本文是一篇结构工程论文，本文以邯郸某基坑桩锚支护结构为背景进行了支护结构的设计计算和数值模拟，并将其和现场监测值进行了对比，最终得到以下结论：（1）通过对基坑的工程地质条件等进行分析，确定支护型式为桩锚支护。应用理正深基坑软件对其进行设计计算，证明了支护结构的安全性；（2）利用 Midas/GTS NX 有限元软件进行数值模拟。模拟结果与现场监测结果基本吻合，说明了模型建立的正确性和模拟结果的准确性，同时也说明采用Midas/GTS NX 来模拟基坑工程开挖是可行的；（3）模拟结果表明基坑最大水平位移为 15.16mm，最大沉降量为 12.53mm。最大水平位移处于基坑深度 6.41m 处且呈现出两头小中间大的态势，最大沉降量处于距离基坑侧壁一定位置处。支护桩最大正弯矩为 241.58kN·m，最大负弯矩为480.62 kN·m，模拟结果的变化趋势和理正计算结果一样，最大正弯矩均出现在桩体 14.50m 处左右，最大负弯矩均出现在 9.51m 处左右。支护桩最大剪力为 278.99 kN，最大负剪力为 251.83 kN；
第 1 章 绪论
1.1 研究背景及意义
随着我国社会经济的不断发展，城镇化进程不断加快，大量人口开始涌入城市之中，使得城市人口变得越来越多，原有的城市用地已经不能满足于日益增长的用地量需求，为了节约用地，同时也为了保证城市土地的合理使用，城市的建筑物开始向纵向延伸[1]。大量高层、超高层和地下建筑物开始出现在城市之中。近年来，开发利用地下空间，如修建地下商场、地下车库、地下交通等已然成为城市发展的一种趋势。随着高层建筑和地下建筑物的修建使得基坑开挖的面积和深度都大大增加，在这之中，由于基坑工程在开挖和支护过程中所涉及问题的复杂性和不确定性，所以基坑工程仍然是一个极具挑战性、高风险性的岩土工程技术课题[2]。
基坑工程涉及众多学科，涉及范围非常广泛，是一项系统工程[3]。深基坑更是基坑工程中的重点和难点。在深基坑施工中，必须要保证其安全性，在这个前提下我们还要节约我们的施工成本。但随着开挖深度的不断增加，地下条件越来越复杂，施工难度不断增加，成本也是越来越高，这时，一个好的设计方案显得尤为重要，它不仅能够保证我们的施工安全，同时能够降低我们的施工成本，使我们的工程能够顺利的进行下去。
基坑工程一般都是临时的，持续时间一般在 1 年左右。它是为保证地下结构安全施工而设置的临时的支护体系，基坑工程的施工影响因素很多，不同地区的和不同场地的工程地质条件都是不同的，基坑开挖的面积和深度、形状和大小、地下水位、土体条件等都是不同的，这些条件都会给工程施工造成一些不确定的影响[4]。目前，邯郸市的建设正在飞速发展，邯郸市正处于老城区改造的新时期，大量的高层建筑和地下建筑正在修建，基坑开挖的深度也是越来越深，基坑工程的施工安全也是逐渐受到广泛的重视。近些年，由于设计和施工不当，造成基坑重大事故的事件还是时有发生，由于周边环境的越发复杂，造成的损失也是越发严重。2019 年6 月，南宁市东葛路附近一 22m 深基坑发生坍塌事故，造成周围路面开裂并坍塌。据悉，坍塌基坑采用的是桩锚支护结构，由于支护结构产生变形，周围土体被水管渗漏水泡软，最终导致锚索失效，引发了事故的发生。
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1.2 基坑工程的特点
基坑工程主要包括基坑的勘察、支护结构设计、施工、土方开挖与回填、降水以及基坑的监测等，是集地质工程、岩土工程、结构工程、监测和检测、岩土测试技术于一体的系统工程[5]。通过对以往经验的分析研究，基坑工程的主要特点如下：
（1）支护结构的临时性。支护结构不是永久的，它的使用年限和基坑工程的施工时间紧密相关。一般使用年限在 1~2 年。由于其使用时间较短，在基坑支护结构设计时所考虑的安全储备系数相对较小。所以在基坑的开挖过程中，要加强监测，做好应急准备。
（2）区域性强。由于不同地区的工程地质和水文地质条件都不相同，使得不同地区的基坑工程设计和施工存在很大差别[6]。基坑工程的设计和施工需要依据勘察报告，结合工程所在地的实际情况和本地经验进行设计和施工，需要依据本工程本身实际情况进行，其他地方类似工程的经验只能作为参考不能直接采用。即使是同一地区，也要仔细分析其差别。
（3）环境效应显著。基坑工程的施工受到周围建筑、地下管线、地下水等周边环境以及坑内自身环境的影响较大[7]。周边环境的复杂程度决定了基坑工程的施工难度。同时基坑工程的施工对周边环境的影响也是需要我们密切关注的。基坑工程的施工可能造成周围地表隆起、地面建筑物沉降等。这些问题的发生都会对我们的生活产生一定的影响。在现如今的城市中，这些问题的产生会严重影响人们的出行，所以说，基坑工程的环境效应应该受到我们的广泛重视。
（4）时间和空间效应显著。基坑在开挖过程中，基坑处于暴露状态，暴露时间的长短会对基坑的稳定产生影响。同时，基坑开挖的面积、基坑的深度和开挖顺序也会对围护结构的变形产生较大的影响。基坑的开挖，会打破土体原有的荷载平衡，使坑底土体应力得到释放，产生隆起[8]。随着基坑暴露时间的增长，土体的发生蠕变作用，位移量增大，周围土体抗剪强度下降，周围土体作用在围护结构上的土压力也逐渐变化，周围土体逐渐失稳[9]。所以，在基坑工程施工过程中要重视基坑开挖的时效性。
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第 2 章 桩锚支护结构理论分析
2.1 基坑的支护类型
基坑工程在施工过程中按照其开挖方式和施工方法可以分为有支护开挖和无支护开挖。按照支护的原理和作用，可以将基坑支护结构分为以下几种类型：放坡、悬臂式、内撑式、拉锚式、土钉墙、拱式组合型、水泥土挡墙支护结构等。本文主要介绍几种邯郸地区常用的支护型式并分析其优缺点。
（1）放坡
放坡开挖是基坑施工过程中最简单的一种施工方式。它不需要施做任何的支护结构，只需按照设计的坡度施工即可。每一级放坡深度不宜大于 5.00m，当大于5.00m 时应该分级放坡。放坡开挖的主要优势在于其造价低、工期短，但其对周边环境、工程地质条件等有较为严格的要求，当施工安全等级较高时不适用。放坡开挖如图 2-1 所示。
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2.2 支护结构设计原则
根据《建筑基坑支护规程》（JGJ120-2012）可知，支护结构的设计原则如下：
（1）满足设计适用年限； （2）能够保证周边建筑物、地下管线等安全使用； （3）能够保证主体地下结构的施工空间； （4）能够满足承载能力极限状态和正常使用极限状态，要对支护结构、周边建筑物和地面沉降等极限状态进行验算； （5）支护结构变形值、基坑周边环境沉降等要满足规范要求； （6）设计中要明确提出基坑周边荷载限值、地下水等基坑使用要求。 在进行支护结构设计时，应该综合考虑以下因素: （1）基坑的开挖深度； （2）场地地层情况； （3）场地的工程地质条件； （4）地下结构及管线情况； （5）施工的技术水平； （6）基坑变形对周边环境的影响； （7）支护结构失效造成后果的严重性； （8）环保性能、经济指标和工期。
由于挡土墙墙体自重、土体上部荷载的侧向挤压作用，导致墙体受到来自墙后土体的侧向压力，我们称之为土压力。土压力是设计挡土结构物断面及验算其稳定性的主要荷载[57]。土压力的计算是一个比较复杂的问题，影响因素众多。在诸多影响土压力的因素之中，挡土墙的位移是主要影响因素之一。墙体发生位移的方向以及位移量的大小决定着所产生土压力的性质和大小[58]。本节主要介绍一下静止土压力、库仑土压力和朗肯土压力理论。
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第 3 章 邯郸某基坑工程支护设计计算 .............................. 22
3.1 工程概况 .......................... 22
3.2 场地工程地质条件 ......................... 22
第 4 章 基坑支护结构数值模拟 .................................. 35
4.1 Midas/GTS NX 概述 ............................ 35
4.2 模型的建立 ................................ 35
第 5 章 模拟、计算与监测结果对比 .............................. 51
5.1 桩顶水平位移对比分析 .................................. 51
5.2 桩体深层水平位移的对比分析 ............... 52
第 5 章 模拟、计算与监测结果对比
5.1 桩顶水平位移对比分析
本文选取支护桩顶部 ZQS2 监测点的数据来进行对比，且提取每次开挖完成后支护桩顶部的最大水平位移进行对比。如图 5-1 所示。
对比分析理正软件计算结果、数值模拟结果和现场监测结果可知，支护桩顶部的水平位移随着开挖深度的增加而逐渐增大，且位移方向都朝着坑内移动。由图可知，橘黄色折线代表的数值模拟结果和灰色折线代表的现场监测结果的变化趋势基本相同，说明了建立模型的合理性和准确性。而蓝色折线代表的理正软件计算结果与二者相差较大，主要是由于理正软件在计算过程中没有考虑各工况之间关系，完全将各工况作为单独的一个部分去计算，同时，在实际施工过程中，支护
