1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1.1课题内容、目的和意义

上海市公安局浦东新局拟在上海迪士尼乐园内建造上海国际旅游度假区核心区派出所，主要为一幢公公业务用房，地上五层，地下两层，占地面积约3220平方米，总建筑面积11190平方米。本工程位于上海市浦东新区，基坑挖深9.4米，基坑安全等级为二级，基坑环境保护等级为三级。地下水以潜水为主，初始水位埋深为0.9~1.2米，围护设计时取0.5米。本课题主要是针对基坑进行围护结构设计，内容包括：

（1） 支护结构体系的方案和技术经济比较；

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

2.1本课题要解决的问题

上海地区位于长江三角洲入海口东南前缘，拟建场地属于滨海平原地貌地形。由于面积较大，坑底较深，因此基坑围护设计时须考虑以下因素：

（1） 围护桩入土深度。应通过对坑底土的稳定和变形、抗倾覆、抗滑移等项目验算，经过技术和经济比较后确定。

（2） 应考虑基坑围护结构与周边建筑物之间的关系，确保邻近建筑物的安全。不同围护结构相互搭接部位要采取防渗漏等加固措施。基坑开挖前应设置深井井点或喷射井点降水，将地下水降至坑底下一定深度，一般可控制在坑底下1.0m左右，降水时应充分考虑对周围环境的影响。

（3） 基坑开挖深度范围内，涉及到①1、①2、②、③层地基土，坑底位于③层地基土底部，由于①层土质松散，容易坍塌，③层为软弱粘性土，具明显触变及流变特性，在动力作用下土体强度极易降低，因此在开挖过程中应尽量减少土体扰动。基坑开挖时易产生塌方、流砂和坑底隆起等不良地质现象，必须采取相应的防护措施，尤其要止水、隔水、降水，以确保基坑施工安全，同时应注意土体回弹可能引起的基桩拉裂问题,必要时可对坑底土进行加固。

2.2研究手段

2.2.1方案比选

（1）天然地基

根据本次勘察结果，①1层填土，上部为杂填土，主要由碎石组成，下部为素填土，主要由粘性土组成，土质不均；①2层浜土主要由大量灰黑色淤泥组成，工程力学性质差，这两层土均不应作为天然地基持力层。②层褐黄色粉质粘土，场地北部缺失，平均厚度1.49m，含水量33.6%，孔隙比0.952， 值 0.62MPa，工程力学性质较好，可以作为轻型附属建（构）筑物如拟建围墙的天然地基持力层，在前文的假定条件下，②层褐黄色粉质粘土地基承载力设计值为75kPa，特征值为75kPa。但在具体设计时应根据基础的实际情况确定其地基承载力，并根据附属建筑物所在部位的填土埋深确定基础埋深，将基底落在②层土面上，对局部基底下残留填土及浜土应作换填处理。由于填土、浜土较深，也可采用其它处理方法。③层地基土，饱和、流塑、高压缩性，为天然地基持力层下的主要软弱下卧层和压缩层。

（2）桩基

根据拟建物的性质特点，公共用房的地基基础形式可采用桩筏基。以下对桩基进行分析。

1）桩基持力层选择

从场地各层地基土的构成状况及埋藏条件而言，本场地⑤层及以浅分布的土层，主要由强度低、高压缩性的软弱粘性土组成，不宜作本工程的桩基持力层。⑥层土强度较好，但厚度偏小，如采用该层土做桩基持力层，桩长偏短，提供的单桩承载力值较低，因此也不宜采用该层土作为桩基持力层。第⑦1层草黄色砂质粉土夹粉质粘土，层顶标高-23.90～-24.22m，平均层厚为7.20m，含水量31.8%，孔隙比为0.893，压缩系数为0.18MPa-1 ，最小平均值为7.35MPa，中等压缩性，根据本工程特点，可采用⑦1层地基土为桩基持力层。第⑦2层灰黄色粉砂，层顶标高-30.62～-31.61m，厚度大，未钻穿，含水量26.6%，孔隙比为0.759，压缩系数为0.14MPa-1 ， 最小平均值为20.31MPa，中等偏低压缩性，为桩基持力层下良好下卧层。当对单桩承载力要求较高时，也可采用此层为桩基持力层。

2）桩型及桩径的选择

根据拟建建筑物性质及场地工程地质条件，可选择承载效果好、质量易于控制、施工进度较快的混凝土预制方桩（或 PHC 管桩）。当选用⑦1层地基土或⑦2层作为桩基持力层时，可选桩截面为400mm#215;400mm～450mm#215;450mm 的预制方桩或Φ400mm～Φ500m的PHC 管桩。当采用⑦2层为桩基持力层时，本项目可采用钻孔灌注桩，建议桩径选用Φ600mm。

3）推荐桩长

当采用⑦1层地基土为桩基持力层时，建议桩24m；当采用⑦2层地基土为桩基持力层时，建议桩长30m 并宜选用钻孔灌注桩。

4）桩基施工可行性及对环境影响分析

根据场地地质条件，如采用预制桩或预应力管桩，当选择⑦1层地基土作为桩基持力层时，桩需穿越第⑥层硬土层并进入第⑦ 1 层土一定深度，因此，沉桩有一定困难，但根据目桩基施工能力，只要选择与单桩承载力相匹配的沉桩设备，沉桩是可行的。

拟建场地西侧、南侧均为在建道路，东侧为空地，北侧为小型变电站，估计本项目在施工时，道路应已建好，为减少沉桩的挤土不良影响，在靠近道路一侧及变电站一侧宜采用挖防挤沟、打应力释放孔设或置竖向排水砂井等办法，并要合理地安排施工流程，控制沉桩速率，加强监测工作，以信息化指导施工。为减少噪音对周围环境的影响，应采用静压法施工。

当采用灌注桩时，施工难度不大，但应注意防止塌、缩孔现象发生并注意泥浆的及时清运，以免污染环境。建议试沉桩，若预制桩沉桩难度较大，可采用灌注桩。

5）抗拔桩

对于地上无建筑的地库，为克服地下水的上浮作用，应设置抗拔桩。从场地各层地基土的构成状况及埋藏条件而言，场地内⑦1层草黄色砂质粉土夹粉质粘土，可选为抗拔桩的桩端土层。

除此之外，场地内的暗浜也宜适当处理，以便桩机施工时顺利行走。位于暗浜部位的围护桩应增加水泥的掺入量。

（3）土方开挖

本工程基坑开挖面积较大，土方宜采用分层、分区对称开挖和分区安装支撑的施工方法，土方挖至接近坑底时应保留200～300mm厚的地基土，用人工挖除整平，并尽早浇筑垫层，防止坑底土扰动。

基坑开挖时坑底不得长期暴露，更不得积水；停止降水时应验算基础的抗浮稳定性。

（4）变形监测

加强对基坑围护体系及基坑围护区域外的变形监测，做到信息化施工，以确保周围建筑的安全和施工的顺利进行。制定基坑监测方案时应对周边环境详细调查。

2.2.2剖面划分及参数选取

工程地质剖面图

地质 时代	土层 层号	土层 名称	层厚/m、 厚度/m	层顶标高/m、 标高/m
	①1	填土	1.00~3.80、2.21	4.68~3.89、4.42
①2	浜土	0.90~2.10、1.46	2.56~1.34、1.89
	②	粉质黏土	1.00~2.30、1.49	3.68~2.09、2.78
③	淤泥质粉质粘土夹粘质粉土	5.40~6.40、6.10	1.56~-0.17、0.97
④	淤泥质黏土	8.80~11.60、9.74	-4.82~-5.12、-4.94
	⑤	粘土	5.00~8.00、7.22	-13.92~-16.49、-14.68
	⑥	粉质粘土	1.90~2.50、2.22	-21.49~22.11、-21.79
⑦1	砂质粉土夹粉质粘土	6.70~7.60、7.20	-23.90~24.22 -24.01
⑦2	粉砂	未钻穿	-30.62~-31.61 -31.21

地质 时代	土层 层号	成因类型	颜色	湿度	状态	密实度	压缩性
	①1	人类活动	杂色	湿		松散	高等
①2	人类活动	灰黑色	很湿		松散	高等
	②	滨海~河口	褐黄色	湿	可塑		中等
③	滨海~浅海	灰色	很湿	流塑		高等
④	滨海~浅海	灰色	饱和	流塑		高等
	⑤	滨海~沼泽	灰色	很湿	软塑		高等
	⑥	河口~湖泽	暗绿~草黄	湿	可塑		中等
⑦1	河口~滨海	草黄色	饱和		中密	中等
⑦2	河口~滨海	灰黄色	饱和		密实	中等

地质 时代	土层 层号	土层描述
	①1	上部为杂填土，以碎石为主；下部为素填土地，以粘性土为主。
①2	以粘性土为主，含有机质，有腐臭气味。
	②	含氧化铁斑点及铁锰质结核，切面稍光滑，韧性中等，干强度中等。
③	含云母、有机质，夹薄层状粉砂，切面稍光滑，韧性中等，干强度中等。
④	含云母、有机质，切面光滑，韧性高等，干强度中等。
	⑤	含云母、有机质，夹薄层状粉砂，偶加贝壳，切面光滑，干强度高等，韧性高等。
	⑥	含氧化铁斑点，底部夹粉性土，切面稍光滑，韧性中等，干强度中等。
⑦1	含云母，夹薄层粘性土，土质不均，摇振反应中等，无光泽反应，韧性低，干强度低。
⑦2	由长石、石英、云母等矿物颗粒组成，土质较均匀致密。

因为固结快剪是土样在垂直压力下固结后在进行剪切，其试验结果反映了正常固结土的天然强度，由于充分固结，使土样受扰动的影响减小到最低限度，从而使实验指标比较稳定。因此选取各土层的固结快剪指标作为基坑设计参数，并按照朗肯土侧向压力理论作为设计依据。

土层物理力学性质参数表

土层 层号	重度	粘聚力	内摩擦角 #176;	压缩模量	静止侧压 力系数	渗透系 数	渗透系 数
①1
①2
②	18.3	19	19.0	4.99	0.46
③	17.5	13	17.0	3.64	0.52	6.47e-07	4.36e-06
④	16.7	13	13.0	2.36	0.60	4.51e-08	4.75e-07
⑤	17.4	14	14.0	3.36	0.57	6.85e-08	5.87e-07
⑥	19.1	39	22.5	7.76
⑦1	18.5	17	26.0	10.86
⑦2	19.0	4	31.0	13.92

2.2.3支护结构设计

根据上海地区设计与施工经验，结合本工程地质条件、基坑开挖深度、场地周边环境的综合考虑，可采用钻孔灌注桩作为挡土结构和深层搅拌桩作防渗帷幕或采用水泥土搅拌桩SMW工法进行维护，不论何种方法，基坑内均要求设置水平支撑，以确保基坑施工及开挖时的安全。

（1）钻孔灌注桩

a.本工程采用钻孔灌注桩，钻孔灌注桩外侧采用三轴水泥搅拌桩止水帷幕。

b.灌注桩设计强度等级不低于水下C30，主筋保护层厚度为40mm，支撑以下区域土方开挖时钻孔桩混凝土强度须达到C30。

c.施工前应试成孔，试成孔数量不宜少于两根。

d.灌注桩排桩应采用间隔成桩的施工顺序，刚完成混凝土浇筑的桩与邻桩成孔距离不应小于4倍桩径，或间隔时间不应小于36小时。

e.钻孔灌注桩的总体施工顺序为：定位和护筒埋设→机械就位和钻具校验→成孔施工→第一次清空→钢筋笼吊放→第二次清孔→灌注混凝土→移机。

f.清孔分两次进行。第一次清孔在成孔完毕后立即进行；第二次在下放钢筋笼和灌注混凝土导管安装完毕后进行。清孔后的泥浆密度应小于1.15。

g.围护桩孔底允许沉淤厚度小于100mm。安装符合要求后将钢筋笼吊筋进行固定以使其定位，避免灌注混凝土时钢筋笼上拱。

h.混凝土初凝时间为正常灌注时间的两倍。单桩灌注时间不宜超过8小时。充盈系数为1~1.3。保证设计标高以下混凝土符合设计要求。

i.灌注桩排桩项泛浆高度不应小于500mm，凿去浮浆后桩顶混凝土强度应满足C30强度。桩位偏差不应大于50mm，垂直度偏差不应大于1/150。

(2)双轴搅拌桩

a.双轴搅拌桩采用普通硅酸盐水泥（P.O 42.5级），浆液水灰比0.45~0.55,水泥掺量为水泥重量和被加固土体重量的比值（双头搅拌桩面积0.71㎡,土容重18）,未注明水泥掺量为13%（浜土区提高至15%），桩与桩搭接间距不小于200mm,搅拌头叶片直径不小于700mm,桩体垂直度偏差小于1%，桩体28d无侧限抗压强度标准值。

b.双轴搅拌桩采用二喷三搅工艺：即下钻、提升并喷浆共二次，最后再下沉及提升进行复搅。施工时第一批桩（不小于4根）必须在监理人员监管下施工，以确定水泥投放控制方式、浆液水灰比（宜用比重法控制）、搅拌下沉、提升时间及桩长、垂直度的控制方法。下沉及提升均采用慢速挡。提升速度不大于0.5m/min,下沉速度不大于1m/min。

c.桩位定位偏差不超过2cm,桩径偏差不超过1cm,垂直度偏差不超过1/150。

d.桩体施工必须保持连续性，桩与桩的搭接时间不大于16小时。若因特殊原因造成搭接时间大于16小时，则接桩时在原施工桩位进行复打喷浆后续搅拌桩。若因时间过长无法进行复打则需给出补桩等补强方案并经同意后方可施工。

(3)水平支撑系统

a.本工程设置二道钢筋混凝土水平支撑，水平支撑系统采用对撑＋角撑。

b.第一道钢筋混凝土支撑及围檩混凝土强度等级为C30，第二道钢筋混凝土支撑及围 檩混凝土强度等级为C35，主筋保护层厚度为30mm。

c.混凝土结构相关构造方式及施工要求应符合。《混凝土结构工程施工质量验收规范 范》（GB50204-2002）（2011版）和《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）的有关规定 定。

d.若钢立柱中心偏出支撑边线，应结合支撑平面将该支撑截面局部放大并确保支撑截 截面边界与钢立柱角点的最小距离不小于100mm。

e.节点处支撑顶、底面钢筋放置原则：对撑钢筋设置在外。角撑在内，连杆在中间。

f.支撑及围檩内纵向钢筋接长应采用焊接，接头位置见示意图。焊接接头应互相错开 开，钢筋焊接接头连接区段的长度为35d.位于同一连接区段内纵向受拉钢筋相互错开，钢 钢筋接头数量不应大于50%。在支撑与支撑、支撑与围檩交接点，纵向钢筋锚至对边保护 护层。L为任意两支撑的中距或围檩转角至最近支撑的中距。

g.钢筋连接应满足单面焊10d,钢筋焊接尚应满足相关焊接规程及验收规范要求。其余 未注明焊缝高度。

(4)支撑立柱系统

a.本工程基坑水平支撑的立柱系统采用角钢格构柱结合钻孔灌注桩的组合立柱形式 式，立柱桩尽可能利用主体结构工程桩。

b.水平支撑系统的钢立柱采用角钢拼接而成，立柱桩具体详见相关围护施工图。

c.钢立柱及立柱桩施工要求：钢立柱垂直度偏差不大于1/300，钢立柱中心偏差不大 大于20mm，立柱桩垂直度偏差不大于1/200,立柱桩中心偏差不大于20mm。

d.施工中设置钢立柱时，应采用必要的措施保证钢立柱各边与主撑或栈桥主杆方向严 严格垂直或平行，施工单位应根据实际情况，制定相应的钢立柱施工方案，确保钢立柱的 转向、垂直度以及水平偏差等达到设计及规范要求。

2.2.4基坑降排水设计

该拟建场地浅部土层中的地下水属于潜水类型，其水位动态变化主要受控于大气降水和地面蒸发。勘察期间，实测取土孔内的地下水稳定水位埋深在0.80～1.10m之间，相应标高为3.51～3.60m。根据《上海岩土规范》第12.1.2 条，上海市潜水水位埋深一般为0.3～1.50m,年平均水位埋深 0.5～0.7m，在该工程的建筑设计时，对天然地基承载力计算、抗浮验算时可采用高水位埋深值（0.50m），对桩基布设及沉降计算时可采用低水位埋深值（1.50m）。

拟建场地有⑦层承压含水层分布，。根据《上海岩土规范》第12.1.4 条，上海地区深部承压水水位一般均低于潜水水位，年呈周期性变化，埋深3.0～12.0m，由于本场地⑦层承压含水层埋深为 28.0m 左右，⑦层 Pcz/Pwy＞1.05，不会发生基坑坑底突涌现象，可不考虑承压水对基坑工程安全的影响。

根据本场地G1、G2钻孔地下水腐蚀性分析成果。依据上海市工程建设规范《岩土工程勘察规范》（DGJ08-37-2012）中12.1.6条之规定，场地未受环境污染,在Ⅲ类环境中，潜水和地基土一般对混凝土有微腐蚀性;当长期浸水时,潜水对混凝土中的钢筋有微腐蚀性;当干湿交替时,对混凝土中的钢筋有微腐蚀性;潜水对钢结构有弱腐蚀性。承压水一般对混凝土有微腐蚀性，对混凝土中的钢筋有弱腐蚀性。

(1)本工程涉及到的降排水涉及场地明排水，以及浅部土层的潜水，施工单位应采取措施确保长期有效、有系统、有组织的降排影响本基坑工程的场地内地下水确保基坑工程顺利实施和安全。

(2)基坑工程场地内地表明排水

a.坑外一定距离应设置由集水井和排水沟组成的地表排水系统，避免坑外地表明水及大气降水流入深基坑内。

b.基坑内明排水沟及集水坑补的设置于基坑周边距离围护体距离应至少保证大于5米。

(3)浅层潜水疏干降水，采用深井降水措施，降水深度控制在坑底以下0.5~1.0m，基坑开挖至基底后继续进行降水，确保地下水位位于落深区基底以下不小于1.0m。

(4)深井降水井在基坑开挖前4周必须开凿完成。基坑开挖时坑内的深井及浅层布置的轻型井点应全部开放，并有提前3周的预降水时间。

(5)施工单位在基坑开挖过程中应注意对降水井的保护,避免施工车辆、机械破坏降水井。

(6)坑内的深井在基坑开挖到设计标高，浇注垫层时根据需要保留若干井点，降水截止时间应根据主体结构的施工进度与主体结构设计单位协商确定。管井布置应避免穿越地下结构墙板、梁和柱子，穿越底板位置应设置止水片。

(7)采用信息化施工,对周围环境进行监测,发现问题及时处理,调整抽水井及抽水流量,指导降水运行和开挖施工。

(8)施工单位应提供详尽可行的降水施工方案,经设计及相关单位认可后方可实施,监理单位应在施工工程中严格监督。

2.2.5基坑支护监测

监测要求

(1)监测仪器的选型，要考虑最大可能需要的量程并根据基坑工程只在地下施工期内使用的性质选用满足安全监测要求、合适的仪器。

(2)仪器埋设时,核定传感器的位置是否正确,埋设的准备是否符合技术要求,按监测的位置和方向埋设传感器。

(3)所有监测点安装埋设完成后,及时绘制测点位置图,并加强对现场测点保护,以防监测测点被破坏。

(4)监测频率依据方案确定，并根据施工情况随时作出调整，在达到报警值或遇到不良天气等时，加密观测，作好监测和相关特征状态记录，并会同有关人员分析安全状态。

(5)监测数据必须做及时、准确和完整，发现异常现象，加强监测。监测数据未达到报警值期间，应向设计单位每周提交一次书面监测结果（包括每天的监测数据及周报），便于相关各方分析监测结果所反映的情况。

(6)监测数据如达到或超过报警值应及时通报有关各方,以期尽快采取有效措施保证本工程进展顺利。

监测项目	速率（mm/d）	累计值（mm)
围护墙水平、垂直位移	3(5)	0.3%H(0.7%H)
坑外地表沉降	3(5)	0.25%H(0.55%H)
立柱差异沉降	5	20
坑外地下水位	300	1000
邻近建筑物沉降	2	20，差异沉降1/400
邻近管线位移	根据管线权属单位要求确定
支撑轴力	相应杆件支撑轴力设计值的80%
备注	（）中的数值为环境等级为三级时的报警值，H为基坑开挖深度，(m)

2.2.6施工组织设计

（1)整体施工顺序

a.施工基坑周边止水帷幕、钻孔灌注桩、立柱桩、工程桩及坑内加固。

b.开挖至第一道支撑底标高后浇筑第一道压顶梁和支撑。

c.待第一道支撑达到设计强度的80%后，分层、分块、对称、平衡开挖至第二道支撑底标高，其后浇筑第二道钢筋混凝土围檩和支撑。

d.待第二道之称大道设计强度的80%后分层、分块、对称、平衡开挖至基底，及时浇筑垫层，底板和周边素砼传力带。

e.基础底板浇筑完毕后并达到设计强度80%后，拆除第二道支撑。

f.浇筑地下二层结构及传力带，并在结构缺失区域设置临时换撑构件。

g.待传力带达到设计强度及地下二层结构，梁板达到设计强度的80%后，拆除第一道支撑。

(2)土方开挖

a．土方开挖前应制定合理的分块分层开挖方案，需经业主、监理和设计确认后方可开挖。基坑工程的土方开挖施工必须遵循先撑后挖的原则，原则上需在每一道支撑完全形成之后方可开挖下一皮土方。

b.挖土流程、顺序及方式应严格按施工组织设计进行，不得超挖，开挖不陡于1:2.0放坡;开挖面的高差超3米，则应设置二级放坡，二级放坡之间应设置宽度不小于6m的平台,若坡体留设时间相对较长还应在挖土平台保留期间持续降水并增加及加强其坡体的变形观测;

c.严禁挖机直接碾压和碰撞支撑构件、立柱。挖土机械如需在支撑上运作，必须覆土高于支撑顶面30厘米及铺设走道板，另外严禁在底部掏空的支撑构件上行走与操作,立柱周边对称掏空，以防止立柱受力不均匀。

d.在基坑开挖过程中，施工单位应采取有效措施，确保边坡留土及动态土坡的稳定性，谨防土体的局部坍塌造成现场人员损伤和机械的损坏。

e.基坑内明排水沟及集水坑不得设置于基坑周边，开挖过程中发现围护体接缝处渗水应及时采取封堵措施。

f.基坑内的深坑开挖必须待普遍的垫层形成并达到强度要求后,方可进行深坑的开挖。

g.土方开挖前施工单位应编制严密的施工组织设计,经设计及相关单位认可后方可施工。

h.其他注意事项

#129;.挖机不得挖掘围护桩桩面土体，挖斗需和桩体保持不小于35cm的间距，空隙间土方采用人工清除；

#8218;.土方开挖时混凝土垫层必需”随挖随捣”，无垫层土体暴露时间不得大于12小时；

#402;.电梯坑等落深区域（包括斜面）混凝土垫层宜采用早强混凝土、厚200mm，必须做到”随挖随捣”，无垫层土体暴露时间不得大于12小时；