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基坑设计基本要求:内容、规定、要求

429 2021-03-15 13:04:37


  • 设计使用期限

大多数情况下,基坑支护是为主体结构地下部分施工而采取的临时措施,地下结构施工完成后,基坑支护也随之完成其用途;而且,基坑工程的施工条件一般均比较复杂,且易受环境及气象因素的影响,施工周期也宜短不宜长。因此,支护设计的有效期一般不宜超过两年,但也不应小于一年。


对大多数建筑工程,一年的支护期能满足主体地下结构的施工周期要求,对有特殊施工周期要求的工程,应该根据实际情况延长支护期限并应对荷载等设计条件作相应考虑。


对于支护结构和主体结构"两墙合一"的设计,结构设计使用期限按主体结构设计期限要求。


  • 设计安全等级

1、基坑工程设计等级

GB50007将基坑工程视为地基基础的组成部分,将其分为甲、乙、丙三个设计等级,详见表2.1。

不同设计等级基坑工程设计,原则区别主要体现在变形控制及地下水控制设计要求上。对设计等级为甲级的基坑,变形计算除基坑支护结构的变形外,尚应进行基坑周边地面沉降以及周边被保护对象的变形计算。对场地水文地质条件复杂、设计等级甲级的基坑应作地下水控制的专项设计,主要目的是要在充分掌握场地地下水规律基础上,减少因地下水处理不当对周边建(构)筑物以及地下管线的损坏。


  • 支护结构安全等级及重要性系数

规范GB 50007建议,在进行基坑工程设计时,应根据支护结构破坏可能产生后果的严重性,按表2.2 确定支护结构的安全等级。基坑支护结构施工或使用期间可能遇到设计时无法预测的不利荷载条件,所以,基坑支护结构设计采用的结构重要性系数γ的取值不宜小于 1.0。


规程JGJ 120 中将支护结构的安全等级分为一、二、三级,见表2.3,其结构重要性系数γ分别不应小于1.1、1.0、0.9。该规程还规定,在进行各类稳定性分析时,稳定安全系数的取值也和支护结构的安全等级相关,支护结构安全等级越高,稳定安全系数的取值也越高,详见以后章节关于稳定性的计算内容。

选用支护结构安全等级时应掌握的原则是∶基坑周边存在受影响的重要既有住宅、公共建筑、道路或地下管线等,或因场地的地质条件复杂、缺少同类地质条件下相近基坑深度的经验时,支护结构破坏、基坑失稳或过大变形对人的生命、经济、社会或环境影响很大,安全等级应定为一级。当支护结构破坏、基坑过大变形不会危及人的生命、经济损失轻微、对社会或环境的影响不大时,安全等级可定为三级。对大多数基坑,安全等级应该定为二级。

对内支撑结构,当基坑一侧支撑失稳破坏会殃及基坑另一侧支护结构因受力改变而使支护结构形成连续倒塌时,相互影响的基坑各边支护结构应取相同的安全等级。


  • 设计基本要求


1、基坑工程设计应包括下列内容∶

(1)支护结构体系的方案和技术经济比较;

(2)基坑支护体系的稳定性验算;

(3)支护结构的承载力、稳定和变形计算;

(4)地下水控制设计;

(5)对周边环境影响的控制设计;

(6)基坑土方开挖方案;

(7)基坑工程的监测要求。


2、基坑支护结构设计应符合下列规定∶


(1)所有支护结构设计均应满足承载力和变形计算以及土体稳定性验算的要求 

①强度要求∶支护结构,包括支撑体系或锚杆结构的承载力应满足构件材料强度和稳定设计的要求。

②变形要求∶因基坑开挖造成的地层移动及地下水位变化引起的地面变形,不得超过基坑周围建筑物、地下设施的变形允许值,不得影响基坑工程基桩的安全或地下结构的施工。

③稳定性要求∶指基坑周围土体的稳定性,即不发生土体的滑动破坏,不因渗流造成流砂、流土、管涌以及支护结构、支撑体系的失稳。


(2)设计等级为甲级、乙级的基坑工程,应进行因土方开挖、降水引起的基坑内外土体的变形计算。


(3)高地下水位地区设计等级为甲级的基坑工程,应进行地下水控制的专项设计。


3、支护设计要求


(1)设计应设定支护结构的水平位移控制值和基坑周边建筑物沉降控制值,提出明确的基坑周边荷载限值、地下水和地表水控制等基坑使用要求。这些设计条件和基坑使用要求应作为重要内容在设计文件中明确体现,支护结构设计总平面图、剖面图上应准确标出,设计说明中应写明施工注意事项,严防在支护结构施工和使用期间的实际状况超过这些设计条件。


(2)支护结构与主体地下结构之间应留有足够的施工工作空间(通常两者之间的净距离不应小于0.8m),设置的锚杆、腰梁、内支撑均不应妨碍主体地下结构的施工和防水施工。


(3)支护结构简化为平面结构模型计算时,沿基坑周边的各个竖向平面的设计条件常常是不同的。除了各部位基坑深度、周边环境条件及附加荷载可能不同外,地质条件的变异性是支护结构不同于上部结构的一个很重要的特殊性。自然形成的成层土,各土层的分布及厚度往往在基坑尺度的范围内就存在较大的差异。因而,当基坑深度、周边环境及地质条件存在差异时,这些差异对支护结构的土压力荷载的影响不可忽略。因此,计算剖面的划分,应按基坑各部位的开挖深度、周边环境条件、地质条件等因素进行划分。对每一个计算剖面,应按最不利条件进行计算。对电梯井、集水坑等特殊部位,宜单独划分计算剖面。


(4)支护结构的计算应按基坑开挖与支护结构的实际过程分工况计算,且设计计算的工况应与实际施工的工况相一致。设计文件中应指明支护结构各构件施工顺序及相应的基坑开挖深度,以防止在基坑开挖过程中,未按设计工况完成某项施工内容就开挖到下一步基坑深度,造成基坑超挖而引发的工程事故。