溧阳金鼎湾住宅小区基坑(9.5米)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

随着城市的建设，经济的快速发展，人口数量以及人群消费水平的高速提升，人们日益关注地下空间的开发利用，愈益要求开发三维城市空间。目前各类用途的地下空间已在世界各大城市中得到开发利用，诸如高层建筑多层地下室、地下铁道及地下车站、地下停车库、地下街道、地下商场、地下医院、地下仓库、地下民防工事以及多种地下民用和工业设施等。现如今评价一个城市的交通、经济、国际化等要素，通常要看此城市所具有的一系列地下工程设施。与此同时，对基坑支护技术的要求也是日益提升。

1.国内外发展状况

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

1.工程概况

拟建场地位于溧城镇，西园路之北，碑亭巷之西，交通方便。拟建工程为金鼎湾住宅小区工程。

项目各单体工程的性质、规模、荷载、结构特点、基础形式、基础埋置深度等一览表如下：

受甲方委托，我公司于2013年2月23~3月25日对拟建场地进行了岩土工程详细勘察。

工程重要性等级为二级，场地及地基复杂程度等级均为二级，据此岩土工程勘察等级为乙级。地基基础设计等级高层为乙级，地下车库及其他多层建筑为丙级，基坑侧壁安全等级为二级，建筑桩基设计等级为乙级，抗震设防类别为丙类。

2.基坑周边环境

拟建场地位于溧城镇，西园路之北，碑亭巷之西。勘察场区及周边无不良地质作用存在，根据区域地质资料，场地附近及周边无影响场区稳定性的全新活动断裂和发震断裂通过，场地稳定，适宜本工程建设。

3.工程、水文地质条件

1）工程地质条件

拟建场地位于溧城镇，西园路之北，碑亭巷之西。

（1）地形、地貌

在地貌上，本场区属宜溧平原西南缘之平原地貌。场地原为居民居住区，有厂房，地表层大部为水泥地面，地面下有老基础，为方便施工，将部分施钻场地进行了开挖，所以场地高低不平。

（2）土层条件

场地地面标高在1.7（开挖后坑底标高）~5.3m，高差3.6m，土层①为第四系全新统（Q4）杂填土层，②层为第四系全新统河湖相沉积层（Q4l），③、④层为第四系全新统冲积层（Q4al），⑤层为第四系上更新统洪冲积层（Q3pl al）及以前地层，基底为白垩系上统砂岩，根据区域地质资料及钻探资料，基岩埋深在44.8~45.6m左右。

根据钻探、取土与野外鉴别、土工试验结合静探曲线线型特征综合分析，将场地土按土类型、工程特性，自上而下划分为8层，共8个层位，现将本场地各土层特性分述如下：

①杂填土层：杂填土以建筑垃圾为主，见有石块和原钢筋混凝土基础以及生活垃圾等，灰黑色，结构较松散，高压缩性，填龄约20年，工程性质差。厚度0.3~3.5m，平均值1.70m；层底标高1.17~3.30m，平均值2.33m；埋深0.3~3.5m，平均值1.7m。局部厚度变化较大。

第四系全新统河湖相沉积层（Q4l）：

②淤泥质粉质粘土：含粉质粘土和少量有机质，灰色，灰褐色，流塑，无摇振反应，干强度及韧性中等，高压缩性，工程性质差。层厚1.2~6.1m，平均值2.68m；层底标高-3.77~1.41m，平均值-0.33m；埋深1.4~8.3m，平均值4.17m。分布稳定，局部厚度变化较大，场地西北角厚度相对较大。

第四系全新统冲积层（Q4al）：

③粉质粘土：含粘土，灰黄色，黄褐色，可塑，含FeMn质胶膜，无摇振反应，干强度及韧性中等，中压缩性，工程性质良好。层厚1.7~5.6m，平均3.37m；层顶标高-3.77~1.41m，平均值-0.33m；层顶埋深1.4~8.3m，平均值4.17m。分布较稳定，局部厚度变化较大。

④粉土（夹粉质粘土）：局部夹粉质粘土，分布不均一。黄褐色，灰黄色，湿，中密，中等压缩性，工程性质较好。层厚0.7~3.4m，平均值2.17m；层顶标高-7.37~-1.39m，平均值-3.03m；层顶埋深5.0~11.9m，平均值6.84m。场地西北角缺失，局部厚度变化较大。

第四系上更新统洪冲积层（Q3pl al）：

⑤粉质粘土：含粘土。黄褐色，绿黄色，灰蓝色，硬塑，局部可塑。含FeMn质结核，无摇振反应，干强度及韧性中等偏低，中等偏低压缩性，工程性质良好。层厚1.5（静探孔）~25.3m，平均值11.85m；层顶标高-8.27~-3.29m，平均值-5.54m，层顶埋深7.0~11.7m，平均值9.20m。分布稳定。

⑥中砂：局部夹薄层粉砂、粗砂。暗黄、灰褐色，湿，中密，中等偏低压缩性。工程性质良好。层厚3.9~5.6m，平均值5.0m；层顶标高-30.61~-28.38m，平均值-29.52m；层顶埋深33.40~35.30m，平均值34.38m。分布稳定。

⑦砾石：主要为圆砾及卵石，少量角砾。灰色，灰黄色。石质粒径在30~150mm，最大可达500mm。湿~稍湿，中密~密实。工程性质好。层厚5.4~6.1m，平均值5.77m；层顶标高-35.32~-33.98m，平均值-34.52m；层顶埋深39.0~39.8m，平均值39.38m。分布稳定。

白垩系上统泥岩（砂质泥岩）

⑧强风化砂岩：褐红色，棕红色，为极软岩，极破碎~破碎，岩体基本质量等级分类属Ⅴ类。使用合金钻头钻进容易，工程性质好。揭露层厚4.4~5.2m，平均值4.85m；层顶标高-40.75~-39.98m，平均值-40.29m；层顶埋深44.8~45.6m，平均值45.15m。分布稳定。

（3）气象条件

溧阳地处长江三角洲内陆平原与天目山麓接攘地带，属亚热带大陆性季风气候，四季分明，雨量充沛，温暖湿润。

2)水文地质条件

（1）孔隙潜水

赋存于包气带①土层中的孔隙潜水，主要受大气降水及地表水渗透补给，以蒸发及地下径流的方式排泄。地下水埋藏浅，埋深于地面下0.1~1.5m（标高3.53~3.89m），对基坑开挖有一定影响。

（2）承压水

赋存于④土层中的弱承压水，其埋藏深度相对较大，对本场地基坑开挖影响不大，对桩基础施工有一定影响；赋存于⑥、⑦土层中的承压水，对本场地基坑开挖无影响，对桩基础施工有一定影响。

3）基坑设计参数

4.本基坑支护类型

1）基坑支护体系设计

拟建4号楼及1、2、3号楼可采用桩基，桩的类型可选用预制混凝土方桩（空心方桩或实心方桩）或混凝土钻孔灌注桩，单桩承载力特征值应通过静荷载试桩确定并符合有关规定，本报告六（三）2表8桩基础估算单桩竖向承载力仅供参考；。1、2、3号楼也可采用天然地基，以③土层为基础持力层，并采取调整基础埋置深度措施。基础形式：宜采用梁筏基础；5号楼、商业楼可采用③土层为基础持力层基础形式：宜采用独立基础；地下车库可以③土层为基础持力层，并采取调整基础埋置深度措施。基础形式：宜采用梁筏基础。

A.天然地基：1、2、3、5号楼以及商业楼可采用③土层作为基础持力层，将①、②土层挖除，并采取调整基础埋置深度措施。基础形式：1、2、3号楼宜采取梁筏基础；5号楼、商业楼宜采取独立基础拟建地下车库，可采用③土层作为基础持力层，将①、②土层挖除，并采取调整基础埋置深度措施。基础形式：宜采取梁筏基础。

B.桩基：由于场地存在大范围的软弱土层，且1、2、3号楼以及4号楼荷载较大，亦可采用桩基。桩基的有关设计参数。

预制桩根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）按土的物理指标估算单桩竖向极限承载力标准值（特征值其安全系数取2）。

桩型、桩长、桩径、桩顶标高和桩端持力层：可采用预应力空心方桩，B（D）=500mm，或混凝土灌注桩，桩径D=800mm，桩顶标高：-0.8m（假定0.000=5.800，埋深6.6m）；。桩端进入持力层≥2D（D为桩径），1、2、3、5号楼以及4号楼左（11 1F）的桩端持力层采用⑤土层，为预制桩；4号楼右（30 1F）桩端持力层采用⑦土层，为灌注桩或者⑥土层，为预制桩。

2）基坑降排水设计

由于基坑开挖范围内有部分为淤泥质粉质粘土，因此需对基坑经行支护设计，宜采用降水、排桩加截水帷幕（截水帷幕可采用深层搅拌桩、排桩宜采用小直径单节实心方桩），其设计施工应符合《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）的相关规定。

建场地四周均为居民住宅楼，且相距仅6~10m，施工场地杂填土较厚，有石块和原有建筑物的基础等，施工场地条件较差，孔隙潜水埋藏浅，对正常施工有较大影响，雨季对施工影响更大。常见施工方法是：先清除原有建筑物的基础和影响沉桩的块石，然后将施工场地初步整平，铺垫大于0.5m至1.0m的碎石道垫（其中最大块石直径应小于15cm，以防影响沉桩施工），外围开挖排水沟、集水井，充分做好抽排水的准备工作，然后进行桩基施工。水可采取基坑内明排积水的降水方法。

5.计算步骤

1）土压力

土压力计算采用土压力极限平衡理论的朗肯土压力理论：

水土分算（无粘性土）

主动土压力：

被动土压力：

注：γ土的有效重度；

水的重度；

主动土压力系数；

被动土压力系数；

水土合算（粘性土）

主动土压力：

被动土压力：

注：

g土的饱和重度

2）桩的嵌固深度、桩身最大弯矩

（1）单支点支护结构

用等值梁法确定计算支点力的大小，然后根据倾覆稳定条件计算嵌固深度设计值。根据《建筑基坑支护技术教程》JGJ120-994.1条计算。

首先，根据等值梁法计算弯矩为零点的位置，令坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至坑底距离为，按下式确定：

根据静力平衡，支点力按下式确定：

注：水平荷载标准值；

水平抗力标准值；

弯矩零点位置以上基坑外侧各土层水平荷载标准值的合力之和；

合力作用点至设定弯矩零点的距离；

弯矩零点位置以上基坑内侧各土层水平抗力标准值的合力之和；

合力作用点至设定弯矩零点的距离；

支点至基坑底面的距离；

基坑底面至设定弯矩零点位置的距离。

根据抗倾覆稳定条件，并令抗倾覆稳定安全系数为1.2，考虑基坑重要性系数，嵌固深度设计值应满足下式：

根据静力平衡计算截面弯矩与剪力，设结构上某截面满足以下条件：

则该截面上的剪力即为最大剪力，其值为：

同样假设结构上某截面满足以下条件：

则该截面上的弯矩即最大弯矩，其值为：

在计算得到截面最大弯矩和最大剪力的计算值后，按下列公式计算支点力设计值、弯矩设计值M和剪力设计值V：

由设计值即可进行截面承载力计算。

（2）多支点支护结构

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：

式中：

、最危险滑动面上第i土条滑动面上土的固结不排水（快）剪粘聚力、内摩擦角；

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，当无经验时可取1.3；

作用于滑裂面上第i土条的重量，按上覆土层的天然重度计算；

第i土条弧线中点切线与水平线夹角。

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：

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）：

粘聚力系数应按下式确定：

g土的天然重度。

嵌固深度设计值可按下式确定：

当按上述方法确定的悬臂式及单支点支护结构嵌固深度设计值得

时，宜取；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时，嵌固深度尚应满足公式：

)

式中：坑外地下水位。

3）桩的配筋计算

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，从而进行桩的配筋计算。

4）围梁、围檩配筋计算

5）整体稳定性计算

6）抗隆起、倾覆、管涌验算

（1）抗隆起验算

基坑土体的开挖过程，实际是对基坑底部土体的一个卸荷过程，支护外土体因支护内土体应力的解除，向基坑内挤出，导致基坑底部土体隆起，特别是当基坑底为软土，基坑底部土体的隆起将导致基坑失稳。为确保基坑开挖施工过程的安全，在基坑支护设计计算时，尤其是在软粘土地区，如挖土深度大，可能由于挖土出卸载过多，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（太沙基公式）进行：

（2）抗倾覆验算

当水泥土挡墙重量不够大时，由于墙后的推力作用，会绕某一点产生整体倾覆失稳。因此，需要进行抗倾覆验算。倾覆稳定性验算可按下式进行：

式中：

被动土压力及支点力对桩底的弯矩；

主动土压力对桩底的弯矩；

（3）抗管涌验算

在砂性土地区，如果地下水位较高、坑底面积很大，位于透水地基上的水工建筑物，在水位差作用下地基产生承压渗流，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（见图2.3）。管涌稳定性验算可按下式进行计算：

式中：

g侧壁重要性系数；

g土的有效重度；

g水的重度；

h地下水位至基坑底的距离；

D桩（墙）入土深度。

7）止水帷幕的桩型、桩长设计和抗渗验算

（1）止水帷幕的桩型和桩长

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1.010-6cm/s。

若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：

式中：

l帷幕插入不透水层的深度；

作用水头；

b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：

)

式中：

坑外地下水位；

h基坑深度。

则桩长L可以按下式计算：

或者

式中：

x不透水层层顶深度。

（2）抗渗验算

当止水帷幕为插入不透水层时，还应进行抗渗验算，可以按基坑抗管涌验算进行。

8）混凝土支撑和立柱桩的设计

9）降水设计

（1）基坑涌水量计算

1.均质含水层潜水完整井基坑涌水量计算

2.均质含水层潜水非完整井基坑涌水量计算

3.均质含水层承压水完整井基坑涌水量计算

（2）等效半径

当基坑为圆形时，基坑等效半径应取为圆半径，当基坑为非圆形时，等效半径可按下列规定计算：

1.矩形基坑等效半径

式中：

a、b分别为基坑的长、短边。

2.不规则块状基坑等效半径

式中：

A基坑面积。

（3）降水井影响半径

降水井影响半径通过经验法计算获得：

潜水含水层：

承压含水层：

式中：

R降水影响半径（m）；

S基坑水位降深（m）；

k渗透系数（m/d）；

H含水层厚度（m）。

（4）降水

条状基坑宜采用单排或双排降水井，布置在基坑外缘一侧或两侧，在基坑（沟槽）端部，降水井布置外延长度应为基坑宽度的一倍至两倍，选择单排或双排应预测计算确定。面状基坑降水井，宜在基坑外缘呈封闭状布置，距边坡上口1～2m，当面状基坑很小时可考虑单个降水井。对于长、宽度很大，降水深度不同的面状基坑，为确保基坑中心水位降低值满足设计要求或加快降水速度，可在基坑内增设降水井，并随基坑开挖而逐步撤除。

在基坑运土通道出口两侧应增设降水井，其外延长度不少于通道口宽度的一倍。采用辐射井降水时，辐射管长度和分布应能有效满足基坑范围降水需要。降水井的布置，可在地下水补给方向适当加密，排泄方向适当减少。选择降水方法应根据施工场地及影响范围内的工程与水文地质条件、基坑支护方案、设施保护要求综合考虑，经技术经济比较择优确定。施工降水应编制方案并有相应的计算，可参照《建筑与市政降水工程技术规范》（JGJ／T111）。有条件时，降水系统应经现场试验验证降水效果，以优化方案。

降水井的数量n可按下式计算：

式中：

Q基坑涌水量；

q设计单井出水量。

设计单井出水量可按下列规定确定：

管井的出水量q（）可按下列经验公式确定：

式中：

过滤器半径（m）；

l过滤器进水部分长度（m）；

k含水层渗透系数（m/d）

6.出图

1）计算断面土压力分布图

2）基坑周边环境信息图

3）基坑支护结构平面图

4）支撑平面布置图

5）支护结构大样图（冠梁、支撑、降水、立柱等

6）基坑监测点布置图