1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

为保证基坑施工、主体地下结构的安全和周围环境不受损害而采取的支护结构、降水和土方开挖与回填，并进行相应的勘察、设计、施工和监测等工作，称为基坑工程，是一项综合性很强的系统工程。

目前基坑工程常见的支护结构类型主要有：

深基坑支护体系由两部分组成，一是围护墙，另一是内支撑或者土层锚杆。支撑与围护墙之间的相互联系，增强了支护结构的整体稳定性，不仅直接关系到基坑的安全和土方开挖，对基坑工程的造价和施工进度产生很大影响。

1、基坑工程的设计原则

1.1 基坑支护结构应采用以分项系数表示的极限状态设计表达式进行设计。

1.2 基坑支护结构极限状态可分为下列两类：

1．承载能力极限状态对应于支护结构达到最大承载能力或土体失稳、过大变形导致支护结构或基坑周边环境破坏；

2．正常使用极限状态对应于支护结构的变形已妨碍地下结构施工或影响基坑周边环境的正常使用功能。

1.3 基坑支护结构设计应根据下表选用相应的侧壁安全等级及重要性系数。

基坑侧壁安全等级及重要性系数表

安全等级	破坏后果	γ0
一级	支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响很严重	1.10
二级	支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响一般	1.00
三级	支护结构破坏、土体失稳或过大变形对基坑周边环境及地下结构施工影响不严重	0.90

注：有特殊要求的建筑基坑侧壁安全等级可根据具体情况另行确定。

1.4 支护结构设计应考虑其结构水平变形、地下水的变化对周边环境的水平与竖向变形的影响，对于安全等级为一级和对周边环境变形有限定要求的二级建筑基坑侧壁，应根据周边环境的重要性、对变形的适应能力及土的性质等因素确定支护结构的水平变形限值。

1.5 当场地内有地下水时，应根据场地及周边区域的工程地质条件、水文地质条件、周边环境情况和支护结构与基础型式等因素，确定地下水控制方法。当场地周围有地表水汇流、排泻或地下水管渗漏时，应对基坑采取保护措施。

1.6 根据承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计要求，基坑支护应按下列规定进行计算和验算：

1．基坑支护结构均应进行承载能力极限状态的计算计算内容应包括：

1）根据基坑支护形式及其受力特点进行土体稳定性计算；

2）基坑支护结构的受压受弯受剪承载力计算；

3）当有锚杆或支撑时应对其进行承载力计算和稳定性验算。

2．对于安全等级为一级及对支护结构变形有限定的二级建筑基坑侧壁，尚应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算。

3．地下水控制计算和验算：

1）抗渗透稳定性验算；

2）基坑底突涌稳定性验算；

3）根据支护结构设计要求进行地下水位控制计算。

1.7 基坑支护设计内容应包括对支护结构计算和验算、质量检测及施工监控的要求。

1.8 当有条件时，基坑应采用局部或全部放坡开挖，放坡坡度应满足其稳定性要求。

2、基坑支护的原则

2.1 重力式支护结构

深层搅拌水泥土挡墙（重力式挡墙）

适合于各种成因的饱和软粘土，包括淤泥、淤泥质土、粘土和粉质粘土等。环境保护要求高，施工低噪声、低振动，结构止水性较好，造价经济，但围护挡墙较宽。适用于较开阔的场地。

2.2 非重力式结构

2.2.1 排桩围护

①钢板桩

既用于挡土又用于挡水，用于开挖深度3～10m的基坑。钢板桩具有较高的可靠性和耐久性，在完成支挡任务后，可以回收重复使用；与多道钢支撑结合，可适合软土地区的较深基坑，施工方便、工期短。但钢板桩刚度比排桩和地下连续墙小，开挖后挠度变形较大，打拔桩振动噪声大、容易引起土体移动，导致周围地基较大沉陷。

②钻孔灌注桩挡墙

用于开挖深度为6～13m的基坑，具有噪声和振动小、刚度较大、就地浇制施工、对周围环境影响小等优点。适合软弱地层使用，接头防水性差，要根据地质条件从注浆、搅拌桩、旋喷桩等方法中选用适当方法解决防水问题，整体刚度较差，不适合兼作主体结构。桩质量取决于施工工艺及施工技术水平，施工时需作排污处理。

2.2.2 地下连续墙

用于开挖深度达10m以上的基坑或施工条件较困难的情况。具有施工噪声低、振动小，就地浇制、墙接头止水效果较好、整体刚度大，对周围环境影响小等优点。但造价高，适合于软弱土层和建筑设施密集城市市区的深基坑，高质量刚性接头的地下连续墙可作永久性结构，并可采用逆筑法或半逆筑法施工。

2.2.3 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。对于淤泥质土、饱和软土应采用复合型土钉墙支护。在实际施工中是边开挖边支护。施工快捷简便，经济可靠，得到广泛的应用。

合理地选择支护结构的类型应根据场地地质条件、周围环境要求、工程功能、当地的常用施工工艺设备以及经济技术条件综合考虑而因地制宜地选择围护结构类型。

3、支护结构选型

3.1 支护结构可根据基坑周边环境、开挖深度、工程地质与水文地质、施工作业设备和施工季节等条件，按下表选用排桩、地下连续墙、水泥土墙、逆作拱墙、土钉墙、原状土放坡或采用上述型式的组合。

支护结构选型表

结构型式	适用条件
排桩或地下连续墙	1.适于基坑侧壁安全等级一二三级 2.悬臂式结构在软土场地中不宜大于5m 3.当地下水位高于基坑底面时宜采用降水排桩加截水帷幕或地下连续墙
水泥土墙	1.基坑侧壁安全等级宜为二三级 2.水泥土桩施工范围内地基土承载力不宜大于150kPa 3.基坑深度不宜大于6m
土钉墙	1.基坑侧壁安全等级宜为二三级的排软土场地 2.基坑深度不宜大于12m 3.当地下水位高于基坑底面时应采取降水或截水措施
逆作拱墙	1.基坑侧壁安全等级宜为二三级 2.淤泥和淤泥质土场地不宜采用 3.拱墙轴线的矢跨比不宜小于1／8 4.基坑深度不宜大于12m 5.地下水位高于基坑底面时应采取降水或截水措施
放坡	1.基坑侧壁安全等级宜为三级 2.施工场地应满足放坡条件 3.可独立或与上述其他结构结合使用 4.当地下水位高于坡脚时应采取降水措施

3.2 支护结构选型应考虑结构的空间效应和受力特点，采用有利支护结构材料受力性状的型式。

3.3 软土场地可采用深层搅拌、注浆、间隔或全部加固等方法对局部或整个基坑底土进行加固，或采用降水措施提高基坑内侧被动抗力。

4、支撑结构

4.1 支撑体系按材料的不同可分为钢支撑、钢筋混凝土支撑、钢和钢筋混凝土组合支撑；按受力形式不同可分为单跨压杆式支撑、多跨压杆式支撑、双向多跨压杆式支撑、水平桁架式支撑、大直径环梁及边桁架相结合的支撑、斜撑等类型。

4.2 支撑体系的选型

支撑体系的形式一般根据基坑平面、开挖深度、施工工艺、竖向围护结构特性、邻近建筑物及地下障碍物（包括各种管线）分布情况等条件进行具体设计。

4.3 支撑体系的布置设计应考虑以下要求：

①因地制宜合理选择支撑材料和支撑体系布置形式，优化综合技术经济指标。

②支撑体系受力明确，协调发挥各杆件的力学性能，在稳定性和控制变形方面满足对周围环境保护的设计标准要求。

③支撑体系布置能在安全可靠的前提下，最大限度地方便土方开挖和主体结构的快速施工要求。

参 考 文 献

[1] 建筑地基基础设计规范 GB5007-2011

[2] 岩土工程勘察规范 GB50021-2001（2009版）

[3] 建筑基坑支护技术规程 JGJ120-2012

[4] 建筑抗震设防分类标准 GB50223-2008

[5] 建筑抗震设计规范 GB50011-2010

[6] 南京地区建筑地基基础设计规范 DGJ32/J12-2005

[7] 混凝土结构设计规范 GB10-89

[8] 刘宗仁，刘雪雁﹒基坑工程﹒哈尔滨工业大学出版社，2008

[9] 陈国兴，樊良本﹒基础工程学﹒中国水利水电出版社，2002

[10] 岩土工程手册﹒中国建筑工业出版社，1994

[11] 袁灿勤，王旭东﹒岩土工程勘察﹒河海大学出版社，2003

[12] 袁聚云等﹒土木工程专业毕业设计指南-岩土工程分册﹒中国水利水电出版社，1999

[13] 候学渊，刘建航﹒基坑工程手册﹒中国建筑工业出版社，1997
[14] 陈忠汉,黄书秩,程丽萍.深基坑工程.北京:机械工业出版社,2002
[15] 唐业清.基坑工程事故分析与处理.北京:中国建筑工业出版社,1999
[16] 应惠清,赵志缙.简明深基坑工程设计施工手册.北京:中国建筑工业出版社,2000
[17] 王曙光.深基坑支护事故处理经验录.北京:机械工业出版社,2005
[18] 黄强,惠永宁.深基坑支护工程实例集.北京:中国建筑工业出版社, 1997
[19] 应惠清.建筑工程设计施工详细图集:基坑支护工程.北京:中国建筑工业出版社,2003
[20] 张永波, 孙新忠. 基坑降水工程. 北京：地震出版社, 2000
[21] 徐至钧，曾宪明，李宪奎等﹒深基坑支护新技术精选集﹒中国建筑工业出版社，2012

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

我所选的毕业设计课题为南京财经大学福建路校区科技楼地下室，本次基坑工程的设计资料如下：

1、工程概况

拟建南京财经大学福建路校区科技楼位于南京市鼓楼区铁路北街南京财经大学校内，主要包括2幢主楼，主楼拟建19层，采用框架-抗震墙结构，主要柱网尺寸8.4#215;9.0米，单柱预估荷载13000kN；中间连接体为5层，采用框架结构，用地范围内设2层满堂地下室，埋深8.5m,单柱预估最大荷载4500kN。

本工程抗震设防烈度为7度，抗震设防类别为重点设防类（乙类），地基基础设计等级为乙级。

2、场地工程地质条件

2.1地形地貌

拟建场地隶属于金川河漫滩地貌单元，场地地势较平坦，地面钻孔孔口高程10.23～11.05m，局部填土较厚。

2.2地基岩土工程地质特征

据岩土体岩性、结构、成因类型、埋藏分布特征及其物理力学性质指标的异同性，可将勘察深度范围内岩土体划分为6个工程地质层。各层工程地质特征分述见下表。

工程地质层分布与特征描述一览表

层号	地层名称	特征描述	分布状况	层顶标高(m) 最小～最大	厚度(m) 最小～最大
1-1	杂填土	灰色，主要为混凝土路面及碎石垫层，夹少许黏性土，松散，不均质，填龄大于3年。	普遍分布	10.23～11.05	0.20～3.40
1-2	素填土	黄灰色、松散,以粉质粘土为主，含少量碎石、碎砖等，填龄大于3年。	普遍分布	8.74～10.39	0.80～3.60
2-1	粉砂	灰黄色，饱和，稍密，含云母碎片，颗粒呈次圆状～圆状，级配一般，矿物成分以石英为主。	普遍分布	5.73～8.82	0.30～4.60
2-2	粉土夹粉砂	灰黄色，湿，稍密，具水平层理，摇振反应中等，无光泽，韧性、干强度均低。	普遍分布	2.23～7.32	0.30～3.40
2-3	粉土	灰色，很湿，稍密，具水平层理，摇振反应缓慢，无光泽，干强度、韧性均低。	普遍分布	1.03～6.12	1.20～4.80
2-4	粉砂夹粉土	灰色，饱和，稍密～中密，含云母碎片，颗粒呈次圆状～圆状，级配一般，矿物成分以石英为主。	普遍分布	-1.87～2.09	1.00～3.40
2-5	粉质粘土	灰色，软塑～流塑，无摇振反应，稍具光泽，局部夹有机质，干强度中等，韧性中等。	普遍分布	-4.07～1.53	1.90～7.10
2-6	粉土夹粉质粘土	灰色，湿，稍密，摇振反应缓慢，稍具光泽，干强度、韧性均低。	局部分布	-6.70～-0.71	1.20～9.60
2-7	粉质粘土	灰色，可塑，夹粉土，无摇振反应，稍具光泽，干强度、韧性中等。	普遍分布	-14.61～-0.37	1.60～8.20
3-1	粉质粘土	灰黄色，可塑，局部硬塑，稍具光泽，干强度、韧性中高。	局部分布	-20.23～-5.01	2.00～16.40
3-2	粉质粘土	灰色，可塑，夹粉土，无摇振反应，稍具光泽，干强度、韧性中等。	普遍分布	-25.75～-17.84	2.10～12.90
3-3	粉质粘土	灰色，可塑，无摇振反应，稍具光泽，干强度、韧性中高。	普遍分布	-32.71～-24.47	1.40～11.00
4	残积土	黄灰色、灰色，由可塑状粉质粘土混碎石、风化岩碎屑所组成，碎石、风化岩屑含量约占10～20%，欠均质。	局部分布	-39.48～-19.27	0.30～2.90
5-1	强风化泥质砂岩	紫红色，风化强烈，呈砂土状，手捏易碎，遇水易崩解。属软岩，岩体基本质量等级为V级。	南侧分布	-40.28～-36.08	0.20～2.00
5-2	中等风化泥质砂岩	紫红色，风化呈柱状和短柱状，锤击声较脆，遇水易软化，岩体基本质量等级为IV级。	南侧分布	-42.00～-37.68	最大揭示厚度7.60
6-1	强风化安山岩	灰色、灰褐色，风化强烈，风化呈碎石、碎块状。属软岩，岩体基本质量等级为V级。	北侧分布	-39.12～-21.16	0.30～2.70
6-2	中等风化安山岩	灰色、灰褐色，风化呈柱状和短柱状，锤击声较脆，裂隙较发育，岩体基本质量等级为IV级。	北侧分布	-41.20～-22.36	最大揭示厚度8.50

3、水文地质条件

拟建场地地下水主要为孔隙潜水。主要赋存于填土和2层土体的孔隙中，勘察期间测得地下水初见水位埋深1.80～2.50m，稳定水位埋深1.60～2.30m，地下水位年变幅约1.0m,年最高水位可按整平后埋深0.50m考虑，取10.30m(吴淞高程系)。

对本次拟建工程而言，建筑物基础处于湿润区湿的弱透水土层中，该场地环境类型为Ⅱ类，浅部基础受干湿交替影响。根据地下水水质分析资料，判定地下水对混凝土、钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀。

4、基坑支护方案的设计

4.1 拟采用的研究手段

本工程基坑开挖深度较大，采用排桩加内支撑的支护形式才能有效地控制基坑侧壁的位移。考虑到本基坑上部荷载和深度较大，故采用刚度较大的钻孔灌注桩作为支护结构。

由于基坑开挖面附近有粉砂层，透水性强，故本设计考虑采用搅拌桩来施工止水帷幕。根据本基坑的开挖深度，采用一道内支撑。

由于本基坑空间尺寸大，为了有效地控制基坑变形，支撑宜采用混凝土支撑，以减小支护结构顶端的变形，增加整个支护系统的安全性。

基坑降排水工作也是关键因素之一。

4.2 支护方案选择

综合考虑基坑面积、深度大及基坑现场的周边环境等条件，本工程基坑支护结构的详细方案选用下列形式：

①基坑采用钻孔灌注桩加一道混凝土内支撑作为挡土结构；

②基坑采用搅拌桩作为止水帷幕；

③坑内采用管井抽水与明沟排水相结合疏排水降低地下水位。

4.3 基坑支护方案的设计

4.3.1 用等值梁法计算的布骤

①计算作用于墙体上的土压力强度，并绘出土压力分布图（计算土压力强度时，对墙体前后的被动土压力乘以修正系数K和K′）；

②计算反弯点位置；

③按简支梁计算等值梁的最大弯矩和两个支点的反力；

④计算墙体的最小入土深度。

4.3.2 支护桩墙稳定验算

①整体抗滑移稳定性分析

②抗倾覆稳定性分析

③基底抗隆起稳定性分析

④基坑渗流稳定性分析

⑤板桩墙支护体系变形估算

5、最终成果图

1.计算断面土压力分布图

2.基坑支护结构平面图一张

3.支护结构剖面图一张

4.圈梁配筋详图二张

5.钻孔灌注桩截面图一张

6.立柱大样图一张

7.监测图一张