1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

深基坑支护是一门理论性和实践性都很强的技术。它涉及到岩石力学、水文地质学、结构力学、钢筋混凝土结构学等学科，主要研究岩土的强度和变形、支护结构的强度和钢皮以及支护结构的共同作用等问题^[1]。

深基坑支护结构设计与施工，影响因素众多，土层分布及其物理力学性能、周围的环境、地下水情况、施工条件和施工方法、气候等因素都会对支护结构产生影响；再加上荷载取值和计算理论值等方面的问题，如施工过程中稍有疏忽或未严格按照设计规定的工况进行施工，都易导致基坑事^[2,3]。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

2.1 工程概况

2.1.1 地理位置

拟建奥体邮政服务中心工程位于南京市建邺区兴隆大街与香山路交叉路口西南角。交通便利，地理位置优越。

2.1.2 拟建物概况

拟建场地地貌类型属长江漫滩。总建筑面积约19700 m²，其中地上面积13200m²，地下面积6500m²，地下2层（开挖深度为现地面下约10m），地上6～7层、局部2～3层，钢筋混凝土框架结构，底层最大柱轴力约10000kN，建筑#177;0.00和室外地坪标高尚未确定。

地形较为平坦，地面标高7.0～7.5m之间。基坑开挖范围内场地土层以杂填土、粘土、淤泥质粉质粘土和粉砂为主。场地地下水类型主要为孔隙型潜水，稳定水位1.5m。

按照《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)岩土工程勘察分级规定，工程分级概况如表2-1。

表2-1工程分级概况

2.2 设计规范

Oslash; 《岩土工程勘察规范 》 GB 50021-2001，2009年版

Oslash; 《建筑地基基础设计规范》 GB50007-2002

Oslash; 《南京地区建筑地基基础设计规范》 DGJ32/J 12-2005

Oslash; 《建筑抗震设计规范》 GB50011-2010

Oslash; 《建筑桩基技术规范》 JGJ94-2008

Oslash; 《建筑工程抗震设防分类标准》 GB50223-2008

Oslash; 《建筑基坑支护技术规程》 JGJ 120-99

Oslash; 《土工试验方法标准》 GB/T 50123-1999

Oslash; 《岩土工程勘察报告编制标准》 CECS99：98

2.3 工程地质条件

2.3.1 地形地貌

拟建江苏省邮政公司奥体邮政服务中心位于南京市建邺区兴隆大街与香山路交叉口西南角.详勘时，拟建场地为空地，地形较为平坦，地面标高最大值约7.60m，最小值约6.97m，地表相对高差约0.63m。场地所处地貌类型属长江漫滩。

2.3.2 地层结构

本场区勘察深度范围内，场地地基岩土层可分为12层，本次基坑开挖涉及的土层自上而下描述如下：

①层杂填土：灰褐色-黄褐色为主，成分较杂，不均匀，松散为主，主要由混凝土块、碎砖块等建筑垃圾和软塑-可塑的粉质粘土组成，填龄约10年，场地南部表层建筑垃圾为新近老建筑物拆除时废弃堆填。场区普遍分布，厚度：1.70～4.30m，平2.62m。

②-1层粘土：黄褐色-灰褐色，可塑为主、局部软塑，中（偏高）-高压缩性，局部为粉质粘土，含氧化铁斑点，有光泽，中等干强度，中等-高韧性，无摇震反应。场地西北部缺失。厚度：0.40～2.10m，平均0.83m。

②-2层淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，高压缩性，局部为淤泥质粘土和流塑粉质粘土，夹少量粉砂薄层，稍有光泽，中等干强度，中等韧性，无摇震反应。主要分布于场区南部，厚度：2.10～6.30m，平均4.39m。

③层粉砂：灰黄色-青灰色，稍密为主、局部松散或中密，中压缩性，局部为细砂和粉土，上部饱和度较小、较干，下部饱和，主要矿物成分为石英、长石、云母，粘粒含量较低。场区普遍分布，厚度:2.50～10.10m，平均6.60m。

④层粉砂：青灰色，中密，中（偏低）压缩性，局部为细砂，饱和，主要矿物成分为石英、长石、云母，粘粒含量较低。场区普遍分布，厚度：5.80～11.90m，平均10.00m。

⑤层粉细砂：青灰色，中密为主、局部密实，中（偏低）压缩性，饱和，主要

矿物成分为石英、长石、云母，粘粒含量较低。场区普遍分布，厚度：5.80～11.10m，平均8.53m。

⑥-1层细砂：青灰色，密实为主、局部中密，中（偏低）压缩性，局部为粉砂，饱和，主要矿物成分为石英、长石、云母，粘粒含量较低。场区普遍分布，厚度：8.10～11.80m，平均9.68m。

⑥-2层细砂：青灰色，密实，中（偏低）压缩性，局部为粉砂和中砂，饱和，主要矿物成分为石英、长石、云母，粘粒含量较低。场区普遍分布，厚度：12.70～14.80m，平均13.92m。

2.4 水文地质条件

2.4.1 地下水类型与水位

根据勘察，拟建场地有2层地下水分布，第一层地下水为孔隙潜水，主要赋存于①层杂填土，②-1层粘土、②-2层淤泥质粉质粘土中。第二层地下水为孔隙潜水～承压水，主要赋存于③层及③层以下的砂层中；在有②-1层粘土、②-2层淤泥质粉质粘土分布地段，在水位较高时期，表现出承压水特性，在②-1层粘土、②-2层淤泥质粉质粘土缺失地段，或在水位低于隔水顶板时，有自由水面，表现出潜水特性。

根据搜集的气象资料，南京市年降水量在1000mm左右，近3～5年场地内最高地下水位约在埋深0.5m左右，拟建建筑物的地基基础设计和抗浮设防水位建议采用按场地整平后埋深0.5m。

2.4.2 地下水的补给、迳流和排泄条件

第一层地下水主要接受地表水和大气降水补给，排泄方式主要为自然蒸发。第二层地下水与长江有一定的水力联系，主要接受长江水、大气降水和第一层潜水补给，排泄方式主要为侧向渗流和自然蒸发。可能受临近工程地下水降水、开采等人为因素的影响，二次勘察期间该层地下水埋藏均较深。

2.4.2 地下水和场地土腐蚀性

拟建区场地环境类型为Ⅱ类。拟建场区无明显污染源。

2.5 基坑设计参数

根据本工程的岩土工程勘察报告，各土层的抗剪强度指标c、φ 如表2-2，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。

表2-2 基坑支护设计参数

2.6 基坑支护方案

2.6.1 基坑支挡方案

根据工程地质条件、水文地质条件、周边环境、建筑要求、施工条件和施工方法、气候等因素，建议采用桩基础，桩型选用钻孔灌注桩。采用钻孔灌注时，建议以⑧层卵石或⑥-2层细砂作为桩端持力层。

2.6.2 基坑止水或降水方案

基坑开挖较深，鉴于工程地质情况，本基坑可在场区内采用明沟降水，配合采用双轴深搅桩止水结构止水。

选型总结：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 一层混凝土支撑 双轴深搅桩止水帷幕

坑内采用明沟排水

2.7 设计计算

按照《南京地区建筑地基基础设计规范》（DGJ32/J 12-2005）中有关基坑支护结构设计要求和标准并在下列条件的基础上对围护结构的受力及稳定性进行计算。

① 该基坑安全等级为一级，重要性系数取1.1。

② 土的c、φ值采用勘察报告提供的固结快剪指标；

2.7.1 水平荷载标准值计算和水平抗力标准值计算(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) 水土分算（无粘性土），内聚力：

主动土压力 ( 2.7.1-1 )

被动土压力 ( 2.7.1-2 )

注： #8212;#8212;#8212;#8212; 土的有效重度； #8212;#8212;#8212;#8212; 水的重度

(2) 水土合算（粘性土），内聚力：

主动土压力 ( 2.7.1-3 )

被动土压力 ( 2.7.1-4 )

注： #8212;#8212;#8212;#8212; 土的饱和重度

2.7.2 支撑轴力计算

对于多层支点支护结构，嵌固深度计算值宜按整体稳定条件采用圆弧滑动简单条分法确定：

( 2.7.2-1 )

式中：、 #8212;#8212;#8212;#8212; 最危险滑动面上第土条滑动面上土的固结不排水粘聚力、内摩擦角标准值；

#8212;#8212;#8212;#8212; 第土条的弧长；

#8212;#8212;#8212;#8212; 第土条的宽度；

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

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

#8212;#8212;#8212;#8212; 第土条弧线中点切线与水平线夹角。

2.7.3 桩的嵌固深度和桩身最大弯矩

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：

( 2.7.3-1 )

式中：#8212;#8212;#8212;#8212; 嵌固深度系数，当 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）剪内摩擦角及粘聚力系数查表（《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99 表A.0.2）； 粘聚力系数按下式计算。

粘聚力系数应按下式确定：

( 2.7.3-2 )

式中： #8212;#8212;#8212;#8212; 土的天然重度。

嵌固深度设计值可按下式确定：

( 2.7.3-3 )

多支点支护结构嵌固深度设计值小于0.2h时，宜取。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：

( 2.7.3-4 )

式中： #8212;#8212;#8212;#8212; 坑外地下水位。

2.7.4 桩、圈梁及围檩的配筋计算

根据计算得到的支点力设计值、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。

2.7.5 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：

( 2.7.5-1 )

(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：

( 2.7.5-2 )

(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：

( 2.7.5-3 )

式中：： #8212;#8212;#8212;#8212; 侧壁重要性系数；

#8212;#8212;#8212;#8212; 土的有效重度；

#8212;#8212;#8212;#8212; 水的重度；

#8212;#8212;#8212;#8212; 地下水位至基坑底的距离；

D #8212;#8212;#8212;#8212; 桩（墙）入土深度。

2.7.6 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;10cm/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：

( 2.7.6-1 )

式中： #8212;#8212;#8212;#8212; 帷幕插入不透水层的深度；

#8212;#8212;#8212;#8212; 作用水头；

#8212;#8212;#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：

( 2.7.6-2 )

式中：#8212;#8212;#8212;#8212; 坑外地下水位；

#8212;#8212;#8212;#8212; 基坑深度。

则桩长L 可以按下式计算：

或者 ( 2.7.6-3 )

式中：#8212;#8212;#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。

2.7.7 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。

2.7.8 混凝土支撑和立柱桩的设计

(1) 混凝土：除特别注明外均为C30；

(2) 钢筋：HRB400热轧钢筋；HRB335热轧钢筋，HRB235热轧钢筋。灌注桩保护层厚度为50mm，其它为35mm。

(3) 水泥：采用4 2.5级普通硅酸盐水泥；

2.7.8 理正软件验算

支护方案的设计计算采用《北京理正深基坑支护结构设计软件F-SPW》（6.0）。

2.8 施工技术要求

2.8.1 钻孔灌注桩施工要求

(1) 围护桩采用φ800@1000、φ900@1100钻孔灌注桩。

(2) 钻孔灌注桩应满足桩身质量及钢筋笼焊接质量要求，不得有断桩、混凝土离析及夹泥现象出现。

(3) 混凝土应连续浇筑，每根桩的浇筑时间不应大于混凝土的初凝时间。桩顶混凝土超灌长度应大于1倍桩径，以满足凿除泛浆后的桩顶混凝土必须满足设计要求。

(4) 钻孔灌注桩施工工序：钻孔灌注桩定位、钻进成孔（泥浆护壁）、第一次清孔、下放钢筋笼、下导管、第二次清孔、水下浇筑混凝土。

(5) 桩位水平偏差≤50mm；垂直度偏差≤0.5%；充盈系数≥1.1；沉渣厚度≤150。

(6) 桩顶应嵌入圈梁50mm，桩体纵筋应锚入圈梁≥700mm。

(7) 采取隔桩施工，并在灌注砼24h后进行邻桩成孔施工。

(8) 钢筋笼制作。

2.8.2 双轴深搅桩施工要求

(1) 双轴深搅桩采用叶片直径700，间距分别为1000（双排）、500（单排）。

(2) 浆液水灰比0.5，并应根据实际情况掺入适量早强剂等外加剂。施工前应根据上述参数对其进行室内配比试验，再以试验数据对上述参数进行适当的调整。

(3) 桩体应连续施工，相邻桩间间歇不得超过10小时。

(4) 钻头每转一周提升或下沉1.0～1.5cm为宜，确保有效桩长范围内桩体的均匀性。

(5) 桩位偏差不得大于50mm，垂直度偏差不得大于0.5%。

(6) 水泥土搅拌桩28天无侧限抗压强度大于1.0MPa，达到此强度时方可开挖。

(7) 水泥土搅拌桩施工时不得冲水下沉，以免影响水泥土强度。

(8) 制备的浆液不得离析，不得停置时间过长，超过2小时的浆液应降低强度使用。

(9) 施工时应保证前后台密切配合，禁止断浆，如因故停浆，应在恢复施工前先将搅拌头下沉0.5m后再注浆搅拌施工，以保证搅拌桩的连续性。

(10) 如停工时间较长时，搭接施工中应放慢施工速率，保证施工质量，若因时间过长无法搭接、搭接不良或遇障碍物无法施工时，应对搭接不良、遇障碍物无法施工处具体位置以绝对坐标记录在案，并经监理、设计单位确认后，在搭接处采取合理的补救措施，以确保深搅桩的施工质量。

(11) 施工第一批桩（不少于3根）时必须在监理人员监管下施工，以确定实际水泥投放量、浆液水灰比、浆液泵送时间、搅拌下沉速率及提升速率、桩长及垂直度控制方法，以便确定双轴深搅桩的正常施工控制标准。

2.8.2 支撑系统施工要求

(1) 钢筋混凝土圈梁、支撑应同时浇筑，支撑系统应连续浇筑，不得留有施工缝。

(2) 钢筋锚固长度不得小于250mm。

(3) 纵向受力筋应采用焊接方式，焊接长度不得小于5d，一截面内钢筋结构面积不得大于总面积的50%。

(4) 支撑系统的施工应遵守《混凝土结构工程施工质量验收规范》的相关规定。

2.8.3立柱、立柱桩施工要求

(1) 基坑底面以上采用450#215;450钢格构立柱，基坑底面以下采用直径800钻孔灌注桩，构件必须垂直，连接应牢固。

(2) 格构柱放置时，格构边应与支撑中心线方向平行或垂直。

(3) 格构柱应保证进入基坑底面以下立柱桩不小于3.0m。

(4) 底板绑扎钢筋时如遇缀板阻挡，可割除阻挡部分缀板，并在相应位置附近加强。

(5) 立柱桩位置避开工程桩、地梁及小型承台等，如相冲突，立柱桩位置可作适当调整，但只能沿支撑轴线方向移动。

(6) 立柱桩施工要求：

A、成桩桩位偏差应小于3厘米；

B、沉渣厚度小于5厘米（混凝土浇筑前）；

C、立柱桩顶标高与设计标高偏差小于3厘米；

D、立柱中心与钢筋笼中心在同一轴线上，成桩后立柱垂直度满足不大于1/300；

E、其它同围护结构钻孔桩桩体施工要求。

(7) 浇筑底板前在底板中心位置设置止水片。

2.9 监测方案

2.9.1 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。

2.9.2 监测内容

本基坑周边环境较复杂，基坑工程安全等级为二级，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、垂直位移以：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) 围护结构水平位移与深层挠曲：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) 建筑物裂缝、沉降与倾斜观测：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) 土压力监测。

(8) 坑内、外地下水位监测。

(7) 道路沉降监测。

2.9.3 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。

2.9.4 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。

2.9.5 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。

2.10 预期设计成果

(1) 基坑设计计算书 1份

(2) 基坑设计总说明 1张

(3) 基坑支护结构平面图 1张

(4) 基坑支护结构剖面图 1张

(5) 大样图 1张

(6) 支撑平面布置图 1张

(7) 监测点布置图 1张

(8) 井点布置图 1张