外马路第二道堤,加盖、封闭风井 紧急拆除码头平台和房屋 及时加高围堰 在外马路上筑第二道堤 在两道堤间回填砂土石 对主堤内沉陷区进行回填,（3）采用旋喷桩，对渗水处紧急封堵,武警封堵防汛墙渗水处,对渗水处紧急封堵 在主堤内侧增设拉森钢板桩 对主堤和内侧地面进行注浆,围堰内侧打钢
27、板桩,第四、 稳定土体，减少土体扰动范围，补充地层损失,稳定土体，减少并控制土体扰动范围，有利保护隧道和周边建筑（区域外的构筑物），其主要的措施就是尽快大量地向地下注浆，以补充地层损失及改善隧道结构受力条件。,对事故区段各区域实施注浆,对董家渡路、中山南路等道路进行注浆 对临江花苑大厦、谷泰饭店等建筑进行注浆 对南浦大桥引桥，桥台和台后挡墙进行注浆,沿隧道轴线两侧进行深层注浆,为促使隧道周边土体稳定，沿隧道轴线两侧进行深层的聚胺酯注浆,分区段同步进行回填,区外马路防汛墙区为临江花苑西北角至中山南路音像市场区为泵房风井以北至董家渡区为泵房风井以南至临江大厦区为音像市场和鸿宇楼,效果： 保住临江大
28、厦等周边建筑 控制了土体扰动，使扰动区域减少到最小范围 控制了塌陷区发展，缩小了塌陷范围，减轻了塌陷程度,第五、保障抢险安全，为抢险提供有利保障,险情发生后指挥部立即组织上水、电力、煤气、排水、通信、电缆、公安、交警、消防等各单位采取了割接、改迁、封闭、暴露架空、重新敷设、调整系统等措施，确保抢险正常、快速进行和抢险人员安全，为抢险提供了有利的保障。,事故的修复与处理,2004.8月开始处理；浇筑了65m深的地下连续墙；3个明挖基坑；降水34m；开挖深度39.8m;开挖面积：20236m.在损坏与完好隧道连接处采用反复冻结法围护；2007年9月完成。,修复工作,修复工作,北京万亨大厦基坑事故2
29、003年4月23日,事故回放,2003年4月23日晚，基本开挖到设计基底（17.8m），基坑西侧开挖到16m左右，侧壁土钉墙下部局部塌落；用挖土机局部回填，无效；24日清晨，西部住宅楼附近倒塌；很快引起土钉墙整体倾倒；,二.工程简介,北京，二号（环线）线地铁线东直门；22层框剪结构商业办公楼；5.3万m26层框架附属用房及地下车库，基础埋深17.72m,降水井,护坡桩,复合土钉墙,三. 事故的分析,深度与基坑侧壁安全等级；管路漏水；二次施工；突出部分（阳角）；“复合土钉墙”的设计；施工质量。,管路漏水,地下水 的影响,二次施工,基坑阳角,阳角,广州京光广场基坑事故 1995年6月3日,事故回放
30、,基坑南面地下室开挖到10-13m时，挡土桩墙发生0.51.0m水平位移；空心桩破裂；邻近建筑物开裂；地面裂缝；1995年6月3日1995年6月3日凌晨一时,约40m范围的护坡桩突然倒塌，工棚倾入坑内。3人死亡,17人受伤。,工程简介,广州京广广场广州天河区，塔楼55层，两栋26层的副楼，裙房；基坑长310m，宽45.5m，深15m。 直径D=1.4m，悬臂式护坡桩，20-25m长；间隔式空心桩，直径1.0m，14m长 。素填土、杂填土、粉质黏土、风化粉砂岩,原因分析,悬臂护坡桩规范5m；桩身最大弯矩计算：5595kN-m2500kN-m；计算位移计算：89.5cm,广州京光广场失稳,珠海祖国
31、广场基坑事故1998年5月6日,工程概况,地面以上27层，99.8m高；地面以下4层，基坑深度：16.5m;地下室尺寸：东西70m，南北90m;最大柱轴力：38600kN;基础桩：预应力管桩：单桩承载力：2400kN.,工程地质条件,滨海堆积地貌，地貌高程：3.04m-3.71m;地层情况：海积、海陆交互相沉积、残积层；地下水：上层滞水，潜水，计基岩裂隙水，潜水主要含水层：、砾砂层，由北向南流向大海；勘察期间测得混合水位埋深1.05m-1.55m.,土层情况,支护结构型式,无嵌固深度的逆作钢筋混凝土挡墙钢构内支撑；四周为搅拌桩旋喷桩，搅拌深度18m，用旋喷加深至22m；钢筋混凝土挡墙分六层，钢
32、支撑四层，（-3m,-6.5m,-10m,-13.5m)每层钢筋混凝土挡墙分35段，钢支撑13道，成45角对撑，东西面水平支撑一道。,平面及剖面图,事故现场,事故过程,事故过程,5月6日上午，坑外地面已经累积下沉176mm，基坑南侧工棚向南倾斜200mm;下午2时，基坑南侧钢支撑突然发出连续爆裂声，钢支撑端部多处开裂、脱落、失稳，坑底隆起200mm;下午4时，人员全面撤离，附近居民疏散；4:30左右，坑内频繁发生爆裂声，基坑东南角首先坍塌（该处缺打6根400的预应力管桩），支撑墙呈后仰（踢脚）滑入坑内；基坑西南角（该处缺打两根400的预应力管桩）也支撑墙呈后仰滑入坑内；,事故过程,4:30，坑
33、外3栋楼房整体滑入坑内，滑距约为20余米；晚上8时左右，基坑北侧相继相坑内滑入，整个基坑全部倒塌；由于人员撤离及时，未造成人员伤亡不幸中之大幸。,事故原因分析,事故分析,事故分析,其他地下工程事故,基坑内地下结构的浮起,北京顺义某工地,事故回放,2008年8月9日，奥运期间，北京顺义地区突降暴雨，两小时降雨60mm以上；顺义区尚未竣工的某住宅小区内迅速积水，东部积水深达到80cm。位于小区东北的生活污水处理的生化池突然浮起，北部浮起2.3m，南部浮起1.6m。几小时以后，积水逐渐排除和下渗。该池也逐渐下沉，5天以后基本稳定，但北高南低，北部高于设计标高1.3m，南部高0.7m；同时西部比东部高
34、20cm。,情况简介,生化池深度为6m，局部为7.2m，设计上覆土1.3m。总面积约600m2。基坑开挖深度约7m，局部超过8m。基坑采用排桩支护，桩间土用喷射混凝土保护，在支护与池的外壁之间留有80cm宽的肥槽。由于奥运会要求6月份以后不准动土，所以在水池外壁浇注完以后就匆匆用弃土回填肥槽，没有夯压，并且西部回填距地面1m左右，东部回填很少。,浮起后的污水处理生化池,地基土分层,人工填土,粉土,粉细砂,粉质粘土,卵石,20m内未见地下水,池底高程,事故分析,由于排桩和桩间土的喷射混凝土直达隔水层（粉质黏土），排桩形成了侧壁，隔水层形成了盆底。突降大雨时，地面水汇流到基坑内时，基坑灌满雨水，短
35、时间渗出量极少，形成了一个封闭的局部水体，浮力大于生化池自重，使池整体浮起。浮起后，底下悬空，肥槽没有压实底填土呈淤泥状充填到基底与地基之间。由于两侧肥槽填土不等，使基底以下充填土厚度不均，造成回落以后西高东低。同时由于池体南重北轻，回落后北高南低。,粉质粘土层,砾石层,生化池,肥槽部分回填,细砂层,事故分析,事故后的肥槽,吸取的教训,施工期应当注意地面的截水和排水，不应让地表水灌入地下基础的肥槽；基坑肥槽及时用粘性土分层夯实回填，不应随便将浮土推进肥槽了事，上浮以后造成淤泥灌入池底以下，很难掏出和加固；如果采用地下连续墙支护基坑，并将其作为生化池的侧壁，采用逆作法施工，既不会形成肥槽和充分利
36、用侧壁和基底以下部分的摩阻力抗浮；造价和工期会节省。,多灾多难北京地铁十号线,呼光区间,苏黄区间塌方,苏州街车站出入口,光华路区间地面塌陷,熊猫环岛,劲松东北出入口涌水,广州地铁基坑底隆起,2008年1月18日晚吊出井施工开挖至基坑底部准备进行基坑垫层封底时，基坑突然隆起,深圳地铁竹子林车辆段基坑坍塌,深圳地铁二期工程,南京隧道南入口塌陷,南京地铁二号线“2.5”爆炸事故现场,1995阪神地震地铁破坏,1995阪神地震：地铁站,车站与地铁线路,高雄捷运坍塌事故现场图,巴西圣保罗地铁基坑事故现场图,德国科隆档案馆倒塌,2009年3月 3日 大批珍贵的历史文献 、影像资料葬身废墟！,水闸的事故,1
37、998年南海区丹灶镇荷村水闸险情,经济损失23.8亿,1998年南海区丹灶镇荷村水闸抢险,水闸底管涌淘空,南海水闸失事原因,沟后水库大坝溃口情况,防浪墙及其底板接缝,。,防浪墙底板与面板间设置一道橡胶止水,面板的裂缝和蜂窝等缺陷的渗漏,混凝土有贯穿性的蜂窝；,铜片止水接触带面板混凝土蜂窝现象,接缝,橡胶止水带缺失,橡胶止水带没有嵌入,面板与防浪墙底板接缝间,冲毁的混凝土残片上橡胶止水干净、完整、无擦痕,止水没有嵌进混凝土，由于底板沉降而脱开,日本的现场滑坡试验,日本神奈川的降雨滑坡试验,试验介绍,日本是一个多山和多雨的国家，降雨会使山丘上部的风化土层饱和，产生沿坡的渗流，引发滑坡和泥石流等地质
38、灾害 ；日本地质研究所(通产省)、消防研究所(自治省)、土木研究所(建设省)、防灾科学技术中心(科技厅)共同组织进行了等比尺的自然斜坡的滑动试验。试验场地选在日本神奈川县，川崎市，生田的一处坡地。事先在现场预备了大量的水罐，用喷头模拟降雨。9日15:00人工降雨开始，到11日15:00左右降雨量已达500mm，,一 事故回放,1971年11月11日下午，日本神奈川县川崎市生田。这里集聚了一群人。人们十分兴奋地张望，有人在不断地查看时间，有人在准备拍照，记者们架好摄像机，等待着最精彩的一幕。这里正在进行着一场人工降雨引发滑坡的现场试验。,到下午3点钟多，山坡上流下的雨水增多，可见到山坡上的小树开
39、始倾斜和移动，突然，着泥水、砂石和草木的流滑体像疯狂的巨象一样，以迅雷不及掩耳之势从山上奔驰而下，推倒了距坡脚28米外的护栏，直接扑向人群，想要逃跑的人们发现，他们根本没有希望逃脱这个以每秒2030米速度追击的对手。摄像机忠实地记录了泥沙凶猛扑来的恐怖情景，几秒钟内，31人被裹挟着直冲到55米外的水池中央。警车与急救车及时赶到，幸存的人参加了紧急抢救。最后还是有15人不幸遇难，其中实验人员1人，参观者10人，报社记者1人，电视采访人员3人。另有11人受伤，被送到医院治疗。图1是事故发生的现场镜头。,弄假成真的现场地质灾害试验,殉难者纪念碑,15人不幸遇难，11人受伤 死者当中 实验人员 1人
40、参观者 10人 报社记者 1人 电视采访人员 3人,事故原因,砂土的流滑机理,流滑,微小的移动产生很高的超静孔隙水压力，瞬时间土体内有效应力接近为0，发生了“静态液化”，亦即流滑现象。这时滑动的不是土体，而是接近于流体。结果一是速度极快，达到2030m/s.二是流滑体冲出很远，大大超过预计的28m，达到50m 以外，发生了惨剧。,模型试验,日本的岩土工程界进行了深刻的反思和系统的研究。他们不惜投入巨资建造了模型试验设备。大型的活动降雨试验棚。其模拟降雨强度范围为15-200mm/hr，降雨范围达44m72m，喷头高度距地面以上16m，喷头数为5444个，扬水泵两台（功率为160kw，流量为25
41、.5kl/分），建造了一个25m38m2.4m的蓄水池 (储水量2250m3)。,模型试验,2002年11月29日进行的模型试验，斜坡分为两段，上段倾角30，长度10m，下段倾角10，长度6m；斜面宽度3m；土层厚度1.2m；试验用砂为樱川砂(细砂)，干密度d=1.46g/m3, 制样时含水量为w=8%。降雨强度：100mm/hr。,室内模型试验斜面,3 室内试验,室内试验,模型试验表明，降雨引起的流滑破坏前兆性特征明显：土层开始发生位移以后经历55分钟，突然崩塌；斜面内的土层达到饱和，才会导致斜面破坏及产生流滑；流滑崩塌时土体中的孔隙水压力很高，有效应力接近于0。流滑破坏速度极快，时间过程很
42、短，大量饱和砂土涌出很远。这也就揭示出1971年现场试验发事故的原因。,再次现场试验,2003年11月12日到14日在日本茨城県真壁郡大和村的加波山（標高709）北西斜面进行了现场试验。斜坡倾角30，土层厚1.23m。土层为关东壤土，是位于风化花岗岩上的火山灰堆积层。干密度d=1.45g/m3,天然含水量w=5%，降雨用水来自于坡下沟中的溪水，用水泵抽进贮水箱中，通过喷水模拟降雨。降雨强度90mm/hr。两次降雨过程：一次在12日12：00 - 16：30 ，计4小时30分钟；第二次在14日 9：07 - 16：03 ，计6小时56分钟。,关东壤土(风化花岗岩上火山灰堆积层) =1.45 w=
43、5%倾角：30Nc50: 1.23m,2003年野外实验,试验结果,14日 上午9：07降雨开始 (降雨強度90mm/hr)；13：30斜面最下部深100cm处超静孔隙水压力产生，表明已经饱和；15：00斜面下半部移动开始；15：30斜面下半部的移动量加速，最后达到1分钟10mm；16：03斜面下半部崩塌。斜面下方14m处的表层破坏(火山灰层70cm)。而地表移动自破坏前3小时开始，逐渐扩大。,与1971年比较的改进,选址：试验场地是一个30的斜坡，在它下面是一条较陡的溪流，滑坡下来的泥石流体可以转折90向下流去，观察的人群则在溪流的对岸，十分安全。采用钢板将试验段隔离成只有5m宽的斜坡，不至
44、于引起周围土体的大范围崩塌，土坡的表明采用草帘覆盖，使雨水均匀下渗和避免冲蚀。加强了观测。设置了大量的位移传感器和孔压传感器以及远程监测设备和通讯设,现场试验的流动路径,结语,岩土工程有很大的不确定性和不可预估性,但事故常常是可预防与可避免的；从事故和经验中学习与提高,讳疾忌医不是科学的态度；重视岩土工程的基本概念和原理的认识；强调工程师的伦理（engineering ethics）教育：诚信和职业道德。,工程伦理(Engineering Ethics),工程是人类为了改善生存条件而进行的物化劳动过程。伦人际关系；理行为规则伦理“应当”与“不应当”的戒律美国工程伦理协会工程伦理规范（Code of ethics)大学教育中的工程伦理课程,工程伦理的范围,工程伦理是一种职业的伦理，包含有工程师们面临的一系列问题：坚持正确立场，担负职业责任，承担保护公众安全，环境的义务；保护企业机密，避免不必要的利益冲突,工程伦理（engineering ethics）,岩土工程的很多事故源于人为因素；行业的伦理与自律成为迫切的问题；加强工程师的伦理教育：诚信和职业道德。,工程事故与工程伦理,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：地下工程发生事故原因是多方面的，由施工方完全承担这些风险显得不够合理。,谢谢！,
