深基坑施工注意事项

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
西
风情大道
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。
工程实例
2008年苏州某基坑事故
工程实例
2008年杭州地铁地下连续墙折断破坏
工程实例
2011年杭州基坑围护桩折断
2.2 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。
2.3 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。
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：
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。
• 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
工程实例
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