1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

一、毕业设计综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况）

文 献 综 述

1.1题目背景

近些年来，随着城市经济的快速发展，高层建筑大批兴建，发展趋势是层数增多，高度增大，基础埋深加大，平面布置更加复杂，与周围建筑物联系更加紧密。城市地下空间的开发利用，使得基坑面积和开挖深度越来越大，因此，传统基坑支护方式面临深度与广度的挑战。深基坑支护正是在人们的不断实践探索中发展起来，具有一定的地区经验性，方法灵活多变，视工程实际而定。

本工程为新加坡花园位于江都市舜天路北侧、广州路东侧，拟建物由多栋多层、高层住宅及商业用房组成，主要为22#、25#～37#、商业1、商业2楼。本次主要为31#~32#高层进行基坑支护设计。本工程室外自然地面平均标高为#177;0.000相当于绝对标高12.50m，场地自然地面标高约为12.20m（绝对标高）。该基坑侧壁安全等级为一级。

深基坑工程是涉及到土力学、流变学、结构力学、钢筋混凝土结构等多门学科，是一项综合性的岩土工程问题。主要涉及到土层性质、支护结构、支撑形式、地基处理、地下水防治以及环境影响等方面，目前研究的课题主要有：土压力理论、支护结构内力和变形的计算理论、基坑失稳破坏的机理等方面。对于深基坑工程问题，目前国内外己有很多研究成果。

选定该课题也是为了培养自己的综合能力。根据勘查专业的培养目标要求及本人毕业后的主要服务去向，通过毕业设计，能够使我们把所学过的专业知识综合应用于实际工程设计中，使理论与生产实践相结合提高工程设计能力，能独立进行基坑支护结构设计。通过某基坑支护结构设计，使我们在应用现行规范、标准、技术指标与经济指标等方面得到基本训练，达到对所学专业知识进行巩固、综合掌握和灵活运用的目的，提高分析问题、解决问题的能力。

1.2研究意义

各种建筑物与地下管线都要开挖基坑，一些基坑可直接开挖或放坡开挖，但当基坑深度较深，放坡不便时，可以采用基坑支护。过去支护比较简单，也就是钢板桩加井点降水，一般能满足基坑安全施工，而对于深基坑已不能满足要求，近几年来随着我国综合国力的提升，超高层建筑规模逐年攀升，基坑深度和体量的增大，对支护技术的发展提出挑战。

1.3 基坑主要支挡方法、技术类型

基坑工程中采用的围护墙、支撑(或土层锚杆)、围檩、防渗帷幕等结构体系总称为支护结构。

挡土系统:常用的有钢板桩、钢筋混凝土板桩、深层水泥搅拌桩、钻孔灌注桩、地下连续墙。其功能是形成支护排桩或支护挡土墙阻挡坑外土压力。

挡水系统:常用的有深层水泥搅拌桩、旋喷桩、压密注浆、地下连续墙、锁口钢板桩。其功能是阻挡抗外渗水。

支撑系统:常用的有钢管与型钢内支撑、钢筋混凝土内支撑、钢与钢筋混凝土组合支撑。其功能是支承围护结构侧力与限制围护结构位移。

目前经常采用的主要基坑支护类型有放坡开挖、水泥土搅拌桩、钢板桩、排桩支护、土钉墙支护、复合型土钉墙支护、劲性水泥土搅拌连续墙(SMW工法)、地下连续墙等。

1.3.1放坡开挖

它使用于基坑侧壁安全等级为三级，基坑较浅，周围无紧邻的重要建筑及地下管线，地基土质较好的情况。放坡只要求稳定，位移控制无严格要求，价钱最便宜，但回填土方较大，当地下水位高于坡脚时，应采取降水措施。放坡可以独立或与其他支护结构结合使用。

采用放坡开挖时，应该考虑到边坡稳定性，边坡稳定验算方法有极限平横法、极限分析法和有限元法。在工程实践中，稳定性分析较多采用极限平衡法，将土坡稳定问题视作平面应变问题。极限平衡法修定边坡的失稳是土体内部产生某一滑裂面，根据滑动土体的静力平衡条件和摩尔#8212;库仑破坏准则计算滑动土体沿滑裂面滑动的可能性，即安全系数的大小，然后采用同样的方法选取多个可能的滑裂面，分别计算相应的稳定安全系数。安全系数最低的滑裂面即可能性最大的滑裂面，为稳定性设计控制滑裂面，取最危险滑裂面的安全系数 K≥1.35~1.5。常用的方法有圆弧滑动法和条分法。

1.3.2水泥土搅拌桩围护

它是利用水泥、石灰等材料作为固化剂，通过深层搅拌机械，将软土和固化剂(浆液或粉体)强制搅拌，利用固化剂和软土之间所产生的一系列物理-化学反应，使软土硬结成具有整体性、水稳定性和一定强度的桩体。一般用于开挖深度不超过6m的基坑，适合于软土地区，环境保护要求不高，施工低噪声、低振动，结构止水性较好，造价经济，但围护较宽，一般取基坑开挖深度的0.7~0.8倍。

深层搅拌法最适宜于各种成因的饱和软土，包括淤泥、淤泥质土、粘土和粉质粘土等，加固深度从数米至30~40m。一般认为含有高岭石、多水高岭石与蒙脱石等粘土矿物的软土加固效果较好;含有伊利石、氯化物等粘性土以及有机质含量高、酸碱度(pH)较低的粘性土的加固效果较差。当地表杂填土层为厚度大100mm的石块时，一般不宜使用搅拌桩。

搅拌桩的平面布置可视地质条件和基坑围护要求，结合施工设备条件，分别选用桩式、块式、壁式、格栅式或拱式，它在深度方向可采取长短结合形式。

搅拌桩是一种具有一定刚性的脆性材料所构成，其抗拉强度比抗压强度小得多，在工程中要充分利用抗压强度高的特点，”重力坝”式挡墙就是利用结构本身自重和抗压不抗拉的一种结构形式。

水泥土围护结构的计算包括抗倾覆、抗滑动验算、整体稳定、抗渗计算及墙体应力计算。

1.3.3钢板桩

用槽钢正反扣搭接而组成，或用U型、H型和Z型截面的锁口钢板桩。用打入法打入土中，相互连接形成钢板桩墙，既用于挡土又用于挡水。钢板桩具有较高的可靠性和耐久性，在完成支挡任务后，可以回收重复利用;于多道钢支撑结合，可适合软土地区的较深基坑，施工方便，工期短。钢板桩的施工可能会引起相邻地基的变形和产生噪声振动，对周围环境影响很大，因此在人口密集、建筑密度很大的地区，其使用常常会受到限制。而且钢板桩本身柔性较大，如支撑或锚拉系统设置不当，其变形会很大，所以当基坑支护深度大于7m时，不宜采用。同时由于钢板桩在地下室施工结束后需要拔出，因此应考虑拔出时对周围地基土和地表土的影响。

钢板桩支护结构，有永久性结构和临时性结构两类。永久性结构在海港码头中应用较多，如:码头岸墙，护墙等;临时性结构多用于高层建筑的深基础。

1.3.4排桩支护

排桩支护是指柱列式间隔布置钢筋混凝土挖孔、钻(冲)孔灌注桩作为主要挡土结构的一种支护形式。柱列式间隔布置包括桩与桩之间有一定净距的疏排布置形式和桩与桩相切的密排布置形式。柱列式灌注桩作为挡土围护结构有很好的刚度，但各桩之间的联系差必须在桩顶浇注较大截面的钢筋混凝土帽梁加以可靠联接。为了防止地下水并夹带土体颗粒从桩间孔隙流入(渗入)坑内，应同时在桩间或桩背采用高压注浆，设置深层搅拌桩、旋喷桩等措施，或在桩后专门构筑防水帷幕。

灌注桩施工简便，可用机械钻(冲)孔或人工挖孔，施工中不需要大型机械， 且无打入桩的噪声、振动和挤压周围土体带来的危害，成本较地下连续墙低。同时，灌注桩围护结构在建筑主体结构外墙设计时也可视为外墙中的一部分参与受力(承受侧压)，这时在桩与主体之间通常不设拉结筋，并用防水层隔开。

排桩支护可分为悬臂式和支锚式，而支锚式又分单点支锚和多点支锚。大多数情况下，悬臂式柱列桩适用于三级基坑，支锚式柱列桩适合于一、二级基坑工程。一般来说，当基坑深 h=8m~14m，周围环境要求不十分严格时，多考虑采用排桩支护。柱列式灌注桩的工作比较可靠，但要重视帽梁的整体拉结作用，在基坑边角处，帽梁应连续交圈。当要求灌注桩围护结构起到抗水防渗作用时，必须做好桩间和桩背的深层防水搅拌桩或旋喷桩。当周围环境保护要求严格时，为减少排桩的变形，在软土地区有时对基坑底沿灌注桩周边或部分区域，用水泥搅拌桩或注浆进行被动区加固，以提高被动区的抗力，减少支护结构的变形。

悬臂式排桩围护在坑底以上外侧主动土压力作用下，桩将向基坑内侧倾移，而下部则反方向变位，可根据静力平衡条件计算桩的入土深度和内力。通常用静力平衡法和布鲁姆(Blum)法。

单支点排桩围护是顶端支撑的围护结构，由于顶端有支撑而不致移动而形成一铰接的简支点。通常用图解分析法(弹性线法)和等值梁法。

多支点排桩围护，为了减少支护桩的弯矩可以设置多层支撑。支撑层数及位置要根据土质、坑深、桩径、支撑结构的材料强度，以及施工要求等因素拟定。 目前对多支撑围护结构的计算方法一般有等值梁法(连续梁法);支撑荷载的 1/2 分担法;逐层开挖支撑力不变法;有限元法等。

1.3.5土钉墙支护

它是在基坑开挖过程中将较密排列的细长杆件土钉置于原位土体中，并在坡面上喷射钢筋网混凝土面层，通常土钉、土体和喷射混凝土面层的共同工作，形成复合土体。土钉墙支护充分利用土层介质的自承力，形成自稳结构，承担较小的变形压力，土钉承受主要压力，喷射混凝土面层调节表明应力分布，体现整体作用;同时，由于土钉排列较密，通过高压注浆扩散后使土体性能提高。土钉墙施工快捷简便，经济可靠，土钉墙适用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、杂填土及非松散砂土和卵石土等。

土钉墙支护设计应满足规范的强度、稳定性、变形和耐久性等要求。土钉墙支护的土钉设计和稳定性计算采用总安全系数法。其中以荷载和材料性能的标准值作为计算值，并根据此确定土压力。层面设计计算采用以概率理论为基础的结构极限状态计算方法，此时作用于层面的土压力乘以分项系数1.2后作为计算值。

1.3.6复合型土钉墙支护

它是以水泥土搅拌桩等超前支护组成防渗帷幕，解决土体的自立性、隔水性及喷射面层与土体的粘结问题。对于淤泥质土、饱和软土，应采用复合型土钉墙支护。 复合土钉墙支护设计包括:土钉设计;稳定分析;层面设计;防渗设计。

1.3.7劲性水泥土搅拌连续墙(SMW 工法)

它是以水泥土搅拌桩法为基础，在水泥土搅拌桩中插入型钢或其它芯材料形成的同时具有承力和防渗两种功能的支护形式。凡是适合应用水泥土搅拌桩的场合都可以使用SMW工法，特别是适合于以粘土和粉性土为主的软土地区。

SMW工法具有占用场地小、施工速度快、环境污染小，无废弃泥浆、施工方法简单、造价低等优点。

SMW工法适宜的基坑深度与施工机械有关，国内目前一般以基坑开挖深度6~10m，国外尤其是日本由于施工钻孔机械先进，基坑深度达到20m以上时也采用SMW工法，取得较好的环境和经济效果，它极有可能逐步代替钻孔灌注桩围护，在某些工程中有可能代替地下连续墙。

1.3.8地下连续墙:它是利用特制的成槽机械在泥浆(又称稳定浆)护壁的情况下进行开挖，形成一定槽段长度的沟槽;再将地面上制作好的钢筋笼放入槽段内，采用导管法进行水下混凝土浇筑，完成一个单元的墙段，各墙段之间的特定的接头方式相互联结，形成一道连续的地下钢筋混凝土墙。

地下连续墙具有墙体刚度大、整体性好，因而结构和地基变形都较小，既可用于超深围护结构，也可用于主体结构;适用于各种地层;可以减少工程施工时对环境的影响;可进行逆筑法施工。逆筑法施工一般用在城市建筑高层时，周围施工环境比较恶劣，场地四周邻近建筑物、道路和地下管线不能因任何施工原因而遭到破坏，为此，在基坑施工时，通过发挥地下结构本身对坑壁产生支护作用的能力(即利用地下结构自身的桩、柱、梁、板作为支撑，同时可省去内部支撑体系)，减少支护结构变形，降低造价并缩短工期的有效方法。

但是，地下连续墙施工法也有不足之处:对废泥浆的处理;槽壁坍塌;地下连续墙如作临时挡土结构，则造价高，不够经济。

排桩围护的一般计算方法，包括悬臂式排桩围护、单支点排桩围护、多支点排桩围护的各种计算方法以及杆系有限元法，都适用于地下连续墙的静力计算。 同时，还有其他一些方法可以计算，如假定支撑轴力、山肩邦男法和弹性法，以及考虑土与结构作用的有限元法。

1.4基坑主要支撑方法、技术类型

深基坑的支护体系由两部分组成，一是围护壁，还有是内支撑或者土层锚杆。作用在挡墙上的水、土压力可以由内支撑有效地传递和平衡，也可以由坑外设置的土锚维持平衡，它们可以减少支护结构位移。为施工需要而构筑的深基坑各类支撑系统，既要轻巧又需有足够的强度、刚度和稳定性，以保证施工的安全、经济和方便，因此支撑结构的设计是目前施工方案设计的一项十分重要的内容。内支撑可以直接平衡两端围护墙上所受到的侧压力，结构简单，受力明确。土锚设置在围护墙的背后，为挖土、结构施工创造了空间，有利于提高施工效率。
在软土地区，特别是在建筑密集的城市中，应用比较多的还是支撑。在深基坑的支护结构中，常用的支撑系统按其材料分可以有钢管支撑、型钢支撑，钢筋混凝土支撑，钢和钢筋混凝土组合支撑等种类;按其受力形式可以分为单跨压杆式支撑，多跨压杆式支撑，双向多跨压杆支撑，水平桁架相结合的支撑，斜撑等类型。这些支撑系统在实践中有各自的特点和不足之处，以其材料种类分析。钢支撑便于安装和拆除，材料消耗量小，可以施加预紧力以合理控制基坑变形，钢支撑架设速度较快，有利于缩短工期。但是钢支撑系统的整体刚度较弱，由于要在两个方向上施加预紧力，所以纵横杆之间的联结始终处于铰接状态。
钢筋混凝土支撑结构的整体刚度好，变形小，安全可靠，施工制作时间长于钢支撑，但拆除工作比较繁重，材料回收利用率低，钢筋混凝土支撑因其现场浇筑的可行性和高可靠度而在目前国内被广泛的使用。
土层锚杆是一种新型的受拉杆件，它的一端与结构物或挡土墙联结，另一端锚固在地基的土层或岩层中，以承受结构物的上托力、拉拔力、倾侧力或挡土墙的土压力、水压力，是利用地层的锚固力维持结构物的稳定。拉锚的优点是在基坑内部施工时，开挖土方与支撑互不干扰，便于施工，施工时噪音和振动均小，锚杆可采用预应力，以控制结构的变形。
锚固方法以钻孔灌浆为主，受拉杆件有粗钢筋、高强钢丝束和钢绞线等不同类型。锚杆支护体系由挡土构筑物，腰粱及托架、锚杆三个部分所组成，以保证施工期间边坡的稳定与安全。

1.5基坑主要止(降)水方法、技术类型

在沿海软土地区，一般地下水位都比较高，当地层中有厚层饱和淤泥质土、 粘质粉土、砂质粉土或粉砂等，基坑开挖时，坑内地下水位必然产生大大低于四周，周围的地下水向坑内渗流，产生渗透力。为了防止由此产生的渗流破坏，基坑必须有止(降)水方案。

地下水控制的设计和施工应满足支护结构设计要求应根据场地及周边工程地质条件水文地质条件和环境条件并结合基坑支护和基础施工方案综合分析确定，地下水控制方法可分为集水明排、降水、截水、和回灌等型式，单独或组合使用。

1.5.1 降水工程

降水是基坑工程的一个难点。由于土质和地下水位的条件不同，基坑开挖的施工方法大不相同。在地下水位以下开挖基坑时，采用降水的作用是:

（1）截住基坑边坡面及基底的渗水;（2）增加边坡的稳定性，并防止基坑从边坡或基底的土粒流失;（3）减少板桩和支撑的压力，减少隧道内的空气压力;（4）改善基坑和填土的砂土特性;（5）防止基底的隆起和破坏。

降水有各种不同的方法，应视工程性质、开挖深度、土质特性及经济等因素进行考虑。在选择和设计基坑降水前，必须由甲方提供工程地质勘察资料，建筑 物平面图和立面图，建筑物场地附近房屋平面图等，对于重大工程，设计人员除 掌握相应资料外，必须在设计前到工程现场亲自了解，最好能目测各土层的土样， 对将来降水工程的布置及其与邻近建筑物的影响。

降水方法按降水机理不同，可分为明沟排水和井点降水。明沟排水是在基坑 的周围，有时在基坑中心，设置排水沟，每隔30~40cm设一个集水井，使地下水汇流于集水井内，用水泵将水排出基坑外。明沟排水由于其制约条件较多，尚不能得到广泛的应用，而井点降水的适用条件较广，并经过二十多年来的应用、发展和改进，已形成了多种井点降水的方法。目前常用的井点降水方法有:轻型井点、喷射井点、电渗井点、深井井点、管井点、辐射井点等。这些有效的降水方法现已被广泛用于各种降水工程中，但由于降低地下水位以后，可能带来一些不良影响，如地面沉降，邻近已有建筑物或构筑物的安全稳定及残留滞水的处理等。

表1-1 各类井点的适用范围

井点类型	土层渗透系数 (cm#183;s-1)	降低水位深度(m)	适用土层种类
单级轻型井点	10-3~10-6	3~6	粉砂、砂质粉土、粘质粉土、 含薄层粉砂层的粉质粘土
多级轻型井点	10-3~10-6	6~9(由井点级数确定)	粉砂、砂质粉土、粘质粉土、 含薄层粉砂层的粉质粘土
喷射井点	10-3~10-6	8~20	粉砂。砂质粉土、粘质粉土、 粉质粘土、含薄层粉砂层的淤 泥质粉质粘土
电渗井点	≤10-6	根据阴极井点确定	淤泥质粉质粘土、淤泥质土
管井井点	≥10-4	3~5	各种砂土、砂质粉土
深井井点	≥10-4	≥5 或降低深部地层承压水头	各种砂土、砂质粉土
真空深井井点	10-3~10-7	≥5	砂质粉土、粘质粉土、粉质粘土、淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土

明沟排水是在基坑内设置排水明沟或渗渠和集水井，使进入基坑内的地下水沿排水沟渠流入井中，然后用水泵将水抽出基坑外的降水方法。明沟排水一般适用于土层较密实，坑壁较稳定，基坑较浅，降水深度不大，坑底不会产生流砂和管涌等的降水工程。

在地下水位以下施工基坑工程时，通常采用井点(垂直和水平井点)降水法 来降低地下水位。垂直井点常沿基坑四周外围布设，水平井点则可穿越基坑四周和底部，井点深度大于要求的降水深度，通过井点抽水或引渗来降低地下水位， 实现基坑外的暗降，保证基坑工程的施工。经井点降水后，能有效地截住地下渗流，降低地下水位，克服基坑的流砂和管涌现象，防止边坡和基坑底面的破坏; 减少侧土压力，增加挖掘边坡的稳定性，有利于边坡的支护和施工;防止基底隆起和破坏，加速地基土的固结作用;有利于提高工程质量，加快施工进度及保证施工安全。

1.5.2 止水帷幕

采用防水帷幕，用来阻止或限制地下水渗流到基坑中去。采用防水帷幕后，有时还需要在帷幕内或外面降水。常用的防渗帷幕有以下三种:

（1）水泥土搅拌桩

连续搭接的水泥土搅拌桩，是一种最常用的防渗止水结构。水泥土挡墙可以同时起到挡土和止水作用。在钻孔桩排桩挡土时，可以用水泥土搅拌桩止水。

（2）地下连续墙

地下连续墙一般能达到自防渗，不会产生渗漏情况。地下连续墙的防渗薄弱点是墙段间的接头部位，在防渗要求较高时，可在墙段接头处的坑外增设注浆防渗。

（3）水泥和化学灌浆帷幕

水泥和化学灌浆帷幕是在透水的土层内，沿基坑喷射水泥化学浆以填充土的孔隙，灌浆孔一个紧靠以形成连续防水帷幕。

1.5.3 降水时的注意事项

在城市中由于深基坑降水，使邻近建筑物下的水位也降低，若其下是软弱层，则将因水位降低而减少土中地下水的浮托力，从而使软弱土层压缩而沉降， 影响邻近建筑物和管线，降水的时候应该注意:

(1)井点降水应减缓降水速度， 均匀出水;

(2)井点应连续运转，尽量避免间歇和反复抽水;

(3)降水场地外侧设置挡水帷幕，减小降水影响范围;

(4)设置回灌井系统。

采用止水帷幕，将坑外地下水位保持原状，仅在坑内降水。目前，采用钻孔压浆成桩法、地下连续墙、板桩、深层搅拌桩墙等止水结构形式，效果均较好。 其入土深度，取决于土层的透水性，要防止出现管涌、流砂等问题。

当因降水而危及基坑及周边环境安全时，宜采用截水或回灌方法，截水后，基坑中的水量或水压较大时，宜采用基坑内降水;当基坑底为隔水层且层底作用有承压水时，应进行坑底突涌验算，必要时可采取水平封底隔渗或钻孔减压措施保证坑底土稳定。

1.6基坑工程设计计算内容和方法

基坑工程设计计算包括水压力和土压力计算、基坑稳定性计算、支挡结构内力计算及基坑变形估算、地下水的控制计算等内容。

水、土压力和基坑稳定性分析采用土力学中的经典理论结合工程经验进行计算。

支挡结构的内力分析，是基坑工程设计中的主要内容，初期计算理论是基于挡土墙设计理论的静力平衡法和等值梁法、塑性铰法等古典方法。由于基坑支护结构与一般挡土墙受力机理不同，按上述方法计算结果与内力实测结果相比在大部分情况下偏大，且无法计算受力结构的变形，于是就有了山间帮男法、弹性法、弹塑性法的解析方法。古典方法和解析方法在理论上均存在各自的局限性，并且难以满足复杂基坑工程的设计要求，现在已经很少应用。目前工程中通常用的是平面竖向弹性地基梁法和平面连续介质有限元法等平面分析方法；对有明显的空间效应和平面形状不规则的基坑，采用平面方法就无法反映所有支撑结构的受力和变形情况。于是，利用三维分析的空间弹性地基板法和三维连续介质有限元法在一些深、大基坑中得到了实际应用并取得了成功。

基坑变形主要包括围护墙体的变形、坑底隆起变形及坑外地表沉降。支挡结构内力计算的解析方法和数值分析方法均可在理论上求解围护墙体的变形。然而实测结果和理论计算结果往往存在差异，因此，目前条件下基坑变形主要采用理论计算与实测经验相结合的办法进行估算。

1.7基坑开挖

为了确保工程的顺利进行和周围建筑物的安全，基坑开挖时的注意事项:

(1)基坑开挖应根据支护结构设计降排水要求确定开挖方案;

(2)基坑边界周围地面应设排水沟且应避免漏水渗水进入;

(3)坑内放坡开挖时应对坡顶坡面坡脚采取降排水措施;

(4)基坑周边严禁超堆荷载;

(5)软土基坑必须分层均衡开挖层高不宜超过1m;

(6)基坑开挖过程中应采取措施防止碰撞支护结构工程桩或扰动基底原状土;

(7)发生异常情况时应立即停止挖土并应立即查清原因和采取措施方能继续挖土;

(8)开挖至坑底标高后坑底应及时满封闭并进行基础工程施工;

(9)地下结构工程施工过程中应及时进行夯实回填土施工。

8基坑工程监测

为正确指导施工，确保工程的顺利进行和周围建筑物的安全，应加强施工期间的监测工作，实施信息化施工，随时预报，及时处理，并根据监测数据及时调整施工进度和施工方法。

基坑监测的内容大致有:

(1)围护结构的竖向位移与水平位移;

(2)坑周土体位移；

(3)支撑结构轴力；

(4)邻近建(构)筑物、道路及地下管网等的变形;

(5)地下水位及孔隙水压力；

(6)坑底隆起量。

1.8主要参考文献

[1] JGJ120-2012 建筑基坑支护技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社，2012

[2] GB50007-2011 建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2011

[3] GB50021-2009 岩土工程勘察规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2009

[4] GB50011-2010 建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2010

[5] GB50202-2011 建筑地基与基础工程施工质量验收规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2011

[6] GB50009-2012 建筑结构荷载规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2011

[7] GB50204-2011 混凝土结构工程施工质量验收规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2011

[8] JGJ94-2008 建筑桩基技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2008

[9] GB 50497-2009 建筑基坑工程监测技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2009

[10] JGJ 18-2012 钢筋焊接及验收规程[S].北京:中国建筑工业出版社，2012

[11] GB50010-2010 混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2010

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

二、本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施

2.1概况

2.1.1 基本概况

1. 项目名称：扬州新加坡花园

2. 项目位置：龙川路舜天路路口结点

3. 业 主：新加坡花园

4. 设计单位：南京工业大学交通运输工程学院

5. 勘察单位：南京工业大学地质勘察院

2.1.2 项目概况

1. 主体建筑：高层、地下车库

2. 地下设置：三层地下室

3. 基础型式：桩基础

4. 基坑规模：基坑面积约4500m²，周长约270m。

5. 开挖深度：场地#177;0.000相当于绝对标高12.50m，场地自然地面标高约为12.20m（绝对标高），一层地下室底板面标高-4.30m，二层地下室底板面标高-8.30m，底板厚500mm，基坑底面标高-12.30m，基坑开挖深度12.00m。

2.1.3 场地周边环境

东侧：20m外为广州路。

南侧：30m外为清布中学五层教学楼。

西侧：30m外有一水塘。

北侧：20m外为舜天路。

基坑周边无管线。

2.1.4 工程地质条件

1. 地形地貌

原地貌属冲积平原，场地相对较平，冲积层深厚，基岩为石炭系下统灰岩。支护结构影响深度范围内土的物理力学性质参数详见下表。

基坑支护设计对岩、土物理力学性指标的选取是参考南京工业大学地质勘察院《扬州新加坡花园岩土工程勘察报告》资料，并结合我院在岩土工程技术上的经验确定的，具体如下。

表2-1 基坑支护设计参数一览表

地层 编号	地质 成因	土、岩 名称	状态	γ值 (kN/m3)	c值 (kPa)	φ值 (#176;)
1	Q4ml	人工填土	松散	18	12	12
2	Q4al	淤泥、淤泥质土	流塑、饱和	16.5	8	8
粉、细砂	松散~稍密	17.5	3	22
粗、砾砂	稍密、饱和	18.0	2	30
粉质粘土	可塑	19.0	23	20
3	C1	中风化粉砂岩	较硬	22.0	100	30
微风化粉砂岩	坚硬	23.0	200	33

2. 水文地质条件

场区地下水系发育，雨量充沛，北面邻近河涌，第四系砂土层透水性好，其中的潜水含水量大，地下水较丰富，其余土层透水性差，富水性弱，为弱透水层或相对隔水层；基岩中裂隙水或岩溶水，透水性好，水量丰富。本场地的地下丰富，水位埋深约为4.00～4.80m。

2.2. 本工程拟采用的基坑支护方案、计算理论和方法

2.2.1 拟采用的基坑支护方案及选型依据

拟建建筑物基坑工程开挖深度为12m，在开挖深度范围内土体表面为4.00～6.30m填土，以下为薄层淤泥质土。砂层深厚，为稍密状态粉细砂和粗砂，厚度2~10m不等，基地土为粉砂或砾砂，对本基坑，止水是关键因素。对于12.00m深度的基坑开挖及边坡支护方案选型，从现有设计、施工工艺技术的可行性及经济、安全、工期等方面综合分析，本基坑支护结构宜采用升搅桩 内支撑组合的支护结构，采用搅拌桩止水，可采用单排桩加支撑的方法，也可采用 800～1000mm 大直径钻孔桩加深层搅拌桩防水，设置两道支撑。

2.2.2 计算理论和方法

1. 土压力计算

土压力计算采用土压力极限平衡理论的朗肯土压力理论：坑外迎土面的土压力取主动土压力，开挖面深度以下的土压力按三角形分布考虑，坑内开挖面以下背土面的土压力取为被动土压力，土压力系数为：

主动土压力系数：

被动土压力系数：

水土分算（无粘性土）：

主动土压力：

被动土压力：

注：#8212;#8212;土的有效重度；#8212;#8212;水的重度

水土合算（粘性土）：

主动土压力：

被动土压力：

注：#8212;#8212;土的饱和重度

2. 支撑轴力计算

单支点支撑支护结构，桩的右侧为主动土压力，左侧为被动土压力。可采用平衡法确定水平支撑轴力 Fc 。

取支护单位长度，对支撑点取矩，令∑ M =0,水平方向合力∑ N =0，则有：

M _Ea1 M Ea2 -M _Ep =0

Fc=E _a1 E _a2 -E _Ep

3. 弯矩计算

由等值梁法可以求得最大弯矩 M _max 值。

4. 桩的嵌固深度计算

桩的嵌固深度即为保证桩的稳定性所需的最小的入土深度，可根据静力平衡条件即水平力的平衡方程(∑H=0)和对桩底截面的力矩平衡方程(∑ M =0)联解求得。

4. 桩的配筋计算

5. 圈梁、围檩配筋计算

6. 整体稳定性验算

整体稳定性验算方法是按平面问题考虑，以瑞典圆弧滑动条分法为基础。在进行力矩极限平衡状态分析时，仍以圆弧滑动土体为分析对象，并假设滑动面上土的剪力达到极限强度的同时，滑动面外锚杆拉力也达到极限拉力，因此，在极限平衡关系上，增加锚杆拉力对圆弧滑动体圆心的抗滑力矩。

7. 抗隆起、倾覆、管涌验算

(1)抗隆起验算

采用地基极限承载力的Prandtl（普朗德尔）极限平衡理论公式，按下式进行验算：

式中 #8212;#8212;抗隆起安全系数；安全等级为一级、二级、三级的支护结构，分别不应小于1.8/1.6/1.4；

#8212;#8212;分别为基坑外、基坑内挡土构件底面以上土的天然重度（）；对多层土，取各层土按加权的平均重度；

#8212;#8212;挡土构件的嵌固深度（m）；

#8212;#8212;基坑深度（m）；

#8212;#8212;地面均布荷载（kPa）；

#8212;#8212;承载力系数：

#8212;#8212; 分别为挡土构件底面一下土的粘聚力（kPa）、内摩擦角（）。

当挡土构件底面以下有软弱下卧层时，挡土构件底面土的抗隆起稳定性验算的部位应包括软弱下卧层，按下式进行验算：

上式中的和应取软弱下卧层顶面以上土的重度，D为基坑底面至软弱下卧层顶面的土层厚度。

(2)抗倾覆验算

抗倾覆稳定性应符合下式规定：

式中 #8212;#8212;作用在水泥土墙上的主动土压力、被动土压力标准值（kN/m）；

#8212;#8212;抗倾覆安全系数，其值不应小于1.3

#8212;#8212;水泥土墙外侧主动土压力合力作用点至墙趾的竖向距离（m）；

#8212;#8212;水泥土墙内侧被动土压力合力作用点至墙趾的竖向距离（m）；

#8212;#8212;水泥土墙自重与墙底水压力合力作用点至墙趾的竖向距离（m）；

#8212;#8212;水泥土墙的底面宽度（m）；

#8212;#8212;水泥土墙的自重（kN/m）

#8212;#8212;水泥土墙底面的水压力（kPa）；水泥土墙底面在地下水位以下时，可取，在地下水位以上时，可取，此处，为基坑外侧水泥土墙底处的水头高度（m），为基坑内侧水泥土墙底处的水头高度（m）。

(3)抗管涌验算

在砂性土地区，当地下水位较高、坑深很大时，挖土后在水头差产生的东水压力作用下，地下水会绕过支护墙连同砂土一同涌入基坑内。为此，需进行抗管涌验算。管用稳定性验算可按下式进行：

式中： #8212;#8212;侧壁重要性系数

#8212;#8212;土的有效重度（）

#8212;#8212;水的重度（）

#8212;#8212;地下水位至基坑底的距离（m）

#8212;#8212;桩（墙）入土深度（m）。

8. 止水桩长计算

基坑开挖后，地下水形成水头差 h＇，使地下水由高处向低处渗流。止水桩深度应满足相应条件，以免产生管涌。止水桩桩长的最小嵌固深度可按下式计算：

9. 混凝土支撑和立柱桩的设计

10. 降水设计

2.3完成本课题的工作方案及进度计划

起讫日期	设计各阶段工作内容
1-4周	1.土质分析及方案规划
5-6周	2.基坑支护设计资料收集。
7-8周	3.基坑支护方案和降水方案的选择。
9-11周	4.基坑支护设计计算书的编写。
12-13周	5.基坑支护设计书的计算机校验。
14-15周	6.基坑支护设计图件绘制。
16周	7.编写基坑支护设计报告。