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九種基坑坍塌事故案例分析

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九種基坑坍塌事故案例分析
2019年1月6日
上海建工五建集團有限公司
備注：1
一、整體失穩
整體失穩是指在土體中形成了滑動面，圍護結構連同基坑外側及坑底的土體一起喪失穩定性，一般的失穩形態是圍護結構的上部向坑外傾倒，圍護結構的底部向坑內移動，坑底土體隆起，坑外地面下陷。
龍潭空中花園基坑事故。
2005年8月3日，凌晨約30m寬位置坡頂出現開裂并出現沉降，坡腳水泥土攪拌樁出現斷裂。早晨7時，下起大雨，半小時后該段出現塌滑。原因主要是基坑北側東端滑塌地段出現超挖，開挖后放置了較長時間；坑內大量積水未及時抽排；坡腳土層受水浸泡，降低了土層強度，勢必導致邊坡蠕動變形；緊鄰坑邊下水管長期漏水，邊坡蠕動變形積累到一定程度后，坡頂道路下的下水道出現開裂，大量水浸入邊坡土體內，導致邊坡失穩 ?。
2005年**日12時，武昌區彭劉楊路金榜名苑已開挖至設計深度5.2M的深基坑東側（cd）段約40余米長的邊坡發生滑塌險情。
二、坑底隆起
坑底隆起是一種向上的位移，產生的原因一是深層土的卸荷回彈，二是由開挖形成的壓力差導致的土體塑流。
由于土體是連續體，坑底的隆起和圍護結構的水平位移必然導致坑外土體產生沉降和水平位移，帶動相鄰建筑物或市政設施發生傾斜或撓曲，這些附加的變形使結構構件或管道可能產生開裂，影響使用，危及安全。
一般解決的方法是被動區加固，提高土的抗力，減少變形，同時解決整體穩定和坑底隆起問題。
三金.鑫城國際C地塊事故
三、圍護結構傾覆失穩
圍護結構傾覆失穩主要發生在重力式結構或懸臂式圍護結構，重力式結構在坑外主動土壓力的作用下，圍護結構繞其下部的某點轉動，圍護結構的頂部向坑內傾倒。抵抗傾覆失穩的力矩主要由圍護結構自身的重力形成，坑底的被動抗力也是構成抵抗力矩的因素。

如武漢火炬大廈開挖深度10m，上部為老鉆土，下部為基巖，采用￠900mm人工挖孔嵌巖排樁支護，開挖至設計標高后，由于老粘土局部浸水，強度降低，土壓力劇增，由于樁嵌人巖層，變形不易諧調，造成十余根支護樁折斷，危及鄰近六層綜合樓，使該樓樓梯間懸空，情況危急。經緊急回填，增設錨桿后。得以穩定。
圍護結構底部地基承載力失穩是指重力式圍護結構的底面壓力過大，地基承載力不足引起的失穩。由于在圍護結構的外側還作用著土壓力，因此其合力是傾斜的。在傾斜荷載作用下，地基土發生向坑內的擠出，圍護結構產生不均勻的沉降，可能導致部分圍護結構的開裂損壞。

四、圍護結構底部地基承載力失穩
如天恒大廈開挖深度約5m,淤泥及淤泥質土的厚度近20m，工程樁采用1000m鉆孔灌注嵌巖樁，開挖支護方案采用格構式水泥土重力式擋墻，坑底被動區采用格構式水泥土暗撐。
當時施工工期緊張，十數臺粉噴樁機晝夜施工水泥土擋墻及暗撐，樁的咬合情況及成樁質量不佳，在齡期不足的情況下，匆忙開挖，加上坑邊堆載不當、局部開挖接樁、暴雨襲擊等不利因素，導致大面積邊坡失穩和坑底隆起，坑內工程樁大多偏斜，塔吊基礎脫空、基礎下樁開裂。
經過全面檢測，確認傾斜樁的樁身完整性，采用了獨立承臺改為筏板，另增補56根鉆孔灌注樁.同時對坑底淤泥采用注漿加固。經過近半年的努力，才成功處理完事故隱患。
2004年6月4日中午，漢口新華下路新華豪庭的基坑護坡突然出現塌方，一墻之隔的中鑫汽車修理公司的維修車間坍塌 。
圍護結構滑移失穩亦主要發生在重力式結構中，在坑外主動土壓力的作用下，圍護結構向坑內平移。抵抗滑移的阻力主要由圍護體底面的摩阻力以及內側的被動土壓力構成。當坑底土軟弱或圍護結構底部的地基土軟化時，墻體發生滑移失穩。
五、圍護結構滑移失穩
華瑞大廈位于卓刀泉南路與雄楚大街交匯處，一幢26層高層建筑，基礎埋深約-10.8m。基坑支護地面以下約6m，坡率1：03噴錨支護，6m以下為人工挖孔樁錨桿支護。2005年6月26日，基坑西側產生滑坍，支護樁嚴重內傾，部分護坡樁斷裂；西側坡頂地面沉降，坡面外鼓；南側、東側坡頂地面(含人行道產生裂縫)，險情嚴重。事故的原因主要是紅粘土層遇水后強度迅速降低，導致淺層滑坡
六、“踢腳”失穩
“踢腳”失穩在單支撐的基坑中，可能發生撓支撐點轉動，圍護結構上部向坑外傾倒，圍護結構的下部向上翻的失穩模式，故形象地稱為“踢腳”失穩。在多支撐的圍護結構中一般不會產生踢腳失穩，除非其它支撐都已失效，只有一道支撐起作用的情況。?
2005年7月21日中午12點左右，廣州市海珠區江南大道中——海珠城廣場B區施工工地發生基坑坍塌，基坑南邊支護結構坍塌，東南角斜撐脫落。基坑支護坍塌范圍約104．55延米，面積約2007平方米，南側海員賓館的基礎樁折斷滑落，結構部分倒塌。同時造成3人死亡、8人受傷。產生由于：
1.施工與設計不符，基坑施工時間過長，基坑支護受損失效，構成重大事故隱患。
2.南側巖層向基坑內傾斜，軟弱強風化夾層中有滲水流泥現象，施工時未及時調整設計和施工方案，錯過排除險情時機。
3.基坑坡頂嚴重超載，致使基坑南邊支護平衡打破，坡頂出現開裂。
4.基坑變形量明顯增大及裂縫增長時未能及時作加固處理。
七、圍護結構的結構性破壞
圍護結構的結構性破壞是指圍護體本身發生開裂、折斷、剪斷或壓屈，致使結構失去了承載能力的破壞模式。 如支撐體系不當或圍護結構不閉合；也可能是設計計算時荷載估計不足或結構材料強度估計過高，支撐或圍檁截面不足導致破壞；此外，結構節點處理不當，也會因局部失穩而引起整體破壞，特別在鋼支撐體系中，節點多，加工與安裝質量不易控制。節點處理包括支撐和墻體的連接處，如不設置圍檁或連接強度不夠。
杭州蕭山湘湖段地鐵施工事故
2008年11月15日15時20分，杭州蕭山湘湖段地鐵施工現場發生塌陷事故。風情大道坍塌形成了一個長75米、寬21米、深15.5米的深坑，附近的河流決堤，河水倒灌，一度水深達6米多。正在路面行駛的11輛車陷入深坑，數十名地鐵施工人員被埋，遇難工人數達到21名，同時造成了風情大道中斷，距事故現場僅一墻之隔的蕭山區城西小學，校園東邊的圍墻已全部垮塌。附近民房傾斜破壞，地面下管線破壞等一系列連鎖破壞效應。初步判定基坑破壞形式，基坑產生整體失穩，坑底隆起，從而使得圍護墻傾斜，而鋼支撐與圍護墻連接剛度很弱，基本可以看作鉸接，當對撐的兩側軸力不在一條線上時，鋼支撐非常容易產生失穩破壞，從而產生類似多米諾骨牌效應，導致最后基坑失穩破壞，坑邊土體塌陷，支撐破壞。
八、支、錨體系失穩破壞
支、錨體系失穩破壞包括兩種不同的破壞模式。錨桿的破壞主要表現為錨桿的**、斷裂或預應力松弛，土錨的破壞大多是局部的；支撐的失穩很可能是整體性的，其形態因體系不同而不同，支撐體系大多是超靜定的，局部的破壞會造成整體的失穩，尤其是鋼支撐體系，局部節點的失效概率比較大。
止水帷幕功能失效
九、止水帷幕功能失效和坑底滲透變形破壞
止水帷幕功能失效和坑底滲透變形破壞是指止水帷幕喪失擋水功能，產生滲漏、涌水、流土或流砂。由于水土流失使基坑外地面下沉、塌陷，導致鄰近建筑物的開裂和損壞。
引起圍護結構止水帷幕功能失效的主要原因是施工因素，其次是設計因素和材料的因素。由于施工質量低劣，止水帷幕有空洞或裂縫，成為漏水的通道是最普遍的現象；止水帷幕設計過短，沒有全部切斷透水層也是漏水的可能原因。由于止水帷幕失效產生過大的水力坡降引起坑底滲透變形破壞。如不及時制止，由滲透變形引起的坑外土體的位移和陷落是嚴重的。?
坑底滲透變形破壞
上海萬科地產工地發生安全事故，3名工人遇難！12月29日，9時10分許，上海市閔行區七寶鎮新龍路號文路口，發生上海建工七建公司工地泥土滑坡，塌方200平方米，導致3名工人被壓，消防已到場施救。據上海市閔行區政府最新消息，經確認事故中3人全部死亡，3人系該工地建筑工人。
1.選擇適合的基坑坑壁形式 
基坑施工前，首先應按照規范的要求，依據基坑坑壁破壞后可能造成后果的嚴重性確定基坑坑壁的等級，然后根據坑壁安全等級、基坑周邊環境、開挖深度、工程地質與水文地質、施工作業設備和施工季節的條件等因素選擇坑壁的形式。     
    當坑基頂部無重要建（構）筑物，場地有放坡條件且基坑深度≤10m時，可以優先采用坡率法。采用坡率法時，關鍵是要確定正確的坡率允許值。一般坑壁的坡率允許值可按工程類比的原則并結合已有穩定邊坡的坡率值分析確定。如：土質均勻良好的硬塑粘性土，當坡高小于5m時，坡率允許值可確定為：1：1.00～1：1.25。若坑壁土質較軟或基坑頂部邊緣附近有較大荷載，坡率允許值還必須采用圓弧滑動法進行穩定性分析確定。     
    當施工場地不能滿足設計坡率值的要求時，應對坑壁采取支護措施。選擇支護結構，首先要確定基坑坑壁的安全等級。按照規范的要求，坑壁的安全等級按其損壞后可能造成的破壞后果的嚴重性、坑壁類型和基坑深度等因素，確定為一、二、三級。坑壁安全等級一、二級適合采用挖孔灌注樁護壁，坑壁安全等級二、三級適合采用土釘墻護壁。 
2.加強對土方開挖的監控 
基坑土方一般采用機械挖法，開挖前，應根據基坑坑壁形式、降排水要求等制定開挖方案，并對機械操作人員進行交底。開挖時，應有技術人員在場，對開挖深度、坑壁坡度進行監控，防止超挖。對采用土釘墻支護的基坑，土方開挖深度應嚴格控制，不得在上一段土釘墻護壁未施工完畢前開挖下一段土方。軟土基坑必須分層均衡開挖，層高不宜超過1m。對采用自然放坡的基坑，坑壁坡度是監控的重點，當出現基坑實際深度大于設計深度時，應及時調整坑頂開挖線，保證坑壁坡率滿足要求。  
3.加強對支護結構施工質量的監督 
建立健全施工企業內部支護結構施工質量檢驗制度，是保證支護結構施工質量的重要手段。質量檢驗的對象包括支護結構所用材料和支護結構本身。對支護結構原材料及半成品應遵照有關施工驗收標準進行檢驗，主要內容有：（1）材料出廠合格證檢查；（2）材料現場抽檢；（3）錨桿漿體和混凝土的配合比試驗，強度等級檢驗。對支護結構本身的檢驗要根據支護結構的形式選擇，如土釘墻應對土釘采用抗拉試驗檢測承載力、對混凝土灌注應檢測樁身完整性等。 
 4.加強對地表水的控制 
 在基坑施工產前，應摸清基坑周邊的管網情況，避免在施工過程中對管網造成損害，出現爆或滲漏。同時為減少地表水滲入坑壁土體，基坑頂部四周應用混凝土封閉，施工現場內應設地表排水系統，對雨水、施工用水、從降水井中抽出的地下水等進行有組織排放，對坑邊的積水坑、降水沉砂池應做防水處理，防止出現滲漏。對采用支護結構的坑壁應設置泄水孔，保證護壁內側土體內水壓力能及時消除，減少土體含水率，也便于觀察基坑周邊土體內地表水的情況，及時采取措施。泄水孔外傾坡度不宜小于5％，間距宜為2～3m，并宜按梅花形布置。
 5.搞好支護結構的現場監測 
支護結構的監測是防止支護結構發生坍塌的重要手段。在支護結構設計時應提出監測要求，由有資質的監測單位編制監測方案，經設計、監理認可后實施。監測方案應包括監測目的、監測項目、測試方法、測點布置、監測周期、監測項目報警值、信息反饋制度和現場原始狀態資料記錄等內容。監測項目的內容有：基坑頂部水下位移和垂直位移、基坑頂部建（構）筑物變形等。監測項目的選擇應考慮基坑的安全等級、支護結構變形控制要求、地質和支護結構的特點。監測方案可根據設計要求、護壁穩定性、周邊環境和施工進程等因素確定。監測單位應定期向施工單位和監理單位通報監測情況，當監測值超過報警值時應立即通知設計、施工和監理單位，分析原因，采取措施，防止事故的發生。

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