青岛大剧院基坑支护工程实录王昊泽

王昊泽1顾松华2郝胜利3

1青岛市工程建设监理有限责任公司266075；2吉林省新土木建设工程有限责任公司130031；

3青岛岩土基础工程公司266032

1工程概况

青岛大剧院毗邻青岛石老人海水浴场，位于香港东路与云岭路交口的西北角，青岛市博物馆以南，青岛国际啤酒城以东，是青岛市对外开放标志性建筑。拟建物包含大剧院、音乐厅、演员公寓、交流中心等多栋建筑，场区设置整体地下室，建筑设计±0.00=5.70m。

基坑工程地下室边界面积约21870m²，周长约800m，基础底标高分别为-10.4m、-4.4m、-3.0m、-1.3m，场区地面标高约3～4.5m，基坑开挖深度较大部分位于基坑北端中部，整个基坑呈“大坑套小坑”状，大坑开挖深度较浅，约4～6m，基坑按开挖深度不同共分为4区，Ⅰ区基底标高-10.40m、Ⅱ区基底标高-4.40m、Ⅲ区基底标高-3.00m、Ⅳ区基底标高-1.30m。其中Ⅰ区从地面算开挖深度约14.5m，从Ⅳ基底算开挖深度9.10m。基坑工程安全等级为一级。

1.1环境条件

场区南侧为香港东路，东侧为云岭路，北侧为梅岭路，东北角为一加油站（拟拆除）。基坑场地比较空旷，开挖边线与周边构建筑物相距较远，有一定放坡空间。场区东侧有一条毛石砌筑的市政暗渠，与基坑距离大于10m。建筑物基础采用桩基础，基坑内周边各基础桩与基坑坡底线的位置关系详见图1。

1.2工程水文地质条件

场区地形较平坦，西北角略高，其它地段整体平缓，地面标高2.3～5.8m。地貌由西北部的剥蚀堆积～斜坡地貌向东南过渡为滨海平原地貌。场区第四系厚度总体上从西向东逐渐增大，钻探揭示厚度0.0～12.3m，第四系自上而下为全新统人工填土层、海相层、海相沼泽化层、洪冲积层，以及上更新统沼泽化层、洪冲积层。基岩为燕山晚期粗粒花岗岩与辉绿岩、细粒花岗岩岩脉。地层编号采用《青岛市区第四系层序划分》标准地层层序编号，各岩土层物理力学性质见表1。

地下水类型主要为第四系孔隙潜水、承压水和基岩裂隙水，主要补给为大气降水，潜水稳定水位埋深0.1～2.5m，承压水水头比潜水水头低3.1～4.7m。砂层的综合渗透系数K约7.7m/d。勘察时间为6～7月，年水位变幅约1m。

2设计

2.1方案选型

基坑大坑周边有一定放坡空间，本着安全、经济的原则，采用放坡开挖与面层挂网喷射混凝土防护相结合的支护方式。基坑北部小坑深度较大，受基础错台与桩基础影响，仅有限放坡，采用锚杆、挂网喷射混凝土的支护方式。

止水帷幕拟选择高压旋喷桩或双排搅拌桩。经方案比较见表2，结合地质情况本着环保、经济、安全的原则，主要采用双排搅拌桩，在有碎石层搅拌桩无法施工区域，采用高压旋喷桩。

2.2设计方案

根据开挖区周边标高的变化情况和地质条件的不同对各个开挖区又分了不同的支护剖面，其中Ⅰ区分为5个支护剖面，分别为Ⅰ-E1、Ⅰ-E2、Ⅰ-W、Ⅰ-N、Ⅰ-S剖面，Ⅰ-E1和Ⅰ-W剖面坡顶为坑外地面，开挖深度在本工程中是最深的两个剖面，两者差别主要是地质情况不同，基岩面的埋深后者较浅，各道锚杆的具体标高参见图2、图3；Ⅰ-E2和Ⅰ-N剖面坡顶为Ⅳ区，其差别主要是地质情况有所差异；Ⅰ-S剖面坡顶为Ⅲ区；这三个剖面都是在大坑，其典型剖面参见图4。Ⅱ区分为4个支护剖面，分别为Ⅱ-N、Ⅱ-E1、Ⅱ-E2、Ⅱ-W，这四个支护剖面的坡顶都是地面标高，在Ⅳ区的基底标高处都留有平台，各个平面坡形的差别主要在于四个平台的宽度各不相同，同时地质情况也有所差异，具体坡形和各道锚杆的标高参见图5～图8。Ⅲ区与Ⅳ区基底标高仅相差1.7m，不需要采取支护措施，Ⅳ区主要根据地质情况不同分为了3个支护剖面，其典型剖面参见图9，各个剖面代表区域的具体位置参见图1总平面图。

各支护剖面的主要技术参数：○1基坑边坡坡度按各支护单元放坡宽度控制；○2全长粘结型锚杆，矩形排列，水平间距2.0m，倾角15-20°，杆体采用1Φ25mmⅡ级螺纹钢筋，锚杆端部设置纵横加强筋；○3部分锚杆进行预应力张拉，预应力锁定值30-50KN；○4锚杆钻孔注浆施工，钻孔直径在土层中不小于130mm，在基岩中不小于90mm，灌注水泥浆，砂土层成孔困难时改用自进式锚杆，杆体抗拉强度不小于150KN；○5面层为C20喷射细石混凝土，厚度100mm，钢筋网采用φ6mm钢筋绑扎，网格间距200×200mm，面层坡顶延伸大于1.5m，面层未设置锚杆区域及坡顶采用1Φ25mm锚钉固定钢筋网片，长度宜大于1.5m，间距2.0m；○6面层设置泄水孔，每5m²设置一处或根据坡面渗水情况确定，采用φ100mmPVC管，斜率5%，内端滤网包裹；○7双排水泥土搅拌桩，排距300mm，桩径500mm，桩中间距350mm，水泥掺入比10%，桩端以基岩面为控制标准，采用四喷四搅工艺；○8高压旋喷桩，桩有效直径不小于1300mm，桩中间距1000mm，水泥掺入量不小于450kg/m，桩端进入基岩不小于0.5m。

3.1基坑Ⅳ区北侧局部边坡地层主要为淤泥层及松散砂层，厚度大强度低，开挖喷护表层后，现场巡检发现边坡变形较大，影响边坡稳定，形成事故隐患，现已回压土，需对边坡进行加固。采用了如下处理方案：○1加固处理范围为基坑Ⅳ区北侧东段，边坡长度约55m；○2边坡顶部设置拉锚，通过坡顶面层锚钉连接，水平间距2m，锚钉为1Φ25mm螺纹钢筋，拉结筋为2Φ14mm螺纹钢筋；○3坡底设置松木桩与草袋护脚，松木桩长度1.5m，间距0.5m，堆置袋装砂土；○4边坡设置自进式预应力锚杆1道，采用自进式钻杆，杆体抗拉强度不小于180KN，锚杆水平间距2.5m，倾角约30º，施加预应力50KN，锚杆注浆应采用二次压力注浆，注浆压力2-4MPa；○5锚杆端部设置钢筋混凝土腰梁，强度等级C20，截面尺寸300×300mm。

锚钉、锚杆的具体位置详见图10。

3.2因建筑设计变更，○A轴与○16轴交点、○A轴与○24轴交点附近基础桩位及外墙侵占原有基坑边坡护壁位置，要求破除原有支护结构，在满足基础施工要求前提下进行二次支护。采取的处理方案为：○1、沿控制线外侧100mm设置水泥土桩，桩径250mm，间距200mm，桩底端进入基底2.0m，水泥掺入量12%，控制水灰比0.6；水泥土桩在控制线标高至基底标高大于1.0m时设置。○2水泥土桩内间隔插入钢管桩，钢管外径146mm，壁厚大于3mm，间距600mm，桩底端进入基底2.0m，A轴与16轴交点区域桩长5.0m，A轴与24轴交点区域桩长6.0m，桩长可根据现场控制线高度适当调整；钢管桩在控制线标高至基底标高大于1.5m时设置。○3钢管桩顶端设置钢冠梁，采用2[10#槽钢，节点焊接。○4钢管桩顶端设置拉锚，拉锚钢筋采用1Φ25mmⅡ级螺纹钢筋，涂防锈漆，坡顶3m外设置地锚，采用1Φ25mm螺纹钢筋，长度1.5m，击入式施工。○5破除原有混凝土面层，并重新挂网喷射混凝土面层，面层厚度100mm，钢筋网采用φ6mm钢筋绑扎，网格间距200×200mm，设置1Φ25mm击入式锚钉固定钢筋网片，长度1.5m，间距1.5×1.5m。

图14、○A轴与○24轴交点处剖面图

4监测

监测项目主要包括现场巡检和坡顶水平位移监测，现场巡检主要对支护结构情况、坡顶堆载、基坑周边裂缝、临边建筑及设施变化等方面进行肉眼现场巡检。基坑水平位移监测是坡顶设置水平位移监测点，采用经纬仪观测，观测精度不低于1mm，监测频率宜1次/天；当最大位移超过基坑开挖深度的3‰，或位移速率连续三日大于3mm/天，进行监控报警，监测点布置情况见图15。

基坑的最大位移量为N2监测点的45mm，图15给出了各水平位移监测点随时间的变化规律，其变化情况与施工现场的工况、地质情况有密切联系。N5、N6、E1、E2点的位移相对于其开挖深度来说，位移比较大主要是由于该位置第四系土层淤泥层和松散砂层比较厚，淤泥层具有触变性、流变性、强度低、压缩性大的特点，经施工扰动土体自身强度发生变化从而导致支护结构位移过大，所以该局部边坡需要加强支护。

5小结

目前青岛大剧院基坑已经回填，通过对青岛大剧院基坑工程设计、监测数据及时反馈及工程最终的成功实施，可以得出如下结论：○1该基坑第四系地层中含淤泥质层，岩土层埋深又较浅，从而对支护结构既能挡土入岩又能抗渗防水提出了更高的要求，本工程在深基坑部分采用的全长粘结性锚杆+留台+高压旋喷桩或双排搅拌桩这种联合支护截水措施有效的保障了本工程的成功实施。○2采用了信息化施工技术，现场的监测情况及时反馈，对于局部位移过大情况，及时分析原因，采取了积极有效的加强措施。○3该工程的成功实施可以为今后类似工程的设计和施工提供参考依据。