深基坑工程事故案例分析
1、杭州地铁深基坑事故概况 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。 监测单位施工监测失效，施工单位没有采取有效补救措施。
工程实例
某 基 坑 发 生 “ 踢 脚 ” 破 坏
2 . 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
宁波某基坑发生流土与地面塌陷
3.2 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
3.3 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 。
2、 杭州地铁深基坑事故的原因分析 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。
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。
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）Φ 609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。
工程实例
湖南浯溪水电站二期基坑出现管涌
承压水管涌
承压水管涌处理
挖断市政给水管网
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。 下面请看详细的案例分析
⑧2
>9
33.0
1.83
2.72
0.94
33.5
20.1
13.4
0.96
各土层的力学指标
土层 c
固结快剪值
φ
三轴CU值 Ccu 3.9 12.3 13 19.4
Φ cu
②2 粘质粉土
④2 淤泥质粘土 ⑥1 淤泥质粉质粘土 ⑧2 粉质粘土夹粉砂
3.9 13.5 13 12.2
28.8 10.6 14.5 16.8
第三 第四 道支 道支 撑力 撑力 （kN） （kN）
最大 负弯 矩 （kNm/m） 803.6 978.4
最大 正弯 矩 （kNm/m）
最大 剪力 (kN/ m)
抗 倾 覆
坑 底 隆 起
墙底 承载 力
不 超 挖
超 挖
120.5 628.9
743. 3
703.7
1186. 596. 4 3 1750. 9 (1.48 ) 820. 7 (1.3 8)
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）同时开挖，垂直方向超挖约
1.4 8 1.3 9
1.8 3 1.6 9
2.33
34
1064 .3 120.5 563.7 (1.4 3)
2.33
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。
基坑平面图
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
土 粒 比 重 Gs 天 然 孔 隙 比 e 塑 性 指 数 IP 液 性 指 数 IL
土 层 序 号
28.8 13.2 13.8 21.3
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。
深基坑工程常见事故形式及实例
3、土体渗透破坏
3 . 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
工程实例
2010年8月上海逸虹景苑小区楼房开裂
深基坑工程常见事故形式及实例
2、 支护体系破坏
2.1 围护体系折断
由于施工抢进度，超量挖土，支撑架设跟不上，是 围护体系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 围护体系应力过大而折断或支撑轴力过大而破坏或 产生大变形。
先请看几组基坑事故的照片 杭州地铁湘湖站基坑坍塌事故
广州海珠城广场基坑坍塌事故
北京地铁熊猫环岛站基坑坍塌事故
西安地铁洒金桥 站基坑塌方事故
深基坑工程常见事故形式及实例
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 。
土 层 名 称
层 厚 (m)
含 水 率 W (%)
湿 密 度
ρ
液 限
塑 限
(g/cm 3)
(%)
ωl
(%)
ωp
②2
④2 ⑥1
粘质 粉土 淤泥质 粘土 淤泥质 粉质 粘土 粉质粘 土夹 粉砂
4
2
1.90
1.71 1.72
2.70
2.74 2.73
0.85
1.37 1.30 41.8 37.5 22.3 21.5 19.5 16.0 1.35 1.48
杭州地铁破坏模式示意图
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：
• 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。 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。 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。 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。 • 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。 • 试验原始记录已遗失，无法判断其数据的真实性。
3m，开挖到基底后水平方向多达26m范围未架设第四道钢支撑，
第三和第四施工段开挖土方到基底后约有43m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
计 算 土 层 参 数 固 结 快 剪 值
情 况 类 型
最 大 变 形 （m m） 25. 4
第一 道支 撑力 （kN）
第二 道支 撑力 （kN）
• 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