苏富特软件城研发楼基坑支护设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文献综述

基坑工程是一项为保证基坑施工、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，包括勘察、设计、施工、监测和检测等综合性很强的系统工程。深基坑工程涉及结构工程、岩土工程和环境工程等众多学科领域，主要研究土力学中的强度、稳定与渗透变形等基本课题和土与支护结构的共同作用问题[1]。

基坑支护是为保护地下主体结构施工和基坑周边环境的安全，对基坑采用的临时性支挡、加固、保护与地下水控制的措施[2]。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[3]。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一、工程概况

南京大学拟建苏富特软件城Ⅱ期研发楼02幢场地位于南京市汉中门大街与清江路交叉口西南侧的电台村。拟建研发楼设计0.00标高为8.75m(吴淞高程)，场地整平标高为8.15m，地面以上为13～16层，设2层地下室，地下室基坑开挖深度10.0m。采用框架剪力墙结构，柱距8.4m8.4m，单柱轴力最大设计值约为17000kN。

场地地貌为河漫滩，基坑开挖范围内分布有河漫滩沉积的淤泥质粉质粘土、粉质粘土、粉细砂土为主。场地地下水类型主要为孔隙型潜水、微承压水和基岩裂隙水，潜水稳定水位埋深在地面以下1.3m～1.8m之间。场地微承压水、基岩中裂隙水对本工程影响不大。

根据场地地质条件、开挖深度和周边环境等条件，提出安全可靠，经济合理，技术可行，施工方便的基坑支护方案，并进行基坑支护设计。

该工程重要性等级为二级，场地和地基等级均为二级。岩土工程勘察等级为乙级，地基基础设计等级为甲级，桩基设计等级为乙级，抗震设防类别为标准设防类，简称丙类。

二、工程地质条件

(1)地形地貌

拟建场地位于南京市汉中门大街电台村，场地地势平坦，地面标高为7.79m～8.34m(吴淞零点)。地貌为河漫滩。地基土上部为河漫滩沉积的淤泥质土、粉质粘土、粉细砂土为主，下伏基岩为粉砂岩。基岩面埋深50.6m～53.8m。

(2)地基土层

本场区勘察深度范围内，场地地基岩土层可分为8层，土层自上而下描述如下：

①层杂填土：杂色，松散，以房碴土为主，该层土质差，且不均匀，不宜利用。层厚2.6m～5.5m，堆积年代20年以上。

②层粉质粘土：灰黄色，可塑-～软塑，干强度中等，韧性中等，切面稍有光泽，中等偏高压缩性，分布不均匀，大部分地段该层缺失，土质一般，层厚0.5m～1.1m。

③层淤泥质粉质粘土：灰色，流塑，夹少量有机质等，干强度中等，韧性中等，切面稍有光泽，高压缩性。分布均匀，该层土质差，层厚16.3m～20.5m。

④层粉质粘土：灰色，软塑，干强度中等，韧性中等，切面稍有光泽，高压缩性，局部夹薄层粉土、粉细砂，分布均匀，该层土质差，层厚11.1m～16.6m。

⑤层粉细砂：灰色，饱和，密实，中偏低压缩性，其矿物成分以硅质粉粒和云母片为主夹砾砂，土质较好，分布均匀，地下室边线部位钻孔该层未钻穿，主楼部位层厚16.0m左右，层顶埋深35.0m～38.6m，层顶标高-26.95m～-30.42m。

⑥层卵砾石混粗砂：杂色，饱和，中密，卵石含量50%左右，卵砾石以硅质石英岩为主，其粒径3cm～10cm，土质较好，层厚0.5m～1.0m左右，层顶埋深52.0m～52.5m，层顶标高-44.57m～-43.68m。

⑦层强风化粉砂岩：浅黄色～棕灰色，砂质结构，块状构造，层理不清晰，岩体被风化成碎块状，夹中风化碎块，风化不均匀，局部为强风化粉砂岩夹薄层中风化粉砂岩，易击碎，岩体天然状态下单轴抗压强度frk=1.71MPa，属极软岩，破碎～极破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。层厚4.5m～9.0m，层顶埋深52.0m～53.2m，层顶标高-45.27m～-43.74m。

⑧层中风化粉砂岩：棕灰色～砖红色，砂质结构，块状构造，层理不发育，取芯率高，岩芯呈柱状，柱长10cm～15cm,钻进平稳，岩体天然状态下单轴抗压强度frk=4.77MPa，锤击声较脆，局部夹细砂岩，属极软岩，岩体较完整，岩体基本质量等级为Ⅴ级。层顶埋深57.5m～62.0m，层顶标高-53.90m～-49.53m，该层未钻穿，最大揭露厚度为12.5m。

三、水文地质条件

(1)地下水类型

本场地地下水类型有潜水、微承压水和裂隙水三种，潜水含水层由①层填土、②层粉质粘土、③层淤泥质粉质粘土、④层粉质粘土组成；微承压水存在于⑤层粉细砂和⑥层卵砾石混粗砂层中。裂隙水存在于⑦层强风化岩中。潜水初见水位埋深1.60mm～2.10mm。观测3天后测得稳定水位埋深1.30m～1.80m，水位标高在6.29m～6.57m；水位受大气降水和季节变化影响较大，年变化幅度1.0m左右。场地最高地下水位标高可取7.65m。场地微承压水、基岩中裂隙水对本工程影响不大。

(2)地下水和土腐蚀性

该建筑场地环境类型为Ⅱ类。场地附近无污染源，土对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性。

四、基坑开挖支护设计参数

拟建苏富特软件城Ⅱ期研发楼02幢设计0.00标高为8.75m，场地整平标高为8.15m，有2层地下室，基坑开挖深度10.0m，基坑开挖支护设计参数见下表。

基坑开挖支护设计参数表

五、基坑支护方案

(1)基坑支挡方案

本工程设2层地下室，地下室开挖深度10.0m。单柱轴力最大约为17000kN，由于填土较厚且有较厚的软弱土层，故不宜采用天然地基，建议采用桩基础。采用大直径钻孔灌注桩，对环境影响较小，成桩较容易，又根据同一场地，软件城Ⅰ期研发楼01幢采用的基础形式为钻孔灌注桩，故建议02幢研发楼采用钻孔灌注桩，以⑧层中风化粉砂岩为桩端持力层。

(2)基坑止、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：鉴于基坑周边环境和工程地质条件情况，结合类似工程基坑支护经验，本着安全、经济、合理、施工方便的原则，建议采用排桩 两道内支撑 全封闭止水帷幕的形式进行支护设计。

六、设计计算

(1)水平荷载标准值计算和水平抗力标准值计算；

①层杂填土采用水土分算的方法：

主动土压力(6-1-1)

被动土压力(6-1-2)

注：土的有效重度；水的重度

②、③、④层粘性土采用水土合算方法：

主动土压力(6-1-3)

被动土压力(6-1-4)

(2)支撑轴力计算；

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：

(6-2-1)

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

第i土条的弧长；

第i土条的宽度；

整体稳定分项系数，应根据经验确定，当无经验时取1.3；

作用于滑裂面上第i土条的重度，按上覆土层的天然重

度计算；

i第i土条弧线中点切线与水平线夹角。

(3)支护桩长和最大弯矩计算；

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：

(6-3-1)

式中：嵌固深度系数，当k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k及粘聚力系数查表(《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012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：

(6-3-2)

式中：土的天然重度。

嵌固深度设计值按下式确定：

(6-3-3)

多支点支护结构嵌固深度设计值小于0.2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：

(6-3-4)

式中：坑外地下水位。

(4)整体稳定性、抗隆起和抗渗验算；

1、整体稳定性验算

(6-4-1)

2、抗隆起验算

(6-4-2)

3、抗渗验算

(6-4-3)

(5)支撑结构、圈梁和立柱设计；

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。

(6)降水设计；

拟建场区内潜水埋藏浅，水量丰富，基坑开挖时应采取明沟降水的措施，以疏干坑内地下水，配合采用双轴深搅桩全封闭止水帷幕止水。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1.010-6cm/s。

(7)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)。

七、监测方案

(1)监测的目的

①通过对基坑工程监测项目的观测，以及监测数据的分析处理与计算，进行预测和反馈，决定是否需要对支护结构、地面建筑物和地下管线采取保护或加固措施，以确保支护结构的稳定及环境的安全。

②现场监测的结果用于信息化反馈优化设计，使设计达到优质安全、经济合理、施工快捷的目的。

③通过监测数据与预测值比较可判断前一步施工工艺和施工参数是否符合预期要求，以确定和优化下一步的施工参数，做到动态设计、信息化施工。

④通过监测收集数据，为地铁及类似工程设计、施工及相关规程的制定积累经验。

(2)监测的内容

根据本工程的具体情况，依据有关规范的规定和围护设计方案对施工监测工作的要求，对以下方面进行监测：

①圈梁水平位移、沉降；

②基坑内外地下水位监测；

③围护结构水平位移与深层挠曲；

④支撑轴力监测；

⑤基坑回弹监测；

⑥立柱变形监测；

⑦基坑周围建筑物沉降变形监测；

⑧基坑周边地下管线沉降变形监测。

(3)监测的监测频率及报警值

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；出现异常应加密加测频率。

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：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%。

(4)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。

八、基坑支护设计图件绘制

(1)基坑支护结构平面图 1张(A2)

(2)基坑支护结构剖面及大样图1张(A2)

(3)支撑平面布置图 1张(A2)

(4)支护桩平面布置图 1张(A2)

(5)监测点布置图 1张(A2)

(6)施工说明 1张(A2)

九、毕业设计时间安排

毕业设计安排详细进度如下表：

十、参考文献

[1]陈忠汉，黄书秩，程丽萍.深基坑工程[M].北京:机械工业出版社，2002.

[2]JGJ120-2012.建筑基坑支护技术规程[S].

[3]厦门建设委员会.厦门市深基坑支护工程实例[M].北京:中国水利水电出版社，1999.

[4]应惠清，赵志缙.简明深基坑工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社，2000.

[5]DB32/112-2005.南京地区地基基础设计规范[S].

[6]候学渊，刘建航.基坑工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1997.

[7]冯涛.关于基坑支护结构常见类型及选用的探讨[J].山西建筑，2009.

[8]黄强，惠永宁.深基坑支护工程实例集[M].北京:中国建筑工业出版社，1997.

[9]刘宗仁，刘雪雁.基坑工程[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2011.

[10]余志成，施文华.深基坑支护设计与施工[M].北京：中国建筑工业出版社，1996.

[11]徐至钧等.深基坑支护新技术精选集[M].北京：中国建筑工业出版社，2012.

[12]刘国彬，王卫东主编.《基坑工程手册》(第二版).中国建筑工业出版社，2009.

[13]张永波，孙新忠.基坑降水工程[M].北京：地震出版社，2000.

[14]时爱宝，冯士彦，窦红辉.《水泥土搅拌桩止水帷幕施工工艺》[J].建筑技术.2007年第38卷第03期.

[15]王德强，曹淑敏，郑玉华.《高压旋喷止水帷幕在深基坑支护工程中的应用》[J].建筑技术.2007年第02期.