青島市深基坑支護存在問題的分析

王繼軻，譚長偉

(1.中國海洋大學，山東青島 266100； 2.青島市勘察測繪研究院，山東青島 266032)

青島市深基坑支護存在問題的分析

王繼軻1，2?，譚長偉2

(1.中國海洋大學，山東青島 266100； 2.青島市勘察測繪研究院，山東青島 266032)

隨著城市建設進度的加快，建筑密度越來越大，基坑近圍環境越來越復雜，深基坑支護的難度也愈來愈大，所暴露的問題也愈來愈多。正確認識存在的問題，及時總結過去的經驗教訓，對今后深基坑支護工作將大有裨益。本文在簡要介紹青島市自然地理、工程地質特征及深基坑支護歷史和現狀的基礎上，分析總結了深基坑支護方面所存在的主要問題，這對統一思想認識，增強工程勘察的針對性，不斷提高支護設計與施工水平，改進監測方法都有重要的現實意義和指導意義。

深基坑支護；問題分析；總結；青島市

1 引 言

青島市位于東經119°30′～121°00′，北緯35°09′～37°09′，所轄面積10 654 km2，包括七區五縣市。青島市區南臨黃海，東倚著名的嶗山，西傍風光秀麗的小珠山，中間環抱膠州灣，市區內丘陵起伏，山巒疊翠，形成了“山、海、城”景色交融，渾然一體的獨具特色的城市風貌。隨著改革開放的發展，青島市城市建設日新月異，形成了土地資源日益緊缺、樓越蓋越高、地下空間開發強度越來越大的局面，從而造成了基坑開挖深度不斷加大，投入地下的成本不斷提高，基坑支護所暴露的問題也愈來愈多。本文試圖把青島市近十余年來深基坑支護方面存在的問題進行概括總結，以期分析找到解決問題的方案。

2 自然地理及工程地質基本特征

2.1 自然地理特征

(1)地形、地貌

青島市地形總體特征是東高西低，中間凹陷。東側嶗山山系主峰1 132.74 m，西側小珠山山系主峰724.9 m，中間為膠萊盆地，地形低平，海拔高度一般小于50 m。按地質成因類型劃分，青島市主要由中度切割的中山區、淺切割的低山區、丘陵區、準平原區、山前沖洪積平原區、山間河谷沖洪積平原區、濱海堆積區等地貌單元組成。

(2)氣象、水文

青島屬華北型暖溫帶季風區，年均氣溫12.3℃，最高氣溫34℃，最低－16℃，年平均降水量714 mm，年最大降水量1 225.2 mm，最小401.1 mm，其中73%的降雨量集中在6月～9月。最大凍土深度0.5 m。青島河流水系主要受地形、地貌及地質構造控制，水文動態受季節性影響很大，多為獨立入海的山溪性小河，規模相對比較大的河流有大沽河、墨水河、白沙河、李村河、洋河、張村河、海泊河，其中通過市區的河流主要為李村河、白沙河、張村河及海泊河，這些河流的兩岸已成為青島市重要的居住區。

2.2 地質構造基本特征

(1)地層

①第四系地層

青島市第四系地層主要分布于溝谷、河流及兩岸和濱海淺灘地帶。按照青島市勘察測繪研究院建立的青島市標準地層層序，自上而下劃分了14層，其中第①層為人工填土，第②④⑥⑧層為濱海相沉積層，以砂土、軟～流塑的淤泥質土為主，第③⑤⑦⑨層為現代河流沖洪積層，以砂土、粘性土為主，具有典型的“二元結構”，第⑩～?層為晚更統沖洪積層，以中密以上的砂土及可塑～硬塑的粘性土為主。第四系厚度變化較大，最大厚度不超過35 m。青島市沿海一帶以第②④⑥⑧??層為主，山前沖洪積平原區以第⑦⑨⑩～?層為主，山間河谷沖洪積平原區以③⑤⑦⑨⑩～?層為主，它們是青島市深基坑支護的主要土體。各土層主要物理力學指標如表1所示。

②基巖

中生界地層巖性為白堊系王氏群粉砂巖及粘土巖、青山群火山巖及萊陽群砂巖、礫巖。太古～元古界地層主要分布于膠南王臺－紅石崖一線以南，辛安－小珠山一線以北地帶，巖性為膠南群大理巖、變粒巖、黑云片巖、二長片麻巖、斜長角閃巖。青島市區以大面積分布的穩定的燕山期嶗山花崗巖為主，零星分布呈脈狀的正長巖及煌斑巖。花崗巖以粗粒為主，中細粒次之。本市區的建筑地基及深基坑支護巖層絕大部分位于該類巖體中。

各土層主要物理力學指標一覽表 表1

(2)構造

青島市主要斷裂構造以NE、NNE向為主，近EW向次之。褶皺構造不發育，節理受區域性斷裂控制，優勢節理方向為NE、NNE向及NNW、NW向為主，其中節理構造的產狀及組合關系、發育程度對巖石基坑的穩定性及支護形式起決定性作用。

2.3 地下水基本特征

青島市地下水中對基坑邊坡穩定性影響較大的類型為松散巖類孔隙水及基巖裂隙水。

(1)松散巖類孔隙水

主要分布于各河流的沖洪積平原區及山間河谷沖洪積平原區及濱海淺灘區。主要補給來源為大氣降水，以潛水及微承壓水為主，滲透系數K＝10 m/d～50 m/d，含水層厚度一般為4 m～8 m。水位埋深一般1 m～3 m，年水位變幅1.0 m～2.0 m。

(2)基巖裂隙水

主要分布于古老變質巖類、花崗巖類及噴出巖類的基巖裂隙中，以風化裂隙水及構造裂隙水為主。風化裂隙水不具有統一水面，水位隨地形變化而變化。構造裂隙水呈帶狀分布，水位各向異性特征明顯。

3 青島市深基坑支護歷史與現狀

按照青島市城市建設發展進程及基坑開挖深度、支護形式的差異，可將青島市深基坑支護工程劃分為三個發展階段。

3.1 1990年以前的初級階段

該階段青島市城市建設規模較小，發展速度較慢，以多層建筑物為主。基坑(槽)開挖深度一般較淺，以1 m～3 m較多。少量的高層建筑(海天大酒店、黃海飯店)也只有一層地下室，基坑開挖深度6 m左右，一般采用放坡開挖，明溝排水。

3.2 1990年～2000年的發展階段

隨著改革開放的不斷深入，該階段青島市城市建設規模不斷擴大，建設速度不斷加快，先后規劃設立了東部開發區、高科技工業園區、青島保稅區。在浮山灣到石老人前海一線相繼建設了一大批高層～超高層建筑，其代表性建筑及其特征如表1所示。

1990年～2000年代表性高層建筑特征一覽表 表1

該階段是青島市高層建筑發展速度較快的時期之一，以酒店、寫字樓為主。一般地下1層～2層，開挖深度6 m～12 m，局部14 m；支護形式:第四系厚度小于3 m一般采用放坡開挖或鋼管樁＋錨桿支護開挖，局部巖石基坑采用錨噴支護開挖；第四系厚度3 m～15 m，地下水較豐富的場地，一般采用鋼筋砼樁＋錨桿、攪拌樁或旋噴樁帷幕止水開挖。該時期由于無規范可循，也無成熟的設計軟件可用，市場管理較濫，廣大的巖土工程人員各顯神通，以手算和借助外地經驗進行支護設計，因此工程事故時有發生，使得巖土工作者從成功和失敗中總結出了寶貴的經驗，為后期的深基坑支護工作奠定了基礎。

3.3 2000年以后的快速發展階段

隨著城市規模的不斷擴大，人口數量的不斷增加，城市居民生活質量的不斷提高，2000年以來城市建設以大規模開發建設各類居住小區為主。由于土地資源的日益緊缺，住宅樓也由多層迅速向高層發展，從而帶動了地下空間的開發強度越來越大。該時期代表性的建筑小區如表2所示。

2001年～2007年代表性高層建筑居住小區特征一覽表 表2

該階段國家頒布了深基坑支護的相關規范，各類基坑支護設計軟件也相繼開發完成。結合本市實際，青島市建委于2005年底制定了“青島市深基坑工程管理規定”。大規模高層居住小區及商務區的開發，家庭轎車的迅猛發展，地下車庫和人防工程的建設也愈來愈多，從而帶動了深基坑支護的快速發展。該階段地下室2層～3層居多，開挖深度10 m～12 m為主，最深達到24 m；支護形式:第四系厚度小于3 m一般采用錨噴或錨桿、格構梁支護開挖；第四系厚度3 m～15 m，地下水較豐富的場地，一般采用鋼筋砼樁＋錨桿、攪拌樁或旋噴樁帷幕止水開挖；或幾種類型組合支護開挖。對以粘性土為主的基坑多采用土釘墻支護。無內支撐工程實例。該時期發生大面積基坑破壞事故較少，局部坍塌、地面沉降時有發生。

4 青島市深基坑支護存在的主要問題

青島市除沿海一帶工程地質條件比較復雜外，其他地區相對簡單。自改革開放以來，已建的高層建筑估計千余幢，基坑支護深度5 m～20 m，最深達24 m。總體上講深基坑支護沒有發生重大安全事故，成功多于失敗，但目前存在的問題也不少，特別是隨著城區改造、建設進度的加快，建筑密度越來越大，基坑周圍環境越來越復雜，出現新的工程地質問題也越來越多，深基坑支護的難度也愈來愈大。正確認識我們存在的問題，及時總結過去的經驗教訓，對今后深基坑支護工作將大有裨益。下面根據本人所掌握的有關情況，粗淺地談以下五個方面的問題:

4.1 思想認識方面的問題

由于青島市工程地質條件相對簡單，歷史上很多基坑(開挖深度小于6 m)都采用無支護放坡開挖。這一所謂“地區經驗”被一些業主擴大為放之四海而皆準的“真理”。為了節省工程造價，不考慮場區的工程地質條件、環境條件和開挖深度，盲目地進行開挖，結果給人民的生命財產造成了重大損失。

例如某開挖管溝工程，對直立開挖深度2 m～4 m的土質淺基坑，既不實施放坡開挖，又不作簡易支護，甚至違背了在基坑邊緣嚴禁堆土(荷載)的規定，自認為安全無事，坑內作業人員在危險中施工，結果導致數名人員死亡的惡性事故發生。

4.2 工程勘察方面的問題

巖土工程勘察成果是深基坑支護設計的基礎性資料，它的準確性和全面性直接關系到支護設計的成敗。目前深基坑工程勘察領域主要存在以下幾方面的問題:

(1)受場地條件限制，勘察范圍僅限于擬建物所處位置，基坑頂邊線外2倍基坑深度范圍缺乏勘察資料，這就給錨桿、土釘及堵、排水設計帶來了困難。

(2)提供基坑支護設計所需的關鍵參數:土的抗剪強度c、φ值不能與基坑開挖支護條件相對應。大部分勘察報告僅提供室內直剪試驗成果，這就給土壓力計算結果帶來很大的誤差，與實際土壓力比較，要么偏大造成浪費，要么偏小造成安全隱患。具體應該采用何種試驗方法，規范及相關手冊都有說明，在此不再贅述。

(3)存在多層地下水的場地，大部分勘察報告僅提供混合水位。特別是存在承壓水的場地，如果不提供承壓水頭，坑底穩定性驗算就缺少依據；另一方面，勘察報告較普遍地缺少各含水層滲透系數資料，很少有做現場抽水試驗，這就給堵、排水設計帶來了困難。

(4)青島地區巖石基坑較多，勘察手段以鉆探為主，而影響巖石基坑邊坡穩定性的關鍵因素是巖體結構面的類型、產狀、發育程度、組合關系、力學性質和與臨空面的關系，而要查明這些結構面特征，單純靠鉆探是解決不了問題的，這就需要在詳勘階段輔以坑(井)探、槽探，結合基坑開挖開展施工勘察。這方面工作的重要性不言而喻，而由于種種原因，始終未引起業主和有關部門的重視，從而造成許多基坑支護方案不合理、支護費用浪費或安全隱患增加。

4.3 基坑支護設計方面的問題

基坑支護設計的優劣直接關系到基坑的穩定性和周邊環境的安全，關系到工程造價的高低。目前基坑支護設計存在以下幾方面的問題:

(1)支護設計方案不合理，概念設計存在問題。概念設計是一種設計思想，是一種總體上、本質上設計創新過程。成功的實踐來源于正確的指導思想，概念設計存在的問題主要表現為:有的基坑放坡就能解決問題，卻用錨噴支護；有的基坑土釘支護就能解決問題，而采用樁錨支護；有的巖石基坑僅需局部錨栓支護，非要全部采用錨噴支護，從而增加了工程造價，造成不必要的浪費。有的場地工程地質條件復雜，周邊環境要求嚴格，開挖深度10余米，采用內支撐支護體系最合理，而要采用樁錨支護體系；有的基坑必須支護開挖，反而憑“經驗”采用放坡開挖，從而造成地面開裂、管道漏水、坑壁滑塌等事故。

例如某工程，基坑周邊總長900 m、開挖深度10 m。上部為河漫灘相沉積的粉土、粉質粘土夾粉細砂薄層或透鏡體，下部為河床相砂礫層。設計地下水位埋深10 m左右。據設計者介紹，基坑周邊無各類管道，根據本地區“經驗”，該土層在干燥情況下采用高傾角(70°～85°)放坡開挖、土釘掛網噴漿護面、基坑底部坑內排水方案是安全的，而且決不會造成基坑邊坡失穩事故的發生。事與愿違，6月份的一場暴雨，地下水位回升使土體強度大減，引起西壁距基坑邊緣2 m～4 m范圍內出現弧形拉張裂隙，長約十余米，嚴重危及距基坑邊緣2 m左右的臨時二層建筑和一層職工食堂的安全。在基坑北壁，距基坑邊緣0.5倍開挖深度范圍內，又發現平行坑壁展布的φ1000老式磚砌雨水管道破裂，雨水侵蝕邊坡，導致基坑北壁30 m～40 m范圍內滑塌事故的發生。

這個教訓說明:“地區經驗”的應用是有條件的，且條件也是動態的、變化的。不能機械的理解土體的區域性特點，也更不能不講條件的機械的套用“地區經驗”。否則，不發生事故是幸運的，發生事故是必然的。

(2)不深入細致地調查了解分析場地周邊環境資料，就匆忙地進行支護設計，從而造成事故的發生。據統計，青島市近十年來，由于地下雨水管道、污水管道、自來水管道和地下暗渠的有關資料調查不清，管道漏水、滲水造成事故發生的基坑有十余個；由于設計者沒有充分認識到雨季施工會引起地下水位上升、邊坡巖土體飽和所帶來的不利影響而造成事故發生的基坑也不下十余個，其教訓是深刻的。

(3)設計者不善于分析場地工程地質條件，不深入分析勘察報告所提供的設計參數正確與否，拿來就用，從而造成設計方案保守，支護費用增加，或估計不足，存在安全隱患。有些專家指出:“有的強度指標的選擇不具有代表性，則基坑支護設計、計算再精確也是徒勞的”。

(4)不少設計者過分相信支護設計軟件的作用，不懂得支護設計具有半理論、半經驗的特點。其所面對的自然土體具有明顯的不均一性、不確定性的特征，支護設計理論仍有待于修正、充實、完善和發展。企圖對基坑支護設計制定出一套標準化的模式或者用一套嚴密的、理想的理論計算方法來把握住設計和施工中可能發生諸多條件的變化，那是相當困難的，至少在相當長的時期內難以得到解決。有些專家指出“計算理論的簡化假設，使它具有一定的局限性，因此，不能概括土的全部復雜的工程性狀，故其計算結果也未必可靠。”通過大量的工程實例也可以證明，有的工程其計算結果是安全的，安全系數也達到了有關規范的要求，但是，基坑事故仍然時有發生。因此在進行基坑支護設計時，首先應對擬建建筑物、構筑物的技術要求吃透；二是對場區工程地質條件、環境工程條件以及以往的工作程度要摸得透；三是概念設計方案做的透。在把握住“三個透字”的基礎上，要進行理論計算，但不能唯計算，要從實際情況出發，注重總結本地區成功的工程經驗。

(5)動態設計跟不上基坑事態變化的要求。由于信息反饋不及時、不準確、不到位，從而使動態設計落后于基坑現狀的變化特征，錯過了遏制事故發生的有效時期，使險情進一步惡化，其后果是可想而知的了。

4.4 基坑支護施工方面的問題

支護施工是實現和檢驗設計成果的關鍵所在，優秀的支護設計需要優秀專業的施工單位來實現。否則，再好的設計也難保證基坑不出問題。近十多年來，青島市基坑支護施工主要存在以下幾方面的問題:

(1)未經設計者同意，憑自身的經驗，擅自更改施工圖設計。

例如:某工程為火山碎屑巖組成的節理極發育的巖質基坑，開挖深度10 m～11 m。設計采用錨噴支護，由于施工單位認為是巖質基坑，誤認為是穩定的，則私自變更設計方案，削減支護工程量。當基坑已接近坑底設計標高時，僅支護了坑深的1/3。當下了一場小到中雨后，又在坡角下放大炮開挖，結果引起東壁北段邊坡沿著兩組傾向坑內、傾角較陡的反接復合節理面發生大塌方事故。塌方高度約8 m，塌方體積約150 m3，塌方給距基坑邊緣約8 m～10 m的多層居民樓的安全帶來威脅，引起居民的反感。

(2)施工不按相關規范操作，從而造成安全事故。有的堵水帷幕施工，孔位誤差及鉆孔垂直度嚴重超差，基坑開挖過程中發生漏水管涌；有的砂層錨桿施工，成孔工藝不符合規范要求，施工過程中產生大量流沙，最終導致基坑周邊道路塌陷、地面沉降，管道漏水等安全事故。有的基坑邊緣嚴重超載，邊坡變形過大而失穩；有的在坑壁處無控制爆破開挖，造成邊坡巖體松動崩塌；有的爆破施工引起相鄰基坑邊坡失穩。凡此種種問題，都是施工不規范造成的。

4.5 基坑監測方面的問題

基坑監測是基坑動態設計和信息化施工的基礎，監測資料的準確性、及時性與否，直接關系到基坑的安全。目前基坑監測方面主要存在以下問題:

(1)監測工作不到位、不得力。遇非常時期應加大監測頻次，卻仍然“四平八穩”按常規觀測；要求變形監測，卻只提供地面沉降觀測資料，而不進行水平位移觀測，特別是沒有提供支護結構頂端水平位移監測資料。

(2)險情預報不準確、不及時；控制點布置的不合理，觀測精度不滿足要求；不能做到現場監測，現場整理，現場提供監測結果，而是回到室內進行整理，數天后再提供監測結果，往往喪失了動態設計最佳時機。

5 結 語

深基坑支護是一項復雜的、受多種不確定性因素影響十分顯著的、綜合性的系統工程。在這個系統中，正確的思想認識是前提，巖土工程勘察是基礎，設計與施工是關鍵，監測預報是防止事故發生的重要手段和動態設計的重要前提。一個基坑出現問題，往往是多種因素相互作用的結果。只有正確面對所存在的問題，不斷提高勘察、設計、施工水平，做到因地制宜，精心勘察、設計，精心施工、監測，才能不斷增強抵制不確定性因素影響的能力，降低風險，減少或遏制事故的發生，從而盡可能的減小經濟損失，確保基坑邊坡的穩定及周邊環境的安全。

本論文撰寫得到青島市勘察測繪研究院前總工程師、資深專家賈信遠高級工程師的大力幫助，得到了青島同仁們的大力支持，并提供了許多有價值的實際資料，在此深表謝意!

[1] 賈永剛，譚長偉，劉紅軍.青島城市工程地質(第一版) [M].青島:中國海洋大學出版社，1995

[2] 張在明.巖土工程現狀與發展的初步探討.全國巖土與工程學術大會論文集[C]，2003.7，13～23

[3] 龔曉南，高有潮.深基坑工程設計施工手冊(第一版) [M].第一版，北京:中國建筑工業出版社，1998

[4] 劉建航，侯學淵.基坑工程手冊(第一版)[M].北京:中國建筑工業出版社，1997

[5] 賈信遠等.青島市地層層序劃分方案[R].2005

[6] 顧寶和.淺談巖土工程的概念設計.全國巖土與工程學術大會論文集[C]，2003.7，93～99

Analysis on the Problems in Deep Foundation Pit Retaining for Qingdao City

Wang JiKe1，2，Tan ChangWei2
(1.Ocean University of China，Qingdao 266100，China；2.Qingdao Surveying and Mapping Research Instutute，Qingdao 266032，China)

With the high rapidity of city construction，the concentration of buildings becomes higher and higher，the surroundings around foundation pit gets more and more complex，the foundation pit retaining are harder and harder，the problems in foundation pit retaining are more and more.It is more beneficial for us in the future deep foundation pit retaining to recognize the problems rightly and sum up the prevenient experience timely.The paper based on introducing simply physical geography，the characteristics of engineering geological and the histories and the conditions of deep foundation pit retaining，analysis the problems in deep foundation pit retaining，there are important realistic and coachable significance for unifying the thought and the cognition，increase pertinence of engineering reconnaissance，improving the level of retaining design and construction，and ameliorating the means of monitoring.

Deep foundation pit retaining；Analysis on the problems；Sum up；Qingdao city

1672－8262(2011)02－169－05

TU753

B

2011—02—09

王繼軻(1978—)，男，工程師，主要從事巖土工程技術工作。