第1章绪论
1.1基坑工程的发展历史及研究现状
作为基坑工程包含的深基坑工程是综合性比较强且技术繁杂的难点，也是减少工程事故提高其质量的重点;基坑工程大多是临时性工程，然而影响其稳定因素很多，比如天气变化、工程地质条件、周边的环境、工程的具体条件、地下水的情况、对施工的管理和顺序等，我们完全可以说它是一门综合性很强的系统工程。深基坑支护工程发展历史比较悠久，所涉及学科领域较多，是一门综合性学科。其包括土力学强度、岩土结构变形、岩土稳定性、以及岩土与支护结构的作用机理。
1.1.1国外发展历史及研究现状
最早提出基坑分析方法的是Terzaghi和Peck等人，他们早在20世纪40年代就提出了预估挖方稳定程度和支撑荷载大小的总应力法。50年代Bjerrum和Eide给出了分析深基坑坑底隆起的方法。60年代开始在奥斯陆和墨西哥城的软粘土深基坑中使用了仪器进行监测，这一时期基坑支护技术发展的成就主要表现在:深化并发展了对基坑支护概念的认识，发展了土压力理论，提出了较符合工程实际的挡土结构内力分析模型和计算方法，试验和测量技术以及对土性参数的确定和土体本构模型的研究等方面都得到了迅速发展。尤其是各种新型挡土结构的出现和应用为基坑支护技术的进一步发展开辟了广阔的前景，并积累了大量的工程经验，形成了较好适用性的丰富经验的设计、施工和预测基坑变形的方法。
从20世纪70年代到现在的30年间，基坑支护技术的发展进入了一个新的发展阶段。此期间，随着基坑工程的发展，与各种挡土结构相适应的设计理论不断完善，产生了指导基坑开挖的法规;基坑支护的概念也发生了变化，在原来的外部支护设计的基础上，又提出了以加固土体、提高土体自承能力为目的的内部支护的方法;施工机械的发展、施工工艺的不断改进、新型挡土结构材料的应用，为复合型挡土结构在复杂的深大基坑中的应用提供了良好的条件;计算方法上，应用有限元理论对土压力、基坑稳定性和基坑变形等进行联合分析的方法得到了较大发展。目前，发展新型材料用于加固和支挡土体，提高坑壁土体在基坑支护中的利用效果，改进施工工艺和加强施工管理，应用计算机进行计算和分析等，己成为基坑支护技术新的发展方向。
1.1.2国内发展历史及研究现状
在我国，从20世纪80年代初开始，在改革开放政策的指引下，基本建设蓬勃发展，高层建筑不断涌现，相应的建筑基础的面积和埋深不断增加。这时我国开始逐渐重视深基坑设计和施工领域的研究，并逐渐应用于实际工程。在深圳地区的第一个深基坑支护工程率先应用了信息反馈施工法，大大节省了工程造价。进入90年代，人们对三维立体化空间的需求不断增长。一方面城市高层建筑成为发展趋势，建筑基坑越挖越深;另一方面，地下空间的开发利用也已成为发展方向之一，地铁、地下商城、地下油库和地下停车场等大型建筑物不断增多。基坑开挖与城市建设密集、地下管线众多、建设场地狭小，周围环境要求高等不利因素的矛盾更加突出。大坡度大深度的基坑开挖给设计、施工及周围环境保护都提出了许多新的问题，使岩土工程的经典理论面临着新的课题。这一阶段，全国各地的科研机构、设计和施工单位，在学习外国先进理论、借鉴外国先进技术的基础上，积极开展了基坑工程的理论研究，在基坑支护设计基本原则;水土压力的分算与合算，土的强度等级，土压力计算方法;支护结构设计计算方法，支护结构选型等多方面进行研究。比如在上海市，建筑物密集地下管线众多，交通网络纵横，环境保护要求高，给深基坑工程设计与施工带来极大困难，虽然也有过一些事故，但总体来说设计和施工水平有很大提高，基本上达到了国际水平。将先进的仪器和计算机技术应用于实验和实测分析，各种各样的新型支护结构在我国开始大量应用;为总结我国深基坑设计与施工经验，一些大城市和地区深基坑设计与施工的法规、指南等相继出台，全国性的法规规范也己问世。有关深基坑工程方面的全国学术性会议几乎每年都在举行，正在推动着我国深基坑工程向世界水平靠近并走向领先的水平。
第2章基坑工程概况及工程地质、水文地质条件
2.1工程概况
长春国际金融中心工程位于人民大街以东，解放大路以南，岳阳街以西、至善路以北。项目总规划用地面积3.6万平方米，规划建筑密度簇50%，规划容积率<5.7。规划绿地率分250rk，总建筑面积约28.50万平方米。基坑周边环境见图2.1所示。
2.2工程地质条件
长春国际金融中心基坑工程场区勘察的最大深度50.0m，揭露的地层上部为第四系粘性土、砂土层，下部为白奎系砂质泥岩。根据岩土的物理力学性质，场地勘察深度内地层共分为6层，具体土质情况如下: 长春的气候属中温带大陆性半湿润一半干旱季风气候，春季干旱多风，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥。年平均气温4.1℃-4.9℃，7月份平均气温23℃，1月份平均气温为零下17℃。冬季盛行偏西风，夏季盛行东南风，春季盛行西南风，风速季节变化明显，春季平均风速3.gm/s，最大风速3Om/S。长春地区多年平均降水量500-600，降水量不稳定，季节性变化大，年内降水量分配不均，汛期(6月份)降水量一般占全年降水量的77%，长春地区日照时数约2637小时。
第3章 基坑支护结构类型优选....................... 19-29
3.1 基坑支护类型概述....................... 19-21
3.2 基坑支护型式及其适用范围....................... 21-23
3.2.1 放坡开挖....................... 21
3.2.2 悬臂式桩(墙)支护结构....................... 21-22
3.2.3 水泥土重力式挡土墙支护结构....................... 22
3.2.4 内撑式支护结构....................... 22-23
3.2.5 拉锚式支护结构 .......................23
3.2.6 土钉墙支护结构 .......................23
3.3 基坑支护方案优化....................... 23-27
3.4 基坑支护方案优选....................... 27
3.5 技术措施....................... 27-29
第4章 基坑支护结构设计计算....................... 29-49
4.1 等值梁计算法 .......................29-41
4.1.1 等值梁法的理论依据....................... 29-30
4.1.2 等值梁法计算方法与步骤 .......................30
4.1.3 等值梁法计算....................... 30-41
4.2 用逐层开挖法计算....................... 41-48
4.3 桩入坑下深度盾恩近似法....................... 48-49
第5章 基坑支护方案设计 .......................49-57
5.1 锚杆的布设 .......................49-55
5.2 单桩设计....................... 55-57
结论
第7章结论及建议目前，我国各城市大量的基坑工程，主要集中在市区，施工场地狭小，周围环境条件复杂，基坑工程设计要考虑多方面因素。本文对长春国际金融中心基坑工程进行优化设计并进行数值模拟，得出以下结论:
1.桩锚支护结构的优化设计，应在充分考虑场地岩土条件、环境条件的基础上，选择合适的计算模式和锚点位置，达到既安全又经济的目的。本文通过对两种常规的实用计算模式逐层开挖法和等值梁法进行分析比较，确定了逐层开挖法更适合本设计，应用逐层开挖法法进行了内力计算。锚点位置的不同对支护桩的桩长、配筋和锚杆拉力的计算结果影响较大，本文对锚点位置进行了优化选取，提出了运用多目标优化方法求最佳的锚点位置，计算得到本设计的最佳锚点位置在桩顶下4.sm、gm、12.sm、16m处。
2.论文确定了基坑支护方案，对锚杆进行了配筋设计以及稳定性验算。此外，计算了单桩所用纵筋的数量、配筋率、钢筋间距等。最终确定桩主筋为12中18，单桩桩长为29mo
3.通过基坑整体稳定性验算充分验证了基坑是稳定的，设计是合理的。
4.在有限元分析程序中，采用MIDAS/GTS软件进行建模计算分析，分析结果与结构实际情况较接近。随着荷载步的增加支护结构的侧向位移也不断增加，桩顶位移变化不是很大但是桩身的侧向位移比较大，因此对于深基坑应加强对支护结构的监测，若发现侧向位移持续大幅度增加应采取必要加固措施。#p#分页标题#e#
随着基坑开挖越来越深，锚杆逐渐发挥作用，所受拉力越来越大，锚杆轴力峰值有向锚杆末端偏移的趋势，这说明基坑边坡的潜在滑移面在向内发生移动，潜在滑动土体越来越大。在锚杆的末端轴力基本上为零，说明本工程所用锚杆的长度已经足够，再通过增加锚杆长度以增大抗拔力是没有意义的。墙体强度、锚杆刚度符合要求的情况下，再通过增加墙体厚度、锚杆面积来减小位移作用不大，因此，主要借助增加墙体厚度来减小位移的做法并不合理。从经济的角度考虑，在满足变形控制要求时，应尽量选用小直径的桩，锚杆的面积对于本工程建议不应大于2000mm。
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