1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

1.课题研究方向及现状

改革开放以来，我国在工程建设领域取得了长足的发展，尤其是近十年来，高层建筑如雨后春笋般在全国各地建设并投入使用，对于各类复杂的大型建筑深基坑的工程技术无论在经济上还是技术上都有着举足轻重的作用，而支护技术作为深基坑施工的辅助工程也承载着难以替代的责任。为了保证建筑物的稳定性，建筑基础都必须满足地下埋深嵌固的要求，相应的深基坑支护技术也随着各种类型建筑的需要而飞速发展，已经达到了世界先进水平。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1工程概况

拟建工程场地位于溧阳市溧城镇燕城大道之北，东泰路之西，交通方便。拟建工程为常州时代大地住宅小区工程，初步设计相关建筑为12栋高层建筑、数栋多层建筑及地下车库。本次基坑开挖深度 11.5 米，基坑安全等级为一级。

2 基坑周边环境

1. 基坑北侧以及西侧临近河道，应考虑河道对基坑支护的影响； 2. 基坑东侧为溧阳东泰路（城市主干道）； 3. 基坑南侧有围墙，围墙外为溧阳燕城大道（城市主干道）。

3 工程地质概况

3.1 地形地貌

拟建场地在地貌上属平原地貌，场地北侧有大面积的水塘，局部水深3.5m，施工难度较大，工程地质条件较差。地面高程在-0.93（塘底）~5.28m，相对高差6.21m，勘察期间水塘水面标高为2.568m。在控制深度范围内拟建场地①层为填土层，②、③层为第四系全新统（Q4al）软土、一般粘性土，④、⑤、⑥层为第四系上更新统（O3）老粘性土、砂土、砾石层，基底为白垩系上统砂岩。

3.2 土层分布状况

根据本次室内土工试验成果、钻探鉴别、动探等综合分析，将场地土按成因、土类型及工程特性，自上而下划分为7大土层，其中⑦层细分出⑦-1和⑦-2层，共8个层位。现将本场地各土层有关工程地质特性分述如下：

①素填土：主要以回填的粘性土及小碎石块，局部为杂填土，填土填龄约2年，褐红色，松散，工程性质差。层厚0.6~3.6m，平均值2.61m；层底标高-0.04~2.68m，平均值1.29m。厚度变化较大。

第四系全新统（Q4）地层：

②淤泥质粉质粘土：灰色，灰黑色，流塑，局部软塑，无摇振反应，干强度及韧性中等，高压缩性，工程性质差。层厚3.3~11.5m，平均值7.35m；层底标高-9.56~-2.99m，平均值-6.40m；层底埋深3.3~12.9m，平均值8.86m。全场地均有分布，厚度变化较大。

③粉质粘土：黄褐色，可塑，含FeMn质胶膜，局部含粉质较重，干强度及韧性中等，无摇震反应，中等压缩性，工程性质较好。层厚4.3~13.0m，平均值7.32m；层顶标高-9.56~-2.99m，平均值-6.40m；层顶埋深3.3~12.9m，平均值8.86m。分布稳定，局部厚度变化较大。

第四系上更新统（Q3）地层

④粉质粘土：暗绿色、褐黄色，含FeMn质结核，硬塑，局部可塑，干强度及韧性中等，中等偏低压缩性，工程性质良好。层厚6.9~15.8m，平均值10.88m；层顶标高-16.44~-9.29m，平均值-13.72m；层顶埋深13.2~19.6m，平均值16.18m，分布稳定。

⑤粉细砂：灰黄色，中密~密实，湿~稍湿，钻探中可见局部夹少量细砂、中砂，含云母、石英，中压缩性，工程性质较好。厚度1.8~7.1m，平均4.32m；层底标高-27.54~-20.32m，平均-24.59m；层底埋深23.7~30.9m，平均27.06m。分布稳定，拟建场地东侧厚度较小。

⑥砾石：主要为圆砾，夹少量角砾、卵石。灰色，灰黄色。石质粒径在30~70mm，最大可达150mm。湿~稍湿，中密~密实。工程性质好。层厚5.9~8.1m，平均值7.01m；层顶标高-30.63~-26.92m，平均值-28.92m；层顶埋深27.5~33.2m，平均值31.38m。分布稳定。

白垩系上统砂岩

⑦-1强风化砂岩：灰色，灰白色，粉砂质，为极软岩，极破碎~破碎，岩体基本质量等级分类属Ⅴ类。使用合金钻头钻进容易，N63.5实测值20~32击／10cm，工程性质好。层厚0.8~4.8m；层顶标高-36.73~-34.39m，平均值-35.73m；层顶埋深34.5~40.4m，平均值37.81m。

⑦-2中风化砂岩：灰色，灰白色，粉砂质，为极软岩，较完整，岩体基本质量等级分类属Ⅴ类。使用合金钻头钻进容易，N63.5实测反弹／10cm，工程性质好。未穿，揭露层厚10.1~10.2m（未穿）；层顶标高-40.16~-40.00m，平均值-40.08m；层顶埋深44.8~44.9m，平均值44.85m。

3.3 水文地质条件

3.3.1场地地下水类型、埋藏条件

拟建场地地下水分为二种，一为赋存于①、②土层中的孔隙潜水，主要受大气降水及地表水渗透补给，以蒸发及地下径流的方式排泄。二为赋存于⑤、⑥土层中的承压水（⑤、⑥土层相互贯通），其埋藏深度相对较大，对本场地基坑开挖无影响，对桩基础施工影响小。

孔隙潜水：埋藏于地面下0.06~2.60m，标高2.60~2.68m（受地形影响较大）。

拟建场地地下水的年变化幅度在1米左右。

3.3.2地下水对工程施工的影响

根据场地水文地质条件及环境条件，赋存于①、②土层中的孔隙潜水，主要受大气降水及地表水渗透补给，以蒸发和地下径流的方式排泄。对基础施工有影响，可采用开挖排水沟、集水井明排地下水；赋存于⑤、⑥土层中的承压水对本工程基坑开挖无影响，对桩基础施工影响小，可在桩基础施工中采取相应措施。

4. 基坑初步方案

根据对本工程的场地工程地质条件、基坑开挖深度、场地周边环境的综合考虑，本工程拟采用排桩加支撑的支护形式，采用搅拌桩做止水帷幕，坑内采用轻型管井降水。

4.1 土压力

主动土压力系数：

被动土压力系数：

(1)水土合算

主动土压力可根据《建筑基坑支护技术规范》(JGJ120-2012)式（3.4.2-1）求得：

被动土压力可根据《建筑基坑支护技术规范》(JGJ120-2012)式（3.4.2-3）求得：

式中： ──支护结构外侧，第i层土中计算点的主动土压力强度标准值(kPa)；

当＜0时，应取＝0；

、──分别为支护结构外侧、内侧计算点的土中竖向应力标准值(kPa)；

、──分别为第i层土的主动土压力系数、被动土压力系数；

──支护结构内侧，第i层土中计算点的被动土压力强度标准值(kPa)。

水土分算

主动土压力可根据《建筑基坑支护技术规范》(JGJ120-2012)式（3.4.2-5）求得：

被动土压力可根据《建筑基坑支护技术规范》(JGJ120-2012)式（3.4.2-6）求得：

式中： 、──分别为支护结构外侧、内侧计算点的水压力(kPa)。

4.2 桩的嵌固深度、桩身最大弯矩

(1) 单支点支护结构

用等值梁法确定计算支点力的大小，然后根据倾覆稳定条件计算嵌固深度设

计值。根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-994.1条计算。

首先，根据等值梁法计算弯矩为零点的位置，令坑底面以下支护结构设定弯

矩零点位置至坑底距离为hc1，hc1按下式确定：

根据静力平衡，支点力按下式确定：

式中：ea1k#8212;#8212;水平荷载标准值；

ep1k#8212;#8212;水平抗力标准值；

∑Eac#8212;#8212;弯矩零点位置以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和；

ha1#8212;#8212;合力∑Eac作用点至设定弯矩零点的距离；

∑Epc#8212;#8212;弯矩零点位置以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的合力之和；

hp1#8212;#8212;合力∑Epc作用点至设定弯矩零点的距离；

hT1#8212;#8212;支点至基坑底面的距离；

hc1#8212;#8212;基坑底面至设定弯矩零点位置的距离。

根据抗倾覆稳定条件，并令抗倾覆稳定安全系数为1.2，考虑基坑重要性系

数γo，嵌固深度设计值hd应满足下式：

#61480; #61481;

根据静力平衡计算截面弯矩与剪力，图2.1，设结构上某截面满足以下条件：

则该截面上的剪力即为最大剪力，其值为：

#61480;#61481; #61501;

同样假设结构上某截面hc1满足以下条件：

#61669; #61669;

则该截面上的弯矩即最大弯矩，其值为：

#61480;#61481;在计算得到截面最大弯矩Mc和最大剪力Vc的计算值后，按下列公式计算支

点力设计值Td、弯矩设计值M和剪力设计值V：

由设计值即可进行截面承载力计算。

(2)多支点支护结构

对于多层支点支护结构，嵌固深度计算值h0宜按整体稳定条件采用圆弧滑

动简单条分法确定：

式中：cik、φik#8212;#8212;最危险滑动面上第i土条滑动面上土的固结不排水（快）剪粘

聚力、内摩擦角标准值；

li#8212;#8212;第i土条的弧长；

bi#8212;#8212;第i土条的宽度；

γk#8212;#8212;整体稳定分项系数，应根据经验确定，当无经验时可取1.3；

ωi#8212;#8212;作用于滑裂面上第i土条的重量，按上覆土层的天然重度计算；

θi#8212;#8212;第i土条弧线中点切线与水平线夹角。

当嵌固深度下部存在软弱土层时，尚应继续验算下卧层整体稳定性。

对于均质粘性土及地下水位以上的粉土或砂类土，嵌固深度h0按下式确定：

式中：n0#8212;#8212;嵌固深度系数，当γk取1.3时，可根据三轴试验（当有可靠经验时，可采用直剪试验）确定的土层固结不排水（快）剪内摩擦角φk及粘聚力系数δ查表（《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99表A.0.2）；粘聚力系数δ按下式计算。

粘聚力系数δ应按下式确定：

#61501;

式中：γ#8212;#8212;土的天然重度。

嵌固深度设计值可按下式确定：

当按上述方法确定的悬臂式及单支点支护结构嵌固深度设计值得hdlt;0.3h时，宜取hd=0.3h；多支点支护结构嵌固深度设计值小于0.2h时，宜取hd=0.2h.当基坑底为碎石土及砂土、基坑内排水且作用有渗透水压力时，侧向截水的排桩、地下连续墙除应满足上述规定外，嵌固深度尚应满足公式：

式中：hwa#8212;#8212;坑外地下水位。

4.3 桩的配筋计算

根据计算得到的支点力设计值Td、弯矩设计值M和剪力设计值V,可以计算截面承载力，进行桩的配筋计算。

4.4 圈梁、围檩配筋计算

4.5 整体稳定性验算

4.6 抗隆起、倾覆、管涌验算

(1)抗隆起验算

在软粘土地区，如挖土深度大，可能由于挖土处卸载过多，在墙后土重及地

面荷载作用下引起坑底隆起。为此，需要进行抗坑底隆起验算。坑底隆起稳定性

验算可按下式（太沙基公式）进行：

#61483;#61483;

(2)抗倾覆验算

水泥土挡墙如截面、重量不够大，在墙后推力作用下，会绕某一点产生整体

倾覆失稳。为此，需要进行抗倾覆验算。倾覆稳定性验算可按下式进行：

式中：Mp#8212;#8212;被动土压力及支点力对桩底的弯矩；

Ma#8212;#8212;主动土压力对桩底的弯矩。

(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动水

压力作用下，地下水会绕过支护墙连同砂土一同涌入基坑。为此，需要进行抗管涌验算（见图2.3）。管涌稳定性验算可按下式进行：

式中：γ0#8212;#8212;侧壁重要性系数；

γ'#8212;#8212;土的有效重度；

γw#8212;#8212;水的重度；

h'#8212;#8212;地下水位至基坑底的距离；

D#8212;#8212;桩（墙）入土深度。

4.7 止水帷幕的桩型、桩长设计和抗渗验算

(1)止水帷幕桩型和桩长

止水帷幕的厚度应该满足基坑的防渗要求，且止水帷幕的渗透系数宜小于1.0#215;10-6cm/s。落底式竖向止水帷幕应插入下卧不透水层，其插入深度可以按下式计算：

式中：l#8212;#8212;帷幕插入不透水层的深度；

hw#8212;#8212;作用水头；

b#8212;#8212;帷幕宽度。

当止水帷幕未插入不透水层，其嵌固深度应满足抗渗透稳定条件，其嵌固深度可以按下式计算：

式中：hwa#8212;#8212;坑外地下水位；

h#8212;#8212;基坑深度。

则桩长L可以按下式计算：

式中：x#8212;#8212;不透水层层顶深度。

当地下水含水层渗透性较强，厚度较大时，可采用悬挂式竖向止水与坑内井点降水相结合或采用悬挂式竖向止水与水平封底相结合的方案。

止水帷幕的施工方法、工艺和机具的选择应根据现场工程地质、水文地质及施工条件等综合确定。施工质量应满足《建筑地基处理规范》JGJ79-2002的有关规定。

(2)抗渗验算

当止水帷幕未插入不透水层时，还应进行抗渗验算，可以按基坑抗管涌验算

进行。

4.8 混凝土支撑和立柱桩的设计

4.9 降水设计

(1)基坑涌水量计算

1）均质含水层潜水完整井

a.基坑远离边界时

式中Q#8212;#8212;基坑涌水量；

k#8212;#8212;渗透系数；

H#8212;#8212;潜水含水层厚度；

S#8212;#8212;基坑水位降深；

R#8212;#8212;降水影响半径；

r0#8212;#8212;基坑等效半径。

b.岸边降水时

c.当基坑位于两个地表水之间或位于补给区与排泄区之间时

#61674;

d.当基坑靠近隔水边界

2）均质含水层潜水非完整井基坑涌水量计算

a.基坑远离边界时

b.近河基坑降水，含水层厚度不大时

c.近河基坑降水，含水层厚度很大时

#61690;

3）均质含水层承压水完整井涌水量

a.当基坑远离边界时

式中M#8212;#8212;承压含水层厚度

b.当基坑位于河岸边时

c.当基坑位于两个地表水之间或位于补给区与排泄区之间时

4）均质含水层承压水非完整井基坑涌水量计算

a.均质含水层承压~潜水非完整井基坑涌水量计算

(2)等效半径

当基坑为圆形时，基坑等效半径应取为圆半径，当基坑为非圆形时，等效半径可按下列规定计算：

1）矩形基坑等效半径

#61501;

式中a、b#8212;#8212;分别为基坑的长、短边。

2）不规则块状基坑等效半径

式中A#8212;#8212;基坑面积。

(3)降水影响半径

降水井影响半径宜通过试验或根据当地经验确定，当基坑侧壁安全等级为二、三级时。

潜水含水层：

#61501;

承压含水层：

式中R#8212;#8212;降水影响半径（m）；

S#8212;#8212;基坑水位降深（m）；

k#8212;#8212;渗透系数（m/d）；

H#8212;#8212;含水层厚度（m）。

(4)降水

降水井宜在基坑外缘采用封闭式布置，井间距应大于15倍井管直径，在地下室补给方向应适当加密；当基坑面积较大、开挖较深时，也可在基坑内设置降水井。降水井的深度应根据设计降水深度、含水层的埋藏分布和降水井的出水能力确定。设计降水深度在基坑范围内不宜小于基坑地面以下0.5m。降水井的数量n可按下式计算：

式中Q#8212;#8212;基坑涌水量

q#8212;#8212;设计单井出水量

设计单井出水量可按下列规定确定：

1）井点出水能力可按36~60msup3;/d确定；

2）真空喷射井点出水量可按下表确定。

表2-2喷射井点设计出水量

3）管井的出水量q（msup3;/d）可按下列经验公式确定：

#61501;

式中rs#8212;#8212;过滤器半径（m）；

l#8212;#8212;过滤器进水部分长度（m）；

k#8212;#8212;含水层渗透系数（m/d）。

过滤器长度宜按下列规定确定：

1.真空井点和喷射井点的过滤器长度不宜小于含水层厚度的1/3；

2.管井过滤器产度宜与含水层厚度一致。

群井抽水时，各井点单井过滤器进水部分长度，可按下式验算：

单井井管进水长度yo，可按下列规定计算：

1）潜水完整井：

式中r0#8212;#8212;圆形基坑半径；

rw#8212;#8212;管井半径；

H#8212;#8212;潜水含水层厚度；

R0#8212;#8212;基坑等效半径与降水井影响半径之和；

R#8212;#8212;降水井影响半径。

2）承压完整井：

式中H#8217;#8212;#8212;承压水位至该承压含水层底板的距离；

M#8212;#8212;承压含水层厚度。

当过滤器工作部分长度小于2/3含水层厚度时应采用非完整井公式计算。若不满足上式条件，应调整井点数量和井点间距，再进行验算。当井距足够小不能满足要求时应考虑基坑内布井。基坑中心水位降水计算可按下列方法确定：

1）块状基坑降水深度可按下式计算：

a.潜水完整井稳定流：

b.承压完整井稳定流：

式中S#8212;#8212;在基坑中心处或各井点中心处地下水位降深；

r₁r₂r₃r_n#8212;#8212;各井点距基坑中心或各井中心处的距离。

2）对非完整井或非稳定流应根据具体情况采用相应的计算方法；

3）计算出的降深不能满足降水设计要求时，应重新调整井数、布井方式。

在降水漏斗范围内因降水引起的计算沉降量可按分层总和法计算。

5 出图

1.基坑设计总说明图

2.基坑周边信息图

3.围护结构平面图

4.支撑平面布置图

5.大样图

6.监测点布置图

7.井点布置图