本文是一篇建筑工程管理论文，本文以敏感环境下的深大基坑和紧邻既有建筑为研究对象，通过弹塑性理论分析、三维整体有限元模拟以及工程监测数据分析，得出以下结论：1）提出了敏感环境下深大基坑桩锚撑支护体系。通过数值模拟和现场监测证明了其安全性，与其它支护体系相比，其能够较好的适用于多种复杂敏感的施工环境，既能保证基坑及紧邻建筑的安全稳定，又能降低 20%的工程造价，在实际工程中宜优先选用。
第 1 章 绪论
1.1 研究背景
我国在 20 世纪 50-80 年代建造了大量的砌体结构多层住宅楼，经过半个多世纪的风吹雨打，大多数房屋在安全性和宜居性等方面均存在诸多问题，如：强度低，抗震性能差；保温隔热措施不到位，节能性差；水电暖等配套设施不完善等等[1]。这些潜在的问题严重影响居民的人身安全和生活质量，不再适宜居民的生活居住。另一方面，我国城市化迅速发展，大量人口涌入使得住房压力异常严峻，而上世纪的多层住宅楼由于层数限制无法容纳更多人员，这就更加大大加剧了城市住房压力。因此，旧城改造迫在眉睫，用能够承载更多人口的高层以及超高层建筑替代不能满足社会发展需求的上世纪低矮住宅成为减缓城市住房压力的有效的途径，如 309 米的珠江大厦、420m 高的金茂大厦、606m 的武汉中心等。
高层以及超高层建筑对应的是开挖深度超深开挖面积超大的基坑工程，如开挖深度约 38m 的中国尊、开挖深度约 31m 的上海中心大厦、开挖深度约 27m 的银泰中心等。而处于旧城改造这样的大背景下，这些基坑工程无一不地处闹市，或周边建筑密布，或紧邻地铁隧道，或施工场地狭小。这就使得基坑工程处于复杂敏感的施工环境：一方面需要考虑深大基坑开挖对紧邻既有建筑变形影响，如开挖方式、支护方式、内支撑型式等；另一方面需要考虑敏感环境对深大基坑开挖稳定性影响，如建筑结构形式、地下水等。特别是基坑开挖影响范围内存在医院、学校、科研机构等内部拥有特殊人群或精密仪器的建筑时，建筑变形量的控制就显得异常严格[2-3]。
在复杂敏感的施工环境下开挖深大基坑具有影响因素多、危险性大的特征。据袁振华[4]的统计数据，造成深基坑工程事故的原因是多方面的，包括水文及地质条件差、设计不当、天气恶劣等人为以及非人为因素。与此同时，深基坑工程施工可能会导致建筑的破坏，对人民安全和社会稳定产生重大影响[5]。典型案例有：1994 年昌都大厦基坑坍落事故（停气停水停电断交）、2003 年上海地铁 4 号线沉降事故（损失 1.5 亿元）、2005 年广州海珠城广场基坑坍塌事故（3 死 4 伤）、2009 年上海莲花河畔景苑楼房倒塌事故（1 死）等，事故现场如图 1-1 所示。鉴于深基坑工程的危险性和重要性，其安全问题是工程设计中需要考虑的一个重要技术问题。《建筑基坑工程技术规程》（DB13(J)133-2012）、《建筑深基坑工程施工安全技术规范》（JGJ311-2013）、《上海市基坑工程施工监测规程》（DG/TJ08-2001-2016）、《建筑地基基础工程施工质量验收标准》（GB50202-2018）等规范均强调了应注意基坑开挖对紧邻建筑的影响，为深基坑设计和施工提供了技术标准，体现了国家层面及工程应用层面对敏感环境下深大基坑开挖与紧邻既有建筑相互影响的高度重视。
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1.2 研究意义
正如上文所述，我国现行规范均强调应考虑基坑开挖对周边建筑稳定性的影响，但在实际工程中的具体实现却不如人意：一方面是在旧城改造的大背景下，基坑周边的建筑日益密集且建筑形式多样，对基坑的安全开挖以及紧邻建筑的稳定形成了巨大的阻碍，稍有不慎就可能造成严重的安全事故，违背安全适用、确保质量的原则；另一方面由于缺乏对基坑与建筑之间的相互作用机理以及受力形变规律的认识，为保证施工安全以及满足规范的强制要求，往往采用非常保守的基坑支护措施，如某工程采用 2 道内支撑+3 道锚索即可满足安全要求，却设计采用 4 道内支撑，这就使得工程造价大幅增加，并造成作业空间狭小、挖土运土不方便等问题，不符合技术先进、经济合理的设计原则。
为了解决前述提到的问题，通过相关理论分析、数值模拟和试验研究，开展基坑开挖与紧邻既有建筑变形之间相互影响的研究，寻求基坑开挖安全、稳定以及控制紧邻既有建筑变形之间的平衡，本文提出了一些敏感环境深基坑工程开挖支护和紧邻既有建筑变形控制的改进措施，在保证基坑及建筑的安全和稳定的前提下降低了工程造价，同时降低基坑开挖引起的既有建筑结构变形，为类似深大基坑工程的设计、施工和变形控制提供理论依据和工程指导。
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第 2 章 数值模拟方案及参数设计
2.1 依托工程概况
2.1.1 工程简介
河北省某医院深基坑工程位于石家庄市，基坑面积约 2830m2，矩形，长 83.35m，宽 33.95m，周长约 234.60m，基坑深度为 26.35~28.50m。
2.1.2 敏感环境介绍
该工程位于闹市区，周边环境异常敏感，需要考虑的影响因素非常复杂，施工难度较大，对勘察设计、现场施工和工程监理都提出巨大挑战。现场环境情况如图 2-1所示，根据工程资料将现周边环境情况总结如下：
（1）基坑周边建筑密布，建筑形式多样且紧邻基坑边缘。①南侧为医技楼，距离本基坑 2.60m，地上 6 层地下 2 层，框架结构。②东侧南部为门诊楼，距离本基坑4.00m，地上 6 层地下 2 层，框架结构。③西侧为急诊周转楼，距离本基坑 5.50m，地上 2 层地下无，轻钢结构。④基坑北侧西部为 2 号病房楼，距离本基坑 8.50m，地上 4~5 层地下无，砖结构。⑤西侧南部为三号病房楼，距离本基坑 12m，地上 8 层地下 2 层，框架结构。
（2）周围地下管线众多，管沟、电缆沟、管道等遍布建筑物周边，管线埋深在1.63m 以内，基坑开挖势必对其产生严重影响。
（3）医院周边为特殊类施工场地。首先，ICU 的危重病人需要安静的环境，工程施工若造成较大噪音可能会导致病人心律失常、焦虑、疼痛加剧等症状[44]。其次，医院的直线加速器、体外膜氧合（ECMO）、核磁共振设备等精密仪器对震动较为敏感[45]。基于以上原因，对基坑工程的施工设备、工艺等提出了较高要求，对基坑周边建筑及地表的沉降控制也异常严格。
（4）工程位于城市中心区域，施工场地狭小，不可避免的出现钢筋等材料的堆载问题，这将增加桩的竖向荷载并导致不均匀的沉降，进而影响基坑及周边建筑的安全和稳定。
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2.2数值模拟方案
2.2.1施工方案设计
课题以河北省某医院深基坑工程为原型，受其基坑特性、周边环境、施工技术等客观因素的影响，在设计施工方案时有所取舍。在开挖方式方面：基坑南北方向较短，无法满足多级放坡的要求，故盆式开挖不宜采用；基坑开挖深度为 28.5m 左右，若采用岛式开挖，中心岛土体太大将影响周边围护结构施工，太小将无法保证中心土的安全稳定，故岛式开挖不宜采用。在支护方式方面：基坑最大开挖深度为 28.50m，安全等级为一级，故按规范[47]，要求放坡、重力式水泥土墙、土钉墙、悬臂式支挡结构等均不宜使用；基坑与紧邻既有建筑最小距离仅为 2.6m，护坡桩直径 D=1.2 米，无法满足双排桩排距 2D~5D 的要求，故双排桩不宜使用；基坑周边既有建筑紧邻基坑边缘且设有较深地下室，若采用桩锚支护结构将面临上层锚索锚固范围内存在建筑地下室的问题，故桩锚支护结构不宜使用。
在考虑上述客观因素的基础上，为寻求最优开挖方式及支护方式，设计数值模拟方案如表 2-1 所示，各开挖方式详图如图 2-3 所示、各支护方式详图如图 2-4 所示、各内支撑型式详图如图 2-5 所示，各工况施工步骤如表 2-2 和表 2-3 所示。
表 2-1 施工方案的数值模拟方案
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第 3 章 深大基坑开挖对紧邻既有建筑变形影响分析·················27
3.1 开挖方式与建筑变形 ·························27
3.1.1 周边建筑变形 ······················27
3.1.2 护坡桩深层水平位移··························28
第 4 章 敏感环境对深大基坑开挖稳定性影响分析··················41
4.1 建筑结构形式与基坑稳定 ················41
4.1.1 周边建筑变形 ··························41
4.1.2 护坡桩深层水平位移··················42
第 5 章 桩锚撑支护体系的现场监测试验····························51
5.1 试验方案 ··················51
5.1.1 试验对象及内容················51
5.1.2 试验仪器 ······················53
第 6 章 工程实例及应用推广分析
6.1 示范工程所用施工方案
6.1.1 基坑开挖方案
由第 3.1 节分析可知，由于分段分层开挖实现了土压力的分级释放，基坑开挖过程中对周边建筑变形、护坡桩深层水平位移、桩顶水平位移以及坑底隆起的差异影响较小，故该工程拟采用分段分层开挖。
6.1.2 基坑支护方案
由第 3.2 节分析可知，桩锚撑支护结构结合了桩锚支护结构和桩撑支护结构的优点：与桩锚支护结构相比整体性好，变形小；与桩撑支护结构相比工程造价低，施工便利。因此，基于该基坑工程周边建筑的重要性和环境的敏感性，采用桩锚撑支护结构。考虑到基坑周边环境不同，
