1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）
{title}一、研究背景及选题意义1.研究背景近年来，随着经济的发展、社会的进步，我国城市基本建设规模逐渐增大，高层建筑、地下建筑、隧道等工程大幅度增加，为了节约地上空间，节省土地，充分利用地下空间的基坑工程随之增加[1]。
由于城市发展需求，基坑工程往往都位于建筑密集的城市中心，基坑周围布满地下管线、建筑物、交通干道、地铁隧道等各种地下构筑物，施工场地狭小、地质条件复杂、施工作业难度大、周边设施环境保护要求高，基坑工程的设计和施工难度越来越大，工程建设的安全生产的形式严峻[2]。
因此，合理的基坑支护技术是保障建筑物和地下空间开发安全施工的关键。
2.选题意义随着基坑工程向更深更大的方向发展，基坑支护的重要性不言而喻。
由于基坑工程的复杂性，且施工实践远领先于理论，致使许多基坑支护设计都基于经验方法，这存在较大的缺陷。
虽然设计师们在支护方案选取和设计上劳心费力，但事故仍然频频发生。
因此，随着社会快速发展和城市化需要，如何保证在安全可靠的原则下，合理地选择基坑支护方案，优化基坑支护结构设计，降低成本，是基坑工程面临的重要研究方向[3]。
本选题基于基坑支护设计理论，对燕子矶新城体育公园项目进行基坑支护设计。
基于对此问题的研究，在保证整个基坑和支护结构体系安全稳定的前提下，在结构安全、造价经济、环境影响等方面寻求平衡点，使基坑支护设计合理、经济、方便。
在这个设计过程中，我们能熟悉基坑支护设计的流程和一些规范，并为以后工程实际中类似环境下的支护方案选择决策提供参考。
二、文献综述1.基坑支护的定义为保证地下室施工及周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固保证措施等[4]。
2.基坑支护特点（1）基坑支护结构具有临时性[5]基坑支护结构多为临时性结构，在地下室主体施工完成时已是物尽其用。
因此，基坑支护结构在强度、耐久性等方面，要求较低。
设计人员在临时性结构在设计时，考虑的安全储备较小，基坑工程风险性较大,对设计、施工和管理提出更高的要求。
（2）岩土区域性较强[6]岩土性质千变万化，其地质水文条件极其复杂，勘察所得数据精度往往有所不足，难以代表土层的总体情况。
因此，基坑支护设计及施工均应具体问题具体分析，因地制宜选取支护形式及施工方法,不能简单的凭经验为之[7]。
（3）周边环境条件影响大[8]相邻建构筑物、地下管线、周边环境的容许变形量、重要性等是基坑工程设计与施工的制约因素。
基坑工程设计和施工应根据基本理论灵活运用，在满足基坑安全和周边环境保护的前提下，还要满足施工的易操作性和工期要求。
（4）时空效应强[9]软弱粘性土强度低，含水量高，具有很大的流变性。
在此种地层上的基坑工程中支护结构和周围地层的变形受时间影响很大。
另外，对于不同空间形状，要考虑其带来的应力应变差异性。
在基坑支护设计需充分考虑基坑工程时空效应。
2.国外研究现状20世纪20年代,基坑工程由Terzaghi提出这这一概念,40年代Terzaghi和Peck等人将基坑问题与岩土工程问题联系起来，提出了总应力法，并经多次改进和修正沿用至今[10];60年代Terzaghi等通过对大量实测资料进行分析，改进了基坑开挖的预测方法,继而提高了基坑开挖预测的准确性[11]。
70年代，Terzaghi等相继制定了相应的指导开挖的规定。
随后，各国许多学者投入研究，并获得丰硕成果。
90年代，由于高层、超高层建筑以及地下建筑物的城市建设需求，地面建筑物集中、场地受限、地质条件复杂等不利因素对基坑开挖及支护的设计计算及施工技术等提出了许多问题。
Clough等[12]通过对大量工程实例研究分析,验证了支护形式选择、预应力支撑情形、支撑刚度等因素对基坑土体变形的影响。
Roboski[13]通过研究开挖深度、基坑平面尺寸及支撑刚度等因素对基坑开挖的影响，得出了基坑长宽比、开挖深度与基坑长度的比值对基坑变形的时空效应影响都较大。
Kung等[14]结合现场实测数据和有限元数值模拟计算分析，得出了在软到中等硬度土体的基坑中能够较精确的预测开挖引起变形的半经验模型.Leung等[15]以香港多个基坑工程实例为研究对象，发现并总结支护墙体位移与地面沉降有关规律。
3.国内研究现状我国对基坑工程的研究相对较晚。
20 世纪80年代之前，我国高层建筑物还相对稀少，建筑高度普遍较低，所以基坑深度较浅，大都不超过4m。
此时多采用放坡开挖型式。
在90年代，随着我国改革开放的进行，我国经济开始持续快速发展，大规模的工程建设在全国各地相继出现，国家编制了一系列边坡和基坑开挖支护的设计规范以促使支护设计有序化，同时大量的专家学者开始投入到基坑工程这一领域的研究中，为我国基坑开挖和支护发展奠定了坚实的基础[16]。
卢海林等[17]依据模糊数学原理技术、工期、经济和质量四个指标建立了基坑支护方案优选的综合评价模型，为基坑支护方案的选择提供了科学依据。
吴恒[18]采取了协同演化方法，对桩锚设计进行了优化。
周东[19]以遗传算法为基础，建立了实现基坑支护方案与细部协同优化设计的协同演化模型，对于空间庞大的复杂工程问题给出了优解。
21世纪，基坑工程向着更深、更大的方向发展，设计者更为注重基坑设计的经济性和高效性，在保证基坑工程安全稳定的情况下通过有限元软件分析对基坑进行动态优化设计。
王安正等[20]运用Plaxis软件建立有限元分析模型对各开挖支护工况下基坑支护结构及边坡的变形性状进行了分析,系统地了解和判定基坑支护状态及其变形规律。
王鲁昌[21]运用有限差分软件FLAC3D对深基坑开挖各阶段进行数值模拟计算,研究分析了地铁深基坑支护结构、支撑轴力、周边地表沉降变形变化特征。
对于基坑支护方案的选择，需要考虑许多因素，包括安全性、适用性、经济性、施工可行性等。
另外还需考虑地质条件、基坑周边环境要求等因素，因此，支护方案的选择要因地制宜、合理选型、优化设计，这样才能得出优选方案。
4.基坑支护设计和施工中存在的问题在设计方面，基坑工程中存在的问题在以下几个方面（1）支护结构设计理论不完善（2）支护结构设计参数选择不当（3）未能考虑时空效应在施工方面，基坑工程中存在的问题在以下几个方面[22]：（1）未充分重视勘察工作对基坑支护的影响（2）设计未充分考虑支护体系的整体作用和支护环境（3）基坑支护施工管理及质量不满足要求三、参考文献[1]《基坑工程设计与施工》张玉飞，刘晓芳，拔丽萍，北京：中国石化出版社,2020.12；[2]《基坑工程》木林隆，赵程主编，北京：机械工业出版社,2018;[3] 杨海林. 建筑深基坑支护优化设计研究及应用[D].中国地质大学（北京）,2013.[4]《基坑工程》 蒋国盛，李红民，管典志，李汉旭，武汉：中国地质大学出版社，2000.11；[5] 林欣.深基坑支护结构设计的若干问题[J].浙江建筑,1999(05):38-39.[6] 龚晓南.深基坑工程设计施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.[7] 葛恒毕.深基坑工程特点及支护技术在我国的发展[J].山西建筑,2010,36(09)[8] 王卫东,徐中华.基坑工程技术新进展与展望[J].施工技术,2018,47(06):53-65.[9] 《基坑工程时空效应理论与实践》刘建航，刘国彬著，北京：中国铁道出版社有限公司，2020.5[10] Krystyna Kazimierowicz-Frankowska. Influence of geosynthetic reinforcement on the load-settlement characteristics of two-layer subgrade[J]. Geotextiles and Geomembranes,2007,25(6).[11] W. Powrie,C. Kantartzi. Ground response during diaphragm wall installation in clay: centrifuge model tests[J]. Gotechnique,1996,46(4).[12] Clough G W . Construction induced movements of in situ walls[J]. Design 燕子矶新城体育公园项目位于南京市栖霞区经五路西侧。
具体位置见示意图1.1。
图1.1 项目地理位置示意图项目包括8F主楼及附属、4F副楼及附属、景观庭院及下沉广场等建筑物，其中主楼北侧地下室为-1层，建成后室外标高为19m，其余地段地下室为-2层建成后室外标高为25m。
负一层地下室板面标高为19.45，负二层底板面标高为14.80，边承台及垫层厚900，承台开挖面标高为13.90.周围地面整平标高为19.60～22.00，基坑开挖深度为5.70～8.10m。
二、工程地质与水文地质条件1.地形、地貌条件 拟建场地地貌类型为阶地，发育有坳沟，场地地形起伏较大，勘探点孔口高程最大值30.52m，最小值 19.86m，地表相对高差 10.66m。
场地现状普遍分布厚层杂填土，东北角有高压线塔一处，周边分布坟墓若干，且分布有未清除的民房基础。
场地东侧原为山头，自然地面标高 30 米左右，西侧原始地面标高 20 米左右，填土厚度普遍超过 10 米。
场地北侧红线外现状为施工工地，后期规划道路标高 17~18m，红线距离规划道路约18m，；场地西侧及南侧红线外为规划道路，路面标高 17.68m 红线紧靠规划道路，场地东侧红线外现状为空地，地面标高 21~23m。
2.场地岩土层描述及分布 根据本工程勘探揭露的地层情况，按成因时代、岩性特征、埋藏条件及物理力学性质，场地勘探深度以浅可划分为 4 个工程地质层（其中第 4 大层缺失），细划为 9 个工程地质亚层。
各地基土层层厚、层顶深度、层顶标高详见表 2.1。
表2.1场地岩土层自上往下详细分述如下： 1，杂填土（Q4ml）：黄褐色、灰色，松散为主，以建筑垃圾、生活垃圾、植物根茎等混粘性土、淤泥质土等组成，不均匀，强度低，硬质含量 20%~50%，填龄小于三年，普遍分布。
2-1，粉质黏土（Q4al）：灰黄色，可塑，干强度中等，韧性中等，切面光滑，稍有光泽，坳沟分布。
2-2，粉质黏土（Q4al）：黄灰色，软塑，干强度中等偏低，韧性中等偏低，中等偏高压缩性，无摇振反应，坳沟内分布。
3-1，粉质黏土（Q3al），黄褐色，可塑~硬塑，干强度中等，韧性中等，切面光滑稍有光泽，局部缺失。
3-2，粉质黏土（Q3al）：黄褐色，可塑，干强度中等，韧性中等，切面光滑稍有光泽，主要分布于场地西侧。
3-3，粉质黏土（Q3al）：黄褐色，硬塑，局部坚硬，干强度中等，韧性中等，切面稍有光泽，含铁锰质结核。
5-1,强风化闪长岩（δ）：灰黄色，黄褐色，组织结构大部分破坏，风化裂隙发育，呈碎块混砂土状，局部混杂泥岩捕虏体，岩体破碎，属极软岩，岩体基本质量等级为 V 级。
5-2,中等风化闪长岩（δ）：灰黄色，青灰色，岩芯呈长短柱状，锤击声清脆，局部风化裂隙较发育，岩体较完整（局部较破碎），属软岩-较软岩，局部为较硬岩，取芯率大于80%，RQD70~75，岩体基本质量等级分类为Ⅳ类。
该层局部异常坚硬，易对钻孔桩施工造成极大困难，未揭穿。
5-2a, 中等风化闪长岩（δ）：灰黄色, 岩芯呈柱状混饼状，锤击声清脆，风化裂隙发育，较完整，属软岩-极软岩。
岩体基本质量等级分类为Ⅴ类，取芯率大于 65%，RQD60~70，局部未揭穿。
3.水文地质条件（1） 地表水 勘察期间，天气晴朗，场地内未见地表水。
（2） 地下水 根据勘探揭示的地层结构和渗透性，勘探深度范围内的地下水按埋藏条件可分为孔隙潜 水、基岩裂隙水。
1）潜水 潜水含水层由 1 层人工填土及 2 层土组成。
人工填土结构松散、孔隙大且厚度大，有利于地下水的渗透及汇集，含水较为丰富，雨季时出水量较大，属弱透水地层。
南京地下水最高水位一般在 7～8 月份，最低水位多出现在旱季 12 月份至翌年 3 月份。
野外勘探时间为 2020 年 3~4 月。
拟建场地地下水排泄条件较好，勘察期间仅在少部分钻孔中量测到地下水位，地下水初见水位埋深范围为 2.80～8.90m，高程范围为 19.12～21.29m，稳定水位埋深范围在地面以下 3.10～9.50m，高程范围为 18.82～21.71m（1985 国家高程基准）。
潜水的补给来源主要为大气降水和生活用水，以蒸发和侧向径流为主要排泄方式，水位受季节性变化的影响，年变化幅度在 1.5m 左右。
2）基岩裂隙水 基岩裂隙水主要赋存于强～中等风化岩层风化裂隙内，含水层厚度变化较大，且分布不均，水量大小与基岩裂隙发育程度有关，破碎、裂隙发育且连通性较好部位水量较大。
水位变化主要受地下水侧向径流补给影响。
勘探期间测得 J82 钻孔基岩裂隙水位标高为 17.20m、K9 钻孔基岩裂隙水位标高为15.90m。
三、基坑周边环境、岩土条件1. 基坑周边环境条件 拟开挖基坑周边无建筑物，西、南侧为拟建道路，北侧为施工工地，现标高 18m 左右，东侧为空地。
2.基坑开挖主要涉及土层 基坑开挖范围内地层土层为 1 层填土、2-1、 3-1、3-2、3-3 层粉质黏土，5-1 层强风化基岩、5-2、5-2a 层中等风化基岩。
四、基坑支护设计参数 根据室内试验结果、原位测试结果及相关工程经验，提供基坑支护设计参数如下表 4.1。
表 4.1 基坑支护设计参数建议值表注：1、（）内为经验值。
2、建议值根据试验统计结果及经验值综合提供。
五、基坑支护选型1.常见基坑支护类型的特点和适用范围1）排桩支护：该种支护型式通常由支护桩、支撑（或土层锚杆）及防渗帷幕等组成。
根据施工情况可分为悬臂式支护结构、锚固支护结构、内撑式支护结构。
优势：墙身强度高,刚度大，支护稳定性好，变形小。
成孔设备根据土层及工期要求可选择性较多：人工挖孔、钻孔灌注桩、冲孔桩、旋挖灌注桩。
劣势：造价较高，工期较长。
桩间缝隙易造成水土流失，特别是在高水位砂层地区,需根据工程条件采取注浆、普通水泥搅拌桩、旋喷桩、大直径搅拌桩、三轴搅拌桩等施工措施以解决止水问题。
适用：多用于2层及以上地下室支护设计的基坑中，采取锚索控制变形。
坑深8～20m 的基坑工程, 适用于较差土层。
2）地下连续墙：地下连续墙是在泥浆护壁的条件下分槽段构筑的钢筋混凝土连续墙、SMW连续墙、连锁灌注桩；需要时加内支撑或锚杆。
优势：刚度大，止水效果好，是支护结构中最强的支护形式。
劣势：造价较高，对施工场地要求较高，施工要求专用设备。
适用：地质条件差和复杂，基坑深度大，周边环境要求较高的基坑。
3）土钉墙：土钉墙支护结构是将钢制土钉打入基坑四壁土层后，用钢筋制作挂网并与土钉焊接，然后将一定强度的细石混凝土高压喷射至挂网面上，形成一定厚度的混凝土面层，从而达到基坑支护作用。
优势：稳定可靠、经济性好、效果较好、在土质较好地区应积极推广。
劣势：土质不好的地区难以运用，需土方配合分层开挖，对工期要求紧工地需投入较多设备。
适用：主要用于土质较好地区，开挖较浅基坑。
2.本基坑支护方式选择本工程开挖深度为5.70～8.10m，根据拟建场地周围环境、岩土工程条件、地下水埋藏条件以及基坑开挖深度分析，并考虑到安全、经济、方便的原则，经比较选择，本工程拟采用排桩支护，具体为单排钻孔灌注桩和一道钢支撑，如需防渗止水，则可采用三轴水泥土搅拌桩形成的止水帷幕。
六、研究思路和方法针对现实中的基坑支护问题(燕子矶新城体育公园项目基坑支护设计)，在研究思路与方法上：以设计规范和理论公式为基础，计算与验算为主，最后利用理正软件作为补充，与计算结果进行对照。
并结合相关的图例进行说明，最后对设计成果加以检验的方法。
从拟解决的问题出发可以得到以下研究的思路：1. 支护方案的对比与优选根据本次工程中的实际情况综合性的考虑工程造价、支护设备、以及场地的施工条件等各方面的信息选择合理的支护方案。
最后对所选的方案进行综合性的了解，以便以后的设计中加以运用。
2. 土压力计算及支护参数确定在本次工程中采用朗肯土压力计算方法。
常计算的内容有墙后主动土压力计算，墙前被动土压力计算。
只有确定了土压力的计算，才能确定支撑杆件的截面配筋参数以及桩长、桩间排距等。
3. 支护参数验算问题支护参数验算内容包括抗剪验算、抗倾覆验算、变形验算等，支护结构的设计要求确保深基坑壁稳定、施工安全。
这就要求设计中应对三种承载力极限状态进行验算。
此外，还包括对支撑构件的截面承载力进行验算还包括墙体的抗渗验算等。
4. 软件对比（有限元计算分析）在计算工作完成后，利用理正软件简单的对基坑支护进行计算，与上述计算进行对比。
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