第1章 绪论
1.1 课题背景
基坑工程是一类起源久远的工程，放坡和简易的木桩支护可以追溯到古代，人类土木工程的发展促进了基坑工程的发展 [ 1]。20 世纪末，在我国经济日益市场化的趋势下，土地供应形势日趋紧张，地价节节攀升，地王记录不断被刷新。开发商花越来越多钱买地，在有限的土地资源上如何实现商品价值最大化就成了首要问题。我们看到建筑密度越来越大，建筑高度屡创新高，与此同时为了适应高层、超高层建筑的体量[ 2 ]，基坑也就挖的越来越深。 深基坑的支护结构形式有很多种，桩锚式支护结构体系（见图 1-1）由于高性能、支护安全、施工方便等一系列特点，很多工程项目比选深基坑支护方案时候都是首选 [3]。在设计桩锚支护的结构计算过程中往往要用到了土力学、弹性力学、结构力学等专业基础课上所学的力学知识的内容 [ 4 ]，是一项难度较高、综合性较强的课题。 基坑失事的发生率在我国大型城市较为突出。2005年，建设部曾做过一个相关统计，统计结果显示，在已经发生的建筑事故中，有一半以上是出在基坑这个分部工程中，而这一半的基坑所引发的的事故中 [5]，又有80%原因是设计的失误和施工的不规范。如深圳有个星河世纪小区，2005年3月，在挖基坑的过程中，由于支护结构设计与施工不当，发生了坍塌，最严重的是塌方压断了地下煤气的管道，煤气发生外泄，当时形势万分危急，有关部门紧急疏散周围的几千居民，虽然最后局面被控制住，没有发生重大安全事故，但是也造成一定危害；另外，2005年7月21日，广州的海珠城广场在深基坑施工过程中，发生了重大安全事故，基坑南侧支护结构塌陷，周围附近的四栋楼也被波及发生了塌陷，当场就有3人死亡，距离较近的广州地铁二号线也发生了坍塌，停运了48小时，造成了极大恐慌[6]。
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1.2 桩锚支护结构研究现状
在深基坑的各种支护方案中，人们越来越重视桩锚支护，它是一种把抗滑桩支护形式和锚杆支护形式综合应用后得到的一种复合支护形式,现实应用中抗滑桩主要采用排桩，它主要起的是挡土体系,锚杆一般为预应力锚索，它主要起到支撑作用 [9]。一般，在场地狭窄不具备大面积放坡开挖的条件下，或者城市闹市区，建筑物多，开挖过程对周围环境影响大，这时候桩锚支护的优势就被体现出来了，它既不需要大面积扩大基坑开挖范围，又有很好的稳定性，所以人们都会选用它。另外，桩锚支护中排桩在挡土之余还被用来止水，一举两得，采用桩锚支护体系的基坑开挖深度大大的增加，20m 之内都是适用的，而且最关键的是经济性比较好。 国内外的多位学者都对桩锚这种支护形式进行了实验研究，取得了很多成就[10]。 国内，韩杰[ 11 ]指出在计算土压力的方法中，如果使用经典土压力法计算时，土压力跟实际情况不符，经典土压力法假设基坑开挖其间，随着深度的变化土压力是不变的，显然这是不合理的，那么使用经典土压力法设计计算桩时，桩的受力分析就出现与实际情况不符的情况，那么按照这种方法计算的桩身配筋也就不对了。如何弥补这种错误呢，他提出了使用双向等量配筋的概念，这种方法计算出的桩的配筋是可行的。王春波[12]对在挖深基坑过程中，使用桩锚结构进行支护的，对桩的配筋验算过程中配筋应用的应力和弯矩进行分析，得出了使用弹性法计算是符合实际情况的，特别是比经典土压力法更合理，所以指出在桩锚支护结构设计中应使用弹力法。
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第2章 工程概况及工程地质条件
2.1 工程概况
本项目（见图2-1）位于深圳市南山区科技工业园，科苑路东侧、科华路西南侧、科智东路北侧，科慧路西侧。场地西北侧为五洲医院，医院南侧一层建筑紧临用地红线，医院主体建筑距离建筑红线约15m；东侧为沛鸿电子，其两层宿舍距离红线最近距离约1m。 拟建工程由 3 栋 23F 研发大楼及裙楼组成，地下部分为全地下室，地下室为三层地下室，地下室底板标高为-14.80m，底板厚度按照 1.0m 考虑，确定坑底开挖面为-15.80m，场地±0.00 为绝对高程 17.10m，坑底标高为1.30m。基坑开挖周长约 857.97m，面积约 28696.16m2。
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2.2 工程地质条件
本基坑工程位于深圳市南山区科技园区，场地原始地貌为低丘坡地地段，后经取土整平，现场地地势平坦，场地表面大部分地段为水泥路面及原建筑物拆迁后残留基础地段，勘察场地钻孔高程介于填海再固结预压堆载而成，场地地势大部分较四周为高，仅西、北两侧较低，勘察时场地南东部新近堆积了大量的建筑垃圾及淤泥，地形高低不平，孔口地面标高为 15.25～18.21 m，高差 2.96 m。
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第 3 章 基坑支护方案比选 ........ 17
3.1 常用深基坑支护结构形式 .... 17
3.2 本工程基坑支护方案比选 .... 18
3.3 方案设计具体内容 .......... 19
3.3.1 桩锚支护分段结构设计 ........... 19
3.3.2 基坑支护结构参数 ...... 20
3.4 本章小结 .......... 22
第 4 章 基坑支护结构设计计算与稳定性验算 ........ 23
4.1 理正软件简介 ...... 23
4.2 结构计算 .......... 23
4.3 本章小结 .......... 78
第 5 章 监测设计 ........ 79
5.1 基坑监测设计 ...... 79
5.1.1 监测频率 ...... 79
5.1.2 预警值 ......... 80
5.2 监测点的设置 ....... 80
5.3 本章小结 ........... 82
第5章 监测设计
5.1 基坑监测设计
信息技术在深基坑施工中的应用越来越广泛，通过合理的监测设计，施工单位能够实施掌握基坑支护施工过程中，基坑的变形状态，及时发现问题，进行补救，避免发生不必要的损失。本工程对基坑进行了监测设计，主要针对了基坑各方面的变形展开的观测设计，变形观测的主要内容有：基坑顶的位移观测、周边建筑物、道路及重要管线的沉降观测[38]。坑顶道路沉降观测、建筑物变形观测及水位观测于挖孔桩施工开始时进行观测，坑顶水平位移、测斜观测、钢筋应力观测及锚索支锚力观测于土方[39]开始开挖后进行观测，监测精度要求不低于二等精度要求，详见表 5-2 基坑安全等级按一级考虑，此外，当变形不断加大，或变形速率超过3mm/天或连续3d超过该值的80%时，应及时进行报警。监测项目绝对值（mm）控制值维护结构顶部水平位移300、0.20%H，周边建筑物及道路管线沉降位移200、15%H，H为基坑开挖深度[40]。
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结论
本文以实际工程为例，该基坑面积大开挖深度大，周边环境复杂，基坑安全等级为一级。通过研究得出以下结论:
（1）：在研究工程概况、场地工程地质条件的基础上，对基础支护方案进行了对比分析，其结果是采用桩锚支护结构方案，因周边环境与开挖深度不同，整个基坑分成七段进行支护方案设计与计算，该做法具有一定创新性。
（2）用理正深基坑支护设计软件进行设计计算，得到基坑各段内的最大水平位移、弯矩、剪力，以及稳定性验算的各种系数，都满足基坑稳定性及规范要求，也说明了设计的合理性及安全性
（3）利用 MIDAS/GTS 有限元软件，对基坑支护方案进行数值模拟分析，采用莫尔—库伦土体模型，进行有限元剖分，定义施工阶段，得到土体水平位移，竖向位移，支护结构内力的模拟结果，该结果满足基坑稳定性和规范要求。
（4）利用基坑监测设计进行监测，得到有关土体水平位移，竖向垂直位移，桩身应力变化等方面的数据结果，该监测结果满足基坑稳定性及规范的要求。
（5）采用力争软件进行设计计算，其结果与 MIDAS/GTS 有限元软件模拟的结果、与监测结果基本吻合，都满足基坑稳定性和规范要求。
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参考文献(略)