随着国家城市化进程的不断加速,城市地下工程迎来高标准、大发展的新局面。随之带来的是深基坑工程的与日俱增,且因基坑规模的加大、开挖加深、环境越发复杂,必须更好地控制基坑施工过程中自身及周边地表的变形在合理范围内。由于土体性质复杂,周边环境差异大等原因,造成了有些深大基坑设计存在较大的安全隐患,而在另外一些情况下又偏于保守,造成浪费。因此如何使基坑工程达到安全和经济的统一便成为了研究重点。本文以北京地区典型城市地层条件下深大基坑工程建设为背景,采用实测数据分析和数值模拟相结合的方法,结合已有的大量相关研究成果,重点从深大基坑变形特性、影响基坑变形的关键因素以及地表沉降与围护结构关键参数关系的建立展开研究,旨在初步形成基于地表变形控制的基坑围护结构设计方法,为基坑工程设计提供借鉴。主要工作及成果如下:(1)通过对京张高铁清华园隧道2号工作井基坑开挖过程中实测数据的整理分析,得出该基坑体系的变形特性;在此基础上建立了地表沉降与桩顶位移、围护墙侧移和支撑轴力之间的关系。(2)基于北京地区实际工程情况,采用单一变量原则,通过PLAXIS 3D数值模拟改变基坑围护结构参数:围护墙厚度、弹性模量及插入比、内支撑材料、尺寸及间距(水平和竖向)的取值,分别建立了地表沉降与上述参数之间的关系曲线,为后续研究奠定基础。(3)采用有限元分析与正交试验相结合的方法,得出了基坑体系变形对围护结构参数的敏感性大小,将参数按照敏感性分为两组,变形不敏感参数有:首道混凝土支撑截面积、钢支撑截面积、围护墙弹性模量及插入比;变形敏感参数有:围护墙厚度、内支撑竖向间距、内支撑水平间距。(4)以清华园基坑为例,控制其井间段墙后地表最大沉降为预警值21mm,基于地表沉降与上述三个敏感因素的关系曲线拟定了三种围护结构设计方案,从围护结构安全、基坑变形控制效果、基坑稳定性和经济性四个方面对这三种方案进行了对比,选出了最优方案。