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基坑工程概念设计 郑州大学 周同和 2009-05 主要内容 极限状态 设计原则与计算要点 水土压力与强度指标选用 支护结构概念设计与优化设计 地下水控制概念设计 安全监测与信息化施工 基本参数选择方法 工程设计例 极限状态是指结构不再满足设计功能要求的状态。 承载能力极限状态：是指有关倒塌、失稳或其他任何形式的破坏（包含处在破坏前的临界状态）。 正常使用极限状态：是指超过这一状态，规定的使用条件将不再满足。如建筑物变形过大、倾斜超标影响正常使用功能；支护结构变形过大影响基础施工等。 设计状态 指各种实际条件组合时，设计的状态应完全满足在施工和使用阶段可能出现的最不利条件，不会出现极限状态。 设计原则 设计内容与环境调查 计算模型与设计参数 作用效应 材料特性 变形限制 设计原则 基坑工程设计应综合考虑工程地质与水文条件、开挖深度、周边环境保护要求、主体结构类型及施工条件等因素。基坑支护结构应确保岩土开挖、地下结构施工的安全，并使周围环境不受损害。所有支护结构设计均应满足结构强度和变形计算的要求，必须避免出现没有前期变形的脆性破坏。 设计内容 支护体系的方案技术经济比较和选型； 支护结构的强度、稳定和变形计算； 基坑内外土体的稳定性验算； 基坑降水或止水帷幕设计以及围护墙的抗渗设计； 基坑开挖与地下水变化引起的基坑内外土体的变形及其对基础桩、邻近建筑物和周边环境的影响； 结构构件构造措施与节点要求； 基坑开挖施工方法的可行性及基坑施工过程中的监测要求。 设计等级安全等级变形控制等级 设计等级（决定设计内容） 结构安全等级（区别永久支护结构） 变形控制等级（正常使用极限状态设计） 根据地基复杂程度、基坑工程的规模、功能，以及由于基坑开挖可能造成对环境的影响，将基坑工程分为三个设计等级 设计等级为甲级和乙级的基坑工程，应进行因土方开挖、降水引起的四周地面变形的计算。 基坑工程设计时应根据结构破坏可能产生后果的严重性，确定其安全等级。当支护结构同时作为永久结构使用时，其安全等级、结构使用年限、结构构件的重要性系数等应按有关规范确定。临时性支护结构，其结构构件的重要性系数取1.0。 所有支护结构设计均应满足结构强度和变形计算以及土体稳定性验算的要求。 因支护结构变形、岩土开挖及地下水条件变化引起的基坑内外土体变形应按以下条件控制 不得影响地下结构尺寸、形状和正常施工； 不得影响既有桩基的正常使用； 对周围已有建（构）筑物引起的沉降不得超过本规范有关章节规定的要求； 不得影响周边管线的正常使用。 坑外周边环境变形控制设计要求 对基坑周边开挖深度一定范围内的建、构筑物、管线等地面及地下设施，明确其保护要求， 提出满足保护要求的设计控制指标； 当无设计控制指标时，应按表规定执行。 基坑工程环境调查 设计重要的前期工作，对基坑安全与经济性十分重要。难度较大，但一定要加以落实。 基坑周边2倍开挖深度范围内建（构）筑物及设施的状况，对于建筑物应查明其平面位置、层数、结构形式、材料强度、基础形式与埋深、历史沿革及现状、荷载与裂缝情况、沉降与倾斜情况、有关竣工资料（如平面图、立面图和剖面图等）及保护要求等； 对历史保护建筑，必要时尚需进行结构检测与鉴定，以进一步确定其抵抗变形的能力。 2~4倍开挖深度范围内有轨道交通设施、隧道、防汛墙、煤气总管、原水管、自来水总管、保护建筑等非常重要的建（构）筑物及设施；对于隧道、共同沟、防汛墙等构筑物应查明其平面位置、埋深、材料类型、断面尺寸及保护要求等； 对于管线应查明其平面位置、直径、材料类型、埋深、接头形式、压力、建造年代及保护要求等，当无相关资料时应进行必要的探测工作。 设计计算模型与设计参数 计算模型应包含基于简化的解析模型的分析方法 可与相似工程经验、试验模型或可靠的计算分析进行比照 由变形控制的设计，应能计算或预估变形值 设计参数的选择应考虑：各种参数间的相关性、确定参数的试验方法和分析标准、施工控制水平与施工工艺质量。 设计模型、设计参数、安全系数相对应 支护结构作用效应 土压力； 静水压力、渗流压力、承压水压力； 基坑开挖影响范围以内建、构筑物荷载、地面超载、施工荷载及邻近场地施工的影响； 温度变化对支护结构产生的影响； 临水支护结构尚应考虑波浪作用和水流退落时的渗流力； 振动和交通荷载引起的位移和加速度； 锚杆或支撑的预加力； 作为永久结构使用时尚应按有关规定考虑相关荷载作用。 岩土材料特性 岩土材料室内试验与现场结果之间存在不确定性 土的流变、灵敏度 变形限制 不同保护对象的沉降与沉降差，倾斜与整体倾斜，扭转与相对扭转，相对挠曲； 支护结构构件的弯曲、拉压、剪切变形，滑移变形，锚杆拔出变形； 基坑隆起变形等。 土的强度指标的选用原则 对淤泥