基坑工程概念设计演示文稿
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• 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。
保护环境安全的基坑变形控制值
保 护 等
墙顶 墙体位 地面 位移 移 沉降
级
环境条件
一
0.001
H
0.0015
H
0.001
H
有历史文物，近代优秀建筑，重要建、构筑 物及设施，地铁，共同沟，煤气管，大型压 力总水管等管线
二
0.002
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
• 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。
二、设计原则与计算要点
• 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。
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ห้องสมุดไป่ตู้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。
H
0.003 0.002 对沉降敏感的大型建、构筑物，重要干线水
H
H 管等管线
三
0.003
H
0.005H
0.003 有需要保护的建、构筑物，地下设施及地下
H 管线等
注：1.H——基坑开挖深度；
2.本表适用于深度18m以内的基坑工程
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。
设计等级 甲级
乙级 丙级
基坑工程规模及地质条件
位于复杂地质条件下的基坑； 软土地区开挖深度大于12m的基坑工程； 开挖深度内存在地下水，且挖深大于15m的基坑； 支护结构与主体结构相结合的基坑工程； 开挖深度内无地下水，且挖深大于20m的基坑
除甲级、丙级以外的基坑工程
场地地质条件简单，基坑开挖深度小于5.0m的基坑工程
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。
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
• 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。
• 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。
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
一、极限状态
• 极限状态是指结构不再满足设计功能要求的状态。
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，
保护环境安全的基坑变形控制值
保 护 等
墙顶 墙体位 地面 位移 移 沉降
级
环境条件
一
0.001
H
0.0015
H
0.001
H
有历史文物，近代优秀建筑，重要建、构筑 物及设施，地铁，共同沟，煤气管，大型压 力总水管等管线
二
0.002
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
• 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。
二、设计原则与计算要点
• 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。
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ห้องสมุดไป่ตู้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。
H
0.003 0.002 对沉降敏感的大型建、构筑物，重要干线水
H
H 管等管线
三
0.003
H
0.005H
0.003 有需要保护的建、构筑物，地下设施及地下
H 管线等
注：1.H——基坑开挖深度；
2.本表适用于深度18m以内的基坑工程
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。
设计等级 甲级
乙级 丙级
基坑工程规模及地质条件
位于复杂地质条件下的基坑； 软土地区开挖深度大于12m的基坑工程； 开挖深度内存在地下水，且挖深大于15m的基坑； 支护结构与主体结构相结合的基坑工程； 开挖深度内无地下水，且挖深大于20m的基坑
除甲级、丙级以外的基坑工程
场地地质条件简单，基坑开挖深度小于5.0m的基坑工程
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。
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
• 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。
• 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。
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
一、极限状态
• 极限状态是指结构不再满足设计功能要求的状态。
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，