1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

从20 世纪80 年代以来，尤其是近些年以来大量的工程实践，我国的高层建
筑施工技术得到很大的发展，已经达到了世界先进水平。
目前由于深基坑的增多，支护技术发展很快，多采用钻孔灌注桩，地下连续
墙，深层搅拌水泥土墙、加筋水泥土墙和土钉墙等，计算理论相比较于从前都有
很大的改进。支撑方式有传统的钢柱（或者型钢）和混凝土支撑，亦有在坑外采
用土锚拉固。内部支撑形式也有多种，有对撑，角撑，桁架式边撑等。在地下连
续墙用于深基坑支护的方面，还推广了”两墙合一”和逆作法施工技术，能有效
的降低支护结构的费用和缩短工期。
1.1 基坑支护的原则与依据
基坑支护的原则：安全可靠；经济合理；施工便利和工期保证。
基坑支护的依据：规范；岩土工程规范；基坑支护工程勘察报告；基坑支护
结构设计资料；周边环境；基坑的深度。
1.2 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：
（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。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。
2
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。
（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
大于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。
（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。
3
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。
（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，
4
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。
（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。
（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。
（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。
5
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。
劲性水泥土搅拌桩是在水泥土搅拌桩中插入受拉材料构成的，常插入H 型
钢。通常认为：水土侧压力全部由型钢单独承担，水泥土桩的作用在于抗渗止水。
SMW 挂墙内力计算模式与壁式地下连续墙类似。
（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。
1.3 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
6
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；按其受力形式分可以
有单跨压杆式支撑，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。
锚杆长度应为锚固段、自由段的长度之和，并应满足下列要求：
（1）锚杆自由段长度按外锚头到潜在滑裂面的长度计算，预应力锚杆自由
段长度应不小于5m，且应超过潜在滑裂面1.5m。
（2）锚杆锚固段长度应按规定进行计算，并取其中大值，同时，土层锚杆
的锚固段长度不应小于4m，且不宜大于10m；岩石锚杆的锚固段长度不应小于
3m，且不宜大于和6.5m 或8m（对预应力锚索）；位于软质岩中的预应力锚索，
7
可根据地区经验确定最大锚固长度。当计算锚固段长度超过上述数值时，应采取
改善锚固段岩体质量、改变锚头构造或扩大锚固段直径等技术措施，提高锚固力。
1.4 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。
1.4.1 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
8
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 各类井点的使用范围

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。
1.4.2 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。
1.4.3 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，若其下是软弱土
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。
10
1.5 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。
1.6 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

参考文献

1.《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001（2009版）

2.《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)

3.《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）

4.《建筑抗震设防分类标准》（GB50223-2008）

5.《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）

6.《静力触探试验标准》（CECSO4：98）

7.《工程地质手册》（第四版）（参考）

8.《岩土工程勘察报告编制标准》(CECS99:98)

9.《建筑工程勘察文件编制深度规定》（试行）等

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1.1 工程概况

我公司受业主委托，对其拟建的泗阳中医院病房楼进行岩土工程详细勘察。拟建工程位于泗阳县银河路和解放路交汇处的西南侧，为1幢12层的病房楼（见勘探点平面位置图）。建筑物主要特点见表1。

建筑物概况一览表 表1

我公司受业主委托承担该工程项目的岩土工程详细勘察任务，本次勘察 2011年1月10日结束外业，2011年1月19日提交岩土工程勘察报告。

1.2 土体工程地质条件

1.2.1 地形、地貌

拟建场地属黄泛冲积平原地貌单元，地势平坦，场地地面高程一般在-0.10～-0.18米之间。

1.2.2 土体工程地质层的划分和评述

勘探控制深度40.0米。对揭露的土体，据其成因时代、物理力学性质指标的差异，划分为5个工程地质层（编号1～5）。1层为人类活动所形成的填土，2层为第四纪全新世（Q4）沉积的土层，3-5层为第四纪晚更新世（Q3）沉积的土层，成因以冲积为主。各层的工程地质特征分述如下：

1、素填土（Qml）：杂色，松散，不均，以粉土为主，含植物根茎和碎石砖，场地均有分布；

2、粉土（Q4al）：灰黄色，稍密-中密，很湿，摇震反应迅速，无光泽反应，局部夹软塑粉质粘土，干强度、韧性低，场地均有分布；

3、粘土（Q3al）：灰褐色，可塑，上部局部软塑，切面光滑，干强度、韧性中等，场地均有分布；

4、粉砂（Q3al）：中密-密实，饱和，具有较强的粘性,主要成分为石英、长石、云母，中低压缩性；

5、粘土（Q3al）：灰黄色-灰褐色，硬塑，切面稍有光泽，含铁锰质结核及粒径为1-2cm的砂礓，干强度高，韧性高，场地均有分布，本次勘察未揭穿。

控制孔钻至自然地面下40.0m，上述各土层的空间分布、厚度变化情况详见工程地质剖面图。

场地地层厚度埋深及层底标高统计表 表3

1.3 地下水

1. 3.1 场地地下水类型及赋存条件

根据地下水的赋存、埋藏条件及其水理性质，本次勘察揭示的地下水类型主要为孔隙潜水，赋存于1层填土与2层粉土孔隙中，主要含水地层为2层粉土。稳定地下水位埋深约0.90～1.30m，据区域水文地质资料反映，孔隙潜水年变幅一般在1.50m左右。近年来，场地最高水位为地面下0.0m。潜水接受大气降水和地表水补给，排泄方式为自然蒸发和侧向迳流，以及向承压水垂直入渗，迳流滞缓。

1.3.2 地下水、土对建筑材料腐蚀性评述

拟建场地环境属湿润区的弱透水层，根据《岩土工程地质勘察规范》(GB50021-2001)附录G，判别场地环境类型为Ⅱ类。

根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）表12.2.1~12.2.5进行判别，考虑孔隙潜水干湿交替作用，判定地下水对混凝土具微腐蚀，对钢筋混凝土中钢筋具微腐蚀。

场 地 地 下 水 腐 蚀 性 评 价 表4

本场地地下水位埋深较浅，据调查，场地周围无有毒污染源影响场地水、土环境，根据泗阳地区区域资料，参照水质分析判别一般情况下土对混凝土具微腐蚀，对钢筋混凝土中的钢筋具微腐蚀。

1.4 土层物理力学性质指标及承载力

1.4.1 物理力学性质指标的统计、评述

据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)，对场地内各土层物理力学性质指标及原位测试数据进行分层统计、分析，提供各项统计指标的标准值、平均值、最大值、最小值、变异系数、样本数；统计过程中，对个别异常数据进行剔除处理。各项物理力学指标的平均值用算术平均法计算；标贯试验击数经杆长修正计算平均值（注：剖面图中标贯击数为实测值）。各项物理力学指标的标准值用平均值乘以统计修正系数计算，含水量、孔隙比、土重度、液性指数、压缩系数、压缩模量和标贯击数等统计修正系数按ψ=1#177;（ ）#183;δ计算，式中正负号按不利组合考虑；抗剪强度（直剪、固快）C、φ值的统计修正系数均按ψ=1-（ ）#183;δ计算。

各项物理力学指标统计结果为物理力学性质指标汇总(表5)、标准贯入试验成果和静力触探分层汇总表(表6)。其中物理性指标、压缩性指标采用平均值，抗剪强度指标采用标准值。各土层物性指标的变异系数一般符合规范要求，各项物理力学指标统计详见附件。

各层土的物理力学性质指标统计表 表5

各层土原位测试指标统计表 表6

1.4.2 土层承载力特征值及桩基参数

根据各土层的抗剪强度指标，按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)的5.2.5条计算得出各土层的相应承载力特征值，再根据各土层的特性经综合分析、比较，结合地区勘察经验（土工、标贯、静探查表），综合确定各岩土层的承载力特征值，详见表7。

承载力特征值综合确定一览表 表7

桩基参数一览表 表8

1.5 场地地震效应

1. 5.1 场地抗震设防烈度、设计基本地震加速度、分组

本区抗震设防烈度为7度。设计基本地震加速度0.10g，设计地震分组为第二组。据区域地质资料，对本区可能产生影响的地质构造主要有距场区西部约40km的中新代活动的郯庐断裂带及从东部部穿过的淮阴-响水断裂。其中淮阴-响水断裂为非全新活动断裂；郯庐断裂带为全新活动断裂，距市区较远，近场地内现代地震活动水平较弱。

1.5.2 场地类别

本场地共进行了2个孔点的剪切波速测试，测试成果详见附件。据区域地质资料，本场地覆盖层厚度大于50m。20m以浅等效剪切波速在140～250m/s之间，建筑场地类别为Ⅲ类，特征周期取0.65s。计算结果见表9。

场 地 类 别 判 别 表 表9

1.5.3 饱和砂性土液化判别

本场地2层粉土为Q4土层，粘粒含量小于10%，按《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)初判有液化可能；根据标准贯入试验成果和粘粒含量分析，按《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)中公式对20m以浅的2层粉土进行液化判别计算（详见附件），2层粉土轻微液化，其中J1、J3、J4的液化指数分别为4.02、0.53、1.94，结合地形地貌，本场地为轻微液化场地，液化判别详见液化指数计算成果表。

1.5.4 抗震地段

本场地有液化土层分布，属对建筑抗震不利地段。

1.6 工程地质评价

1.6.1 场地稳定性评价

根据区域地质资料，拟建场地及其附近活动断裂带活动较弱、影响较小；抗震设防烈度为7度，场地类别为Ⅲ类。地形平坦，无明显地裂缝、地面沉降等不良地质作用。综合上述因素分析，可确认本区属相对稳定区，场地稳定，适宜本工程的建设。

1.6.2 地基土特性及均匀性、稳定性评价

勘察表明，场区40.0m以浅各土层分布变化不大，其中1层填土不均质，不可直接利用；2层粉土中压缩性，强度一般，分布均匀、稳定；3层粘土中压缩性、强度一般，分布均匀、稳定；4层粉砂中低压缩性，强度较高，分布均匀、稳定，为良好的桩基持力层；5层粘土中低压缩性、中高强度，分布均匀、稳定，为良好的桩基持力层。

稳定性评价：场地地基土分布较均匀，因场地表层分布有液化土，地基土属抗震不利地段，应需要采取加强基础和上部结构的整体性。地基稳定性较好。

均匀性评价：地基持力层属于同一地貌单元，工程特性无较大差异，底面坡度lt;10%，属于均匀地基。

1.6.3 特殊土体及不良地质作用

液化土：2层粉土为液化土层。场地内未发现其它不良地质作用。

1.7 结论

1. 拟建场地位于黄泛冲积平原地貌单元。区域地质构造较稳定，场地稳定性较好，适宜进行本工程建设。

2. 场地地震基本烈度为7度，设计基本地震加速度为0.10g，设计地震分组为第二组，场地类别为Ⅲ类，覆盖层厚度为大于50m，场地特征周期为0.65s。拟建场地存在液化土，属对建筑抗震不利地段。

3. 场地勘探深度内地下水为孔隙潜水，勘察期间测得稳定水位埋深0.90～1.30m，年最高水位按地面下0.0m。场地内孔隙潜水对混凝土结构具微腐蚀，对钢筋混凝土中的钢筋具微腐蚀；场地内土对混凝土结构具微腐蚀，对钢筋混凝土中的钢筋具微腐蚀。

2 支护方案、计算理论和方法

2.1建议

1、建议采用预制桩，以4层粉砂作为桩基持力层。应根据土层及上部荷载情况，选择合适桩长，单桩承载力应按规范以载荷试验确定。

2、场地内地下水水位较高，施工时做好必要的降排水措施，如基槽开挖不深，槽内少量渗水采用集水槽加集水坑明排即可，基槽开挖较深时建议采用轻型井点进行工程降水，降水后再行开挖。

3、基础施工时，若遇特殊地质情况请及时通知我公司进行验槽或施工勘察。

2.2 地基基础方案

拟建建筑物荷载较大，浅部土层不能满足荷载及变形要求，建议采用桩基础。

（1）预制桩。拟建场地中分布的4层粉砂，中低压缩性，分布均匀，为良好的桩基持力层。本工程桩型优先选用预应力管桩，采用4层粉砂作为桩基持力层。其中1～3层土均可顺利穿过。具体桩长应根据土层情况，选择合适桩长。预应力管桩施工时，为减少挤土效应对沉桩的影响，应合理安排好施工顺序，控制打桩速率。

单桩竖向极限承载力标准值的估算可按《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）计算。桩型、桩端持力层选择比较和估算承载力见表10。

单桩极限承载力标准值估算一览表 表10

（2）钻孔灌注桩。

5层粘土，强度较大，压缩性较低，分布均匀，可采用钻孔灌注桩，建议以5层粘土作为桩基持力层。

钻孔灌注桩施工时应采取必要措施，减少成孔泥浆排放对环境的不利影响，处理得当，一般不会对周围环境产生不良影响。桩基施工过程中可能会发生缩径现象，建议桩基施工时控制钻进速度，适时调整泥浆比重，防止缩径现象发生，保证成桩质量。由于3层具承压水性质，土性主要为粉砂，桩基施工时易发生塌孔，建议采用泥浆护壁，选择合适的泥浆比重，施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m以上，避免造成孔底沉碴厚度过大，并严格按规范和规程要求进行清孔，确保灌注混凝土之前，孔底沉碴厚度小于100mm。钻孔灌注桩单桩承载力与施工质量密切相关，施工应严格按照相关规程执行。

单桩竖向极限承载力标准值的估算可按《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）计算。各高层建筑物桩型、桩端持力层选择比较和估算承载力见表11。

单桩极限承载力标准值估算一览表 表11

2.3拟采用的计算理论和方法

（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 Pa=(q γH)tg2(45ordm;-φ)

被动土压力 Pp=(q γH)tg2(45ordm; φ)

2)粘性土，内聚力c≠0:

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

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

（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：

MEa1 MEa2-MEp=0

R=Ea1 Ea2-Ep

（3）弯矩计算

由等值梁法可以求得最大弯矩Mmax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。

（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≥

(Kh#8217;γω-γ#8217;h#8217;)/2γ#8217;

（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：

Kq=M_^p/M_a≥1.3

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。

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：

Ks=(γDNq cNc)/(γ(H D) q)≥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*γw