摘 要
随着城市建设规模的不断扩大，越来越多的城市开始向高空发展以获得更多的空间，城市这种建设高层或超高层建筑来追求更多空间或作为地标性建筑，使得建设难度越来越大，对于基坑工程而言，随之而来的是基坑开挖深度的不断增加和基坑支护设计的难度增加；同时在目前智慧型城市建设背景下，对于城市地下的空间开发与利用，已经成为必然的趋势；所以，基坑和地下空间开发，在建筑工程的正常施工下，其开挖对支护结构、周围建筑物、地下管线、周边道路等多方面的影响，以及基坑支挡结构体系与土体之间的相互作用，这些对于基坑工程的研究就显得尤为重要。
本设计主要根据已有工程设计信息，分析基坑地质条件与水文条件，进行基坑开挖设计及基坑支护结构的选型，并对钻孔灌注桩和环形内支撑等基坑支护结构进行受力分析，根据受力及构造措施，对整个支挡结构体系进行截面尺寸设计和配筋；通过有限元分析软件建模，研究在不同施工工况下内支撑和灌注桩的内力变化，并与手算内力分析结果对比分析；最后编制基坑施工过程中的监测方案，实现施工全过程监测，预防安全事故发生。
关键词：基坑；支护桩；内支撑；有限元
Design and parameter optimization of foundation pit supporting pile and internal support of a building
ABSTRACT
With the continuous expansion of urban construction scale, more and more cities begin to develop into the upper air to obtain more space. Cities are tall or super-tall buildings that seek more space or serve as landmarks, It makes the construction more and more difficult. For the foundation pit project, the excavation depth of the foundation pit and the supporting design of the foundation pit will increase. At the same time, under the current background of intelligent urban construction, the development and utilization of urban underground space has become an inevitable trend. So, foundation pit and underground space development, under the normal construction of construction projects, the excavation of supporting structure and surrounding buildings and underground pipeline, the influence of surrounding roads, etc, and the foundation pit retaining structure system and the interaction between soil, the foundation pit engineering research is particularly important.
This design is mainly based on the existing engineering design information, analysis of foundation pit geological and hydrological conditions, to design foundation pit excavation and foundation pit supporting structure of selection, and the bored piles and ring support, such as the stress analysis of foundation pit supporting structure according to the mechanical and structural measures, to cross section size of the retaining structure design and reinforcement; Through the modeling of finite element analysis software, the internal force changes of supporting and filling piles under different construction conditions were studied, and the results were compared and analyzed with the results of manual internal force analysis. Finally, the monitoring scheme of foundation pit construction is worked out to monitor the whole construction process and prevent the occurrence of safety accidents.
Key words: The foundation pit; Supporting pile; Inner suppor; Finite element
设计与施工总说明
（1） 设计依据
① 《大厦项目岩土工程勘察报告》
② 大厦地下室建筑、结构施工图
③ 大厦初步设计方案文件及初步设计审查意见
④ 大厦施工图设计技术要求
⑤ 相关规程、规范
《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2012）
《建筑地基基础设计规范》（GB 50007-2011）
《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2012）
《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）
《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）
《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）
《建筑结构荷载规范》（GB5009-2012）
《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476-2008）
《建筑基坑工程技术规程》（DB33T 1096-2014）
《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）
《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2015）
《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）
《建筑基坑工程监测技术规范》（GB50497-2009）
（2）设计原则
① 水土压力计算原则：本基坑设计均采用水土合算。支撑、围檩及立柱的内力计 算采用三维岩土有限元计算。
② 本设计中，钢筋B为HRB335级钢筋，钢筋C为HRB400级钢筋。型钢材料 为Q345B；钢筋混凝土支撑、顶圈梁主筋中，若采用搭接连接，搭接长度不应 小于35d；若采用焊接连接，单面焊缝长度不应小于10d，双面焊缝长度不应 小于5d。钢筋接头错开50%。其中，d为钢筋直径。
③ 钻孔灌注桩围护结构混凝土设计强度等级为C40,立柱为C30，钢筋混凝土支撑、 围檩混凝土设计强度等级均为C30,素混凝土垫层的混凝土设计强度等级除特殊注 明外，均为C30并早强。
④ 钢筋锚固长度L1：HRB335级钢L1=30d，HRB400级钢L1=36d。
⑤ 基坑开挖及垫层施工时应遵循“分层、分块、对称、留土护壁、限时开挖架立支 撑”的 总原则，利用时空效应原理，减少基坑在没有支撑的情况下的暴露时间， 严格控制 基坑周围变形。
目 录
前言 1
1 工程概况 1
1.1建筑工程概况 1
1.2工程地质条件 1
1.3水文地质条件 1
1.4基坑周边环境 1
1.5基坑设计说明 2
2 围护桩与内支撑方案设计（A-A断面） 4
2.1支护桩及内支撑的内力计算 4
2.1.1支护桩的内力计算第二步 5
2.1.2支护桩的内力计算第三步 11
2.1.3支护桩的内力计算第四步 16
2.2围护桩及围檩的设计（A-A断面） 23
2.2.1围护桩的设计 23
2.2.2围檩的设计 25
2.2.3稳定性验算 31
3 围护桩与内支撑方案设计（B-B断面） 36
3.1支护桩及内支撑的内力计算 36
3.2围护桩及围檩的设计（B-B断面） 42
3.2.1围护桩的设计 42
3.2.2围檩的设计 44
3.2.3稳定性验算 45
4 有限元数值模拟 48
4.1MIDAS GTS NX软件介绍 48
4.2建模流程说明 48
4.2.1围护桩等刚度转换连续墙 48
4.2.2本构模型与参数的选取 49
4.2.3施工工况 52
4.2.4模型的建立 52
4.3结果查看与分析 53
4.4内支撑设计 55
4.5立柱的设计 57
5 基坑监测 62
5.1监测目的及意义 62
5.2监测依据 62
5.3测点布置原则 63
5.4 监测项目 63
5.4.1巡视检查 63
5.4.2仪器监测 64
5.5 监测频率 66
5.6 监测项目报警值 67
结 论 68
致 谢 69
参考文献 70
前言
随着城市建设规模的不断扩大，越来越多的城市开始向高空发展以获得更多的空间，城市这种建设高层或超高层建筑来追求更多空间或作为地标性建筑，使得建设难度越来越大，对于基坑工程而言，随之而来的是基坑开挖深度的不断增加和基坑支护设计的难度增加；同时在目前智慧型城市建设背景下，对于城市地下的空间开发与利用，已经成为必然的趋势；所以，基坑和地下空间开发，在建筑工程的正常施工下，其开挖对支护结构、周围建筑物、地下管线、周边道路等多方面的影响，以及基坑支挡结构体系与土体之间的相互作用，这些对于基坑工程的研究就显得尤为重要。
基坑工程包括基坑支护体系的设计与施工、土方开挖设计、基坑降水和基坑监测，是相互关联、综合性很强的系统工程。涉及到工程地质、土力学、基础工程、结构力学、施工技术、环境岩土工程、有限元等学科，由于土体的不确定性，使得设计计算方法尚建立在经验或半经验的基础上，基坑工程设计与施工也处于不确定状态，其结果是基坑工程失效事故频频发生，高于主体结构工程，损失严重；若过分强调安全性，进行超指标设计与施工，又会造成较大的浪费。
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