1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

一、课题研究方向及现状

改革开放以来,我国在交通、水利水电、 市政、地下工程开发和利用等基础设施领域取得了令人瞩目的成就 ,尤其是近十年来 ,更取得了突飞猛进的发展 ,其中铁路隧道、公路隧道、水利水电隧洞、市政共同沟以及城市地铁也取得了前所未有的发展，同时在设计和施工技术水平上也有了很大提高。我国改革开放和国民经济持续高速增长的形势下，全国工程建设亦突飞猛进，高层建筑迅猛发展，建筑高度越来越高，同时各地还兴建了许多大型地下市政设施、地下商场、地铁车站等，导致多层地下室逐渐增多，基坑开挖深度超过10m的比比皆是，其埋置深度也越来越深，对基坑工程的要求越来越高，随着人防、地铁、地下商场、仓库、影剧院等大量工程的建设，特别是近年来的工程实践，城市地下空间开挖技术得到了长足发展和提高。我国城市地下工程、隧道及井孔工程等先后采用了明挖法、暗挖法、盖挖法、盾构法、沉管法、冻结法及注浆法等，这些技术有的已达到国际先进水平。促进了建筑科学技术的进步和施工技术、施工机械和建筑材料的更新与发展。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。随之出现的问题也越来越多，这给建筑施工、特别是城市中心区的建筑施工带来了很大的困难。

地下工程包括市政管线工程 ,地下仓储工程 ,地下商场，地下车库，城市地下空间综合开发利用等地下建筑物以及大中型平战结合工程。随着现代化城市高密度化 ,生活水准的高标准化 ,各种供给设施(如电信、电气、 煤气、 上下水等)的需求量将会急剧增加 ,需要改造和增设的供管线愈来愈多 ,解决这一问题的最好对策乃是进行统一规划与管理的城市地下共同沟[1]。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1 工程概况

规划的靖江市民兵训练基地位于靖江市沿江高等级公路南侧、小桥港东侧。基地内的拟建建(构)筑物主要由1幢4F民兵训练楼一、1幢1F餐厅、1幢4F（局部5F）民兵训练楼二和2F地下靶场组成。总建筑面积为19372.68m2，其中：地上总建筑面积11906.56m2，地下总建筑面积7466.12m2。本工程各拟建建(构)筑物的具体尺寸、结构荷载特点以及拟采用的基础型式，详见《勘探点平面布置图》(图号01)及《建筑物特性一览表》(表1.1)：

2 基坑周边环境

1. 基坑北侧以及西侧为拆迁后空地，无复杂情况；

2. 基坑东侧有一层建筑，距离地库最近约 6.1 米；

3. 基坑南侧有围墙，围墙外为靖江市振大车业有限公司 3 层民房，其中地库距离围墙最近约6.3 米，距离民房最近约 6.4。

3 工程地质概况

3.1 地形地貌

拟建场地位于靖江市西来镇江平路东侧、土桥卫生院内，场地开阔，地理位置优越，交通便利。总体而言，该场地地势比较平坦，属长江三角洲平原区域地貌，在地貌单元上属于新三角洲平原，地貌单一。

3.2 土层分布状况

拟钻探资料表明，拟建场地在本次最大勘察深度 50.0m 范围内的土层，各土层分布比较均匀、稳定，其地质年代均为第四纪全新世(Q4)。据各土层的土性特征，自上而下共划分为 8 个大层，分别描述如下：

①a杂填土：灰黄色，松散不均，拟建场地为水泥地坪，局部含建筑垃圾，下部主要以软塑状粉质粘土为主。清除上部杂填土并整平后方可施工，故勘探孔孔口高程一般在 2.56～2.88m，高差0.32m；揭露层厚 0.30～1.20m，平均层厚为 0.59m，层底标高 1.68～2.45m，平均 2.15m。双桥静力触探 qc 平均值为 0.913MPa，fs 平均值为 26.6kPa，该层受人为活动影响较大，压缩性高，工程力学性质差，不能作为建筑物持力层。

①素填土：黄褐色，松散不均，主要由软塑状的粉质黏土组成。层厚 0.80～2.00m，平均层厚为 1.13m，层底标高-0.10～1.55m，平均 1.03m。双桥静力触探 qc 平均值为 0.670MPa，fs 平均值为22.2kPa。属中高压缩性，低强度土，该层土力学性质差。

②粉砂夹粉土：灰色，饱和，松散～稍密，砂质不纯，颗粒级配较差，主要矿物组成为石英、云母碎片，夹有灰色稍密状粉土，可见少量白色云母碎片，具层理，为正常沉积土层，场地内普遍分布。厚度 2.80～5.10m，平均 4.40m；层底标高：-3.81～-2.83m，平均-3.37m。双桥静力触探 qc平均值为 2.579MPa，fs 平均值为 23.7kPa，标贯实测锤击数平均值 N=7.9 击；压缩系数 a1-2 平均

值为 0.26MPa－1。属中等压缩性，中等强度土，该层土力学性质一般。

③淤泥质粉质黏土与粉砂互层：淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，含腐殖质，切面稍有光泽，无摇振反应，干强度中等，韧性中等；粉砂：灰色，饱和，松散～稍密，砂质不纯，颗粒级配较差，主要矿物组成为石英、云母碎片，为正常沉积土层，场地内普遍分布。层厚：7.00～8.10m，平均7.54m；层底标高：-11.22～-10.62m，平均-10.91m。双桥静力触探 qc 平均值为 2.597MPa， fs 平均值为 31.9kPa。标贯实测锤击数平均值 N=9.1 击；压缩系数 a1-2 平均值为 0.35MPa－1。属中高压缩性，中低强度土，该层土力学性质较差。

④粉质黏土夹薄层粉砂：灰色，软塑，稍有摇振反应，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等，夹薄层稍密状粉砂，可见少量白色云母、石英碎片，为正常沉积土层，场地内普遍分布。层厚：4.50～5.40m，平均 4.90m；层底标高：-16.24～-15.12m，平均-15.81m。双桥静力触探 qc 平均值为 1.545MPa，fs 平均值为 40.2kPa。压缩系数 a1-2 平均值为 0.37MPa－1，属中高压缩性土，中低强度土，该层工程力学性质较差。

⑤粉细砂夹粉土：青灰色，中密，砂质较纯，颗粒级配较差，主要矿物组成为石英、云母碎片，夹稍密状粉土，为正常沉积土层，场地内普遍分布。层厚 13.60～14.50m，平均 13.98m；层底标高-30.44～-29.31m，平均-29.79m。双桥静力触探 qc 平均值为 8.172MPa， fs 平均为 75.4kPa；标贯实测锤击数平均值 N=21.7 击；压缩系数 a1-2 平均值为 0.15MPa－1；属中等压缩性土，中等强度土，该层土力学性质一般。

⑥粉质黏土夹薄层粉土：灰黄色，可塑，稍有摇振反应，切面稍有光泽，干强度中等，韧性中等，夹薄层稍密状粉土，很湿，可见少量白色云母碎片，为正常沉积土层，场地内普遍分布。层厚：12.00～16.20m，平均 14.19m；层底标高：-46.05～-42.20m，平均-43.97m。双桥静力触探 qc 平均值为 2.318MPa， fs 平均值为 55.3kPa。标贯实测锤击数平均值 N=8.2 击；压缩系数 a1-2 平均值为

0.28MPa－1，属中等压缩性土，中等强度土，该层工程力学性质一般。

⑦细砂：青灰色，密实，饱和，砂质较纯，颗粒级配一般，主要矿物组成为石英、云母碎片，为正常沉积土层，场地内普遍分布。本次勘探未揭穿，揭露最大厚度 4.00m。双桥静力触探 qc 平均值为 16.293MPa，fs 平均值为 75.6kPa。标贯实测锤击数平均值 N=31.7 击；压缩系数 a1-2 平均值为 0.12MPa－1，属低压缩性、高强度土，该层土力学性质好。

3.3 水文地质条件

场地内地下水按其埋藏条件将其划分为孔隙潜水和浅层微承压水。

1.孔隙潜水：主要赋存于①a～②层土中。地下水补给主要为大气降水和地表径流，排泄方式主要为自然蒸发，地下水位呈季节性周期变化。勘察期间测得稳定水位为自然地面以下 0.50m(相当于高程 2.50m)，该水位年变化幅度一般在 0.50m 左右。

2.浅层微承压水：第一层承压水主要赋存于⑤层土中，补给来源主要为临近河水，排泄于人工开采及对其它含水层的越流补给。第二次承压水主要赋存于⑦层土中。勘察期间测得稳定水位为自然地面以下 3.00m(相当于高程 0.00m)，该水位年变化幅度一般在 1.00～1.50m 左右。

3.4 基坑设计参数

根据本工程的岩土工程勘察报告，选取各土层的固快指标作为基坑支护设计

计算参数，并按照朗肯土压力计算理论作为土侧向压力设计的计算依据。

基坑支护设计参数一览表

1.1 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)。

(2) 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h_c1，h_c1按下式确定：

根据静力平衡，支点力按下式确定：

式中：e_a1k#8212;#8212;水平荷载标准值；

e_p1k#8212;#8212;水平抗力标准值；

∑E_ac#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；

h_a1#8212;#8212;合力∑Eac作用点至设定弯矩零点的距离；

∑E_pc#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；

h_p1#8212;#8212;合力∑Epc作用点至设定弯矩零点的距离；

h_T1#8212;#8212;支点至基坑底面的距离；

h_c1#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：c_ik、φ_ik#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；

l_i#8212;#8212;第i土条的弧长；

b_i#8212;#8212;第i土条的宽度；

γ_k#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；

ω_i#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；

θ_i#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h_dlt;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h_d=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：h_wa#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：M_p#8212;#8212;被动土压力及支点力对桩底的弯矩；

M_a#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；

γ_w#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；

h_w#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：h_wa#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。

3）管井的出水量q（msup3;/d）可按下列经验公式确定：

#61501;

式中r_s#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；

r_w#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