工程概况
淀川左岸线正莲寺川西工区明挖隧道工程是在原河道位置修建双向四车道隧道,在其侧面新建下水道及河道暗渠。施工段总长1940m,由清水建设•奥村组JV承建。
工程名称:正莲寺川西工区明挖隧道工程
施工地点:大阪市此花区岛屋1丁目周边~传法1丁目周边
业 主:阪神高速道路会社
设计•施工单位:清水建设•奥村组JV
工 期:2008年4月~2013年2月
工 费:189亿3990万日元
事故经过
该工程在基坑开挖前采用了SMW挡土墙,挡土墙由长18.3m的H型钢、3道横撑组成,止水帷幕深30m。2011年9月,在基坑挖掘至11m深的底面(计划翌日浇筑混凝土)时,长约40m的挡土墙出现倒塌。受此影响(下图)左侧临时河道的钢板桩也发生倒塌,河道水流涌入工地。
原因分析
事故现场地质为脱水固化处理后的渣土、下方是厚度2~3m左右的冲积砂层、再下方是厚度约13m的冲积粘土层。事故调查技术委员会认为,挡土墙倒塌最大的原因可能在于,坑底隆起造成了开挖底面的被动破坏。由于土体圆弧滑动,使挡土墙内侧土体隆起,挡土墙无法抵抗该土压力而倒塌。
挡土墙会受墙体背后土压力而变形,通常是形成中间部位隆起的变形。而此次事故中由于土体滑动以及抗力不足,因此变形量更大,直到墙脚处都发生了变形。并且墙脚处的变形比中间部位更大,因此最下层横撑发生了弯曲。据推测,中间层和最上层的横撑受此影响也无法支撑,同样发生弯曲,最终引起挡土墙倒塌。
挡土墙倒塌状况断面图
挡土墙倒塌状况平面图
芯材下端位于厚度约13m的冲积粘土层正中间,成为了事故主要原因。一般而言,深度越深的地层会因压密作用而具有更高强度。但由于粘性土层厚度较大、水不易穿透,因此中间部位的强度比预计更低。事故发生后的地基调查发现,粘结力在设计值的80%以下、变形模量在1/2以下。即使设计中使用了1.2的安全系数,依然没有达到实际标准。
二次挖掘完成时
挡土墙倒塌前
挡土墙下方位移增加→最下层横撑弯曲
修复施工
分析和确认了挡土墙的倒塌原因后,施工方立即投入进行修复施工:首先将挡土墙从原先的SMW改为钢管桩,并增加了横撑的层数。此外,通过增加测量设备等措施,强化了监控体系。
修复临时河道、重新打设钢板桩
采用更高强度的钢管构筑挡土墙
结论
待修复施工完成后,该工程事故调查技术委员会继续就事故原因进行分析和研讨,最终在报告中提出了今后的应对方针:
最终,调查报告并没有建议改安全系数等方法来规避风险,而是推荐在今后的施工中,将推进测量数据立即可视化、即时反馈至设计和施工,保证工程安全性。