青岛市深基坑支护存在问题的分析

王继轲，谭长伟

(1.中国海洋大学，山东青岛 266100； 2.青岛市勘察测绘研究院，山东青岛 266032)

青岛市深基坑支护存在问题的分析

王继轲1，2∗，谭长伟2

(1.中国海洋大学，山东青岛 266100； 2.青岛市勘察测绘研究院，山东青岛 266032)

随着城市建设进度的加快，建筑密度越来越大，基坑近围环境越来越复杂，深基坑支护的难度也愈来愈大，所暴露的问题也愈来愈多。正确认识存在的问题，及时总结过去的经验教训，对今后深基坑支护工作将大有裨益。本文在简要介绍青岛市自然地理、工程地质特征及深基坑支护历史和现状的基础上，分析总结了深基坑支护方面所存在的主要问题，这对统一思想认识，增强工程勘察的针对性，不断提高支护设计与施工水平，改进监测方法都有重要的现实意义和指导意义。

深基坑支护；问题分析；总结；青岛市

1 引 言

青岛市位于东经119°30′～121°00′，北纬35°09′～37°09′，所辖面积10 654 km2，包括七区五县市。青岛市区南临黄海，东倚著名的崂山，西傍风光秀丽的小珠山，中间环抱胶州湾，市区内丘陵起伏，山峦叠翠，形成了“山、海、城”景色交融，浑然一体的独具特色的城市风貌。随着改革开放的发展，青岛市城市建设日新月异，形成了土地资源日益紧缺、楼越盖越高、地下空间开发强度越来越大的局面，从而造成了基坑开挖深度不断加大，投入地下的成本不断提高，基坑支护所暴露的问题也愈来愈多。本文试图把青岛市近十余年来深基坑支护方面存在的问题进行概括总结，以期分析找到解决问题的方案。

2 自然地理及工程地质基本特征

2.1 自然地理特征

(1)地形、地貌

青岛市地形总体特征是东高西低，中间凹陷。东侧崂山山系主峰1 132.74 m，西侧小珠山山系主峰724.9 m，中间为胶莱盆地，地形低平，海拔高度一般小于50 m。按地质成因类型划分，青岛市主要由中度切割的中山区、浅切割的低山区、丘陵区、准平原区、山前冲洪积平原区、山间河谷冲洪积平原区、滨海堆积区等地貌单元组成。

(2)气象、水文

青岛属华北型暖温带季风区，年均气温12.3℃，最高气温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。最大冻土深度0.5 m。青岛河流水系主要受地形、地貌及地质构造控制，水文动态受季节性影响很大，多为独立入海的山溪性小河，规模相对比较大的河流有大沽河、墨水河、白沙河、李村河、洋河、张村河、海泊河，其中通过市区的河流主要为李村河、白沙河、张村河及海泊河，这些河流的两岸已成为青岛市重要的居住区。

2.2 地质构造基本特征

(1)地层

①第四系地层

青岛市第四系地层主要分布于沟谷、河流及两岸和滨海浅滩地带。按照青岛市勘察测绘研究院建立的青岛市标准地层层序，自上而下划分了14层，其中第①层为人工填土，第②④⑥⑧层为滨海相沉积层，以砂土、软～流塑的淤泥质土为主，第③⑤⑦⑨层为现代河流冲洪积层，以砂土、粘性土为主，具有典型的“二元结构”，第⑩～⑭层为晚更统冲洪积层，以中密以上的砂土及可塑～硬塑的粘性土为主。第四系厚度变化较大，最大厚度不超过35 m。青岛市沿海一带以第②④⑥⑧⑪⑫层为主，山前冲洪积平原区以第⑦⑨⑩～⑭层为主，山间河谷冲洪积平原区以③⑤⑦⑨⑩～⑫层为主，它们是青岛市深基坑支护的主要土体。各土层主要物理力学指标如表1所示。

②基岩

中生界地层岩性为白垩系王氏群粉砂岩及粘土岩、青山群火山岩及莱阳群砂岩、砾岩。太古～元古界地层主要分布于胶南王台－红石崖一线以南，辛安－小珠山一线以北地带，岩性为胶南群大理岩、变粒岩、黑云片岩、二长片麻岩、斜长角闪岩。青岛市区以大面积分布的稳定的燕山期崂山花岗岩为主，零星分布呈脉状的正长岩及煌斑岩。花岗岩以粗粒为主，中细粒次之。本市区的建筑地基及深基坑支护岩层绝大部分位于该类岩体中。

各土层主要物理力学指标一览表 表1

(2)构造

青岛市主要断裂构造以NE、NNE向为主，近EW向次之。褶皱构造不发育，节理受区域性断裂控制，优势节理方向为NE、NNE向及NNW、NW向为主，其中节理构造的产状及组合关系、发育程度对岩石基坑的稳定性及支护形式起决定性作用。

2.3 地下水基本特征

青岛市地下水中对基坑边坡稳定性影响较大的类型为松散岩类孔隙水及基岩裂隙水。

(1)松散岩类孔隙水

主要分布于各河流的冲洪积平原区及山间河谷冲洪积平原区及滨海浅滩区。主要补给来源为大气降水，以潜水及微承压水为主，渗透系数K＝10 m/d～50 m/d，含水层厚度一般为4 m～8 m。水位埋深一般1 m～3 m，年水位变幅1.0 m～2.0 m。

(2)基岩裂隙水

主要分布于古老变质岩类、花岗岩类及喷出岩类的基岩裂隙中，以风化裂隙水及构造裂隙水为主。风化裂隙水不具有统一水面，水位随地形变化而变化。构造裂隙水呈带状分布，水位各向异性特征明显。

3 青岛市深基坑支护历史与现状

按照青岛市城市建设发展进程及基坑开挖深度、支护形式的差异，可将青岛市深基坑支护工程划分为三个发展阶段。

3.1 1990年以前的初级阶段

该阶段青岛市城市建设规模较小，发展速度较慢，以多层建筑物为主。基坑(槽)开挖深度一般较浅，以1 m～3 m较多。少量的高层建筑(海天大酒店、黄海饭店)也只有一层地下室，基坑开挖深度6 m左右，一般采用放坡开挖，明沟排水。

3.2 1990年～2000年的发展阶段

随着改革开放的不断深入，该阶段青岛市城市建设规模不断扩大，建设速度不断加快，先后规划设立了东部开发区、高科技工业园区、青岛保税区。在浮山湾到石老人前海一线相继建设了一大批高层～超高层建筑，其代表性建筑及其特征如表1所示。

1990年～2000年代表性高层建筑特征一览表 表1

该阶段是青岛市高层建筑发展速度较快的时期之一，以酒店、写字楼为主。一般地下1层～2层，开挖深度6 m～12 m，局部14 m；支护形式:第四系厚度小于3 m一般采用放坡开挖或钢管桩＋锚杆支护开挖，局部岩石基坑采用锚喷支护开挖；第四系厚度3 m～15 m，地下水较丰富的场地，一般采用钢筋砼桩＋锚杆、搅拌桩或旋喷桩帷幕止水开挖。该时期由于无规范可循，也无成熟的设计软件可用，市场管理较滥，广大的岩土工程人员各显神通，以手算和借助外地经验进行支护设计，因此工程事故时有发生，使得岩土工作者从成功和失败中总结出了宝贵的经验，为后期的深基坑支护工作奠定了基础。

3.3 2000年以后的快速发展阶段

随着城市规模的不断扩大，人口数量的不断增加，城市居民生活质量的不断提高，2000年以来城市建设以大规模开发建设各类居住小区为主。由于土地资源的日益紧缺，住宅楼也由多层迅速向高层发展，从而带动了地下空间的开发强度越来越大。该时期代表性的建筑小区如表2所示。

2001年～2007年代表性高层建筑居住小区特征一览表 表2

该阶段国家颁布了深基坑支护的相关规范，各类基坑支护设计软件也相继开发完成。结合本市实际，青岛市建委于2005年底制定了“青岛市深基坑工程管理规定”。大规模高层居住小区及商务区的开发，家庭轿车的迅猛发展，地下车库和人防工程的建设也愈来愈多，从而带动了深基坑支护的快速发展。该阶段地下室2层～3层居多，开挖深度10 m～12 m为主，最深达到24 m；支护形式:第四系厚度小于3 m一般采用锚喷或锚杆、格构梁支护开挖；第四系厚度3 m～15 m，地下水较丰富的场地，一般采用钢筋砼桩＋锚杆、搅拌桩或旋喷桩帷幕止水开挖；或几种类型组合支护开挖。对以粘性土为主的基坑多采用土钉墙支护。无内支撑工程实例。该时期发生大面积基坑破坏事故较少，局部坍塌、地面沉降时有发生。

4 青岛市深基坑支护存在的主要问题

青岛市除沿海一带工程地质条件比较复杂外，其他地区相对简单。自改革开放以来，已建的高层建筑估计千余幢，基坑支护深度5 m～20 m，最深达24 m。总体上讲深基坑支护没有发生重大安全事故，成功多于失败，但目前存在的问题也不少，特别是随着城区改造、建设进度的加快，建筑密度越来越大，基坑周围环境越来越复杂，出现新的工程地质问题也越来越多，深基坑支护的难度也愈来愈大。正确认识我们存在的问题，及时总结过去的经验教训，对今后深基坑支护工作将大有裨益。下面根据本人所掌握的有关情况，粗浅地谈以下五个方面的问题:

4.1 思想认识方面的问题

由于青岛市工程地质条件相对简单，历史上很多基坑(开挖深度小于6 m)都采用无支护放坡开挖。这一所谓“地区经验”被一些业主扩大为放之四海而皆准的“真理”。为了节省工程造价，不考虑场区的工程地质条件、环境条件和开挖深度，盲目地进行开挖，结果给人民的生命财产造成了重大损失。

例如某开挖管沟工程，对直立开挖深度2 m～4 m的土质浅基坑，既不实施放坡开挖，又不作简易支护，甚至违背了在基坑边缘严禁堆土(荷载)的规定，自认为安全无事，坑内作业人员在危险中施工，结果导致数名人员死亡的恶性事故发生。

4.2 工程勘察方面的问题

岩土工程勘察成果是深基坑支护设计的基础性资料，它的准确性和全面性直接关系到支护设计的成败。目前深基坑工程勘察领域主要存在以下几方面的问题:

(1)受场地条件限制，勘察范围仅限于拟建物所处位置，基坑顶边线外2倍基坑深度范围缺乏勘察资料，这就给锚杆、土钉及堵、排水设计带来了困难。

(2)提供基坑支护设计所需的关键参数:土的抗剪强度c、φ值不能与基坑开挖支护条件相对应。大部分勘察报告仅提供室内直剪试验成果，这就给土压力计算结果带来很大的误差，与实际土压力比较，要么偏大造成浪费，要么偏小造成安全隐患。具体应该采用何种试验方法，规范及相关手册都有说明，在此不再赘述。

(3)存在多层地下水的场地，大部分勘察报告仅提供混合水位。特别是存在承压水的场地，如果不提供承压水头，坑底稳定性验算就缺少依据；另一方面，勘察报告较普遍地缺少各含水层渗透系数资料，很少有做现场抽水试验，这就给堵、排水设计带来了困难。

(4)青岛地区岩石基坑较多，勘察手段以钻探为主，而影响岩石基坑边坡稳定性的关键因素是岩体结构面的类型、产状、发育程度、组合关系、力学性质和与临空面的关系，而要查明这些结构面特征，单纯靠钻探是解决不了问题的，这就需要在详勘阶段辅以坑(井)探、槽探，结合基坑开挖开展施工勘察。这方面工作的重要性不言而喻，而由于种种原因，始终未引起业主和有关部门的重视，从而造成许多基坑支护方案不合理、支护费用浪费或安全隐患增加。

4.3 基坑支护设计方面的问题

基坑支护设计的优劣直接关系到基坑的稳定性和周边环境的安全，关系到工程造价的高低。目前基坑支护设计存在以下几方面的问题:

(1)支护设计方案不合理，概念设计存在问题。概念设计是一种设计思想，是一种总体上、本质上设计创新过程。成功的实践来源于正确的指导思想，概念设计存在的问题主要表现为:有的基坑放坡就能解决问题，却用锚喷支护；有的基坑土钉支护就能解决问题，而采用桩锚支护；有的岩石基坑仅需局部锚栓支护，非要全部采用锚喷支护，从而增加了工程造价，造成不必要的浪费。有的场地工程地质条件复杂，周边环境要求严格，开挖深度10余米，采用内支撑支护体系最合理，而要采用桩锚支护体系；有的基坑必须支护开挖，反而凭“经验”采用放坡开挖，从而造成地面开裂、管道漏水、坑壁滑塌等事故。

例如某工程，基坑周边总长900 m、开挖深度10 m。上部为河漫滩相沉积的粉土、粉质粘土夹粉细砂薄层或透镜体，下部为河床相砂砾层。设计地下水位埋深10 m左右。据设计者介绍，基坑周边无各类管道，根据本地区“经验”，该土层在干燥情况下采用高倾角(70°～85°)放坡开挖、土钉挂网喷浆护面、基坑底部坑内排水方案是安全的，而且决不会造成基坑边坡失稳事故的发生。事与愿违，6月份的一场暴雨，地下水位回升使土体强度大减，引起西壁距基坑边缘2 m～4 m范围内出现弧形拉张裂隙，长约十余米，严重危及距基坑边缘2 m左右的临时二层建筑和一层职工食堂的安全。在基坑北壁，距基坑边缘0.5倍开挖深度范围内，又发现平行坑壁展布的φ1000老式砖砌雨水管道破裂，雨水侵蚀边坡，导致基坑北壁30 m～40 m范围内滑塌事故的发生。

这个教训说明:“地区经验”的应用是有条件的，且条件也是动态的、变化的。不能机械的理解土体的区域性特点，也更不能不讲条件的机械的套用“地区经验”。否则，不发生事故是幸运的，发生事故是必然的。

(2)不深入细致地调查了解分析场地周边环境资料，就匆忙地进行支护设计，从而造成事故的发生。据统计，青岛市近十年来，由于地下雨水管道、污水管道、自来水管道和地下暗渠的有关资料调查不清，管道漏水、渗水造成事故发生的基坑有十余个；由于设计者没有充分认识到雨季施工会引起地下水位上升、边坡岩土体饱和所带来的不利影响而造成事故发生的基坑也不下十余个，其教训是深刻的。

(3)设计者不善于分析场地工程地质条件，不深入分析勘察报告所提供的设计参数正确与否，拿来就用，从而造成设计方案保守，支护费用增加，或估计不足，存在安全隐患。有些专家指出:“有的强度指标的选择不具有代表性，则基坑支护设计、计算再精确也是徒劳的”。

(4)不少设计者过分相信支护设计软件的作用，不懂得支护设计具有半理论、半经验的特点。其所面对的自然土体具有明显的不均一性、不确定性的特征，支护设计理论仍有待于修正、充实、完善和发展。企图对基坑支护设计制定出一套标准化的模式或者用一套严密的、理想的理论计算方法来把握住设计和施工中可能发生诸多条件的变化，那是相当困难的，至少在相当长的时期内难以得到解决。有些专家指出“计算理论的简化假设，使它具有一定的局限性，因此，不能概括土的全部复杂的工程性状，故其计算结果也未必可靠。”通过大量的工程实例也可以证明，有的工程其计算结果是安全的，安全系数也达到了有关规范的要求，但是，基坑事故仍然时有发生。因此在进行基坑支护设计时，首先应对拟建建筑物、构筑物的技术要求吃透；二是对场区工程地质条件、环境工程条件以及以往的工作程度要摸得透；三是概念设计方案做的透。在把握住“三个透字”的基础上，要进行理论计算，但不能唯计算，要从实际情况出发，注重总结本地区成功的工程经验。

(5)动态设计跟不上基坑事态变化的要求。由于信息反馈不及时、不准确、不到位，从而使动态设计落后于基坑现状的变化特征，错过了遏制事故发生的有效时期，使险情进一步恶化，其后果是可想而知的了。

4.4 基坑支护施工方面的问题

支护施工是实现和检验设计成果的关键所在，优秀的支护设计需要优秀专业的施工单位来实现。否则，再好的设计也难保证基坑不出问题。近十多年来，青岛市基坑支护施工主要存在以下几方面的问题:

(1)未经设计者同意，凭自身的经验，擅自更改施工图设计。

例如:某工程为火山碎屑岩组成的节理极发育的岩质基坑，开挖深度10 m～11 m。设计采用锚喷支护，由于施工单位认为是岩质基坑，误认为是稳定的，则私自变更设计方案，削减支护工程量。当基坑已接近坑底设计标高时，仅支护了坑深的1/3。当下了一场小到中雨后，又在坡角下放大炮开挖，结果引起东壁北段边坡沿着两组倾向坑内、倾角较陡的反接复合节理面发生大塌方事故。塌方高度约8 m，塌方体积约150 m3，塌方给距基坑边缘约8 m～10 m的多层居民楼的安全带来威胁，引起居民的反感。

(2)施工不按相关规范操作，从而造成安全事故。有的堵水帷幕施工，孔位误差及钻孔垂直度严重超差，基坑开挖过程中发生漏水管涌；有的砂层锚杆施工，成孔工艺不符合规范要求，施工过程中产生大量流沙，最终导致基坑周边道路塌陷、地面沉降，管道漏水等安全事故。有的基坑边缘严重超载，边坡变形过大而失稳；有的在坑壁处无控制爆破开挖，造成边坡岩体松动崩塌；有的爆破施工引起相邻基坑边坡失稳。凡此种种问题，都是施工不规范造成的。

4.5 基坑监测方面的问题

基坑监测是基坑动态设计和信息化施工的基础，监测资料的准确性、及时性与否，直接关系到基坑的安全。目前基坑监测方面主要存在以下问题:

(1)监测工作不到位、不得力。遇非常时期应加大监测频次，却仍然“四平八稳”按常规观测；要求变形监测，却只提供地面沉降观测资料，而不进行水平位移观测，特别是没有提供支护结构顶端水平位移监测资料。

(2)险情预报不准确、不及时；控制点布置的不合理，观测精度不满足要求；不能做到现场监测，现场整理，现场提供监测结果，而是回到室内进行整理，数天后再提供监测结果，往往丧失了动态设计最佳时机。

5 结 语

深基坑支护是一项复杂的、受多种不确定性因素影响十分显著的、综合性的系统工程。在这个系统中，正确的思想认识是前提，岩土工程勘察是基础，设计与施工是关键，监测预报是防止事故发生的重要手段和动态设计的重要前提。一个基坑出现问题，往往是多种因素相互作用的结果。只有正确面对所存在的问题，不断提高勘察、设计、施工水平，做到因地制宜，精心勘察、设计，精心施工、监测，才能不断增强抵制不确定性因素影响的能力，降低风险，减少或遏制事故的发生，从而尽可能的减小经济损失，确保基坑边坡的稳定及周边环境的安全。

本论文撰写得到青岛市勘察测绘研究院前总工程师、资深专家贾信远高级工程师的大力帮助，得到了青岛同仁们的大力支持，并提供了许多有价值的实际资料，在此深表谢意!

[1] 贾永刚，谭长伟，刘红军.青岛城市工程地质(第一版) [M].青岛:中国海洋大学出版社，1995

[2] 张在明.岩土工程现状与发展的初步探讨.全国岩土与工程学术大会论文集[C]，2003.7，13～23

[3] 龚晓南，高有潮.深基坑工程设计施工手册(第一版) [M].第一版，北京:中国建筑工业出版社，1998

[4] 刘建航，侯学渊.基坑工程手册(第一版)[M].北京:中国建筑工业出版社，1997

[5] 贾信远等.青岛市地层层序划分方案[R].2005

[6] 顾宝和.浅谈岩土工程的概念设计.全国岩土与工程学术大会论文集[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

王继轲(1978—)，男，工程师，主要从事岩土工程技术工作。