深基坑工程常见事故分析及处理实例

第12期2011年12月

广东土木与建筑

GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING No．12DEC 2011

深基坑工程常见事故分析及处理实例

陈汉彬

刘家甫

钟文贵

黎兴文

广州510600）

（中建三局建设工程股份有限公司南方公司

摘

要：深基坑工程是建筑施工领域中安全事故多发环节，本文通过工程实例，对目前高层建筑深基坑支护失效的原因和

处理方法进行了分析探讨，并根据工程经验提出了几点建议，供有关设计、施工技术人员借鉴参考。

关键词：弧形地滑；翻转地滑；基坑监测；应急处理；边坡加固；结构鉴定

The Analysis and Process of Common Accidents in Deep Foundation Pit

Chen Hanbin

Liu Jiafu

Zhong Wengui

Li Xingwen

Guangzhou 510600，China ）

（China Construction 3rd Engineering Bureau Joint-Stork Co. ，Ltd. South Branch

Abstract ：Deep foundation pit project has been a hot topic in the field of construction,and it is also an accident-prone link. The reason and the process methods of the failure in deep foundation pit retaining and protecting of high rise building are analized and discussed through an actual example ，and several suggestions are proposed according to the author's experience ．

Keywords ：arc landslide ，flip-flop landslide ；monitoring of deep building foundation pit engineering ；emergency treatment ；slope rein-forcement ；structure identification

基坑事故具有普遍性、易发性、区域性和不确定等特点，随着建设步伐的加快，基坑工程数量的增多，进一步认识基坑工程，探索经济、合理与安全的基坑支护防范与处理对策，基坑的深入研究工作日显重要。本文对深圳某工程两次基坑事故进行全程描述与详细分析，并对其出险后的处理流程及支护加固措施进行研究及总结，希望能对今后基坑工程合理设计与安全施工有所启示与帮助。

杂填土，平均厚度约4m ，周边水电管线设备等地下设施较复杂。上部采用桩锚支护（微型桩、土钉、喷混凝土护面等），主受力结构为锚索腰梁体系，设计坡度达到86°。基坑支护单位按照施工组织设计要求进行分层开挖与支护，每层开挖深度为2m ，开挖后对壁面进行修整，再进行边坡喷锚施工。2010年

9

月底，东侧FG 坡段下挖施工至5m 便出现严重坍塌，幸无人员伤亡。基坑西北角侧壁约-9.0m 处发现

0.5m 厚软弱夹层，2011年4月中旬受爆破施工与暴

1

基坑工程概况

深圳某深基坑工程开挖深度15.4m ，表层土为

-0.300～1.200

雨影响，EF 段基坑顶建筑物首层地面严重开裂，该段监测点W1位移变化速率达到9.25mm d ，累积位移达到-36.5mm 。基坑FG 坡段原设计支护剖面及坍塌现场情况如图1所示；EF 段原设计支护剖面如图2所示。

[1**********]500

道路排水沟

安全护栏

污水管5000

杂填土（3.0m ）

116短钢筋挂网

（L =1m@1m）

2000

1000

化粪池

强风化粉砂岩（4.5m ）

）250k N

锚索腰梁

5预3×7f

应力

锚索

，设，L =5m m 2@m （L =20

计拉力

300

定值

k N ，锁

C20喷射混凝土（厚100mm ）挂双向钢筋网(f 6@200×200) 水平加强筋216通长

锚杆122

（L =9m @

2m ）

微型钢管桩（L =12m@1m）成孔f 150，内置f 108钢管

图1基坑FG 坡段原设计支护剖面图及坍塌现场情况

3

2011年12月第12期

陈汉彬等：深基坑工程常见事故分析及处理实例

DEC 2011No．12

基坑事故类型

理论上具有相似的边坡基因，应有相同的破坏方式。破坏类型作为应急抢险和设计加固的主要考虑依据。根据台湾张石角的理论，地滑可分为平面型地滑、弧型地滑、楔型地滑与翻转地滑等，不同的破坏类

3

型具有各自的特征，其主要的特征可作为迅速正确辨识边坡破坏类型的标志，下面以常见的弧型地滑与

翻转地滑为例进行说

2基坑事故原因分析

基坑工程边坡的破坏类型根据地质情况及支护

明，具体见表1。

根据基坑东侧FG 段坍塌现场微型桩的倾斜方向，判定为翻转地滑；而西北角EF 段存在倾斜软弱夹层且坡顶开裂范围距基坑边较远，则属于弧形地滑。基坑边坡坍塌事故现场如图4。

结构结合现场破坏情况进行辨识，破坏原因包含基因与诱因。地质（边坡的土质特点、地质构造）与地形特征、周边环境和边坡支护结构，属于边坡破坏的内在因素（即为边坡基因）；雨水、地震、坡顶堆码与扰动等外在因素则为基坑边坡坍塌的诱因；诱因与基因共同决定了边坡坍塌发生的时机与规模。基坑坍塌表现为支护结构的强度、刚度或者稳定性不足，引起支护结构破坏，导致边坡失稳与坍塌。

对本工程两次基坑事故从人、机、料、法、环五方面展开内外因分析，归纳其要因如图3所示。

10%

10%

③④

20%

②

①

60%

软弱夹层

①设计方案缺陷导致的坡顶位移和裂缝；②杂填土土质缺陷与地下设施复杂；③降水过量，雨水侵蚀严重；④其他

图4

表1

指标

25高度201510

基坑事故现场照片

边坡破坏形态对比

翻转地滑

25高度

201510

弧型地滑

訳FG 段边坡坍塌

10%

15%

示意图

15%

60%

50

5

破坏面平均倾角

10

15

20

距离

25

5

破坏面平均倾角

5

10

15

20

25

距离

30

①地勘报告未发现边坡存在软弱夹层；②爆破扰动；

③雨水与生活用水对边坡的侵蚀；④其他

倾角位移破坏时间

破坏面平均倾角较大坡顶位移＞坡底位移坡底位置受弯破坏受弯破坏呈延性，并伴裂缝发展及沉降过程

破坏面平均倾角较小坡顶位移＜坡底位移坡底附近剪切破坏

突发的脆性剪切破坏，若有锚索（杆）穿过滑裂面则具有一定延性。

訴EF 段位移异常

图3

两次基坑边坡事故要因构成

4

2011年12月第12期

基坑事故是有前兆的，基坑施工过程多次在坡顶出现贯通裂缝，尤其在雨后开裂极其严重。裂缝出现时，支护单位虽然对其进行注浆处理，阻止雨水渗入进一步破坏土体，但

广东土木与建筑

砖砌围墙受雨水侵蚀区域

污水管

1000

DEC 2011No．12

多次多处出现贯通裂缝

失效的微型桩

破坏面

化粪池

破坏转轴位置

图5FG 坡段出险前现场及坍塌分析图

这并没有从根本上解决问题。发生位移的同时常伴随有沉降，以翻转地滑为例分析出现沉降的原因如下：

支护面受土体侧压力作用下产生微量位移，导致支护面与以后出现的破坏面之间的夹角变大，由于夹在支护面与破坏面之间土体要保持体积恒定，这时在基坑边上支护面附近因材质不同易出现贯通裂缝，在产生相对水平位移的同时该部分土体（下称夹土）在自重和荷载作用下将发生下沉，FG 段坍塌前现场开裂全貌如图5。

原复合土钉墙的受力原理为重力式挡土墙，但是在设计坡度过陡、钢筋锚固长度较短的条件下，支护面犹如在受拉区域未配筋的竖向悬臂梁，倾覆弯矩完全由单排f 100的微型桩承担，然而由于微型桩主要用于坡底抗剪，其抗弯能力极低。当裂缝出现时，注浆处理虽达到防雨水继续渗入的目的，但并没有提供维持土体稳定的粘结拉力，故未能有效防止边坡的坍塌。

-0.300~-1.200

2000

4.2处理流程与边坡设计加固实例

⑴2010年9月底，基坑FG 段出险后，项目部上

报上级机构并立即组织应急救援，确认无人伤亡后，组织人员对坍塌墙段实施警戒，次日设置临时围挡并上挂必要的绕行标志。同时通知甲方、设计、监理、监测、分包各方召开会议明确应急抢险期各方职责，完成原因分析报告、加固方案施工图、工程保险索赔等事宜。

设计变更后该处采用人工挖孔桩作为支护加固措施，由于该边坡约6m 以下为坚硬岩层施工困难，经设计许可，人工挖孔桩实际桩长参差不齐且大部分未能嵌入基坑底面，故前期作为悬挑构件对上部土体进行支挡，后期主要抗侧力结构将由加密的腰梁锚索代替，梳状桩体将转变成钢丝网混凝土护面的竖向连梁与腰梁锚索共同工作，已下挖至16m 处支护效果良好，如图6所示。

1000

道路轻质围墙

钢筋砼板（300厚）桩顶冠梁

（1200×800）

污水管

5000

设计加固

化粪池

挖孔桩锚索腰梁

，锁300k N

定值2

4.1

原则

基坑事故应急处理基坑事故应急处理

5预

（厚100，挂10#钢筋网，打入116钢筋L [email protected]

C20喷射砼

50k N ）

3500

共同遵循的原则归纳为：弱爆破（如坡脚采用静爆破，避免扰动坡土），稳塌体，管超前，短进尺，多循环，强支护，少扰动，速回填，勤量测，早反馈，保安全，求质量，动态施工处理方法。

3×7

f

锚应力

索（L =2

0m

=5

m

@2m ，L ，设计

拉力

图6基坑FG 坡段人工挖孔桩-腰梁-锚索支护加固实施效果

图7基坑EF 坡段回填反压及锚索-格构梁加固现场情况及实施效果

6000

4基坑事故应急处理及

5

2011年12月第12期陈汉彬等：深基坑工程常见事故分析及处理实例DEC 2011No．12

⑵2011年4月中旬，EF 段基坑顶建筑物首层

地面严重开裂，收到监测单位的紧急报告后，总承包单位立即上报上级机构并通知各方召开紧急会议，决定停工并对该段建筑物所有住户进行疏散与安置，并根据设计院与专家的要求对该段进行反压回填处理，回填期间联系派出所安排专人对危险区进行警戒与巡视，监测单位按会议要求加密监测频率（0.5次h ），设计院抓紧完成加固方案的出图，并邀请有资质的鉴定单位对受影响建筑进行结构安全评估鉴定。设计变更改用锚索-格构梁体系进行加固，现已完成验收，如图7～8所示。

5.3基坑事故经常发生在强降雨时段。采用锚索

（杆）支护且顶部有悬挑结构往往容易产生裂缝，采用灌浆法仅能在短时间内防止雨水渗入。

5.4采用人工挖孔桩加固的优点在于前期可以利

用桩自身的抗弯承载力和嵌固深度作为上部不稳定土体的支撑体系，而后期可作为喷混凝土护面竖向连梁对土体进行防护，设计调整空间大。

5.5基坑支护各剖面采用不同的结构形式，薄弱部

位才需要加固，体现了地质的复杂性，支护结构与加固措施与各剖面相对应。

5.6应急预案应具有实操性，对各种可能的基坑事

故应加以预测并制定合理可行的技术措施。

参考文献

［1］SJG 05-2011

深圳市基坑支护技术规范［S ］

［2］杨丽君，周卫东. 深基坑工程中常见问题和处理对策［J ］.

西部探矿工程，2003（8）

［3］杨子胜，梁仁旺，白晓红. 深基坑工程事故分析及防范措

施［J ］. 河南科技大学学报（自然科学版），2004（4）

图8基坑西北角测点W1时间-位移-

沉降量曲线

55.1

总结与体会

深基坑施工占用资金多、工期长、难度大，基坑

［4］GB 50330-2002建筑边坡工程技术规范［S ］

［5］朱子豪，齐士峥，杨乃夷等. 应用地理信息系统辅助山

坡地潜在崩山灾害评估模式之建立［J ］. 国土资源遥感，

支护方案及加固方案的选择应综合考虑造价、工期、安全及对周围环境的影响，尤其当基坑周围有建筑物、道路和管线时，边坡的位移应严格控制。

2001（4）

5.2对于深基坑工程，应掌握预警值与允许值。监

测报告往往作为评估基坑安全性的关键资料，应每期阅览做到心中有数，对关键点尽可能绘制曲线图直观表达。

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

（上接第9页）

在桩基施工领域显示了其优势，而支护排桩作为桩

5结语

旋挖钻机适应深圳大部分地区的土壤地质条

基施工的一个特殊的范围，使用旋挖钻机更能体现出高效、环保、配套要求低和施工质量好的优点，旋挖成孔在重点工程的成功应用表明，这种优良高效的施工工艺特别适用于排桩施工，值得推广。

参

考

文

献

件，使用范围广，有较强的适应性。适用于包括各种填土层、粘土层、砂层、淤泥质土等地层，但不能用于饱和淤泥层、回填了开山石或粒径大于50cm 的漂卵石地层。可以用于进入岩石地层施工，但对机械设备和岩芯钻头的要求很高，入岩单价高、代价大。

作为一种新型的成桩工艺，旋挖钻机成桩已经

［1］左人宇. 深圳第一超深基坑-平安国际金融中心基坑设

计资料. 深圳市地质局，2009.10

6