1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1、课题的作用和意义，及研究现状

1.1 作用和意义

中央遵循科学发展观，提出构建资源节约型、环境友好型社会，曾培炎副总理就建设节约型城市提出了节地、节能、节水的要求，非常必要，非常适时。我国人口多，人均资源相对贫乏，石油、天然气、可耕地和水资源人均拥有量仅为世界的1/9、1/23、31%和1/4。如何走出一条具有中国特色的资源节约型城市道路，称为我国城市建设面临的重大问题。解决该问题的关键在于运用先进的城市规划理论、先进适用的科学技术来进行城市的规划、建设和运营，其中一个重要的方面是应该和必须充分开发利用地下空间。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

２.南京邮电大学科研综合楼工程概况：

2.1 基本概况

(1) 工程名称：南京邮电大学科研综合楼；

(2) 地理位置：南京市新模范马路北侧；

(3) 建设单位：南京邮电大学；

(4) 勘察单位：南京苏杰岩土勘察设计有限公司；

(5) 主体设计单位：南京市建筑设计研究院有限责任公司。

2.2 工程地质概况

根据南京苏杰岩土勘察设计有限公司提供的《南京邮电大学科研综合楼岩土工程勘察报告》(勘察编号：K2010-108)，该场区的工程与水文地质条件如下：

2.3 场地地形、地貌

拟建场地位于南京市新模范马路中段北侧。由于受人类活动影响，原地貌景观形态已改变，现地形平坦，场地南部原有平房尚未拆除。拟建场地地面标高最大值11.35m，最小值10.50(黄海高程），地表相对高差0.85m。

场地地貌单元为长江漫滩。

2.4 岩土层分布及分布特征

根据野外钻探、原位测试及室内土工试验资料，将勘探揭示深度范围内的沿途按照时代、成因、物理力学性质划分为5层，共10个亚层，分别描述如下：

①层杂填土(Q4ml)：杂色，松散，主要由建筑垃圾和粘土组成，含碎砖、碎石等硬杂质10-40%左右，填龄一般大于5年。场区普遍分布，厚度：0.80-3.30m，平均2.22m；层顶标高：10.50-11.3.5m，平均10.81m。

②-1层粉质粘土：灰黄色，软塑，低塑性，稍有光泽，中等干强度，中等韧性，无摇振反应。场区普遍分布，厚度：0.40-3.90m，平均2.20m；层顶标高：7.35-9.95m，平均8.43m；层底埋深：0.80-3.60m，平均2.37m。

②-2层粉土夹粉砂：灰色，或灰黄色，中密，局部稍密，很湿，摇震反应迅速，无光泽反应，低干强度，夹稍密粉砂。场区普遍分布，厚度：3.10-10.40m，平均6.62m；层顶标高：4.70-7.11m，平均6.21m；层底埋深：3.60-5.80m，平均4.59m。

②-2A层粉质粘土夹粉砂：灰色，软塑，稍有光泽，中等干强度，中等韧性，无摇振反应，夹稍密状粉砂，局部呈互层状。场区普遍分布，厚度：0.70-7.00m，平均3.42m；层顶标高：-2.09-3.50m，平均0.00m；层底埋深：7.00-13.00m，平均10.77m。

③-1层粉砂：青灰色，中密，饱和，颗粒成分主要为长石、石英云母，级配一般，局部夹薄层软塑粉质粘土。场区普遍分布，厚度：7.20-12.60m，平均8.97m；层顶标高：-5.03--0.89m，平均-3.26m；层底埋深：11.56-16.00m，平均14.05m。

③-2层粉细砂：青灰色，密实，饱和，颗粒成分主要为长石、石英云母，级配一般，局部夹薄层软塑粉质粘土。场区普遍分布，厚度：10.60-15.50m，平均13.15m；层顶标高：-14.45--10.95m，平均-12.23m；层底埋深：21.70-25.20m，平均23.03m。

③-3层粉质粘土：灰色，可塑，局部硬塑，稍有光泽，中等干强度，中等韧性，无摇振反应，局部含少量卵砾石。场区普遍分布，厚度：1.80-8.70m，平均5.65m；层顶标高：-27.30--23.65m，平均-25.24m；层底埋深：34.30-38.30m，平均36.01m。

④层中粗砂混卵砾石：杂色，密实，呈次圆形，主要成分为石英砂岩、燧石等，一般含量约20-40%，局部含量达60%左右，卵砾石粒径2-8cm。场区普遍分布，厚度：0.60-4.50m，平均2.45m；层顶标高：-32.35--26.26m，平均-29.48m；层底埋深：37.30-43.00m，平均40.36m。

⑤-1层强风化粉质砂岩：棕褐色，风化强烈，岩芯呈砂土或碎块状，手捏易碎，少量碎块较硬，属极软岩，岩体破碎，岩石基本质量等级为Ⅴ。场区普遍分布，厚度：0.80-3.50m，平均1.79m；层顶标高：-34.11--28.46m，平均-32.30m；层底埋深：39.50-45.40m，平均43.09m。

⑤-2层中风化粉质砂岩：褐色，或灰色，风化强烈，岩芯呈短柱状，局部呈长柱状，锤击声脆，节理发育，岩体较破碎，局部较完整，属较硬岩，岩石基本质量等级为Ⅳ。场区普遍分布，厚度：2.80-9.10m，平均6.14m；层顶标高：-36.05--30.49m，平均-34.08m；层底埋深：41.50-47.00m，平均44.88m。

2.5 水文概况

场地地貌单元为长江河漫滩，地下水属潜水，主要赋存于①层填土、②层土以及③-1层、③-2层，受大气降水、地表水补给，以蒸发和渗流形式排泄。勘探期间有部分钻孔测得的初见水位埋深为1.80-2.20m，相应标高为8.50-9.01m；稳定水位埋深为1.60-2.10m相应标高为8.72-9.53m。地下水位的年变幅约为0.5m左右。近年最高地下水位约为10.00m。

2.6地质参数

基坑围护结构设计采用土层参数见表2。

表2 基坑支护设计参数

注：”()”为经验值

4.支护方案设计

4.1设计依据

基坑围护设计相关规范和规程：

中华人民共和国国家规范和标准

1）《岩土工程勘察规范》 GB50021-2001

2）《建筑抗震规范》 GB50011-2001

3）《建筑地基基础设计规范》 GB50007-2002

4）《岩土工程基本属于标准》 GB/T50279-98

5）《建筑基坑工程检测技术规范》 GB50497-2009

6）《钢结构设计规范》 GB50017-2003

7）《建筑钢结构施工验收规范》 GB50205-2001

8）《建筑边坡工程技术规范》 GB50330-2002

中华人民共和国行业标准

1）《建筑桩基技术规范》 JGJ94-94

2）《高层建筑箱型与筏型基础技术规范》JGJ6-99

3）《高层建筑岩土工程勘察规程》 JGJ72-2004

4）《建筑基坑支护技术规程》 JGJ120-99

5）《建筑地基处理技术规范》 JGJ79-2002

6）《建筑钢结构焊接技术规程》 JGJ81-2002

7）《型钢混凝土组合结构技术规程》 JGJ138-2001

4.2基坑特点

围护结构设计，不仅关系到基坑开挖及周边保护建（构）筑物的安全，而且直接影响着土方开挖及地下室结构施工等施工成本。基坑工程是个系统工程，不仅要保证受力合理，而且要施工方便、节省工期。本基坑设计原则为：首先保证安全（支护体系的稳定性、变形控制），存在重大安全隐患的方案实际上没有任何现实意义，而且可能带来巨大经济损失；然后尽量节省造价，过于安全的支护方案对社会资源是极大的浪费；最后考虑施工的方便性，施工方便可以再施工中缩短工期、降低施工造价，同时带来相应的经济效益。

该拟建场地周边环境条件复杂，基坑普遍挖深11.1-12.8m，该工程的特点如下：

Oslash; 开挖深度较大：主体结构为地下室两层，开挖深度11.1-12.8m；

Oslash; 周边环境复杂：基坑紧邻城市干道，基坑壁与红线距离只有3-4m，环境要保护要求较高，需严格控制围护结构变形，减小对土体的扰动；

Oslash; 地质条件较差：基坑开挖影响范围内土层物理性质较差。

Oslash; 地下水条件差：建筑场地位于长江河漫滩上，地下水埋深平均只有1.6-2.1m左右，故为保证工程的安全在基坑开挖前需进行降（止）水处理。

针对上述特点，本工程对支护结构的安全度及变形要求较高，因此该基坑支护结构选取需要考虑的重点是：

（1）支护结构体系的稳定性、可行性及适宜性：优先选用具有成熟经验的支护形式，满足基坑支护整体稳定性的要求；

（2）控制基坑开挖及地下结构施工期间对周边环境的影响；

（3）在保证基坑及周边环境安全稳定条件下尽量考虑施工方便；

（4）在支护结构选定的情况下，尽量节约工程造价。

4.3基坑支护类型选择

根据上述对基坑支护类型的分析，本着”安全可靠、经济合理、技术可行、方便施工”的原则，结合基坑开挖深度、施工工艺、施工周期及场地地质条件等因素，本工程基坑支护方案采用如下形式：采用钻孔灌注桩支护和一层混凝土内支撑，坑内可采用明沟排水法。

5.计算理论和方法

5.1土压力计算

支护结构所承受的土压力，要精确的加以确定是有一定困难的。目前，对土压力的计算，主要采用朗肯土压力理论进行计算。

1)砂性土，内聚力c=0:

主动土压力 P_a=(q γH)tg²(45ordm;-)

被动土压力 P_p=(q γH)tg²(45ordm; )

2)粘性土，内聚力c≠0:

主动土压力 P_a=(q γH)tg²(45ordm;-)-2ctg(45ordm;-)

被动土压力 P_p=(q γH)tg²(45ordm; ) 2ctg(45ordm; )

5.2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R。

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

R=E_a1 E_a2-E_p

5.3弯矩计算

由等值梁法可以求得最大 弯矩M_max值。

5.4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。

5.5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：

t≥

5.6稳定性验算

1）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：

K_q=≥1.3

2）抗坑底隆起验算

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进行：

K_s=≥1.2

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。管涌稳定性验算可按下式进行：

γ＇≥Kj=Ki*γ_w

6.监测内容

6.1 技术要求

（1）施工期间应根据监测资料及时控制和调整施工进度和施工方法，尽量减少基坑的开挖对周边环境的影响。

（2）监测仪器的选择应考虑最大可能需要的量程，选用满足安全监测要求的合适仪器。

（3）仪器安装埋设前应进行检验和率定，绘制检测点安装埋设详图，并按照方案和埋设要求做好埋设准备。

（4）仪器埋设时，应核定传感器的位置，埋设的准备是否符合要求，按照监测的位置和方向埋设传感器。

（5）所有监测点安装完毕后，应及时绘制准确测点位置图，并对监测点加强保护，预防意外破坏。

（6）监测数据必须做到及时、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，应向设计单位按照预先约定的周期提交一次监测结果（包括监测数据和报告）。监测报告应注明施工进度和进度平面布置图等施工信息便于相关各方分析监测结果所反应的情况。

（7）对原始数据要分析、去伪存真后方可计算，并绘制观测读数与时间、深度等的关系曲线，按照施工阶段提出简报。监测工作应贯穿施工始终，待全部资料备齐后，应提供完整电子版监测数据、监测时程曲线图及监测报告予围护设计单位及相关各方。

（8）监测数据如达到或超过报警值应及时通报各方，以期尽快采取有效措施。

（9）监测方案应得到设计单位的认可。

6.2 监测内容

本基坑周边环境较复杂，基坑工程安全等级为一级，因此在基坑开挖及地下主体结构施工期间应有基坑监测工作来配合施工，根据监测数据及时地调整施工方案和施工进度。

建议该工程监测项目如下：

（1）圈梁顶部的水平、垂直位移：主要目的是通过控制圈梁的位移掌握 周围土体的变形对周围建筑物的影响，每隔20米左右设置一观测点；

（2）围护结构水平位移：主要目的是通过水平位移的监测掌握周围土体的变形情况，在围护桩部位每30~50米左右设置一观测点；

（3）建筑物沉降观测：根据现场情况确定；

（4）立柱水平、垂直位移观测；

（5）地下管线观测，根据场地实际埋设管线及其相关部门的要求进行监测；

（6）支撑轴力监测；

（7）道路沉降监测。

6.3 观测要求

（1）监测单位必须具有相应的监测资质，监测施工前应根据本设计要求编制详细的监测方案及施工组织设计，并报本设计单位审查确定后方可执行。

（2）监测单位应在充分理解本设计方案后，根据现场实际情况在支护结构施工过程中布置监测点，并在土方开挖前取得初读数。

（3）监测周期：土方开挖至基坑地下结构侧壁土方回填。

（4）监测频率：土方开挖期间原则上一天一次，具体监测频率可根据监测反馈信息适当调整；出现异常加密加测频率。

（5）监测单位需及时向建设、设计、监理等有关单位反馈监测信息并提供监测报告。

（6）所有监测测试点在监测周期内需根据现场情况采取适当措施加强保护，以防破坏。

6.4 报警值

圈梁水平位移、沉降：变化速率大于3.0mm/d或总量超过30mm；

围护结构深层水平位移： 变化速率大于3.0mm/d、总位移超过30mm；

建筑物、道路沉降沉降：变化速率大于2.0mm/d、总位移超过20mm；

立柱水平、垂直位移：变化速率大于2.0mm/d、总位移超过15mm；

支撑轴力：大于设计值70%；

市政管线按照相关部门的要求进行监测。

6.5 应急措施

如监测数据超过以上报警值，应引起有关各方面的注意，采取必要应急措施，妥善及时解决。

（1）如果位移报警发生在开挖阶段，应立即停止报警部位的开挖，如果连续3天报警，应进行回填在通过其它的方法进行开挖。

（2）如果位移报警发生在开挖末期，应将报警段抢挖浇注。

7.设计成果

1）深基坑支护设计平面布置图；1-2张

2）深基坑支护设计节点详图； 1-2张

3）施工说明； 1张