新加坡Nicoll地铁明挖支撑施工事故：基坑坍塌原因分析
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新加坡Nicoll地铁明挖支撑施工事故：基坑坍塌原因分析
***49 徐某某 18-道桥方向
主要内容
工程简介
事故调查
事故原因分析
总结
1 工程简介
2004年4月20日下午3:30，新加坡地铁环线C824标段的一段明挖区间隧道在开挖至第10道支撑（约33m深度）的时候发生了坍塌事故。事故导致了约100m左右区间隧道围护体系的彻底崩溃，并造成四人死亡，紧邻的Nicoll大道下陷，以及周边的一些城市生命管线严重损毁。
2 事故调查
在2004年4月20日前的施工过程中，人们注意到地下连续墙发生了意外的大幅度位移。而在坍塌发生当日的上午，施工方观察到基坑的第九层支柱-横撑连接处发生了屈曲，才意识到施工情况发生了恶化并需要采取相应措施，却没有预料到坍塌事故的临近。
坍塌事故发生之后，相关的调查委员会便着手从各方的专家与目击者处收集证据，对这起坍塌事件进行了调查。Col调查委员会的报告提供了许多影响因素的说明，这些因素上从本质上来说，既有管理层面的失误，也有技术层面上的错误。通过调查，人们发现的主要的技术问题有对岩土有限元程序Plaxis的错误使用和钢结构中支柱-横撑连接的错误设计。其中钢结构的设计失误是最为致命的。
0.钢结构中，支撑梁和横撑的连接的设计错误导致第九层支柱失效
公众调查的专家一致认为，基坑的坍塌是由挖掘第九层时，支柱与横撑连接的失效引起的。该连接的性能受到设计中两个主要错误的影响，一是对实际荷载的计算，二是对结点连接能力的计算。承建商在施工中提出节点修改方案，把原节点双加劲板的构造改成C型钢节点方案。修改后的方案比原方案的支撑承载力提高了一些，但修改后的节点构造更容易发生脆性破坏。基坑整个塌陷就是因为基坑施工中第九层支撑杆由于实际土压力过大，而使支撑杆推力过大而导致两端节点发生失稳破坏，继而第九层支撑失去作用，压力重新分布，由其他层支撑杆承受，但其 他层支撑也不能承受重新分布而来的力，继而连续倒塌。
3 导致基坑崩塌的其他可能因素
而在调查过程中，委员会对其他影响因素的相对重要性也进行了详细的讨论。委员会指出，尽管支撑挡土墙的钢结构设计错误的影响毋庸置疑，但当对基坑第十层进行挖掘时，调查人员发现，在该层支柱s335率先失效后，第九层的支杆仍然支撑了挡土墙约一天半的时间才发生破坏失效。从这个角度来看，虽然这次基坑坍塌显然是灾难性的，但是也可以说挡土墙本身的设计几乎没有“失败”。因此，我们仍需要考虑削弱结构承载能力的其他因素。而除了钢结构上的失误，调查人员发现了以下几个设计与施工的问题。
1. 设计时，岩土有限元分析(Plaxis程序)使用不当。
该设计主要采用的是一种先进的计算机程序，使用该软件需要对土力学理论有很好的理解。但在原设计中，设计师对各种土体模型的使用并不了解，采用了错误的有效抗剪强度参数，导致了对挡土墙挠度与弯矩的低估。并且该方案也没考虑到了喷射混凝土层的脆性，而是将喷射混凝土板视为硬塑性粘土。这些在土工设计中的技术性错误导致结构的承载能力严重不足。在作者看来，在使用岩土有限元计算时应当适当向专家征求意见。
2. 施工时，施工方未能按照设计要求，确保墙体在施工过程中伸入旧冲积层至少3米。
现场调查资料显示，地下连续墙仅仅穿透旧冲积层约1.5米。若所有的墙壁都像设计中规定的伸入旧冲积层至少三米，第九层支柱上的所承受的压力将减少，那么坍塌可能不会在挡土墙由于第九层支柱和横撑的失效而发生重分布时突然失效。
3.施工方没有按照合同要求，在拆除一根支柱时检查支撑的支承能力是否达标。
合同中要求施工过程 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 8中的任何一个错误，都可能会阻止坍塌的发生，所以从法律的角度来说，它们都被归类为坍塌发生的必要条件——如果没有这些错误，就不会发生坍塌。
但不能确定问题9也为基坑坍塌的必要条件:它是从对临近地区的观察和对观察到的故障产生原因的解释推断出来的。即使没有过大的水压力，由于基坑下方的软粘土和喷射混凝土被侧向挤压，基坑下方的隆起也是不可避免的;它可能有被设计中一个已知的收到了过多荷载的主要承力桩的错误放大了。在作者看来，它可能是最终失效原理的一部分，但只在支杆与横撑的连接失效后才与基坑的坍塌具有相关性，而这个失效与上述第1至8项因素是息息相关的。所以可以认为第九项问题的重要性稍次于上述其他原因。
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