Дай угадаю: у тебя VPS?
Сам с этим боролся. Поборол скурпулезной настройкой httpd и mysqld на сервере и установкой кеширующего плагина.
И да, по зажатому F5 падает не php, а httpd. Одновременно запускается большое кол-во инстансов httpd и каждый инстанс потребляет какое то количество оперативной памяти и при большом количестве этих запросов - нехватка памяти и падает демон.
Кстати, увеличил оперативную память на своей VPS - при зажатой F5 сайт проживает чуть дольше времени, но результат по прежнему был тот же.