多个深基坑工程事故原因分析

目

录深基坑工程概述12深基坑工程事故原因分析深基坑工程事故案例分析深基坑工程事故启示341

深基坑工程概述1.1

深基坑的定义1.2

深基坑工程的特点1.3

深基坑维护结构的类型1.1

深基坑的定义由于岩土工程具有很强的地域性，所以各地对于深基坑的定义也有所差别。如上海、广东、山东、江西、南京规定5m以上为深基坑。宁波、厦门、苏州规定4m以上为深基坑。《建筑工程预防坍塌事故若干规定》(建质[2003]82号

)《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》(建质[2009]87号)《建筑基坑工程监测技术规范》(GB50497-2009）规定：深基坑是开挖深度超过5米的基坑或深度虽未超过5米，但地质情况和周围环境较复杂的基坑。也有一些专家的建议，可采用稳定系数来判定：NsNs

H/Cu(kN/m3)(m)；开挖深度

，是土的其中：(kPa)≥7。对于

的基不固结不排水抗剪强度坑为深基坑。1.2

深基坑工程的特点深基坑工程除通常具有区域性、个性、综合性、风险性等特点外，当前我国各大城市深基坑工程更突出了以下几个特点。（1）近

即深基坑离周边的环境保护对象近。由于城市的改造与开发，基坑四周往往紧贴各种重要的建（构）筑物，如轨道交通设施、地下管线（煤气、水、电、通讯管道等）、隧道、防汛墙、天然地基民宅、古建筑、大型建筑物等，环境保护已成为突出问题，设计或施工不当，均会对环境造成不利影响。如上海裕年大厦深基坑离地铁只有3m.力仕鸿华深基坑离民宅只有6m.（2）深

随着地下空间的开发利用，基坑越来越深，如无锡恒隆广场基坑深近27m，上海中心深基坑30m，均已挖入了承压水层。特别是在软土地区，对设计理论与施工技术都提出的更难的要求。.

（3）大

基坑的规模与尺寸越来越大。目前随着我国高铁及地铁的迅猛发展，现在许多大城市的高铁站前广场下均修建或计划修建与地铁及汽车公交的地下换乘空间，如虹桥枢纽、天津西站、南京南站、济南西站等，均有大规模地下空间的开发。还有，根据国务院对全国主要城市最新定位，包括北京、上海、天津、重庆等都正开展一系列大规模的地下工程建设，包括轨道交通建设及商业写字楼与地铁换乘空间等，如天津的于家堡金融区一期，设计有几幢高层建筑连同裙房，地下空间统一开发，并与地铁换乘，基坑平面10万平方米。另外上海招商银行信用卡中心工程基坑面积达81000m2，无锡恒隆广场基坑面积35000m2。这类基坑在支护结构的设计中，特别是支撑系统的布置、围护墙的位移及坑底隆起的控制均有相当的难度。（4）紧

即场地紧凑。市区大规模的改造与开发，其中不少以土地出让形式吸引外资、内资开发，为充分利用土地资源，常要求建筑物地下室做足红线。场地可用空间小大大增加了施工难度。这必须通过有效的资源整合才能顺利实现。1.3

深基坑维护结构的类型（1）按功能划分（2）按围护结构刚度划分（3）按围护结构保持稳定方式划分（4）按围护结构的施工工艺与材料划分（1）按功能划分.

按围护结构功能划分为临时性结构和兼有永久性结构功能（两墙合一）两类。.

临时性围护结构的功能比较单一，设计时只要满足施工围护结构的挡土、止水和环境保护的要求；.

永久性结构除了满足上述施工围护结构的要求外，还应满足作为永久性结构的许多要求，例如传力、协调变形、防渗等要求。同时还要处理与地下室梁、板、柱的连接构造，对围护结构的变形也有更严格的要求。（2）按围护结构刚度划分.

按围护结构材料本身的传力特性可以分为刚性结构和柔性结构两类。.

刚性结构围护体材料的抗拉强度很低，一般不考虑承受弯矩，其变形的特点主要是平移和转动，当发生挠曲变形时很容易出现开裂；.

柔性结构围护体材料能承受较大的弯矩和拉应力，因此可以容许发生较大的挠曲而结构不出现裂缝。（3）按围护结构保持稳定方式划分.

按围护结构保持稳定的方式，可划分为自立式和支锚式两类。.

自立式围护结构可以不依靠支撑或锚杆的传力作用而保持其平衡，按照保持稳定的机制可以分为重力式和悬臂式两类。重力式围护结构依靠自身的重力所形成的稳定力矩和摩阻力来抵抗土压力所引起的倾覆和滑移；悬臂式则依靠插入深度范围内土的嵌固作用维持稳定。.

支锚式围护结构则需要依靠内支撑或土锚才能保持围护结构的稳定。重力式围护结构重力G主动土压力Ea被动抗力Ep基底摩阻力H悬臂式围护结构主动土压力Ea被动抗力Ep被动抗力E´p土锚或拉锚拉锚土锚内支撑体系立柱支撑围檩围护墙坑底加固立柱桩（4）按围护结构施工工艺与材料划分.

按围护结构的施工工艺与材料划分可分为以水泥稳定土为材料的水泥搅拌桩，以钢为材料的钢板桩和以钢筋混凝土为材料的钻孔灌注桩、地下连续墙或钢筋混凝土板桩。.

围护结构的受力性能与材料密切有关。用水泥搅拌桩做成的坝体是刚性的、自立式的。用钢材或钢筋混凝土制成的围护结构是柔性的，一般需要采用支锚体系来维持其稳定。但钢筋混凝土地下连续墙也可以做成如图所示的重力式围护结构；水泥搅拌桩可以加劲性的型钢成为柔性的围护结构（SMW工法），也可以用作柔性的排桩式围护结构的止水帷幕。.

2深基坑工程事故类型及处理措施2.1

深基坑工程事故类型2.2

深基坑事故发生的内因与外因2.3

深基坑工程事故的处理及预防措施2.1

深基坑工程事故类型基坑工程事故类型很多。在水土压力作用下，支护结构可能发生破坏，支护结构型式不同，破坏形式也有差异。渗流可能引起流土、流砂、突涌，造成破坏。围护结构变形过大及地下水流失，引起周围建筑物及地下管线破坏也属基坑工程事故。粗略地划分，基坑工程事故形式可分为：(1)周边环境破坏：围护结构变形过大或地下水位降低造成周围路面、建筑物及地下管线破坏事故。(2)支护体系破坏：主要包括：①墙体折断；②整体失稳；③基坑踢脚隆起破坏；

④锚撑失稳。(3)渗透破坏：

土体渗透破坏（流土、管涌、突涌）。(1)周边环境破坏.

支护结构变形引起的沉降在深基坑工程施工过程中,会对周围土体有不同程度的扰动,一个重要影响表现为引起周围地表不均匀下沉,从而影响周围建筑、构筑物及地下管线的正常使用,严重的造成工程事故。引起周围地表沉降的因素大体有:墙体变位;基坑回弹、隆起;井点降水地层固结;抽水造成砂土损失、管涌、流砂等。在这些因素中又以前三种为主,因此如何预测和减小其所引起的地面沉降为基坑工程界的一个重要课题

。基坑降水引起的沉降在深基坑开挖过程中,降低地下水位过大或围护结构有较大变形时,可能会引起基坑周围地面沉降。若不均匀沉降过大时,还有可能引起建筑物倾斜,墙体、道路及地下管线开裂等严重问题。工程实例2010年1月南宁市中兴街路面开裂2010年4月广州市中山三路路面开裂2010年5月深圳地铁5号线太安站基坑施工引起居民楼裂缝2010年8月上海逸虹景苑小区楼房开裂2005年北京地铁十号线熊猫环岛工地基坑塌方(2)支护体系破坏①

围护体折断破坏模式由于施工抢进度，超量挖土，支撑架设跟不上，是围护墙缺少大量设计上必须的支撑，或者由于施工单位不按图施工，抱侥幸心理，少加支撑，致使围护墙应力过大而折断或支撑轴力过大而破坏或产生大变形。工程实例2008年苏州某基坑事故原地连墙顶折断地连墙项2008年杭州地铁地下连续墙折断破坏2009年上海莲花河畔景苑基坑边管桩折断破坏致倒楼②

围护体整体失稳模式基坑开挖后，土体沿围护墙体下形成的圆弧滑面或软弱夹层发生整体滑动失稳的破坏。工程实例浙江慈溪某工程土钉墙整体失稳③

围护体踢脚破坏模式由于基坑围护墙体插入基坑底部深度较小，同时由于底部土体强度较低，从而发生围护墙底向基坑内发生较大的“踢脚”变形，同时引起坑内土体隆起。工程实例某基坑发生“踢脚”破坏④

坑内土滑坡，使内支撑失稳在地铁车站那样的长条形基坑内区放坡挖土，由于放坡较陡、降雨或其他原因引致滑坡、冲毁基坑内先期施工的支撑及立柱，导致基坑破坏。工程实例2009年杭州地铁1号线凤起路站基坑内土体滑坡及支撑体系破坏(3)渗透破坏①基坑壁流土破坏在饱和含水地层（特别是有砂层、粉砂层或者其他的夹层等透水性较好的地层），由于围护墙的止水效果不好或止水结构失效，致使大量的水夹带砂粒涌入基坑，严重的水土流失会造成地面塌陷。工程实例止水帷幕渗漏，桩间流土地面塌陷宁波某基坑发生流土与地面塌陷②基坑底突涌破坏由于对承压水的降水不当，在隔水层中开挖基坑时，当基底以下承压含水层的水头压力冲破基坑底部土层，发生坑底突涌破坏。工程实例上海某基坑坑底内发生承压水突涌③基坑底管涌在砂层或粉砂底层中开挖基坑时，在不打井点或井点失效后，会产生冒水翻砂（即管涌），严重时会导致基坑失稳。工程实例湖南浯溪水电站二期基坑出现管涌以上基坑工程事故，只是从某一种形式上表现了基坑破坏，实际上基坑工程事故的表现形式往往具有多样性，有一个连锁效应，表现的形式也呈多样性。所以基坑工程事故发生的原因往往是多方面的，具有复杂性。2.2深基坑事故发生的内因与外因事故的内在因素基坑工程的自身特点是事故发生的内在因素，主要表现在以下方面:（1）基坑工程主要集中在市区，往往施工场地狭小，周围建筑物密集，临近道路和市政地下管线，因而对基坑稳定和变形控制要求极高，施工条件差，难度大。如地下管线特别是地下污水管道接头老化等因素，在基坑变形较小的情况下就有可能发生渗漏水的事故，如北京、南京地铁事故、北京饭店二期基坑事故等。（2）基坑工程涉及面广，技术性很强，同勘察、设计、施工、监测、管理等都有关。基坑设计和施工涉及地质条件、岩土性质、场地环境、工程要求、气候变化、地下水动态、施工程序和方法等许多复杂问题，任一环节出错，都有可能导致工程事故的发生。（3）基坑工程施工周期长，且为隐蔽性工程，常需经历多次降雨、周边堆载、振动、施工不当等许多不利条件，安全度的随机性较大，事故的发生往往具有突然性。（4）基坑工程中不确定因素多，如岩土性质个体差异大，勘察数据离散性大；土与支护结构作用机理研究不深入，致使安全系数的选取也具有不确定性。（5）基坑工程属临时性工程，业主一般不愿投入较多资金，一旦出现事故，处理十分困难，造成的经济损失和社会影响较大。事故的外在因素根据王曙光（2005）对全国典型的522项基坑支护事故的统计分析发现：勘察失误引起的基坑事故约占7－8%，设计考虑不周引起的事故约占40%，施工引起的问题约40%，其它因素包括对水的认识不足、业主、监理管理不善，监测不到位等综合因素约占12-13%。下面主要以杭州地铁事故为例说明各方存在的问题，希望能引以为戒，在我们深基坑施工过程中不要再犯同样的错误。2.3深基坑工程事故的处理及预防措施1、

悬臂式支护结构过大内倾变位。可采取坡顶卸载，桩后适当挖土卸载或人工降水，坑内桩前堆筑砂石袋或增设撑、锚结构等方法处理。这是支护结构设计不当，随便取消桩顶连梁、锚杆，施工地面荷载过大等因素引起的。为了降低桩后地面荷载，基坑周边应严禁搭建施工临时建筑或库房，不得堆放建筑材料及弃土，不要停放大型施工机具和车辆，施工时机具不得反向挖土，不得向基坑周边泼倒生活及生产用水。坑周地面须进行防水渗入的处理。２、

有内撑或锚杆支护桩墙发生较大的内凸变位。首先要在坡顶或桩墙后卸载，坑内停止挖土作业，适当增加内撑或锚杆，桩前堆筑砂石袋等方法处理。这是撑锚结构数量过少，布置不当所致。３、

基坑发生整体或局部土体滑塌失稳。首先应在可能条件下降低土中水位和进行坡顶卸载，加强未滑塌区段的监测和保护，严防事故继续扩大。这是忽视基坑整体稳定和信息施工的结果。对欠固结淤泥土、软粘土或容易失稳的砂土，应根据整体稳定验算．采用预先加固措施，防止土体失稳。4、未设止水幕墙或止水墙漏水、流土，坑内降水开挖，造成坑周地面或路面下陷和周边建筑物倾斜、地下管线断裂等。事故发生后，首先应立即停止坑内降水和施工开挖，迅速用堵漏材料处理止水墙的渗漏，坑外新设置若干口回灌井，高水位回灌，抢救断裂或渗漏管线，重新设置止水墙，对已倾斜建筑物进行纠倾扶正和加固，防止其继续恶化，同时要加强对坑周地面和建筑的观测，以便继续采取有针对性的处理措施。在水位高地区基坑开挖时．应进行防水处理，方可开挖，坑外也可设回灌井、观察井，保护相邻建筑物。5、施工单位偷工减料，弄虚作假，支护结构质量低劣，引发基坑事故。首先要停止挖土、降水．再根据基坑深度、土质和水位等条件，采取补桩、注浆或其他加固措施。预防措施：严格执行施工监测制度，由有资质单位承担施工任务。6、桩间距过大，发生流砂、流土，坑周地面开裂塌陷。应立即停止挖土，采取补桩、桩间加挡土木板，利用桩后土已形成的拱状断面，用水泥砂浆抹面（或挂铁丝网），有条件时可配合桩顶卸载、降水等措施。

采取混凝桩支护结构时，桩间距一般不宜大于2d（桩径），灌注桩径不宜小于500mm，挖孔桩径不宜小于800mm。7、设计安全储备不足，桩入土深度不够，发生桩墙内倾或踢脚失稳。首先要停止基坑开挖，在已开挖尚未发生踢脚失稳段，在坑底桩墙前堆砂土袋或土料反压，同时对桩顶适当卸载，再根据失稳原因进行被动区土质加固（采用注浆、旋喷桩等），也可在原挡土桩内恻补打短桩等。8、基坑内外水位差较大，桩墙未进入不透水层或嵌深度不足，坑内降水引起土体失稳。处理方法：首先停止坑内开挖、降水，必要时灌水反压或堆料反压，管涌、流砂停止后应通过桩后压浆，补桩，堵漏，被动区土质加固等措施加固处理。预防措措是：基坑开挖前应补做地质勘察，查明不透水层分布情况，应确保挡水桩墙进入不透水层1m以上。9、对于较大面积的基坑，由于水浮力和地基回弹反力作用使基础底板上凸、开裂，甚至使整个箱基础上浮，工程桩随底板上拔而断裂以及柱子标高发生错位。处理方法：在基坑内或周边进行深层降水，由于土体失水固结，桩周发生负摩擦下拉力，迫使桩下沉。同时降低底板下的水浮力，并将抽出的地下水回灌箱基内。对箱基底反压使用使其回落，首层地面以上主体结构要继续施工加载，待建筑物全部稳定后再从箱基内抽水、处理开裂的底板后方可停止基坑降水。10、为防止两相邻基坑施工互相影响，应加强现场施工监测和双方协凋工作，对因施工振动引起支护结构或工程桩倾斜、断裂等破损时，首先应停止施工或限制施工振动影响，对破坏的支护桩采取有效处理措施。11、

因基坑土方超挖引起支护结构损坏。暂时停止施工，回填上方或在桩前堆载，保持支护结构稳定，再根据实际情况，采取有效措施处理。12、在有较高地下水位场地，错误地采用喷锚、土钉墙等护坡加固措施，由于基坑开挖使加固土体边坡大量滑塌破坏。首先应停止开挖，有条件时，应进行坑外降水，无条件坑外降水时，应重新设计、施工支挡结构（包括止水墙），然后方可进行基坑开挖施工。3

深基坑工程事故案例分析3.1杭州地铁深基坑事故概况3.2杭州地铁深基坑事故的原因分析3.3广州海珠城广场基坑坍塌事故概况3.4广州海珠城广场基坑坍塌事故原因分析3.1杭州地铁深基坑事故概况3.1.1事故调查结果公布2008年11月15日下午3时15分，正在施工的杭州地铁湘湖站北2基坑现场发生大面积坍塌事故，造成21人死亡，24人受伤(截止2009年9月已先后出院)，直接经济损失4961万元。其直接原因是施工单位(中铁四局集团第六工程有限公司)违规施工、冒险作业、基坑严重超挖；支撑体系存在严重缺陷且钢管支撑架设不及时；垫层未及时浇筑。监测单位(安徽中铁四局设计研究院以浙江大合建设工程检测有限公司名义，实为挂靠)施工监测失效，施工单位没有采取有效补救措施。公安、检察机关依法对涉嫌犯罪的10名事故责任人立案侦查，所有案件已侦查终结，进入审查起诉阶段。他们分别是:施工单位杭州地铁湘湖站项目部经理方继涛施工单位杭州地铁湘湖站项目部常务副经理梅小峰施工单位杭州地铁湘湖站项目部总工程师曹七一施工单位湘湖站项目部质检部长卢光伟监测单位湘湖经理部监测人员洪祥监测单位湘湖经理部负责人侯学监理单位项目总监代表蒋志浩杭州地铁集团有限公司驻湘湖站代表金建平杭州市建筑质量监督总站副站长余建民杭州市建筑质量监督总站科长包振毅。杭州地铁集团有限公司董事长、法定代表人丁狄刚行政记过处分；给予杭州地铁集团有限公司总经理邵剑明行政记过处分；给予杭州地铁集团有限公司副总经理朱春雷行政记大过处分；给予杭州地铁集团有限公司工程部部长李辉煌行政记大过处分；给予杭州市建委副主任裘新谷行政警告处分。中铁四局集团董事长、法定代表人张河川，中铁四局集团总经理许宝成，中铁四局集团第六工程有限公司董事长、法定代表人焦杰，中铁四局集团第六工程有限公司总经理王卫，中铁四局集团第六工程有限公司总工程师姚松柏，安徽中铁四局设计研究院院长张文禄，分别给予行政警告、行政记过、行政记大过、行政撤职等处分。杭州市原副市长许迈永对杭州地铁一号线没有严格按照基本建设程序组织实施，对杭州地铁集团有限公司安全生产管理监督不力，对事故的发生负有领导责任。3.1.2工程概况杭州地铁事故基坑，长107.8m，宽21m，开挖深度15.7～16.3m。设计采用800mm厚地下连续墙结合四道（端头井范围局部五道）Φ609钢管支撑的围护方案。地下连续墙深度分别为31.5m～

34.5m。基坑西侧紧临大道，交通繁忙，重载车辆多，道路下有较多市政管线(包括上下水、污水、雨水、煤气、电力、电信等)穿过，东侧有一河道，基坑平面图如下图所示。北北2基坑混2混3基坑平面图建设单位：杭州市地铁集团有限责任公司勘察单位：浙江省地矿勘察院设计单位：北京城建设计研究总院有限责任公司监理单位：上海同济工程项目管理咨询有限公司施工单位：中国中铁股份有限公司监测单位：安徽中铁四局设计研究院承担，后违规挂靠浙江大合建设工程检测有限公司。根据勘察，北2基坑西侧坍塌区为深厚的淤泥质土层，平均厚度32m，最大厚度35m，天然含水率近50%，呈流塑-软塑状，土体力学性质差。地下潜水位为0.5m，无承压水。各土层的物理指标天土粒比重塑性指数液性指数含水率湿密度然孔隙比液限塑限土层序号土层名称层厚(m)ρ(g/cm3)W(%)ωl(%)ωp(%)GseIPIL粘质粉土②2④2⑥1430.548.645.21.901.711.722.702.742.730.851.371.30淤泥质粘土161741.837.522.3

19.5

1.3521.5

16.0

1.48淤泥质粉质粘土粉质粘土夹粉砂⑧2>933.01.832.720.9433.520.1

13.4

0.96各土层的力学指标固结快剪值三轴CU值土层cφCcuΦcu②2粘质粉土3.928.83.928.8④2淤泥质粘土13.51310.614.512.31313.213.8⑥1淤泥质粉质粘土⑧212.216.819.421.3粉质粘土夹粉砂西侧地下连续墙地质剖面图东侧地下连续墙地质剖面图3.1.3

事故概况基坑土方开挖共分为

6

个施工段，

总体由北向南组织施工

至事故发生前，第1施工段完成底板混凝土施工，第2施工段完成底板垫层混凝土施工，第3施工段完成土方开挖及全部钢支撑施工，第4施工段完成土方开挖及3道钢支撑施工、开始安装第4道钢支撑，第5、6施工段已完成3道钢支撑施工、正开挖至基底的第5层土方同时，第1施工段木工、钢筋工正在作业;第3施工段杂工进行基坑基底清理，技术人员安装接地铜条;第4施工段正在安装支撑、施加预应力，第

5、6

施工段坑内2台挖机正在进行第5层土方开挖。第6施工段第5施工段第4施工段第3施工段第2施工段第1施工段北东首先西侧中部地下连续墙横向断裂并倒塌，倒塌长度约75m，墙体横向断裂处最大位移约7.5m，东侧地下连续墙也产生严重位移，最大位移约3.5m。由于大量淤泥涌入坑内，风情大道随后出现塌陷，最大深度约6.5m。地面塌陷导致地下污水等管道破裂、河水倒灌造成基坑和地面塌陷处进水，基坑内最大水深约9m。下图所示为一组事故现场照片。3.2

杭州地铁深基坑事故的原因分析3.2.1破坏模式分析根据勘查结果对基坑土体破坏滑动面及地下连续墙破坏模式进行了分析，并绘制相应的基坑破坏时调查平面图与施工工况图以及基坑土体滑动面与地下连续墙破坏形态断面图。5.6725.5115.7095.6095.6235.0085.2513.4373.2480.0770.645道路东侧挡土墙6.301.0830.6146.301.500.227下部断墙顶5.30切割后连续墙底未切割连续墙0.412据靠近西侧地下连续墙静力触探试验表明，在绝对标高-8m～-10m处(近基坑底部)，qc值为0.20MPa（qc仅为原状土的30％左右），土体受到严重扰动，接近于重塑土强度，证明土体产生侧向流变，存在明显的滑动面。西侧地下连续墙墙底（相应标高-27.0左右），C1孔静探qc值约为0.6MPa（qc为原状土的70％左右），土体有较大的扰动，但没有产生明显的侧向流变，主要是地下连续墙底部产生过大位移而所致。杭州地铁破坏模式示意图3.2.2勘察问题由于勘察工作量不足，加上勘察人员对土性的认识的不足，造成基坑工程勘察资料不详细或土的物理力学指标取值偏高，使设计计算失误引起的事故。如杭州地铁工程在勘察方面主要有以下一些问题：1（

）

不符合规范要求1）基坑采取原状土样及相应主要力学试验指标较少，不能完全反映基坑土性的真实情况。规范要求每一主要土层的原状土样不能少于6个，土样较少会引起指标统计计算的偏差。2）勘察单位未考虑薄壁取土器对基坑设计参数的影响，以及未根据当地软土特点综合判断选用推荐土体力学参数。规范规定通常采用三轴固结不排水试验指标进行基坑设计，但好多勘察单位只提供了直剪固结快剪峰值强度指标，经上海若干个基坑的对比分析，两者指标对设计的影响较小。但需指出的是薄壁取土器取的土样相对常规取土器指标要偏高30%，所以在推荐设计取用的指标时，宜按地区经验进行适当折减。宜根据取样、试验、地区经验及计算模型综合考虑推荐。3）勘察报告推荐的直剪固结快剪指标c、Φ值采用。平均值，未按规范要求采用标准值，指标偏高。土体采用一些物理力学指标的时候，须对试验的结果进行统计分析，规范规定基坑设计时土体的物理指标宜采用算术平均值，力学指标采用标准值计算。4）勘察报告提供的④2层的比例系数m值（m=2500kN/m4)与类似工程经验值差异显著。根据④2层的物理力学性质指标判断，其为流塑的粘性土，根据规范其比例系数取值范围为500-2000kN/m4，明显偏大。（2）

提供的土体力学参数互相矛盾，不符合土力学基本理论。1）推荐用于设计的主要地层土的三轴CU、UU试验指标、无侧限抗压强度指标与验证值、类似工程经验值差异显著。如④2层土的有效内摩擦角（Φ´=4.5º）仅为验证值（约25

º）的20%；⑥1层和⑧2层土的有效内摩擦角Φ´为验证值的40%，且小于总应力的Φ值；⑥1层和⑧2层的有效内聚力c´均大于总应力的内聚力c；以上所推荐的指标明显不符合土力学基本理论。一般qu/2和Cu值接近十字板抗剪强度Su，而勘察报告提供的qu/2和Cu值指标（如④2层土qu/2＝10.2kPa、Cu＝8.3kPa）仅为十字板抗剪强度（Su＝30kPa）和验证值的30%，并低于扰动土的十字板抗剪强度（Su´＝15kPa）。（3）试验原始记录已遗失，无法判断其数据的真实性。需重视资料的收集、整理与归档，做到有据可查。3.2.3设计问题由于基坑设计涉及到多种学科，如土力学、基础工程、结构力学和原位测试技术等，需要对场地周围环境、施工条件、工程地质条件、水文地质条件详细了解和掌握，是一门系统科学，具有复杂性。所以目前基坑支护的设计方案与措施大多数是偏于保守的，即便如此，如果设计的人员经验不足，考虑不周，也易引起相应的事故。对522例基坑事故统计也说明基坑设计的不足，是引发事故的重要原因。杭州地铁工程在设计方面主要有以下一些问题：1（

）计算参数的选择1）设计单位未能根据当地软土特点综合判断、合理选用基坑围护设计参数，力学参数选用偏高降低了基坑围护结构体系的安全储备。2）设计中考虑地面超载20kPa较小。基坑西侧为一大道，对汽车动荷载考虑不足。根据实际情况，重载土方车及混凝土泵车对地面超载宜取30kPa，与设计方案20kPa相比，挖土至坑底时第三道支撑的轴力、地下连续墙的最大弯矩及剪力均增加约4%~5%，也降低了一定的安全储备。2（

）考虑不周，经验欠缺1）设计图纸中未提供钢管支撑与地下连续墙的连接节点详图及钢管节点连接大样，也没有提出相应的施工安装技术要求。没有提出对钢管支撑与地连墙预埋件焊接要求。2）同意取消施工图中的基坑坑底以下3m深土体抽条加固措施，降低了基坑围护结构体系的安全储备。经计算，采取坑底抽条加固措施后，地下墙的最大弯矩降低20%左右，第三道支撑轴力降低14%左右，地下墙的最大剪力降低13%左右，由于在坑底形成了一道暗撑，抗倾覆安全系数大大提高。3）从地质剖面和地下连续墙分布图中可以看出，对于本工程事故诱发段的地下连续墙插入深度略显不足，对于本工程，应考虑墙底的落底问题。4）设计提出的监测内容相对于规范少了3项必测内容。基坑横剖面图3.2.4施工问题基坑土方超挖以及支撑施加不及时，支撑体系存在薄弱环节，基坑边超载过大等均容易引起基坑失稳。由于在以上因素的作用下，会引起基坑围护结构变形较大，容易导致支撑破坏或地下水管破裂，进而引发事故的发生。如杭州地铁工程在施工方面主要有以下一些问题。1（

）土方超挖土方开挖未按照设计工况进行，存在严重超挖现象。特别是最后两层土方（第四层、第五层）同3m时开挖，垂直方向超挖约

，开挖到基底后水平26m方向多达

范围未架设第四道钢支撑，第三和第43m四施工段开挖土方到基底后约有

未浇筑混凝土垫层。土方超挖导致地下连续墙侧向变形、墙身弯矩和支撑轴力增大。第一道钢支撑第二道钢支撑北第三道钢支撑第四道钢支撑事发前工况纵剖面图计算土层参数情

最

第一

第二

第三

第四

最大

最大

最大

抗

坑况

大

道支

道支

道支

道支

负弯

正弯

剪力

倾

底墙底承载力(kN/

覆类

变

撑力

撑力

撑力

撑力

矩型

形

（（矩隆起kN）（kN）（kN）（kN）（kN-

（kN-

m)m/m）

m/m）mm）固结快剪值不超挖25.4120.5120.5628.9563.7743.3703.7-803.6-978.41186.4596.31.48

1.831.39

1.692.332.33超挖1064.3(1.43)1750.9(1.48)820.7(1.38)34与设计工况相比，如第三道支撑施加完成后，在没有设置第四道支撑的情况下，直接挖土至坑底，第三道支撑的轴力增长约43%，作用在围护体上的最大弯矩增加约48%，最大剪力增加约38%；超过截面抗弯承载力设计值1463kN•m/m。2（

）支撑体系问题1）现场钢支撑活络头节点承载力明显低于钢管承载力钢支撑体系均采用钢管结合双拼槽钢可伸缩节点，

施加预应力后钢楔塞紧传递荷载但该节点的设计、制作加工、检测、验收、安装施工等均无标准可依，

处于无序状态现场取样试验结果表明，

正常施工状态下该节点的承载力为3000kN，明显低于上述钢管的承载力计算值5479kN。如果在未设置第

4道支撑的情况下直接挖土至坑底，第3道钢管支撑的最大轴力均超过钢管支撑轴心受压承载力设计值3

000kN如果进一步考虑活络头偏心、钢楔没塞满活络头间隙等节点薄弱因素，

实际作用于第

3道支撑的轴力与钢管节点的承载能力之间的差距将更大。现场钢支撑体系的破坏状态表明：

大部分破坏均为该节点破坏，充分说明该伸缩节点不满足与钢管等强度

、等刚度的连接要求。2）钢管支撑与工字钢系梁的连接不满足设计要求设计要求钢管支撑在系梁搁置处，需采用槽钢有效固定，实际情况部分采用钢筋（有的已脱开）固定、部分没任何固定措施，这使得钢管计算长度大大增加，钢管弯曲现象不同程度存在，最大弯曲值达11.76cm，由于偏心受压降低了钢管支撑的承载力。两端铰支、中间无支点钢管抗压强度设计值连接方式稳定系数φφfA(kN)钢材型号Q235轧制焊接0.6330.55340573541两端铰支、中间有一支点钢管抗压强度设计值连接方式稳定系数φφfA(kN)钢材型号Q235轧制焊接0.9150.85558655479从以上计算可以看出，在本工程中，21.05m无支点的钢管相对中间有一支点的钢管的抗压强度设计值减小了约1/3，相差较大。3）钢立柱之间也未按设计要求设置剪刀撑设计要求系梁垂直方向每隔三跨设一道剪刀撑，边跨应设置，实际情况未设，降低了支撑体系的总体稳定性。4）部分钢支撑的安装位置与设计要求差异较大钢支撑安装位置相对设计位置偏差较大，最大达83.6cm,

平均为20.6cm；相邻钢管间距与设计间距偏差最大达65.0cm。安装偏差导致支撑钢管受力不均匀和产生了附加弯矩。5）钢支撑与地下连续墙预埋件未进行有效连接钢管支撑与地连墙预埋件没有焊接，直接搁置在钢牛腿上，没有效连接易使支撑钢管在偶发冲击荷载或地下连续墙异常变形情况下丧失支撑功能。3.2.5监测问题基坑工程不确定性因素多，应实施信息化施工，监测是基坑信息化施工中必不可少的手段，对基坑工程，监测单位应科学、认真测试，及时、如实报告土体位移、地面沉降、支撑轴力等测试成果。对于杭州地铁工程在施工方面主要有以下一些问题：（1）提供的监测报表中数据存在伪造现象，隐瞒报警数值，丧失了最佳抢险时机。电脑中的原始数据被人为删除，通过对监测人员使用的电脑进行的数据恢复，发现以下3个问题。（1）2008年10月9日开始有路面沉降监测点11个，至11月15日发生事故前最大沉降316mm，监测报表没有相应的记录。（2）11月1日49号（北端头井东侧地连墙）测斜管18m深处最大位移达43.7mm，与监测报表不符。（3）2008年11月13日CX45号测斜管最大变形数据达65mm，超过报警值(40mm)，与监测报表不符。通过以上可以发现，电脑中的数据与报表中的数据不一致，实际变形已超设计报警值而未报警，可以认为监测方有伪造数据或对内对外两套数据的可能性。（2）监测方案中的监测内容和监测点数量均不满足规范要求。监测项目规范要求

设计方案

施工监测方案

实际监测内容周围建筑物沉降和倾斜(地表沉降)√√√√√（地表沉降）周围地下管线的位移×××土体侧向变形墙顶水平位移墙顶沉降√√×√×√×√√√√√支撑轴力√√√√地下水位√√√√立柱沉降√××√××√××√孔隙水压力墙体变形△△△△墙体土压力坑底隆起×√××××监测项目设计图纸数

施工监测方案实际监测点数量量数量地表沉降墙顶水平位移墙顶沉降128884888488支撑轴力2220m/孔（5孔）20m/孔（5孔）地下水位18(其中4个CX46、CX47、CX48、CX50已破坏)墙体变形坑底隆起105800（3）测点破坏严重且未修复，造成多处监控盲区；部分监测内容的测试方法存在严重缺陷。通过钢支撑应力计现场测试表明，钢支撑受拉时应力计读数变大，受压时应力计读数变小，根据此原理，监测报表中的所有钢支撑均出现拉应力，明显不符合钢支撑的受力状态，说明监测数据不可靠。3.2.6其它问题(1)专项方案审批管理混乱，未严格按设计及规范要求监理。(2)监理未按规定程序验收，违反监理规范。(3)发现存在严重质量安全隐患，而未采取进一步措施予以控制。综上所述：由于基坑土方开挖过程中，基坑超挖，钢管支撑架设不及时，垫层未及时浇筑，钢支撑体系存在薄弱环节等因素，引起局部范围地下连续墙产生过大侧向位移，造成支撑轴力过大及严重偏心。同时基坑监测失效，隐瞒报警数值，未采取有效补救措施。以上直接因素致使部分钢管支撑失稳，钢管支撑体系整体破坏，基坑两侧地下连续墙向坑内产生严重位移，其中西侧中部墙体横向断裂并倒塌，风情大道塌陷。3.3广州海珠城广场基坑坍塌事故概况3.3.1

工程概况海珠城广场基坑周长约340米，原设计地下室4层，基坑开挖深度为17米。该基坑东侧为江南大道，江南大道下为广州地铁二号线，二号线隧道结构边缘与本基坑东侧支护结构距离为5.7米；基坑西侧、北侧邻近河涌，北面河涌范围为22米宽的渠箱；基坑南侧东部距离海员宾馆20米，海员宾馆楼高7层，采用φ

340锤击灌注桩基础；基坑南侧两部距离隔山一号楼20米，楼高7层，基础也采用φ

340锤击灌注桩。该工程地质情况从上至下为填土层，厚0.7~3.6米;淤泥质土层，层厚0.5~2.9米；细砂层，个别孔揭露，层厚0.5~1.3米；强风化泥岩，顶面埋深为2.8~5.7米，层厚0.3米；中、风化泥岩，埋深3.6~7.2米，层厚1.5~16.7米；微风化岩，埋深6.0~20.2米，层厚1.8~12.84米。由于本工程岩层埋深较浅，因此，原设计支护方案如下：.

基坑东侧、基坑南侧东部34米、北侧东部30米范围，上部5.2米采用喷锚支护方案，下部采用挖孔桩结合钢管内支撑的方案，挖孔桩底标高为▽—20.0米。.

基坑西侧上部采用挖孔桩结合预应力锚索方案，下部采用喷锚支护方案。.

基坑南侧、北侧的剩余部分，采用喷锚支护方案。后由于±0.00标高调整，后实际基坑开挖深度调整为15.3米。.

本基坑在2002年10月31日开始施工，至2003年7月施工至设计深度15.3米，后由于上部结构重新调整，地下