一、基本情况
本工程为某高层建筑的沉井基坑工程，基坑深度为18m，基坑周长为120m，基坑内部分为两个区域，分别为机房区和停车场区，机房区域面积为200m²，停车场区域面积为800m²。基坑周边地面为混凝土路面，地下水位深度为3m，地下水位上方为黄土层，黄土层下方为砂砾层。
二、设计要求
1、基坑开挖后，基坑内部不得出现渗漏现象。
2、基坑开挖后，基坑周边地面不得出现沉降现象。
3、基坑开挖后，基坑周边建筑物不得出现裂缝现象。
三、设计方案
1、基坑开挖后，首先在基坑底部铺设一层厚度为0.3m的砂垫层，以保证基坑底部的平整度和稳定性。
2、在砂垫层上铺设一层厚度为0.2m的素混凝土垫层，以保证基坑内部不出现渗漏现象。
3、在素混凝土垫层上铺设一层厚度为0.3m的砂垫层，以保证基坑周边地面不出现沉降现象。
4、在砂垫层上铺设一层厚度为0.2m的素混凝土垫层，以保证基坑周边建筑物不出现裂缝现象。
四、验算过程
1、砂垫层验算
根据基坑深度为18m，地下水位深度为3m，砂砾层的承载力为150kPa，砂垫层的厚度为0.3m，砂垫层的承载力为100kPa，可得砂垫层的稳定性验算如下：
砂垫层的自重Q1=γ1×H1=19.6×0.3=5.88kN/m²
砂垫层的水压力Q2=γw×H2=9.81×3=29.43kN/m²
砂垫层的有效应力σ1=Q1-Q2=5.88-29.43=-23.55kN/m²
砂垫层的承载力Nc=100kPa
砂垫层的安全系数Fs=Nc/σ1=100/-23.55=-4.25<1
由此可见，砂垫层的稳定性不满足要求，需要增加砂垫层的厚度或者采用其他的稳定措施。
2、素混凝土垫层验算
根据基坑深度为18m，地下水位深度为3m，素混凝土垫层的厚度为0.2m，素混凝土垫层的抗渗性要求为K=1×10^-8m/s，可得素混凝土垫层的稳定性验算如下：
素混凝土垫层的自重Q1=γ2×H2=24×0.2=4.8kN/m²
素混凝土垫层的水压力Q2=γw×H2=9.81×3=29.43kN/m²
素混凝土垫层的有效应力σ1=Q1-Q2=4.8-29.43=-24.63kN/m²
素混凝土垫层的抗渗性K=1×10^-8m/s
素混凝土垫层的稳定性验算公式为：K≥(Q2-Q1)/[H2×(σ1-σ3)]
其中，σ3为地下水位上方的有效应力，可取为0。
素混凝土垫层的稳定性验算结果为：K≥(29.43-4.8)/[3×(-24.63-0)]=1.05×10^-9m/s
由此可见，素混凝土垫层的稳定性满足要求。
3、砂垫层验算
根据基坑深度为18m，地下水位深度为3m，砂砾层的承载力为150kPa，砂垫层的厚度为0.3m，砂垫层的承载力为100kPa，可得砂垫层的稳定性验算如下：
砂垫层的自重Q1=γ1×H1=19.6×0.3=5.88kN/m²
砂垫层的水压力Q2=γw×H2=9.81×3=29.43kN/m²
砂垫层的有效应力σ1=Q1-Q2=5.88-29.43=-23.55kN/m²
砂垫层的承载力Nc=100kPa
砂垫层的安全系数Fs=Nc/σ1=100/-23.55=-4.25<1
由此可见，砂垫层的稳定性不满足要求，需要增加砂垫层的厚度或者采用其他的稳定措施。
4、素混凝土垫层验算
根据基坑深度为18m，地下水位深度为3m，素混凝土垫层的厚度为0.2m，素混凝土垫层的抗渗性要求为K=1×10^-8m/s，可得素混凝土垫层的稳定性验算如下：
素混凝土垫层的自重Q1=γ2×H2=24×0.2=4.8kN/m²
素混凝土垫层的水压力Q2=γw×H2=9.81×3=29.43kN/m²
素混凝土垫层的有效应力σ1=Q1-Q2=4.8-29.43=-24.63kN/m²
素混凝土垫层的抗渗性K=1×10^-8m/s
素混凝土垫层的稳定性验算公式为：K≥(Q2-Q1)/[H2×(σ1-σ3)]
其中，σ3为地下水位上方的有效应力，可取为0。
素混凝土垫层的稳定性验算结果为：K≥(29.43-4.8)/[3×(-24.63-0)]=1.05×10^-9m/s
由此可见，素混凝土垫层的稳定性满足要求。
五、结论
根据以上的验算结果，可以得出以下结论：
1、砂垫层的稳定性不满足要求，需要增加砂垫层的厚度或者采用其他的稳定措施。
2、素混凝土垫层的稳定性满足要求，可以采用本设计方案。
3、在实际施工中，应根据具体情况进行调整和优化，以保证基坑工程的稳定性和安全性。"