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随着我国经济建设的蓬勃发展,地上空间已经不能满足人们的生活需要,活动空间不断向地下发展。这种情况下,工程施工阶段基坑放坡开挖已不大可能,因此基坑支护方案的选择对于基坑工程的安全及经济效益有着重大的影响,尤其是大型基坑和周边环境复杂的情况。本文以北京市安德大厦基坑支护工程为例,并通过综合考虑施工现场的实际,选择了最为经济可行的土钉墙支护方式,较为完整的介绍了基坑支护工程设计的全过程。本文在介绍土钉墙发展历程的基础上,对土钉与原位土体共同作用、提高边坡整体刚度与稳定性、加固机理等进行了分析与研究。土钉通过与其它支护形式之间的共同作用,可以适用于粘性土、非松散性的砂类土以及软土地区。在土钉支护体系的设计中,介绍了规范规定的设计方法,包括土钉长度、直径、倾角等几何尺寸的确定及抗拉断裂极限状态、锚固极限状态等稳定性计算。同时通过对土钉墙位移的试验分析的研究,目的在于开发一种具有实用性的以位移计算方法为基础的极限状态设计方法。试验利用有限元分析方法,对试验土钉墙的位移进行了精确计算,发现计算结果与测量结果是高度吻合的。作者引用法国在1991年完成的土钉墙位移分析试验,并与我国现行的规范所推荐的以经典极限平衡法为基础的设计计算方法进行了认真对比,采用有限元的设计方法有助于土钉墙设计向更加安全、经济的方向发展。本着安全、经济的原则,根据北京安德大厦基坑工程的现场条件,完成了基坑支护工程的设计工作,取得了如下成果:1、基坑降水设计。根据工程设计要求及施工场地的工程、水文地质<WP=105>条件,对基坑进行降水设计。基坑涌水量模型假设为潜水完整井基坑靠近隔水边界模型,考虑到雨季施工环境的影响,设计基坑水位降深14m,井深26m,降水井井点数为37眼。2、土方工程设计。根据 “安德大厦基础开槽图”及各支护剖面图计算总土方开挖量约10万m3,回填土方量约8404 m3。设计2台日立300挖掘机,通过计算每台挖掘机每台班配备23辆自卸汽车。3、微型桩结合土钉支护结构设计。微型桩与土钉联合支护结构是根据本工程东北角的实际情况,基于微型桩支护结构和土钉墙支护结构基础上的一种改良方法。微型桩与土体之间具有一定的摩擦力,具有抵抗土体倾覆的作用。微型桩与土钉联合起来使用,可实现支护结构水平侧移小和土钉结构受力合理的优点,并有效提高土钉结构的内部稳定性及安全系数。但就本工程来说,因微型桩为整个支护体系的一部分,不能取特定的模式进行抗弯与抗剪验算,故未进行配筋验算。4、人工挖孔保护桩设计。桩长至少为7.0m,桩间距1.6m,桩径1000mm。需要注意的是施工过程中的活体试验,这是为保证工人施工安全的必要措施。5、马道口锚拉桩设计。桩径800mm,桩间距1.60m,桩长13.60m, 桩顶设一道预应力锚杆,锚杆位于-6.3m,锚杆水平间距1.60m,锚杆长27.0m。6、土钉墙支护结构设计。按坑边荷载不同、基坑深度不同、放坡要求不同等因素将基坑分为七个区,其中I区～V区采用土钉墙支护,土钉墙成为本工程的主要支护形式。7、施工管理措施。为保证工程安全,满足工期要求,制定相关的应急措施。 <WP=106>8、工程造价分析。经计算,安德大厦基坑支护工程造价为418.3825万元。上述工作的完成确保了安德大厦基坑工程安全、经济、环保,保证了工程主体结构的施工,同时设计中采用的复合支护结构对土钉墙在不同工程地质条件下的应用具有参考价值。在设计完成后作者曾对土钉布置形式的确定、土钉设置角度问题、土钉直径的选取等问题进行思考,并希望在今后的工作中能够解决上述问题。