工程事故案例分析
上海一幢13层楼倒塌案例分析
一、工程概况：
1.1 项目概况
项目名称： 上海市梅陇镇26号地块商品住宅项目（莲花河畔景苑小区）
建设地点： 梅陇西路东,淀浦河南,莲花路西
总投资： 18830 万元
建设规模(建筑面积)：总建筑面积85227㎡，共由12栋楼及地下车库等16个单位工程组成
发生事故项目：
莲花河畔景苑7号楼位于在建车库北侧，临淀浦河。平面尺寸为长46.4m，宽13.2m，建筑总面积为6451㎡，建筑总高度为43.9m，上部主体结构高度为38.2m，共计13层，层高2.9m，结构类型为桩基础钢筋混凝土框架剪力墙结构。抗震设防烈度为 7 度。
建设单位： 上海梅都房地产开发有限公司
（三级房地产开发企业资质）
房地产三级资质：
1．注册资本不低于800万元；
2．从事房地产开发经营2年以上；
3．房屋建筑面积累计竣工5万平方米以上。 《房地产开发企业资质管理》第十八条规定:二级资质及二级资质以下的房地产开发企业可以承担建筑面积25万平方米以下的开发建设项目,承担业务的具体范围由省、自治区、直辖市人民政府建设行政主管部门确定。
施工单位：上海众欣建筑有限公司
（施工总承包 房屋建筑工程 三级
市政公用工程 三级
施工专业承包 建筑装修装饰工程 三级）
施工总承包三级企业承包的范围
(1)14层及以下、单跨跨度24米及以下的房屋建筑工程; (2)高度70米及以下的构筑物;
(3)建筑面积6万平方米及以下的住宅小区或建筑群体。
监理单位：上海光启建设监理有限公司
（房屋建筑工程 乙级
市政公用工程 丙级）
监理范围：
(1)可承担一般房屋建筑工程：14-28层;24-36米跨度(轻钢结构除外); 单项工程建筑面积10000-30000平方米;
(2)高度70-120米的高耸构筑工程;
(3)建筑面积6-12万平方米的住宅小区工程。
设计单位：浙江当代建筑设计研究院有限公司
（甲级资质建筑设计院）
审图单位：上海宏核建设工程咨询有限公司
2001年获得上海市建设和交通委员会颁发的上海市建设工程施工图设计文件审查（一类含超限高层）机构认定书
勘察单位：上海协力岩土工程勘察有限公司
（工程勘察乙级资质）
勘察范围：20层以下的一般高层建筑，体型复杂的14层以下的高层建筑；单柱承受荷载4000kN以下的建筑及高度低于100m的高耸建筑物
1.2 事故发生前后情况
该楼于2008年底结构封顶，同时期开始进行12号楼的地下室开挖。根据甲方的要求，土方单位将挖出的土堆在
5、
6、7号楼与防汛墙之间，距防汛墙约10m，距离7号楼约20m，堆土高约3～4m。2009年6月1日，
5、
6、7号楼前的0号车库土方开挖，表层1.5m深度范围内的土方外运
6月20日开挖1.5m以下土方，根据甲方要求，继续堆在
5、
6、7号楼和防汛墙之间，主要堆在第一次土方和
6、7号楼之间20m的空地上，堆土高约8～9m。此时，尚有部分土方在此无法堆放，即堆在11号楼和防汛墙之间。
6月25日11号楼后防汛墙发生险情，水务部门对防汛墙位置进行抢险，也卸掉部分防汛墙位置的堆土。
6月27日，清晨5时35分左右大楼开始整体由北向南倾倒，在半分钟内，就整体倒下，倒塌后，其整体结构基本没有遭到破坏，甚至其中玻璃都完好无损，大楼底部的桩基则基本完全断裂。由于倒塌的高楼尚未竣工交付使用，所以，事故并没有酿成特大居民伤亡事故。但是造成一名施工人员死亡。
倒塌的楼房（从北往南看）
倒塌的楼房（从南往北看）
基本保存完好的玻璃
暴露的地梁与PHC管桩
二 资料收集
2.
1地质资料
上海是一个冲积平原，土质较软，是典型的软土，从地质条件
说上海有三种类型土。
①平均每平方米最大承载力12吨，如苏州河一带
②平均每平方米最大承载力8吨，如浦东区一带
③平均每平方米最大承载力5吨，就是事故发生的闵行区一带
土层分层图
地表2~11.2m是上海的典型软土，软土有流动性，建楼时必须考虑它的特殊性，尤其不宜快速堆土
莲花河畔景苑在建7号楼位于古河道之中，在深度为3.5～11m的第③层和第④层淤泥质土中，土体呈灰色、饱和、流塑状，最大天然含水量67.9％、孔隙比1.90，地基土承载力特征值仅为50kPa，具有高压缩性、高灵敏性、低强度和低渗透性的特点。
2.2 气候资料
2009年6月20~27日上海闵行地区天气多以雨天为主，降水量较大，气温集中在20℃ ~26℃ 。风向多为南到东南风1-2级转4-5级，整点最大偏南风9m/s。由于降水量较大，在雨水浸泡下土体由可塑状态转为流塑状态，为后续事故埋下隐患。
三 事故调查取证
3.1 7号楼（倒塌楼房）周围环境 莲花河畔景苑商品房小区工地共有11幢在建13层楼房，在淀浦河（宽约40m）的南面， 11幢在建楼房长度方向与淀浦河河岸基本平行， 这些楼房北面边界距淀浦河河岸距离在20~50m之间，其中倒塌楼房距防汛墙最近，据人目测仅有二三十米。
土方紧贴建筑物，堆积在7号楼（倒塌楼房）楼房北侧，北面的空地上堆放7号楼南面基坑开挖的泥土有足球场那么大，堆土在6天内即堆高 10m左右。 边挖边堆，堆土速度很快。
3.2 淀浦河的防汛墙被堆土损坏
2009年6月26日，淀浦河河道南侧83米长的防汛墙(高2米多)遭严重损坏,发生了滑动破坏，使在建的莲花河畔景苑工地内的防汛墙裂成了好几段，墙体上现出了3个很大的缺口。中间较长的两段墙体往外移位了4米多，外侧河道中堆积的泥土已经露出河面，形成一片类似滩涂的小块陆地。这导致河道的航行安全受到影响。
而在防汛墙南面，一座由泥土堆成的小山丘矗立在建筑工地上，离防汛墙不过数米。防汛墙内的地面也出现了开裂，最长的裂缝宽度在70厘米左右。
3.3 7号楼桩位图
13层楼房基础采用桩+条形承台，桩型为PHC-AB400-33预应力高强混凝土管桩，桩径400mm，桩长33m，管桩共118根，桩端持力层为⑦1-2之层，双向条形承台的截面为600mm×700mm。
3.4 开挖地下车库
莲花河畔景苑的建设方在7号楼建好后，在它的南侧离楼不到5米的地方，开挖一个深达4.6米，长80米，宽45米的基坑，用做地下车库。
《建筑桩基础建设规范》中明确规定，软土场地已成桩条件下，开 挖基坑高度不应超过1米。 3.5 堆土过高
莲花河畔景苑附近土的最大承载力为5吨，在没有任何防护措施下，堆土不应超过3米。而在既没有打围桩又没有打基桩的情况下，7号楼的北侧堆放了10米高、80米长、10米宽，大概7000方土。推算下来每平方米土承受压力约为11吨，远远大于这类土的最大承载力，从而引起地面下3~12米土的形变，形变的土挤向四周，从而对桩产生非常大的推力。
3.6 天气原因
事故发生在雨季，上海的降水量大，北面土堆的重量大大增加，土层所受压力增加，土对桩的推力就大大增加。同时，土的含水量增加，使颗粒与颗粒的摩擦力减小，土的流动性增加，进一步加大了土对桩的推动力，使桩南面的支撑力也减小。
四
计算及事故分析
4.1 主动土压力计算
经调查，该小区软土参数如下：
凝聚力 15 kPa 摩擦角＆ 28 度
填土重度 18 kN/m3 水平系数 0.5 ～ 1 南侧开挖深度 4.6 m 北侧堆土高度 8～10 m 东西方向桩间距 5 m 南北方向每排桩数 5-6 根
从土力学的角度分析, GB 5007- 2002 《建筑地基基础设计规范》规定边坡工程主动土压力应按下式计算
5760.3610
208KNm边坡推土主动土压力作用基坑垂直高度：
X=h /3=8/3≈2.67m
简化为水平力和弯矩
C80混凝土管桩综合模量（钢筋和混凝土）
查资料得水平地基系数随深度线性增长的比例系数为
惯性矩I
&Ea0.5rH2tan2(45o)2Ea0.518820.3610
根据规范要求, 考虑桩周土空间受力的影响, 计算宽度为
HoEabo2080.99206KN
MoEaboX2062.67550KNm
根据无量钢系数
CM/HTEbX/EbT2.67/1.082.4700a0a0
.5KNm MmaxM0C5502.471358
已知该项目采用PHC-AB400-33预应力高强混凝土管桩，混凝土强度为C80, 桩身竖向承载力设计值2000kN,抗裂弯矩52kNm, 极限弯矩77kNm。
所算的弯矩大于预应力混凝土钢管桩本身的极限弯矩77k¤m, 故导致该桩断裂 4.2 从基坑开挖对邻近建筑物影响的角度分析
3基础底面以上土重度 rm15.7KN/m
r18KN/m3 基础以下土重度
基础底面宽 b=45m 基础埋深 d=4.6m 在淤泥质粘土地质条件下，地基承载力特征值fak=160kpa 按框架剪力墙结构，每层均布荷载18.75kpa/层
总荷载强度 p=18.75×13=243.8kpa
ηb---基础宽度的地基承载力修正系数
根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007~2002） 在淤泥和淤泥质土层中ηb为0.ηd---基础埋深的地基承载力修正系数 在淤泥和淤泥质土层中ηd为1.
当基底宽度大于3m或埋深大于0.5m时，承载力标准值应按下式进行计算
=160+0×18×（45-3）+1×1.57×（4.6-0.5） =160+64.37 =224.37kpa 因为总荷载强度p=243.8kpa ＞fa=224.37kpa 所以承载力不满足要求
五、事故原因
直接原因：
1、基坑开挖堆土产生的重压
2、基坑开挖在楼的南面形成临空面
紧贴7号楼北侧，在短时间内堆土过高，最高处达10米左右，产生侧向推力；与此同时，紧邻7号楼南侧的地下车库基坑正在开挖，开挖深度4.6米，开挖基坑出现凌空面，导致楼房产生位移，对PHC桩产生很大的偏心弯矩，破坏桩基;深坑，堆土，河道，构成了由北向南的三点一线，直接改变了地基的受压结构，发生土体水平滑移，这三点一线的合力，终于扯断了大楼赖以稳定的桩基，最终导致房屋倾倒。
大楼两侧的压力差使土体产生水平位移，过大的水平力超过了桩基的抗侧能力，导致房屋倾倒。
间接原因：
1、土方堆放不当。在未对天然地基进行承载力计算的情况下，建设单位随意指定将开挖土方短时间内集中堆放于7号楼北侧。
2、开挖基坑违反相关规定。土方开挖单位，在未经监理方同意、未进行有效监测，不具备相应资质的情况下，也没有按照相关技术要求开挖基坑。
3、监理不到位。监理方对建设方、施工方的违法、违规行为未进行有效处置，对施工现场的事故隐患未及时报告
4、管理不到位。建设单位管理混乱，违章指挥，压缩施工工期；施工单位未予以及时制止。
5、安全措施不到位。施工方对基坑开挖及土方处置未采取专项防护措施。
6、围护桩施工不规范。施工方未严格按照相关要求组织施工，施工速度快于规定的技术标准要求。
总结：此次事故不是由单一因素造成的，而是在多因素共同作用下造成楼的倾覆，具体来说：
由于基坑开挖堆土在楼的北面产生的重压，基坑开挖在楼的南面形成临空面，从而产生过大压力差；事故发生时期该地区处于梅雨季节，雨水浸入土体使土体由可塑状态转为流塑状态，颗粒与颗粒的摩擦力减小，土的流动性增加，造成土体失稳。综合作用下破坏了PHC桩。 此外，监理公司极度不负责，对施工方的违规行为未进行纠正，也是造成本次事故的重要原因之一。
六 事故责任分析
通过调查和责任认定，依据有关法律法规，共对5家单位进行处罚。
①建设单位梅都房地产公司、施工单位众欣建筑公司，对事故发生负有主要责任。
②土方开挖单位索途清运公司，对事故发生负有直接责任。
③基坑围护及桩基工程施工单位胜腾基础公司，对事故发生负有一定责任。
④监理单位光启监理公司，对事故发生负有重要责任。
七 防范措施及建议
（一）施工单位必须建立健全安全生产责任制。按照《中华人民共和国安全生产法》、《建设工程安全管理条例》等法律、法规，设置专门的安全生产管理机构，配备称职的¡°三类人员¡±（施工企业主要负责人、项目主要负责人、专职安全管理人员）；施工企业主要负责人必须建立健全各级领导、职能机构、岗位人员的安全生产责任制并严格落实到位。
（二）监理单位应依法进行安全监理。按照建设工程监理规范（GB/T50319-2000）及《建设工程安全管理条例》，工程监理单位应严格在施工准备阶段对工程总包单位、各分包单位的资质审查并提出审查建议，根据《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质[2009]87号）中第三条、第八条规定，严格对各专项施工方案的审查和签字验收；同时严格在施工阶段的日常管理，对违反国家强制性标准的不安全行为，及时制止并下达整改通知，通知无效的，要立即上报建设单位，建设单位不采纳的，要勇敢地上报安全生产主管部门。
（三）政府监管部门加强对建设工程的安全管理。政府监管部门要加强对建设项目的安全检查工作，不仅要对重点建设项目进行安全检查、监督，对于可能存在较大安全隐患的建设项目也要加强安全检查
比如对建于河边、地基很差的建设工程要给予一定的安全生产指导、监督。同时，相关部门要加强对建设单位、施工单位、监理单位等单位的资质证书、营业执照、安全生产许可证等证照的审查。
报告完毕
请老师和同学批评指正
