9.4.1 基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計時，作用的效應(yīng)設(shè)計值應(yīng)符合下列規(guī)定：
    1.基本組合的效應(yīng)設(shè)計值可采用簡化規(guī)則，應(yīng)按下式進行計算：

S_d＝1.25S_k (9.4.1-1)

式中：S_d——基本組合的效應(yīng)設(shè)計值；
      S_k——標準組合的效應(yīng)設(shè)計值。
    2. 對于軸向受力為主的構(gòu)件，S_d簡化計算可按下式進行：

S_d＝1.35S_k (9.4.1-2)

9.4.2 支護結(jié)構(gòu)的入土深度應(yīng)滿足基坑支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及變形驗算的要求，并結(jié)合地區(qū)工程經(jīng)驗綜合確定。有地下水滲流作用時，應(yīng)滿足抗?jié)B流穩(wěn)定的驗算，并宜插入坑底下部不透水層一定深度。
9.4.3 樁、墻式支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算應(yīng)符合下列規(guī)定：
    1. 樁、墻式支護可為柱列式排樁、板樁、地下連續(xù)墻、型鋼水泥土墻等獨立支護或與內(nèi)支撐、錨桿組合形成的支護體系，適用于施工場地狹窄、地質(zhì)條件差、基坑較深或需要嚴格控制支護結(jié)構(gòu)或基坑周邊環(huán)境地基變形時的基坑工程。
    2. 樁、墻式支護結(jié)構(gòu)的設(shè)計應(yīng)包括下列內(nèi)容：
        1)確定樁，墻的入土深度；
        2)支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形計算；
        3)支護結(jié)構(gòu)的構(gòu)件和節(jié)點設(shè)計；
        4)基坑變形計算，必要時提出對環(huán)境保護的工程技術(shù)措施；
        5)支護樁、墻作為主體結(jié)構(gòu)一部分時，尚應(yīng)計算在建筑物荷載作用下的內(nèi)力及變形；
        6)基坑工程的監(jiān)測要求。
9.4.4 根據(jù)基坑周邊環(huán)境的復(fù)雜程度及環(huán)境保護要求，可按下列規(guī)定進行變形控制設(shè)計，并采取相應(yīng)的保護措施：
    1. 根據(jù)基坑周邊的環(huán)境保護要求，提出基坑的各項變形設(shè)計控制指標；
    2. 預(yù)估基坑開挖對周邊環(huán)境的附加變形值，其總變形值應(yīng)小于其允許變形值；
    3. 應(yīng)從支護結(jié)構(gòu)施工、地下水控制及開挖三個方面分別采取相關(guān)措施保護周圍環(huán)境。
9.4.5 支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形分析，宜采用側(cè)向彈性地基反力法計算。土的側(cè)向地基反力系數(shù)可通過單樁水平載荷試驗確定。
9.4.6 支護結(jié)構(gòu)應(yīng)進行穩(wěn)定驗算。穩(wěn)定驗算應(yīng)符合本規(guī)范附錄V的規(guī)定。當有可靠工程經(jīng)驗時，穩(wěn)定安全系數(shù)可按地區(qū)經(jīng)驗確定。
9.4.7 地下水滲流穩(wěn)定性驗算，應(yīng)符合下列規(guī)定：
    1. 當坑內(nèi)外存在水頭差時，粉土和砂土應(yīng)按本規(guī)范附錄W進行抗?jié)B流穩(wěn)定性驗算；
    2. 當基坑底上部土體為不透水層，下部具有承壓水頭時，坑內(nèi)土體應(yīng)按本規(guī)范附錄W進行抗突涌穩(wěn)定性驗算。

條文說明

9.4 設(shè)計計算

9.4.1 結(jié)構(gòu)按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計中，應(yīng)考慮各種作用組合，由于基坑支護結(jié)構(gòu)是房屋地下結(jié)構(gòu)施工過程中的一種圍護結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)使用期短。本條規(guī)定，基坑支護結(jié)構(gòu)的基本組合的效應(yīng)設(shè)計值可采用簡化計算原則，按下式確定：

式中：γ_F——作用的綜合分項系數(shù)；
      G_ik——第i個永久作用的標準值；
      Q_jk——第j個可變作用的標準值。
    作用的綜合分項系數(shù)γ_F可取1.25，但對于軸向受力為主的構(gòu)件，γ_F應(yīng)取1.35。

9.4.2 支護結(jié)構(gòu)的入土深度應(yīng)滿足基坑支護結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及變形驗算的要求，并結(jié)合地區(qū)工程經(jīng)驗綜合確定。按當上述要求確定了入土深度，但支護結(jié)構(gòu)的底部位于軟土或液化土層中時，支護結(jié)構(gòu)的入土深度應(yīng)適當加大，支護結(jié)構(gòu)的底部應(yīng)進入下臥較好的土層。

9.4.4 基坑工程在城市區(qū)域的環(huán)境保護問題日益突出?；釉O(shè)計的穩(wěn)定性僅是必要條件，大多數(shù)情況下的主要控制條件是變形，從而使得基坑工程的設(shè)計從強度控制轉(zhuǎn)向變形控制。
    1. 基坑工程設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)基坑周邊環(huán)境的保護要求來確定基坑的變形控制指標。嚴格地講，基坑工程的變形控制指標(如圍護結(jié)構(gòu)的側(cè)移及地表沉降)應(yīng)根據(jù)基坑周邊環(huán)境對附加變形的承受能力及基坑開挖對周圍環(huán)境的影響程度來確定。由于問題的復(fù)雜性，在很多情況下，確定基坑周圍環(huán)境對附加變形的承受能力是一件非常困難的事情，而要較準確地預(yù)測基坑開挖對周邊環(huán)境的影響程度也往往存在較大的難度，因此也就難以針對某個具體工程提出非常合理的變形控制指標。此時根據(jù)大量已成功實施的工程實踐統(tǒng)計資料來確定基坑的變形控制指標不失為一種有效的方法。上海市《基坑工程技術(shù)規(guī)范》DG/TJ 08-61就是采用這種方法并根據(jù)基坑周圍環(huán)境的重要性程度及其與基坑的距離，提出了基坑變形設(shè)計控制指標(如表25所示)，可作為變形控制設(shè)計時的參考。

表25 基坑變形設(shè)計控制指標

    注：1. H為基坑開挖深度，s為保護對象與基坑開挖邊線的凈距；

        2. 位于軌道交通設(shè)施、優(yōu)秀歷史建筑、重要管線等環(huán)境保護對象周邊的基坑工程，應(yīng)遵照政府有關(guān)文件和規(guī)定執(zhí)行。
    不同地區(qū)不同的土質(zhì)條件，支護結(jié)構(gòu)的位移對周圍環(huán)境的影響程度不同，各地區(qū)應(yīng)積累工程經(jīng)驗，確定變形控制指標。
    2. 目前預(yù)估基坑開挖對周邊環(huán)境的附加變形主要有兩種方法。一種是建立在大量基坑統(tǒng)計資料基礎(chǔ)上的經(jīng)驗方法，該方法預(yù)測的是地表沉降，并不考慮周圍建(構(gòu))筑物存在的影響，可以用來間接評估基坑開挖引起周圍環(huán)境的附加變形。上海市《基坑工程技術(shù)規(guī)范》DG/TJ 08-61提出了如圖54所示的地表沉降曲線分布，其中最大地表沉降δ_vm可根據(jù)其與圍護結(jié)構(gòu)最大側(cè)移δ_hm的經(jīng)驗關(guān)系來確定，一般可取δ_vm＝0.8δ_hm。
    另一種方法是有限元法，但在應(yīng)用時應(yīng)有可靠的工程實測數(shù)據(jù)為依據(jù)，且該方法分析得到的結(jié)果宜與經(jīng)驗方法進行相互校核，以確認分析結(jié)果的合理性。采用有限元法分析時應(yīng)合理地考慮分析方法、邊界條件、土體本構(gòu)模型的選擇及計算參數(shù)、接觸面的設(shè)置、初始地應(yīng)力場的模擬、基坑施工的全過程模擬等因素。

圖54 圍護墻后地表沉降預(yù)估曲線
δ_v/δ_vm—坑外某點的沉降/最大沉降；
d/H—坑外地表某點圍護墻外側(cè)的距離/基坑開挖深度；
a—主影響區(qū)域；b—次影響區(qū)域

    關(guān)于建筑物的允許變形值，表26是根據(jù)國內(nèi)外有關(guān)研究成果給出的建筑物在自重作用下的差異沉降與建筑物損壞程度的關(guān)系，可作為確定建筑物對基坑開挖引起的附加變形的承受能力的參考。

表26 各類建筑物在自重作用下的差異沉降與建筑物損壞程度的關(guān)系

    3 基坑工程是支護結(jié)構(gòu)施工、降水以及基坑開挖的系統(tǒng)工程，其對環(huán)境的影響主要分如下三類：支護結(jié)構(gòu)施工過程中產(chǎn)生的擠土效應(yīng)或土體損失引起的相鄰地面隆起或沉降；長時間、大幅度降低地下水可能引起地面沉降，從而引起鄰近建(構(gòu))筑物及地下管線的變形及開裂；基坑開挖時產(chǎn)生的不平衡力、軟黏土發(fā)生蠕變和坑外水土流失而導致周圍土體及圍護墻向開挖區(qū)發(fā)生側(cè)向移動、地面沉降及坑底隆起，從而引起緊鄰建(構(gòu))筑物及地下管線的側(cè)移、沉降或傾斜。因此除從設(shè)計方面采取有關(guān)環(huán)境保護措施外，還應(yīng)從支護結(jié)構(gòu)施工、地下水控制及開挖三個方面分別采取相關(guān)措施保護周圍環(huán)境。必要時可對被保護的建(構(gòu))筑物及管線采取土體加固、結(jié)構(gòu)托換、架空管線等防范措施。
9.4.5 支護結(jié)構(gòu)計算的側(cè)向彈性抗力法來源于單樁水平力計算的側(cè)向彈性地基梁法。用理論方法計算樁的變位和內(nèi)力時，通常采用文克爾假定的豎向彈性地基梁的計算方法。地基水平抗力系數(shù)的分布圖式常用的有：常數(shù)法、“k”法、“m”法、“c”法等。不同分布圖式的計算結(jié)果，往往相差很大。國內(nèi)常采用“m”法，假定地基水平抗力系數(shù)(K_x)隨深度正比例增加，即K_x＝mz，z為計算點的深度，m稱為地基水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)。按彈性地基梁法求解樁的彈性曲線微分方程式，即可求得樁身各點的內(nèi)力及變位值?；又ёo樁計算的側(cè)向彈性抗力法，即相當于樁受水平力作用計算的“m”法。
    1 地基水平抗力系數(shù)的比例系數(shù)m值
    m值不是一個定值，與現(xiàn)場地質(zhì)條件，樁身材料與剛度，荷載水平與作用方式以及樁頂水平位移取值大小等因素有關(guān)。通過理論分析可得，作用在樁頂?shù)乃搅εc樁頂位移X的關(guān)系如下式所示：

H
     X＝———A   （5）
α³EI

式中：H——作用在樁頂?shù)乃搅?kN)；
      A——彈性長樁按“m”法計算的無量綱系數(shù)；
      EI——樁身的抗彎剛度；
      α——樁的水平變形系數(shù)，α＝ (1/m)，其中b₀為樁身計算寬度(m)。
    無試驗資料時，m值可從表27中選用。

表27 非巖石類土的比例系數(shù)m值表

    2. 基坑支護樁的側(cè)向彈性地基抗力法，借助于單樁水平力計算的“m”法，基坑支護樁內(nèi)力分析的計算簡圖如圖55所示。

圖55 側(cè)向彈性地基抗力法
1—支護樁

    圖55中，(a)為基坑支護樁，(b)為基坑支護樁上作用的土壓力分布圖，在開挖深度范圍內(nèi)通常取主動土壓力分布圖式，支護樁入土部分，為側(cè)向受力的彈性地基梁(如c所示)，地基反力系數(shù)取“m”法圖形，內(nèi)力分析時，常按桿系有限元——結(jié)構(gòu)矩陣分析解法即可求得支護樁身的內(nèi)力、變形解。
    當采用密排樁支護時，土壓力可作為平面問題計算。當樁間距比較大時，形成分離式排樁墻。樁身變形產(chǎn)生的土抗力不僅僅局限于樁自身寬度的范圍內(nèi)。從土抗力的角度考慮，樁身截面的計算寬度和樁徑之間有如表28所示的關(guān)系。

表28 樁身截面計算寬度b₀(m)

    由于側(cè)向彈性地基抗力法能較好地反映基坑開挖和回填過程各種工況和復(fù)雜情況對支護結(jié)構(gòu)受力的影響，是目前工程界最常用的基坑設(shè)計計方法。

9.4.6 基坑因土體的強度不足，地下水滲流作用而造成基坑失穩(wěn)，包括：支護結(jié)構(gòu)傾覆失穩(wěn)；基坑內(nèi)外側(cè)土體整體滑動失穩(wěn)；基坑底土因承載力不足而隆起；地層因地下水滲流作用引起流土、管涌以及承壓水突涌等導致基坑工程破壞。本條將基坑穩(wěn)定性歸納為：支護樁、墻的傾覆穩(wěn)定；基坑底土隆起穩(wěn)定；基坑邊坡整體穩(wěn)定；坑底土滲流、突涌穩(wěn)定四個方面。基坑設(shè)計時必須滿足上述四方面的驗算要求。
    1. 基坑穩(wěn)定性驗算，采用單一安全系數(shù)法，應(yīng)滿足下式要求：

R
           ——≥ K  （6）
S_d

式中：K——各類穩(wěn)定安全系數(shù)；
      R——土體抗力極限值；
      S_d——承載能力極限狀態(tài)下基本組合的效應(yīng)設(shè)計值，但其分項系數(shù)均為1.0，當有地區(qū)可靠工程經(jīng)驗時，分項系數(shù)也可按地區(qū)經(jīng)驗確定。
    2. 基坑穩(wěn)定性驗算時，所選用的強度指標的類別，穩(wěn)定驗算方法與安全系數(shù)取值之間必須配套。當按附錄V進行各項穩(wěn)定驗算時，土的抗剪強度指標的選用，應(yīng)符合本規(guī)范第9.1.6條的規(guī)定。
    3. 土坡及基坑內(nèi)外土體的整體穩(wěn)定性計算，可按平面問題考慮，宜采用圓弧滑動面計算。有軟土夾層和傾斜巖面等情況時，尚需采用非圓弧滑動面計算。
    對不同情況的土坡及基坑整體穩(wěn)定性驗算，最危險滑動面上諸力對滑動中心所產(chǎn)生的滑動力矩與抗滑力矩應(yīng)符合下式要求：

 1
     M_S ≤ —— M_R （7）
 K_R

式中：M_S、M_R——分別為對于危險滑弧面上滑動力矩和抗滑力矩(kN·m)；
      K_R——整體穩(wěn)定抗滑安全系數(shù)。
      M_S計算中，當有地下水存在時，坑外土條零壓線(浸潤線)以上的土條重度取天然重度，以下的土條取飽和重度?？觾?nèi)土條取浮重度。
    驗算整體穩(wěn)定時，對于開挖區(qū)，有條件時可采用卸荷條件下的抗剪強度指標進行驗算。
    4. 基坑底隆起穩(wěn)定性驗算，實質(zhì)上是軟土地基承載力不足造成，故用φ＝0的承載力公式進行驗算。
    當樁底土為一般黏性土時，上海市《基坑工程技術(shù)規(guī)范》DG/TJ 08-61提出了適用于一般黏性土的抗隆起計算公式。
    板式支護體系按承載能力極限狀態(tài)驗算繞最下道內(nèi)支撐點的抗隆起穩(wěn)定性時(圖56)，應(yīng)滿足式(8)的要求：

M_RLK
M_SLK ≤ ———   （8）
K_RL

（9）
（10）
 

式中：M_RLK——抗隆起力矩值(kN·m/m)；
      M_SLK——隆起力矩值(kN·m/m)；
      α——如圖56所示(弧度)；
      γ——圍護墻底以上地基土各土層天然重度的加權(quán)平均值(kN/m³)；
      D——圍護墻在基坑開挖面以下的入土深度(m)；
      D＇——最下一道支撐距墻底的深度(m)；
      K_a——主動土壓力系數(shù)；
      c_k、φ_k——滑裂面上地基土的黏聚力標準值(kPa)和內(nèi)摩擦角標準值(°)的加權(quán)平均值；
      h₀＇——最下一道支撐距地面的深度(m)；
      q_k——坑外地面荷載標準值(kPa)；
      K_RL——抗隆起安全系數(shù)。設(shè)計等級為甲級的基坑工程取2.5；乙級的基坑工程取2.0；丙級的基坑工程取1.7。
    5 樁、墻式支護結(jié)構(gòu)的傾覆穩(wěn)定性驗算，對懸臂式支護結(jié)構(gòu)，在附錄V中采用作用在墻內(nèi)外的土壓力引起的力矩平衡的方法驗算，抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)應(yīng)大于或等于1.30。

圖56 坑底抗隆起計算簡圖

    對于帶支撐的樁、墻式支護體系，支護結(jié)構(gòu)的抗傾覆穩(wěn)定性又稱抗踢腳穩(wěn)定性，踢腳破壞為作用與圍護結(jié)構(gòu)兩側(cè)的土壓力均達到極限狀態(tài)，因而使得圍護結(jié)構(gòu)(特別是圍護結(jié)構(gòu)插入坑底以下的部分)大量地向開挖區(qū)移動，導致基坑支護失效。本條取最下道支撐或錨拉點以下的圍護結(jié)構(gòu)作為脫離體，將作用于圍護結(jié)構(gòu)上的外力進行力矩平衡分析，從而求得抗傾覆分項系數(shù)。需指出的是，抗傾覆力矩項中本應(yīng)包括支護結(jié)構(gòu)的樁身抗力力矩，但由于其值相對而言要小得多，因此在本條的計算公式中不考慮。