中国建筑第八工程局有限公司技术中心,2010年8月9日,中建八局地基基础专业技术交流会,深基坑工程事故的原因分析与启示,-以杭州地铁事故为例,目 录,深基坑工程事故原因分析,深基坑工程事故的启示,1 深基坑工程事故概述,1.1 深基坑的定义 1.2 深基坑工程的特点 1.3 深基坑工程事故的破坏形式,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200382号 ) 危险性较大的分部分项工程安全管理办法(建质200987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Ns来判定： 其中：(kN/m3)；开挖深度(m)，是土的不固结不排水抗剪强度(kPa)。对于7的基坑为深基坑。,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。,1.2 深基坑工程的特点,（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。另外我局的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 深基坑工程事故的破坏形式 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：墙体折断；整体失稳； 基坑踢脚隆起破坏； 锚撑失稳。 (3) 渗透破坏： 土体渗透破坏（流土、管涌、突涌）。,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,(1) 周边环境破坏,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,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。, 围护体折断破坏模式,(2)支护体系破坏,2008年苏州某基坑事故,2008年杭州地铁地下连续墙折断破坏,折断地连墙项,原地连墙顶,2009年上海莲花河畔景苑基坑边管桩折断破坏致倒楼,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。, 围护体整体失稳模式,浙江慈溪某工程土钉墙整体失稳,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。, 围护体踢脚破坏模式,某基坑发生“踢脚”破坏,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。, 坑内土滑坡，使内支撑失稳,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,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。,基坑壁流土破坏,(3)渗透破坏,宁波某基坑发生流土与地面塌陷,止水帷幕渗漏，桩间流土,地面塌陷,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。,基坑底突涌破坏,上海某基坑坑底内发生承压水突涌,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。,基坑底管涌,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 深基坑工程事故原因分析,2.1 深基坑事故发生的内因与外因 2.2 杭州地铁深基坑事故概况 2.3 杭州地铁深基坑事故的原因分析,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。,事故的内在因素,2.1 深基坑事故发生的内因与外因,（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78%， 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。,2.2.1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。,2.2 杭州地铁深基坑事故概况,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。,杭州地铁事故基坑，长107.8m，宽21m，开挖深度15.716.3m。设计采用800mm厚地下连续墙结合四道（端头井范围局部五道）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。,2.2.2工程概况,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,各土层的力学指标,西侧地下连续墙地质剖面图,东侧地下连续墙地质剖面图,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。,2.2.3 事故概况,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。,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