南京下关滨江航运基坑（开挖深度10m）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

一、选题背景与目的

随着社会的不断发展和经济水平的提高，人口密度的增大，城市中基坑支护技术也不断发展，面对不同的工程环境，采用何种支护形式显得非常重要，而且一个支护设计方案是否合理的标准是能否保证基坑及周围环境的安全和造价低。

作为一名城市地下空间工程专业的学生，本课题可以很好得将我大学所学的专业知识进行系统的整理与应用。本文先介绍了南京下关滨江航运基坑的工程概况，包括水文地质，工程地质和周围环境状况，然后通过结合对现有基坑开挖支护方法和基坑实际情况如开挖要求的比较选择出了适合本课题的开挖支护方案。接下来通过土压力的计算、结构内力的计算，配筋、验算包括电算、支撑设计、变形估算等对基坑的开挖支护作了理论上的数据分析，特别地选择具有代表性的支护段面进行详细的设计计算，然后确定适宜本工程的支护结构体系和止水、降（或排）水方案，接下来通过施工组织说明了各个工序施工的工法和应注意的问题，最后编写设计计算书及绘制设计施工图，完善书面设计文件。

通过毕业设计环节，使自己将本科期间所学的基础知识，专业知识以及计算机软件应用等方面的知识进行了一次全面的，综合的检测，使我全面系统地融合所学的理论知识和专业技术并运用于解决实际问题中去。

本设计过程，涉及《土力学与土质学》、《结构力学》、《混凝土结构设计》、《材料力学》、《基础工程学》等专业课程的基础知识，这样就可以把我以前学到的所有的专业知识进行一个总结和归纳，是对我四年来所学基础和专业知识进行的一次总考核，也是一个重要的实践环节。可以在熟悉任务书的基础上提高自己查阅、搜集有关设计资料的综合能力，提高综合知识的应用能力。熟悉工程设计的全过程，掌握工程设计的基本原则、基本方法、基本程序及基本技术，获得工程设计的基本训练。培养自己综合运用各门学科的理论知识，提高分析和解决工程实际问题的能力。通过毕业设计对大学期间所学的知识做一个系统的总结和应用，对所学的知识得以系统的深化。掌握建筑、结构设计的

程序、方法、步骤，为毕业后能尽快地适应本专业工作打下良好的基础。培养独立自主的能力，认真的学习态度，加强团队合作、敬业的精神。

二、基坑设计方案

基坑开挖是否采用支护结构，采用何种支护结构应根据基坑周围环境、地下结构的条件、开挖深度、工程地质和水文地质、施工作业设备、施工季节等条件因地制宜地按照经济、技术、环境综合比较确定。

基坑支护包括两个主要的功能：一是挡土，二是止水。目前工程所采用的支护结构型式多样，通常可分为桩(墙)式支护体系和重力式支护体系两大类；根据不同的工程类型和具体情况这两类又可派生出各种支护结构型式，且其分类方法也有多种。因为支护结构分挡土(挡水)及支撑拉结两部分，而挡土部分因地质水文情况不同又分透水部分及止水部分。

（一）常用支护结构

不用任何支护结构的基坑开挖为放坡开挖，可概括为下表1所示的几种类型。在一个基坑中，不同安全等级的侧壁可以采用不同的支护形式，同一断面的上下部分的支护也可以不同。支护类型有：(1)深层搅拌水泥土围护墙；(2) 排桩支护；（3）钢板桩支护①槽钢钢板桩；②热轧锁口钢板桩；（4) 地下连续墙；(5) 锚杆支护和土钉墙；(6) 加筋水泥土墙。

表1为主要开挖及支护结构的选型表

表1 开挖及支护结构的选型表

（二）常用降水方案

基坑降水方法主要有：明沟加集水井降水、轻型井点降水、喷射井点降水、电渗井点降水、深井井点降水、管井降水等。

明沟加集水井降水是在开挖基坑的一侧、两侧或四周，或在基坑中部设置排水明沟，在四角或每隔20～30m设一集水井，使地下水流汇入集水井中，再用水泵将地下水排出基坑。排水沟深度应始终保持比挖土面低0.5m左右；集水井应比排水沟低0.5～1m，或深于抽水泵进水阀的高度，并随基坑的挖深而加深，使地下水位低于开挖基坑底的0.5m。

轻型井点降水是轻型井点是人工降低地下水位的一种方法，它是沿基坑四周或一侧将直径较细的井管沉入深于基底的含水层内，井管上部与总管连接，通过总管利用抽水设备将地下水从井管内不断抽出，使原有地下水位降低到基底以下。

喷射井点降水是在井点管内部装设特制的喷射器，用高压水泵或空气压缩机通过井点管中的内管向喷射器输入高压水或压缩空气形成水气射流，将地下水经井点外管与内管之间的间隙抽出排走。本法设备较简单，排水深度大，可达8~20米，比多层轻型井点降水设备少，基坑土方开挖量少，施工快，费用低。适用基坑开挖较深、降水深度大于6米、小于20米、土渗透系数为0.1~20.0m/d的填土、粉土、黏性土、砂土中使用。

电渗井点降水是利用井点管（轻型或喷射井点管）本身作阴极，沿基坑外围布置，以钢管（φ50-75mm）或钢筋（φ25mm以上）作阳极，垂直埋设在井点内侧，阴阳极分别用电线连接成通路，并对阳极施加强直流电电流。

深井井点降水是在深基坑的周围埋置深于基底的井管，使地下水通过设置在井管内的潜水电泵将地下水抽出，使地下水位低于坑底。适用于渗透系数较大（10～250m/d）、土质为砂类土（或有流砂和重复挖填土）、地下水丰富、降水深（15～50m）、时间长的深井井点降水工程。

管井降水是指沿基坑每隔一定距离设置一个管井，每一个管井单独使用一台水泵不断抽水降低地下水位。此方法具有设备较为简单，排水量大，可代替多组轻型井点作用，水泵设在地面，易于维护等特点。适用条件：

1、第四系含水层厚度大于5.0m；

2、基岩裂隙和岩溶含水层，厚度可小于5.0m；

3、含水层渗透系数K宜大于1.0m/d；

4、适用于降水深度3～5m。

因此，结合国内外方法和南京以往常用支护方法，本课题初步采用的设计方案为：围护结构采用钻孔桩加二道内支撑局部三层的支护体系，基坑外围采用搅拌桩作为止水帷幕坑，坑内局部及坑中采用水泥土搅拌桩进行加固。

三、总结

通过参阅国内外的文献资料及专业参考书，对于自己的课题有了大概的构思。我的设计针对南京地区的工程，所参阅的文献大多数也是南京地区或者相似环境条件地区的。余志成、施文华的深基坑支护设计与施工提供了很多很好的深基坑支护的设计

与施工方法；李俊才等的南京地区深基坑支护设计现状及存在的问题对于我后期关

于现今南京地区基坑工程中遇到的问题提供了很大的帮助，我也学到了很多比书本上更

具体的工程实例，对于自己的课题设计有了更加清晰的认识与学习；周伟明的基坑工

程事故的施工原因浅析为我此次设计最后的工程事故分析提供了很好的参考，使我对

于工程设计的认识加深一步；还有很多其他作者的关于具体某一种工法的知识，让我可

以综合分析最后确定一种较为合理的设计方案。

综上所述，在做毕业设计(南京下关滨江航运基坑（开挖深度10m）支护设计时,要根据规范以及实际的环境,选取构件参数和设计参数。此外,还要多了解一些结构细部构

造等设计。通过查看规范,杂志等文献资料,对建筑结构的基坑设计有一个具体的认识,

争取将毕业设计做好。

对我来说，这是一次很好的机会，可以用它来检查和提高自己对基础理论和专业知

识的理解、掌握程度及综合应用的实践能力。这也是毕业设计的目的和意义所在。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一、 工程概况

1.1 基坑工程总体概况

南京市下关滨江航运中心项目为一幢31层局部5层精装修办公楼（商埠街地块),四幢22层局部2至4层精装修办公楼（永宁街地块），设有单层至2层地下车库。位于南京市下关区，由南京长江国际航运中心开发建设有限公司投资，南京正滨房地产开发有限公司承建。该项目共有3个地块，商埠街1-2F地块、永宁街1-3F、1-3H地块，地块位于郑和中路两侧，规划可建设用地面积约为35102.1m2，拟建写字楼、会议培训中心、综合配套设施总建筑面积约29万平方米。其中永宁街1-3F、1-3H地块项目占地面积约24684.1平方米，共建四幢商务写字楼，高度约100米，裙楼4层。商埠街1-2F地块项目；占地面积约10418平方米，共建一幢商务写字楼，高度约150米，裙楼6层。

本课题详细研究永宁街高端商务区09＃地块。该地貌单元属于长江漫滩地貌，开挖深度10m，富含地下水，稳定地下水位7.41~7.55m，场地环境类别为Ⅱ类，场地地下水和土对砼和钢筋砼中的钢筋具微腐蚀，基坑侧壁安全等级为Ⅰ级，重要性系数为1.1。本工程位于南京市惠民大道与建宁路交叉口，除南面为空地外，其他三面均临近道路，详见总平面图。本工程0.000相当于黄海高程9.200m，现有自然地面高程8.7~9.200m。

基础形式为钻孔灌注桩基础。

1.2 基坑周边环境

东侧：东侧地下室外墙线距离用地红线约为4.50m，红线外围永宁街，永宁街外为大部分为1~2层砖混民房，东南角距地下室约11.10m处存在有一栋7层建筑物，为管桩基础，其它部位多为1~2层民房，为待拆区。

南侧：地下室外墙线距用地红线约4.6~5.5m，红线外为石桥街（现为空地）。

西侧：西侧距离用地红线约6.70~8.30m，红线外郑和中路及惠民大道高架桥，路边距地下室边线最近约9.7m。

北侧：北侧为建宁路，路边距用地红线约4.5~5.7m，距地下室边线约7.3m。

基坑四周铺设有多种地下管线，但红线内管线在基坑施工前移除。

具体管线分布如下表：

1.3 设计开挖深度

本工程设二层地下室，负二层底板顶标高-9.900，板厚800mm，垫层为100mm厚C15素混凝土找平层；基坑设计开挖深度：10.8m（普遍区域）,局部三层地下室区域开挖深度13.15m,电梯井开挖深度达15.30m。

1.4 场区内工程地质及水文地质情况：

1.4.1 工程地质条件

根据岩土工程勘察报告，基坑开挖深度影响范围内的土层自上而下依次为：

（1）杂填土（地层代号①1），杂色，主要由混凝土地坪、砖块、混凝土块、房屋地基、建筑垃圾和碎石等填成，含少量粘性土，堆积年限大于10年，呈湿～饱和、稍密状态，局部地段为临时拆迁堆积的松散状态的建筑垃圾。该层层顶标高8.14～11.67m，层底标高0.43～8.83m，厚度为0.50～8.60m，平均厚度为2.34m；

（2）素填土（地层代号①2）,杂色，主要由粘性土填成，局部地段为生活垃圾，间夹少量碎石，堆积年限大于10年，呈湿～饱和、稍密状态。该层层顶标高4.74～8.83m，层底标高-4.05～6.30m，厚度为1.10～11.60m，平均厚度为5.30m。

（3）淤泥质粉质粘土（地层代号③2）灰～灰褐色，夹薄层粉土和粉砂，有水平层理，局部含螺壳碎片及腐植物，干强度中等，韧性中等，呈饱和、流塑状态，局部为软塑状态。该层层顶标高-4.59～6.30m，层底标高-24.95～-8.23m，厚度为9.00～27.20m，平均厚度为15.54m，场地内均有分布。

（4）粉质粘土（地层代号③3）,灰～灰褐色，夹薄层粉土和粉砂，有水平层理，局部呈互层状，无摇震反应，稍有光泽，干强度中等，韧性中等，呈饱和、软塑状态，局部为可塑状态。该层层顶标高-24.95～-8.23m，层底标高-46.11～-22.85m，厚度为10.00～32.00m，平均厚度为21.70m，场地内均有分布。

各土层的物理力学指标见下表：

1.4.2 水文地质情况：

场地内的地下水有上部滞水、孔隙承压水和基岩裂隙水三种类型。上部滞水赋存于人工填积层中，大气降水、地表水渗入是其主要的补给来源；孔隙承压水赋存于第四系的粉细砂、中粗砂夹卵石层中，上部水体渗透和横向补给是其主要的补给来源；基岩裂隙水赋存于下伏基岩岩体裂隙中。勘察期间测得上部滞水稳定水位深度为0.40～3.80m，相当于绝对标高5.18～10.07m，根据地区勘察经验，上部滞水年变幅约为0.50～1.00m；孔隙承压水具承压性，根据本次勘察在场地内做的两个承压水头观测孔成果，拟建场地承压水头埋深5.68～6.36m，相当于标高3.00～3.21m；基岩裂隙水总体看水量不大且不均匀。

二、本课题拟解决的问题

通过本课题拟解决如下几点问题：

（1）熟悉工程设计中常用的设计规范，正确的解决工程设计中的各种实际问题，了解工程设计人员实际设计的内容、初步了解工程设计的基本方法，并能在设计中正确考虑影响设计的各项因素。

（2）综合运用所学的基础理论知识和专业知识，正确地解决工程设计中的实际工程问题，了解工程设计人员实际设计的工作内容、初步掌握工程设计的基本方法，并能在设计中正确地考虑设计的各项因素。

（3）熟练得运用相关软件和绘图软件，所绘工程图纸应符合国家建筑制图的统一标准，并能正确清晰地表达设计意图。

（4）熟悉基础工程设计施工全过程，掌握深基坑支护结构体系设计的原则、内容、程序和方法。根据工程特点，提出合理可行的基坑支护设计方案，力求使设计达到美观、适用、经济、安全。

（5）制定止水、降（或排水）方案，选择具有代表性的支护段面进行详细的设计计算，编写设计计算书及绘制设计施工图，完善书面设计文件。

三、研究方法

基坑支护方法的确定按下列步骤进行：

⑴ 根据课题任务书查阅相关国内外文献和现行规范以及对专业课本进行温习，了解基坑设计的大致整理。

⑵ 根据工程结合地形地貌、地层结构、地质条件、地下水条件、环境情况和对周围建筑的影响等因素，初步选定几种可供考虑的基坑支护方案。

⑶ 对初步选定的基坑支护方案，分别从原理、适用范围、效果、施工进度和对环境的影响等方面进行综合分析和比较，选择最佳的基坑支护方法，必要时也可选择两种或多种基坑支护措施组成的综合方法。

⑷ 对已选定的基坑支护方法，宜按建筑物（构筑物）安全等级和场地复杂程度，进行理论计算和结合相应软件的电算，并进行比较，分析原因等。

总之，基坑支护结构是一个各部分有内在联系且共同作用系统，设计时要综合考虑多种因素。这些因素各有特点，并密切联系，构成了一个复杂的系统，因而基坑支护结构设计应有系统分析的理念，以安全、经济、适用为目标，以工程规范为指导，综合考虑施工、环境要求，对方案进行优化改进，保证基坑支护结构设计的目标得以实现。

四、设计原则

（1）深基坑工程是指开挖深度超过5m（含 5m）的基坑（槽）的土方开挖、支护、降水工程或者开挖深度虽未超过 5m，但地质条件、周围环境和地下管线复杂，或影响毗邻建筑（构筑）物安全的基坑（槽）的土方开挖、支护、降水工程。

（2）稳定：指基坑周围土体的稳定性，即不发生土体的滑动破坏，因渗流造成流砂、流土、管涌以及支护结构、支撑体系的失稳。

（3）强度：支护结构，包括支撑体系或锚杆结构的强度应满足构件强度和稳定设计的要求。

（4）变形：因基坑开挖造成的地层移动及地下水位变化引起的地面变形，不得超过基坑周围建筑物、地下设施的变形允许值，不得影响基坑工程基桩的安全或地下结构的施工。

（5）贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。除了应满足工程设计要求外，尚应做到因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源。

（6）航运基坑结构设计与构造主要取决于具体基坑工程的周边环境条件、开挖深度、工程地质及水文地质条件、施工作业设备、施工季节及施工工期以及工程造价等因素。

五、工作安排