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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(tuán)有限公司
備注：1
一、整體失穩(wěn)
整體失穩(wěn)是指在土體中形成了滑動面，圍護(hù)結(jié)構(gòu)連同基坑外側(cè)及坑底的土體一起喪失穩(wěn)定性，一般的失穩(wěn)形態(tài)是圍護(hù)結(jié)構(gòu)的上部向坑外傾倒，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的底部向坑內(nèi)移動，坑底土體隆起，坑外地面下陷。
龍?zhí)犊罩谢▓@基坑事故。
2005年8月3日，凌晨約30m寬位置坡頂出現(xiàn)開裂并出現(xiàn)沉降，坡腳水泥土攪拌樁出現(xiàn)斷裂。早晨7時，下起大雨，半小時后該段出現(xiàn)塌滑。原因主要是基坑北側(cè)東端滑塌地段出現(xiàn)超挖，開挖后放置了較長時間；坑內(nèi)大量積水未及時抽排；坡腳土層受水浸泡，降低了土層強(qiáng)度，勢必導(dǎo)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?shù)缆废碌南滤莱霈F(xiàn)開裂，大量水浸入邊坡土體內(nèi)，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn) ?。
2005年**日12時，武昌區(qū)彭劉楊路金榜名苑已開挖至設(shè)計深度5.2M的深基坑?xùn)|側(cè)（cd）段約40余米長的邊坡發(fā)生滑塌險情。
二、坑底隆起
坑底隆起是一種向上的位移，產(chǎn)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(dǎo)致的土體塑流。
由于土體是連續(xù)體，坑底的隆起和圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移必然導(dǎo)致坑外土體產(chǎn)生沉降和水平位移，帶動相鄰建筑物或市政設(shè)施發(fā)生傾斜或撓曲，這些附加的變形使結(jié)構(gòu)構(gòu)件或管道可能產(chǎn)生開裂，影響使用，危及安全。
一般解決的方法是被動區(qū)加固，提高土的抗力，減少變形，同時解決整體穩(wěn)定和坑底隆起問題。
三金.鑫城國際C地塊事故
三、圍護(hù)結(jié)構(gòu)傾覆失穩(wěn)
圍護(hù)結(jié)構(gòu)傾覆失穩(wěn)主要發(fā)生在重力式結(jié)構(gòu)或懸臂式圍護(hù)結(jié)構(gòu)，重力式結(jié)構(gòu)在坑外主動土壓力的作用下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)繞其下部的某點(diǎn)轉(zhuǎn)動，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的頂部向坑內(nèi)傾倒。抵抗傾覆失穩(wěn)的力矩主要由圍護(hù)結(jié)構(gòu)自身的重力形成，坑底的被動抗力也是構(gòu)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(hù)，開挖至設(shè)計標(biāo)高后，由于老粘土局部浸水，強(qiáng)度降低，土壓力劇增，由于樁嵌人巖層，變形不易諧調(diào)，造成十余根支護(hù)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(jīng)緊急回填，增設(shè)錨桿后。得以穩(wěn)定。
圍護(hù)結(jié)構(gòu)底部地基承載力失穩(wěn)是指重力式圍護(hù)結(jié)構(gòu)的底面壓力過大，地基承載力不足引起的失穩(wěn)。由于在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的外側(cè)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(fā)生向坑內(nèi)的擠出，圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不均勻的沉降，可能導(dǎo)致部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)的開裂損壞。

四、圍護(hù)結(jié)構(gòu)底部地基承載力失穩(wěn)
如天恒大廈開挖深度約5m,淤泥及淤泥質(zhì)土的厚度近20m，工程樁采用1000m鉆孔灌注嵌巖樁，開挖支護(hù)方案采用格構(gòu)式水泥土重力式擋墻，坑底被動區(qū)采用格構(gòu)式水泥土暗撐。
當(dāng)時施工工期緊張，十?dāng)?shù)臺粉噴樁機(jī)晝夜施工水泥土擋墻及暗撐，樁的咬合情況及成樁質(zhì)量不佳，在齡期不足的情況下，匆忙開挖，加上坑邊堆載不當(dāng)、局部開挖接樁、暴雨襲擊等不利因素，導(dǎo)致大面積邊坡失穩(wěn)和坑底隆起，坑內(nèi)工程樁大多偏斜，塔吊基礎(chǔ)脫空、基礎(chǔ)下樁開裂。
經(jīng)過全面檢測，確認(rèn)傾斜樁的樁身完整性，采用了獨(dú)立承臺改為筏板，另增補(bǔ)56根鉆孔灌注樁.同時對坑底淤泥采用注漿加固。經(jīng)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(hù)坡突然出現(xiàn)塌方，一墻之隔的中鑫汽車修理公司的維修車間坍塌 。
圍護(hù)結(jié)構(gòu)滑移失穩(wěn)亦主要發(fā)生在重力式結(jié)構(gòu)中，在坑外主動土壓力的作用下，圍護(hù)結(jié)構(gòu)向坑內(nèi)平移。抵抗滑移的阻力主要由圍護(hù)體底面的摩阻力以及內(nèi)側(cè)的被動土壓力構(gòu)成。當(dāng)坑底土軟弱或圍護(hù)結(jié)構(gòu)底部的地基土軟化時，墻體發(fā)生滑移失穩(wěn)。
五、圍護(hù)結(jié)構(gòu)滑移失穩(wěn)
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(chǔ)埋深約-10.8m?；又ёo(hù)地面以下約6m，坡率1：03噴錨支護(hù)，6m以下為人工挖孔樁錨桿支護(hù)。2005年6月26日，基坑西側(cè)產(chǎn)生滑坍，支護(hù)樁嚴(yán)重內(nèi)傾，部分護(hù)坡樁斷裂；西側(cè)坡頂?shù)孛娉两?，坡面外鼓；南?cè)、東側(cè)坡頂?shù)孛?含人行道產(chǎn)生裂縫)，險情嚴(yán)重。事故的原因主要是紅粘土層遇水后強(qiáng)度迅速降低，導(dǎo)致淺層滑坡
六、“踢腳”失穩(wěn)
“踢腳”失穩(wěn)在單支撐的基坑中，可能發(fā)生撓支撐點(diǎn)轉(zhuǎn)動，圍護(hù)結(jié)構(gòu)上部向坑外傾倒，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的下部向上翻的失穩(wěn)模式，故形象地稱為“踢腳”失穩(wěn)。在多支撐的圍護(hù)結(jié)構(gòu)中一般不會產(chǎn)生踢腳失穩(wěn)，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(diǎn)左右，廣州市海珠區(qū)江南大道中——海珠城廣場B區(qū)施工工地發(fā)生基坑坍塌，基坑南邊支護(hù)結(jié)構(gòu)坍塌，東南角斜撐脫落?；又ёo(hù)坍塌范圍約104．55延米，面積約2007平方米，南側(cè)海員賓館的基礎(chǔ)樁折斷滑落，結(jié)構(gòu)部分倒塌。同時造成3人死亡、8人受傷。產(chǎn)生由于：
1.施工與設(shè)計不符，基坑施工時間過長，基坑支護(hù)受損失效，構(gòu)成重大事故隱患。
2.南側(cè)巖層向基坑內(nèi)傾斜，軟弱強(qiáng)風(fēng)化夾層中有滲水流泥現(xiàn)象，施工時未及時調(diào)整設(shè)計和施工方案，錯過排除險情時機(jī)。
3.基坑坡頂嚴(yán)重超載，致使基坑南邊支護(hù)平衡打破，坡頂出現(xiàn)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(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞
圍護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞是指圍護(hù)體本身發(fā)生開裂、折斷、剪斷或壓屈，致使結(jié)構(gòu)失去了承載能力的破壞模式。 如支撐體系不當(dāng)或圍護(hù)結(jié)構(gòu)不閉合；也可能是設(shè)計計算時荷載估計不足或結(jié)構(gòu)材料強(qiáng)度估計過高，支撐或圍檁截面不足導(dǎo)致破壞；此外，結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)處理不當(dāng)，也會因局部失穩(wěn)而引起整體破壞，特別在鋼支撐體系中，節(jié)點(diǎn)多，加工與安裝質(zhì)量不易控制。節(jié)點(diǎn)處理包括支撐和墻體的連接處，如不設(shè)置圍檁或連接強(qiáng)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(xiàn)場發(fā)生塌陷事故。風(fēng)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(dá)6米多。正在路面行駛的11輛車陷入深坑，數(shù)十名地鐵施工人員被埋，遇難工人數(shù)達(dá)到21名，同時造成了風(fēng)情大道中斷，距事故現(xiàn)場僅一墻之隔的蕭山區(qū)城西小學(xué)，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(yīng)。初步判定基坑破壞形式，基坑產(chǎn)生整體失穩(wěn)，坑底隆起，從而使得圍護(hù)墻傾斜，而鋼支撐與圍護(hù)墻連接剛度很弱，基本可以看作鉸接，當(dāng)對撐的兩側(cè)軸力不在一條線上時，鋼支撐非常容易產(chǎn)生失穩(wěn)破壞，從而產(chǎn)生類似多米諾骨牌效應(yīng)，導(dǎo)致最后基坑失穩(wěn)破壞，坑邊土體塌陷，支撐破壞。
八、支、錨體系失穩(wěn)破壞
支、錨體系失穩(wěn)破壞包括兩種不同的破壞模式。錨桿的破壞主要表現(xiàn)為錨桿的**、斷裂或預(yù)應(yīng)力松弛，土錨的破壞大多是局部的；支撐的失穩(wěn)很可能是整體性的，其形態(tài)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(wěn)，尤其是鋼支撐體系，局部節(jié)點(diǎn)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(chǎn)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(dǎo)致鄰近建筑物的開裂和損壞。
引起圍護(hù)結(jié)構(gòu)止水帷幕功能失效的主要原因是施工因素，其次是設(shè)計因素和材料的因素。由于施工質(zhì)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(xiàn)象；止水帷幕設(shè)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(chǎn)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(yán)重的。?
坑底滲透變形破壞
上海萬科地產(chǎn)工地發(fā)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(qū)七寶鎮(zhèn)新龍路號文路口，發(fā)生上海建工七建公司工地泥土滑坡，塌方200平方米，導(dǎo)致3名工人被壓，消防已到場施救。據(jù)上海市閔行區(qū)政府最新消息，經(jīng)確認(rèn)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(yīng)按照規(guī)范的要求，依據(jù)基坑坑壁破壞后可能造成后果的嚴(yán)重性確定基坑坑壁的等級，然后根據(jù)坑壁安全等級、基坑周邊環(huán)境、開挖深度、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)、施工作業(yè)設(shè)備和施工季節(jié)的條件等因素選擇坑壁的形式。     
    當(dāng)坑基頂部無重要建（構(gòu)）筑物，場地有放坡條件且基坑深度≤10m時，可以優(yōu)先采用坡率法。采用坡率法時，關(guān)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(jié)合已有穩(wěn)定邊坡的坡率值分析確定。如：土質(zhì)均勻良好的硬塑粘性土，當(dāng)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(zhì)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(jìn)行穩(wěn)定性分析確定。     
    當(dāng)施工場地不能滿足設(shè)計坡率值的要求時，應(yīng)對坑壁采取支護(hù)措施。選擇支護(hù)結(jié)構(gòu)，首先要確定基坑坑壁的安全等級。按照規(guī)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(yán)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(hù)壁，坑壁安全等級二、三級適合采用土釘墻護(hù)壁。 
2.加強(qiáng)對土方開挖的監(jiān)控 
基坑土方一般采用機(jī)械挖法，開挖前，應(yīng)根據(jù)基坑坑壁形式、降排水要求等制定開挖方案，并對機(jī)械操作人員進(jìn)行交底。開挖時，應(yīng)有技術(shù)人員在場，對開挖深度、坑壁坡度進(jìn)行監(jiān)控，防止超挖。對采用土釘墻支護(hù)的基坑，土方開挖深度應(yīng)嚴(yán)格控制，不得在上一段土釘墻護(hù)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(jiān)控的重點(diǎn)，當(dāng)出現(xiàn)基坑實際深度大于設(shè)計深度時，應(yīng)及時調(diào)整坑頂開挖線，保證坑壁坡率滿足要求。  
3.加強(qiáng)對支護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的監(jiān)督 
建立健全施工企業(yè)內(nèi)部支護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量檢驗制度，是保證支護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的重要手段。質(zhì)量檢驗的對象包括支護(hù)結(jié)構(gòu)所用材料和支護(hù)結(jié)構(gòu)本身。對支護(hù)結(jié)構(gòu)原材料及半成品應(yīng)遵照有關(guān)施工驗收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗，主要內(nèi)容有：（1）材料出廠合格證檢查；（2）材料現(xiàn)場抽檢；（3）錨桿漿體和混凝土的配合比試驗，強(qiáng)度等級檢驗。對支護(hù)結(jié)構(gòu)本身的檢驗要根據(jù)支護(hù)結(jié)構(gòu)的形式選擇，如土釘墻應(yīng)對土釘采用抗拉試驗檢測承載力、對混凝土灌注應(yīng)檢測樁身完整性等。 
 4.加強(qiáng)對地表水的控制 
 在基坑施工產(chǎn)前，應(yīng)摸清基坑周邊的管網(wǎng)情況，避免在施工過程中對管網(wǎng)造成損害，出現(xiàn)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(yīng)用混凝土封閉，施工現(xiàn)場內(nèi)應(yīng)設(shè)地表排水系統(tǒng)，對雨水、施工用水、從降水井中抽出的地下水等進(jìn)行有組織排放，對坑邊的積水坑、降水沉砂池應(yīng)做防水處理，防止出現(xiàn)滲漏。對采用支護(hù)結(jié)構(gòu)的坑壁應(yīng)設(shè)置泄水孔，保證護(hù)壁內(nèi)側(cè)土體內(nèi)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(nèi)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(hù)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場監(jiān)測 
支護(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)測是防止支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)生坍塌的重要手段。在支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)提出監(jiān)測要求，由有資質(zhì)的監(jiān)測單位編制監(jiān)測方案，經(jīng)設(shè)計、監(jiān)理認(rèn)可后實施。監(jiān)測方案應(yīng)包括監(jiān)測目的、監(jiān)測項目、測試方法、測點(diǎn)布置、監(jiān)測周期、監(jiān)測項目報警值、信息反饋制度和現(xiàn)場原始狀態(tài)資料記錄等內(nèi)容。監(jiān)測項目的內(nèi)容有：基坑頂部水下位移和垂直位移、基坑頂部建（構(gòu)）筑物變形等。監(jiān)測項目的選擇應(yīng)考慮基坑的安全等級、支護(hù)結(jié)構(gòu)變形控制要求、地質(zhì)和支護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。監(jiān)測方案可根據(jù)設(shè)計要求、護(hù)壁穩(wěn)定性、周邊環(huán)境和施工進(jìn)程等因素確定。監(jiān)測單位應(yīng)定期向施工單位和監(jiān)理單位通報監(jiān)測情況，當(dāng)監(jiān)測值超過報警值時應(yīng)立即通知設(shè)計、施工和監(jiān)理單位，分析原因，采取措施，防止事故的發(fā)生。

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