岩土工程典型案例范文

砂质黄土及泥岩隧道建设中，可能出现塌方等事故。本文以实际工程为例，详细的说明了隧道塌方事故可能的原因及处置方法，以及处置过程中的体会和建议。

关键词：砂质黄土；泥岩；隧道；塌方处理

0引言

隧道施工项目中,塌方是很典型的一种事故类型。一旦有塌方灾害性事故的出现,不仅会大幅度提高施工费用、延误工期,更有可能出现比较严重的人员伤害以及机械损失等;此外,如果对塌方事故处置不当,还会为后续施工和工程质量留下隐患,极大的影响工程后期养护和维修工作。因此,要十分重视对隧道塌方事故的超前预报并且及时妥善的处理可能出现的突发事故。许多因素都可能引起隧道塌方事故,既包括人为因素也包括地质因素,其中地质因素是出现塌方事故的首要原因。针对地质条件，加强施工管理能够有效的预防和避免塌方事故的发生。不断培养和强化施工技术人员，在不良地质环境中施工的应变能力以及对塌方等突发性事故的处理能力。

1工程概况

1.1隧道概况

隧道位于鄂尔多斯低山丘陵、台地沟壑区，冲沟发育、深切，下切深度在50～100m，隧道进出口跨大部分区域在雨季下雨后沟底会出现少量流水，是由碎屑岩孔隙水通过岩风化带及层面渗流出汇集形成；隧道进出口跨和洞身范围中大部分覆盖砂土。主要地层是泥岩、中更新统风和上更新统风积砂质黄土。隧道跨度从里程DK6+855至DK9+185，最大埋深77m，全长2330m。

1.2工程地质和水文地质特征

（1）工程地质地质特征

隧道洞身通过区主要沉积地层有第四系上更新统砂质黄土、三叠系下统，砂岩夹泥岩等，具体特征如下：

砂质黄土：工点范围中基本出露，厚度在3～20m，严重砂化，上层土质为粉色细砂状，中密，稍湿～潮湿。

砂岩夹泥岩：棕红～砖红砂岩、青灰～灰白、泥质砂岩以及棕红色泥岩；砂岩属于泥钙质胶结，巨厚～厚层层状构造，砂泥质～中细粒结构；泥岩属于薄层状构造、砂泥质结构；中～强等风化层厚15～20m。

（2）地质构造

工点环境下地质构造简单，岩层呈平缓的波状起伏，无大型构造。

（3）不良地质

工点环境下特殊岩土主要属于泥岩及砂质黄土：砂质黄土具有自重湿陷性,砂质黄土上层砂化成细砂状；泥岩有弱膨胀性，遇水容易软化、膨胀，失水容易收缩开裂。

（4）水文地质特征

工点范围内地下水补、径、排等特征以及赋存条件：

工程区环境中地下水主要为基岩接触带分布与第四系松散层的少量基岩裂隙水、砂岩地层中的孔隙水及上层滞水，基岩与松散层常分布有上层滞水和砂岩风化裂隙水产生水力联系，雨季冲沟处有水顺着接触带渗出。隧道洞身出露地层主要属于砂岩夹泥岩，砂岩属于中细粒～砂泥质结构，碎屑岩类构造，其中赋存一定量的孔隙水，可以与风化层中基岩裂隙水产生水力联系。

围岩富水程度分区：

通过工点地层岩性和水文地质特征、地质构造特征，将隧道围岩赋存水程度划分为贫水区；按照隧道埋深和位置差异，赋存水程度也会有所差别。

（5）隧道涌水量估算：

本次主要利用大气降水渗入法，开展隧道涌水量估算工作，隧道涌水量大致为252.1m3/d。

2塌方情况及原因分析

隧道使用上下断面法进行施工。2010年8月10日，仰拱施工至DIIK8+348，上断面施工至DIIK8+251，同时下断面施工至DIIK8+334，二次衬施工至DIIK8+388，在隧道出口方位下断面区域，爆破作业时，突发一起冒顶坍塌事故，塌方里程DIIK8+334。

塌方事件原因初步分析如下：

（1）依据现场情况，隧道上断面属于砂质黄土层，可进行人工开挖；下断面属于泥岩，进行爆破开挖。但是地质围岩差，并且未采取有效的防护、支护措施，是引发事故的主要原因。

（2）现场监控测量不规范，缺乏对施工过程的严格监控。隧道监控测量工作细致，测量数据未能有效反映围岩变形状况，缺乏对施工的指导，是引发事故的重要原因。

（3）安全防范意识不足，未按相关施工规定的进行作业，这也是引发事故的一个原因。

3塌方处理方案

塌方事故发生之后，根据现场实际情况，综合之前处理类似塌方事故的经验，初步拟定了以下两个方案，通过比选，以便选取更为“科学可行，安全稳妥”的处理办法。

方案一，洞外明挖：

工段埋深约18m～24m，以坍塌位置为中心在DIIK8+348～DIIK8+280段进行纵向开挖，此方案施工十分安全。然而考虑到砂质黄土滑坡、排水等因素对后期的运营带来病害难以根治。该方案长期效果不佳。

方案二，洞内处理：

（1）将滞后的二衬混凝土浇注至目前仰拱位置，仰拱再向塌方位置浇注，以封闭成环，确保施工安全。

（2）在塌方发生后，线路左侧出现一个长75m，宽80m（垂直线路走向），深18m的三角形大坑，最深处离拱顶约1.4m，开挖后出现了的倾斜坡面，造成了隧道偏压。故需要对塌坑位置加以处理：用水泥与地表土按照比例10进行掺拌，反压回填5m，并且沿坑边增加截水沟，在开口线边缘和反压回填顶面设置沉降观测点。

（3）双排φ42mm长度约为4.5m超前导管。加入混合浆液（水玻璃+水泥浆）设置超前预支护。超前支护起始于靠近塌方地段前，约为2m左右的区域提前进行，打入超前导管进行注浆，因塌方扰动会使得土体处在松散状态，注浆效果与原状土相比要更好，增加注浆压力（1.0Mpa左右），固化拱顶上部土体。如采用φ42mm导管每40cm循环一次，间距控制在30cm左右，延续到塌方位置，以实现棚洞的效果。

（4）重新开挖塌方底部土体，每循环控制在40cm进尺，使用三台阶预留土法施工，调整参数：C25钢纤维混凝土按30cm设置厚度，钢架间距调整至0.5m。以此进尺严格保障三个台阶的步长，并逐步推进至渡过该塌方位置。

（5）塌方段全部工作完工后，对地表塌坑地段进行回填，进行地表复原工作。

4方案选择和体会建议

4.1处置方案选择

方案一的优点在于，根据以往处理塌方事故的经验，该方案可靠性较高，能快速的恢复隧道的施工；其缺点在于排水困难，并且对运营后的维护保养造成困难，不够经济。

方案二的优点是，经济效益要优于明挖方案，可以保证工程质量。小导管压力注浆工艺已经比较成熟，现场设备齐全，操作也较为简单便利。不足之处在于，小导管压力注浆施工质量需要进行严格的控制。

综合上述分析，最终采用第二套施工方案，成功处置了塌方。

4.2体会和建议

（1）砂质黄土及泥岩地层,如偏压段、沟谷段、洞口段应使用超短台阶开挖，做到紧跟衬砌，随挖随支,尽量缩短衬砌距离,减少围岩暴露,必要时设置超前支护,保障安全。

（2）加强施工用水控制,保持排水畅通，严防地基软化引发的坍塌事故。

（3）对已出现塌方的隧道,塌方段衬砌后方空洞必须及时回填密实,衬砌厚度要按设计要求施工,以避免留有隐患。

5总结

砂质黄土及泥岩隧道施工中,施工与设计必须合理细致，对于软弱地层应给予足够的重视,严格按设计规范施工,努力保障在施工期间的安全,竣工后能正常的完成养护和维修工作。

参考文献

岩土工程典型案例范文篇2

关键词：轨道交通；大直径灌注桩；承载性能

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.22.075

0前言

济南市轨道交通建设中存在的复杂地质条件、多种基桩类型与尺寸等因素，对轨道交通桩基工程的承载要求、变形控制、稳定性、施工质量提出了更高的要求，给济南市轨道交通桩基工程的设计与施工造成较大困扰，进而埋下安全隐患或增加工程总造价与施工工期。为确保济南市轨道交通工程安全、合理控制工程造价与施工工期，开展济南市轨道交通大直径桩承载性能试验研究具有重大的社会效益和经济效益。

1国内外研究现状

大直径桩一般是指直径等于或大于800mm的桩，它的使用可以显著提高桩的承载力，在桩长不变的情况下，增大桩径可使桩侧面积、底面积增大，从而使得单桩的极限承载力得以提高[1]。目前国内外学者多针对大直径灌注桩荷载传递的一般规律进行了研究，研究方法采用试验、数值模拟、理论分析等方法，而很少针对特定地质条件下大直径摩擦桩、柱桩等不同桩型的侧阻力、端阻力取值、嵌岩桩侧、端阻力发挥程度及嵌岩深度影响开展研究。

对于大直径灌注桩成桩质量的研究，多集中在成桩质量检验方法的研究[2]，较少涉及施工工艺、地质条件对大直径灌注桩成桩质量的影响和控制技术方面的研究。

2主要研究内容

2.1济南市典型地质条件下大直径摩擦桩、柱桩的承载性能研究

1）桩身荷载传递规律；

2）不同岩土层的桩侧、端阻力取值及影响因素；

3）嵌岩桩侧、端阻力发挥程度及影响因素；

4）桩身压缩量及影响因素。

2.2济南市典型地质条件下大直径灌注桩成桩质量研究

1）大直径灌注桩成孔质量及影响因素，包括施工机具、工艺流程、地层条件等影响因素；

2）大直径灌注桩桩身完整性、沉渣厚度及影响因素。

2.3斜坡地基（基岩）上的嵌岩桩承载性能及稳定性研究

R1线高架段某地质单元区局部基岩面埋深较浅，基岩面倾角较大，例如K4+288～K5+142里程范围内达到基岩面倾角5°～18°，倾斜率9%～32%。该区域内嵌岩桩两侧覆盖土层厚度不相等，长期作用下有可能对桩基产生水平推力，影响桩基稳定性，危及工程安全。

2.4振动荷载作用下基桩承载性能研究

桩基不均匀沉降是危及轨道交通安全的重要因素之一，而轨道交通车辆振动荷载，特别是运营后的振动荷载长期影响，对桩基承载性能（包括桩基沉降）会有较大影响。

3研究思路

依托济南市轨道交通R1线高架段工程，选择典型地质条件剖面进行足尺模型试验，一次进行成桩质量检验、单桩竖向抗压静载试验与内力测试，研究典型地质条件下大直径摩擦桩、柱桩等不同桩型的荷载传递规律，确定不同岩土层的极限侧阻力、端阻力取值，提出嵌岩深度对嵌岩桩侧、端阻力发挥程度的影响，为优化设计提供依据；结合试验桩施工及测试结果，研究施工工艺、典型地质条件对大直径灌注桩成桩质量的影响，为桩基施工提供参考。具体技术路线如下：

1）调研和资料收集；2）优化技术路线，制定试验方案；3）试验桩桩孔位置岩土层划分；4）试验过程监控与测试元件埋设；5）试验桩成孔直径测试；6）声波透射法测试；7）单桩竖向抗压静载试验；8）桩身内力测试；9）钻芯法检测；10）基桩承载性能分析；11）基桩成桩质量分析；12）基桩侧、端阻力取值及嵌岩深度；13）基桩施工质量控制与验收技术。

4结论

通过提出一种研究轨道交通大直径灌注桩承载性能试验研究思路预期达到以下目的：

（1）济南市典型地质条件下大直径摩擦桩、柱桩等不同桩型的极限侧阻力、端阻力取值，嵌岩桩侧、端阻力发挥程度及影响因素，为优化桩基设计提供依据。（2）桩基施工工艺、典型地质条件对大直径灌注桩成桩质量的影响及控制技术，为桩基施工质量控制提供依据。（3）提出济南市典型地质条件下大直径灌注桩施工质量验收技术。

参考文献：

[1]朱骏.大直径桩承载性状理论分析[D].南京：南京工业大学，2004.

岩土工程典型案例范文

关键词：基坑；物理力学参数；原位测试

中图分类号：TV551文献标识码：A

1.引言

岩土参数是岩土工程设计的基础。岩土参数的选取，对建筑工程的建设、安全和造价有重要影响。岩土工程评价是否符合客观实际，岩土工程设计是否可靠，很大程度上取决于参数选取的合理性。影响岩土工程参数选取的因素很多，有岩土层的类别、成因、特征，工程特点，以及地区经验、勘察者的水平等等。

2.基坑的特点

随着基坑工程不断向大、深方向发展，深基坑的稳定难度也随之加大。目前国内的基坑工程大体上呈现了四个方面的特点。

（1）开挖深度大。基坑开挖深度在迅速增大，目前最深已达40m左右。如上海地铁4号线修复工程深基坑开挖深度接近41m，天津117大厦基坑最大开挖深度35m左右，20～30m深的基坑在全国大城市中已属平常。

（2）基坑面积大，有的已形成基坑群。天津站交通枢纽工程是京津城际高速铁路，地铁2、3、9号线，津秦客运专线及原天津站普速铁路的超大型换乘枢纽，地下工程总面积19万m2，占地面积约5万m2，基坑边长500多m，最大开挖深度达33.5m。上海虹桥综合交通枢纽工程包括一个新航站楼、10条磁悬浮列车站台、30条城际及高速列车站台、一个能容纳5条线路的地铁站以及一个新城际巴士总站，地下空间总面积20余万m2，是继天津站交通枢纽工程之后又一个软土地区超大地下工程。

（3）施工难度大。我国地下工程、超高层建筑等涉及的深基坑工程，往往集中在城市建筑物、道路及地下设施密集的区域，场地狭小，周围环境对基坑工程限制严格，施工难度大，基坑稳定难度大，一旦出现事故影响恶劣，后果严重。

（4）地质条件复杂。由于经济发展的原因，我国深基坑工程多在沿海地区，而沿海又多为软土地区，软土地区的深基坑工程设计、施工难度相对较大。

基于以上四个显著特点，深基坑工程的稳定性问题也越来越突出，尤其是伴随近年来此类工程的逐渐增多，基坑安全事故也呈现高发趋势。

3.基坑事故典型案例

根据建设部近几年的事故统计，在基础施工中，基坑开挖过程中造成的坍塌约占坍塌事故总数的三分之二，说明基坑基槽的安全性对保证建筑基础施工的安全至关重要。目前全国范围内地铁工程、房屋建筑进行基础施工时，普遍采用基坑形式，基坑坍塌的事故时有发生，造成了较大经济损失及人员伤亡，以下是一些典型的工程质量事故案例。

案例一：2005年7月21日中午12时，位于广州市海珠区江南大道中海珠城广场工地基坑南端约100m长挡土墙发生倒塌，造成一段6m长的水泥路面下陷，同时造成位于工地旁的砖木结构平房倒塌，以及附近的海员宾馆以及江南大道中部分居民楼结构受影响，事故造成3人死亡、8人受伤，直接经济损失超过2亿元。

根据调查组分析，事故原因：原因分析如下：

1、超挖：原设计4层基坑17m，后开挖成五层基坑（20.3m），挖孔桩成吊脚桩；

2、超时：基坑支护结构服务年限一年，实际从开挖及出事已有近三年；

3、超载：坡顶泥头车、吊车、钩机、超载；

4、地质原因：岩面埋深较浅，但岩层倾斜。

案例二：2008年11月15日下午3时15分，正在施工的杭州地铁湘湖站北2基坑现场发生大面积坍塌事故，造成21人死亡，24人受伤，直接经济损失4961万元。

坍塌事故调查得出3点原因：一是杭州的土质特殊，属于淤泥质粘土，含水的流失性强；二是事故坍塌所在地点风情大道一直作为一条交通主干道来使用，车流量大，给基坑西面的承重墙带来太大冲击；三是今年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。

案例三：青海西宁佳豪广场4号楼基坑边坡坍塌事故。2009年3月19日13时35分，西宁市商业巷南市场的佳豪广场4号楼施工现场发生坍塌事故，基坑东侧边坡坍塌，8人遇难。经调查组调查分析，确认此次事故的直接原因是：基坑支护工程在施工过程中，钢管锚杆长度不够，锚杆注浆孔孔径偏小且注浆数量偏少，压网筋节点连接只有一根Φ14水平通长筋，喷射的混凝土面层厚度不够，没有竖向超前微型桩，不能保证基坑边坡的整体稳定。同时在现场施工中，未采取有效安全防范措施。并使用震动较大的冲击锤，造成已经解冻融化的土体失稳坍塌。

案例四：2007年3月28日上午9点30分左右，北京市地铁10号线2标段施工过程中，由于对施工复杂的地质情况不清，当施工断面发生局部塌方和导洞拱部产生环向裂缝的险情时，未采取保护抢险人员的安全技术措施即指挥作业人员实施抢险，发生二次塌方，造成6人死亡。

事故主要原因为渗水，渗水后致使工作面被水泡了以后土层发生松动，强度降低，最终形成塌方。

通过典型案例事故分析表明，由于地质条件的复杂性、不均匀性，往往造成勘察所得的数据离散性很大，无法保障支护结构设计的精确度及安全性，而支护结构的强度、刚度或稳定性不足，引起支护结构破坏而导致基坑坍塌。因此，基坑支护结构必须建立在对土质有全面清楚认识的基础上进行设计，特别是要对土层物理力学参数取值准确确定，同时施工过程中能根据土质条件的变化灵活应变，遵循动态设计、动态施工的原则，加上合理的施工措施、工期和造价等，事故是完全可以避免的。

4.原位测试

土层物理力学参数取值的确定可以采用已有勘察资料统计分析、现场原位测试以及取样室内试验等方法。

原位测试是在岩土层原来所处的位置，基本保持的天然结构，天然含水量以及天然应力状态下，测定岩土的物理力学性质指标。原位测试是确定岩土层工程力学指标行之有效，且公认科学准确的方法，其主要使用于（1）当原位测试比较简单，而室内试验条件与工程实际相差较大时；（2）当基础的受力状态比较复杂，计算不准确而又无成熟经验，或整体基础的原位真型试验比较简单；（3）重要工程必须进行必要的原位试验。原位测试的优点是可以测定难于取得不扰动土样的有关工程力学性质，可避免取样过程中应力释放的影响，测量值影响范围大，代表性强；其缺点是各种原位测试有其适用条件，有些理论往往建立在统计经验的关系上等，影响原位测试成果的因素较为复杂，使得对测定值的准确判定造成一定的困难。原位测试包括静力触探、动力触探、标准贯入试验、十字板剪切、旁压试验、静载试验、扁板侧胀试验、应力铲试验、现场直剪试验、岩体应力试验、岩土波速测试等。

5.小结

随着轨道交通工程的大面积开展和高层建筑的发展，全国范围内的基坑工程不断增加，对基坑设计以及施工的要求提出了前所未有的机遇和挑战，准确地确定深基坑主要地层物理力学参数，可以为基坑设计及其施工提供有效的参数和实际指导意义，可以创造巨大的经济效益和社会效益。搜集以往的勘察资料，进行统计分析，并结合原位测试的现场实测数据，优化处理，准确确定基坑主要土层物理力学取值势在必行，对社会的发展和人民财产安全具有重要的意义。

参考文献：

[1]吴金娜.基于南宁盆地地层组合的高层建筑地基-基础（短桩）的共同作用分析[D].南宁：广西大学，2007.05.

[2]张油军.南宁市轨道交通一号线沿线岩层组合模型及区划研究[D].南宁：广西大学，2012.05.