基坑支护结构设计应注意的一些问题

1、基坑支护安全等级划分

基坑支护设计时，首先应当依据基坑深度、工程水文地质条件、环境条件和使用条件等合理划分基坑侧壁安全等级，然后综合基坑侧壁安全等级、施工、气候条件、工期要求、造价等因素合理选择支护结构类型。同一基坑的不同侧壁可分别确定为不同的安全等级，并依据侧壁安全等级分别进行设计。但当采用内支撑支护体系时，应以支撑两侧安全等级高的控制设计。表 32.2.1 为北京地方标准《建筑基坑支护技术规程》（DB11/489）有关基坑侧壁安全等级确定原则。

注：

（1）h───基坑开挖深度。

（2）α───相对距离比 a=x/h a 。为管线、邻近建（构）筑物基础边缘（桩基础桩端）离坑口内壁的水平距离与基础底面距基坑底垂直距离的比值，见图 32.2.1。

（3）工程地质、水文地质条件分类：

Ⅰ 复杂──稍密以下碎石土、砂土和填土，软塑~流塑粘性土，地下水位在基底标高之上，且不易疏干；

Ⅱ 较复杂──中密碎石土、砂土和填土，可塑粘性土，地下水位在基底标高之上，但易疏干；

Ⅲ 简单──密实碎石土、砂土和填土，硬塑~坚硬粘性土，基坑深度范围内无地下水。

坑壁为多层土时可经过分析按不利情况考虑。

（4）如邻近建（构）筑物为价值不高的、待拆除的或临时性的，管线为非重要干线，一旦破坏没有危险且易于修复，则α值可提高一个范围值；对变形特别敏感的邻近建（构）筑物或重点保护的古建筑物等有特殊要求的建（构）筑物、当基坑侧壁安全等级为二级或三级时，应提高一级安全等级；当既有基础（或桩基础桩端）埋深大于基坑深度时应根据基础距基坑底的相对距离、附加荷载、桩基础形式以及上部结构对变形的敏感程度等因素综合确定α值范围及安全等级。

（5）同一基坑周边条件不同可分别划分为不同的安全等级。（当采用内支撑时，应以对应安全等级严的控制）

2、有限宽度土压力的计算

实际工程中，常常遇到这样一种情况，拟建基坑距离既有地下结构物较近，基坑外的土体不再是连续的，由于地下结构物的存在以及它的遮拦作用，此种情况下支护结构上的土压力不同于普通半无限连续土体的情况，产生土压力的土体为支护结构与地下结构物之间的有限土条（图 32.2.2-1）。在相同的土层条件下，有限范围土体的土压力小于普通半无限连续土体的土压力。但是，需要注意的是，有限范围土体中的部分或全部可能是既有地下结构物施工时的回填土，必须引起重视。当临近基坑的建筑物基础低于基坑底面时，且外墙距支护结构净距 b 小于 h×tg（45°- φ k / /2）时，有限宽度土体作用在支护结构上任意点的水平荷载标准值 e ak 可基于极限平衡原理进行计算。北京地方标准《建筑基坑支护技术规程》（DB11/489）规定，当临近基坑的建筑物基础低于基坑底面时，且外墙距支护结构净距 b 小于 h×tg（45°- φ k /2）时，可按下列方法计算作用在支护结构上任意点的有限宽度土体水平荷载标准值 eak（图 32.2.2-1）：

1. 当计算点深度 z ≤ b×ctg（45°- φ k / 2），或 z≥b×ctg（45°- φ k /2）+ d h 时，按常规方法计算；

2. 当计算点深度 b×ctg（45°- φ k /2）<z< b×ctg（45°- φ k /2）+ d h 时：

(1) 对于黏性土、粉土和地下水位以上的砂土、碎石土：

(2) 对于地下水位以下的砂土、碎石土：

式中

h──基坑深度；

z──计算点深度；

d h ──临近建筑物基础埋置深度；

n b ──系数，n b ＝b/htg（45°- φ k /2）。

3、基坑上部采用放坡或土钉墙，下部采用排桩或地下连续墙时的土压力计算

针对基坑上部采用放坡或土钉墙、下部采用排桩或地下连续墙的组合支护型式，在实际设计计算中往往不考虑桩(墙)顶部以上土体与桩(墙)支护结构间的相互影响而导致计算中低估上部土体对桩(墙)支护结构的作用效应、使计算结果偏于不安全。如将土钉墙部分的土层重力按作用在桩墙顶面的分布荷载考虑（常规方法）并按朗肯土压力方法计算作用在桩墙上的水平荷载实际上是将桩墙顶部以上的土压力人为的略去了一部分（见图 32.2.3cdfbf 部分）。通过不同基坑深度的实例试算，当上部土钉墙支护高度 h 1 等于 0.5h 时（坡度 1：0.2左右），常规计算方法的计算结果与实际相比，土压力小 5％～15％，最大弯距小 5％～20％，第一排锚杆（锚杆设置在桩顶）拉力小 20％～60％。安全储备随放坡或土钉墙支护高度（h1）与基坑总深度的比值的增大而降低，特别当放坡或土钉墙支护的高度（h1）大于基坑总深度的 1/2 时，其降低幅度明显。因此，北京地方标准《建筑基坑支护技术规程》（DB11/489）强调当放坡或土钉墙支护的高度（h1）大于基坑总深度的 1/2 时，应考虑桩(墙)顶部以上土体与桩(墙)支护结构间的相互影响，即计算出桩顶或墙顶平面以上的水平荷载的合力（图 32.2.3cdfbf 部分），将该合力换算为作用在桩顶或墙顶到基底范围内的倒三角型分布荷载部分。同时应严格控制桩（墙）顶部的水平位移。