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结构事故推测分析 | 厦门地铁站附近路面塌陷大水倒灌地铁

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来源:岩土沿途Geotech,作者:Maxim Li 版权归原作者所有,如有侵权请联系删除 一、前情提要 12月12日晚间福建厦门地铁2号线的吕厝路口物业开发工地发生大范围塌陷,虽然两辆轿车陷入,未有造成人命伤亡,但由于水管破裂,吕厝地铁站几乎被淹没,水压急降后亦导致有酒店楼层较高的房间停水。 据厦门地铁官方微博最新通报,经连夜抢修及检测,连带受影响的厦门地铁1号线已于上午11时许恢复通车,全线正常营运。

来源:岩土沿途Geotech,作者:Maxim Li

版权归原作者所有,如有侵权请联系删除

一、前情提要

12月12日晚间福建厦门地铁2号线的吕厝路口物业开发工地发生大范围塌陷,虽然两辆轿车陷入,未有造成人命伤亡,但由于水管破裂,吕厝地铁站几乎被淹没,水压急降后亦导致有酒店楼层较高的房间停水。

据厦门地铁官方微博最新通报,经连夜抢修及检测,连带受影响的厦门地铁1号线已于上午11时许恢复通车,全线正常营运。

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值得一提是,厦门地铁2号线在上月底始通过专家评审并获得高度肯定,一致认为其具备开通初期营运条件。

厦门地铁2号线原定于今年年底开通,据内地传媒于11月30日的报道,交通运输部科学研究院检测技术(北京)有限公司受厦门市交通运输局委托,近日为厦门地铁2号线进行初期运营前安全评估。评审会专家组对工程建设质量和运营准备等各项工作给予高度肯定,一致认为已具备开通初期运营的条件。

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厦门地铁2号线上月底始通过初期运营

报道指,初期运营前安全评估是通车前的最后一道把关,是一次全面检验和科学评价,涵盖规划设计、建设、调试、运营准备等多个环节。专家评审会由来自北京、上海、南京、天津、深圳、福州等地市的25名轨道交通行业专家组成,全部都具备高级专业技术职称,涵盖轨道交通土建、车辆、供电、通讯、机电、运营等专业。

评审会专家组对厦门地铁2号线的评价极佳,评语有「地铁2号线的土建、机电、装修等各项工程完整性良好,实属不易」、「国内首个盾构过海隧道,创造了工程建设奇迹」等。

另一方面,吕厝地铁站附近的水管在5年来屡次发生破裂事故,最近一次是在2017年10月1日,原因是外部施工导致管道破损,令附近地区水压下降2/3并有局部停水。至于今次的事故,厦门水务集团在周四深夜11时50分发文表示,事后已从通过另外一条管供水,市区水压逐步恢复。

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塌陷后吕厝地铁站几乎被「淹没」


二、事故分析 


不被人注意的事物,非但不是什么阻碍,反而是一种线索。

————夏洛克·福尔摩斯


厦门的12月份并不算特别冷。

只要没有下雨,一件外套足以抵挡时而拂面的海风。在夜晚的街道上结伴而游,心情也会跟随缓慢的生活节奏变得悠然。

这一切在12号晚上的吕厝变得不一样。两辆刚刚穿越了高架桥的汽车,瞬间跌入了地底。

被录下的汽车跌入瞬间

新闻上,广州11号线事故的余温还未完全褪去,人们立刻就明白了发生了什么:

地陷。

只不过,这次是自己亲身经历的。

路口突然发生地陷

伴随着地陷发生的,是自来水管的爆裂。喷涌而出的水混合着泥土,流入了刚建成不久的吕厝地铁车站。

泥水混合物流入了车站

所幸的是,由于应急救援处置迅速,并没造成人员伤亡。

然而,多张事故照片内,都揭示了一个未被引起注意的细节:坍塌的路面下似乎不仅是大自然的泥土,还有一层人工的地下空间。

地陷边缘出露的地下空间

可以清晰地看到,在塌陷区域边缘,两根钢筋混凝土柱子与楼板被揭露了出来。这个看似平常的细节,顿时让地陷事故变得疑云重重:

为什么路面以下会存在地下空间?

塌陷区域的地面下方,是否也存在一个类似的地下空间?

为什么混凝土柱子与板边缘看不到任何伸出的钢筋?

带着这些疑问,我们开始收集事故区域的相关资料进行研究分析,尝试着去一一解答。

注:本文资料均从网上收集整理而成。


01

路面下方的地下空间

首先,我们要知道事故发生的准确地点。事故照片显示,塌陷区域位于十字路口的偏右侧,在左侧是一条标志性的高架桥。

塌陷区域左侧为标志性的高架桥

通过这个特点,很容易就会在地图上找到位置:嘉禾路、吕岭路及湖滨北路三路的交接口地段。

事故路口的实景,左侧为标志性的高架桥

从实时路况也可以印证我们的发现。由于地陷事故,路段出现临时的交通封闭。另外,地图上显示,事发区域正好临近厦门地铁的吕厝站。

事故区域实时路况

塌陷边缘出露的地下空间是否就是地铁站的一部分?

下一步,我们需要深入了解吕厝站的建设情况,看看塌陷区域是否发生在地铁站地下空间范围内。

资料显示,吕厝站为厦门地铁1号线及2号线的换乘站。

吕厝站为1号线与2号线的换乘站

其中,1号线车站沿嘉禾路南北向铺设,为地下两层岛式站台车站,车站总长392.172m,深度约17米;2号线车站沿湖滨北路东西向铺设,为地下三层岛式站台车站,车站总长187.974m,深度约25米。在空间上,两者分别与所在道路平行,呈约90°相接。

吕厝站的平面布置规划

如果将事故点参照地图上的位置进行放置,可以发现地陷区域确实位于吕厝站的地下空间范围内。

地陷区域与地铁站地下空间的关系


02

塌陷区域下方的研究

我们基本上可以确定塌陷边缘出露的地下结构是地铁车站的一部分。但是,其余两个问题还没得到彻底解答。

虽然塌陷区域位于地铁车站的地下空间范围内,但只是规划的空间范围。我们并不清楚塌陷区域的地下结构是否在实际中已经施工;同时,我们也还不清楚出露的地下结构到底属于车站的哪个部位。

如果出露的地下结构属于车站主体结构的一部分,那么塌陷会否影响吕厝站的正常开通运营?

这些问题都与塌陷的诱发原因息息相关。接下来,我们需要进一步深入了解吕厝站的建设时序,看看是否能找到事故区域在不同时期的建设情况。


2018.10

在最近一次拍摄的卫星地图上,可以看到位于高架桥右侧的吕厝站2号线车站主体仍在施工。位于高架桥左侧的地陷区域虽然无明显的地下施工痕迹,但施工围挡的位置应该是与现在一致的。我们先把塌陷区域在图上标注出来。


2018.06

时间倒回至6月份,此时塌陷区域的围挡还没架立起来。


2018.03

高架桥左侧的车站主体基坑还没开挖,此时仍然看不出塌陷区域的任何施工动静。


2017.10

另一个清晰的证据。现在我们反而对基坑的阳角位置更感兴趣,因为它的外侧很可能就是坍塌边缘出露的地下结构。


2016.05

时间已经回到了3年前,显示的是吕厝站一期工程的建设情况。需要注意的是,吕厝站作为1号线、2号线的换乘站,它的车站主体结构建设可以分为3部分:1号线车站主体、2号线车站主体,以及1号线与2号线的换乘节点。


2015.08

更加明显的换乘节点基坑。

现在,基本上已经搞清楚吕厝站的建设过程。

2015~2016年左右,吕厝站在进行1号线车站主体与换乘节点的建设;

2017年,塌陷区域下方的地下空间进行建设;

2018年,2号线车站主体进行建设。

根据这些资料,我们可以形成一个初步的结论:塌陷区域下方很大可能同样存在着已建好的地下空间结构,而塌陷边缘出露的地下结构则是地铁车站换乘节点的主体结构。


03

看不到钢筋的板和柱

既然塌陷区域也存在地下结构,为什么出露的柱子和板并没有看到任何伸出的钢筋,将两边的地下结构相连接?

如果是故意而为之,那这里很可能是地铁车站主体结构与附属商业空间结构的变形缝(Movement Joint)。

如之前所述,吕厝站1号线车站为地下两层,2号线车站为地下三层,而塌陷区域的附属空间则为商业用途的地下1层结构。

吕厝站立体示意图

地下附属空间的平面示意图

由于车站主体有2~3层,附属结构只有1层,两者的重量与地基土质情况都不一样,所以未来两部分的地基沉降量也不一样。如果用钢筋将两者连接在一起,将来发生不均匀沉降时,很容易导致在相接部位发生变形破坏。

所以,一般情况下,在设计时会事先将两者分为独立部分,使各部分能自由独立的变化。这种将建筑物垂直分来的预留缝就称为变形缝。

主体与附属结构之间设置的变形缝

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变形缝实例照片

这可能就是为什么出露的地下结构完全看不到钢筋的痕迹。

另一个视角观察出露的地下结构

如果我们仔细看地下附属空间的总平图,可以发现设置在中间的出入口与现场照片情况能够形成吻合。

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附属空间总平与实际情况的对比

按照实际的距离推算,变形缝应该是设置在下图所示边界。而此处的另一边刚好就是吕厝站的换乘节点,属于车站主体结构的一部分,符合变形缝设置在车站主体与附属结构之间的推理。

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部分变形缝推测位置


04

初步推测

经过一系列推理分析,我们知道塌陷区域存在已建成的一层商业地下附属结构。那么,塌陷的诱发原因就有两个最大的可能性:

1.地下附属结构出现问题(柱子、梁、板),引起结构破坏;

2.地下附属结构的地基出现问题。

从地陷的形态和深度来看,似乎1的可能性更大。

首先,地陷发生的深度较浅,最深处并未超过负一层底板;其次,与广州11号线的深层土体塌陷不同,吕厝站的地陷并未随着时间发生持续下陷;另外,如果是地基存在问题,在地下结构承载力充足的前提下,很难解释为什么这么长一段时间内路面没有发生明显的变形沉陷,而是突然发生坍塌。

现场照片显示,因为塌陷,路面都倾斜滑向了同一点。

 

三方路面倾斜的交汇点

而这里,应该正好是变形缝相接处附属结构的边柱。

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