基坑工程设计极限状态及要求概述

由于基坑工程的复杂性，在目前理论与实践条件下，我国基坑工程设计同时采用了安全系数法与以概率论为基础的极限状态设计方法。对于基坑工程，承载能力极限状态与正常使用极限状态的具体表现形式、计算要求分述如下。

1.承载能力极限状态

（1）支护结构构件或连接因超过材料强度而破坏，或因过度变形而不适于继续承受荷载，或出现压屈、局部失稳；

（2）支护结构和土体整体滑动；

（3）坑底因隆起而丧失稳定；

（4）对支挡式结构，挡土构件因坑底土体丧失嵌固能力而推移或倾覆；

（5）对锚拉式支挡结构或土钉墙，锚杆或土钉因土体丧失锚固能力而拔动；

（6）对重力式水泥土墙，墙体倾覆或滑移；

（7）对重力式水泥土墙、支挡式结构，其持力土层因丧失承载能力而破坏；

（8）地下水渗流引起的土体渗透破坏。

由材料强度控制的结构构件的破坏类型采用承载能力极限状态来设计，主要针对人工材料，如型钢、钢筋、混凝土等，作用效应采用作用基本组合的设计值（标准值乘以分项系数），抗力采用结构构件的承载力设计值（标准值除以分项系数）。涉及地质材料的岩石、土体及地下水等稳定性的承载能力极限状态，采用传统的安全系数法。

支护结构构件或连接因超过材料强度或过度变形的承载能力极限状态设计，应符合下式要求：

式中：γ0——支护结构重要性系数；

γF——作用的综合分项系数；

Sd——作用标准组合的效应；

Rd——结构构件的抗力设计值。(www.xing528.com)

重要性系数取值根据工程设计等级确定，而综合分项系数一般不小于1.25（相对于永久工程的1.35要低）。

整体滑动、坑底隆起失稳、挡土构件嵌固段推移、锚杆与土钉拔动、支护结构倾覆和滑移、土体渗透破坏等稳定性计算与验算，均应符合下式要求：

式中：Rk、Sk——分别为抗力与作用的标准值；

K——稳定性安全系数。

上述承载能力极限状态设计中，支护结构的作用效应包括下列各项：土压力；静水压力、渗流压力；基坑开挖影响范围以内的建（构）筑物荷载、地面超载、施工荷载及邻近场地施工的影响；温度变化及冻胀对支护结构产生的内力和变形；临水支护结构尚应考虑波浪作用和水流退落时的渗流力；作为永久结构使用时建筑物的相关荷载作用；基坑周边主干道交通运输产生的荷载作用。

2.正常使用极限状态

（1）造成基坑周边建（构）筑物、地下管线、道路等损坏或影响其正常使用的支护结构位移；

（2）因地下水位下降、地下水渗流或施工因素而造成基坑周边建（构）筑物、地下管线、道路等损坏或影响其正常使用的土体变形；

（3）影响主体地下结构正常施工的支护结构位移；

（4）影响主体地下结构正常施工的地下水渗流。

由支护结构水平位移、基坑周边建筑物和地面沉降等控制的正常使用极限状态设计，应符合下式要求：

式中：Sd——作用标准组合的效应（位移、沉降等）设计值；

C——支护结构水平位移、基坑周边建筑物和地面沉降的限值。

3.基坑工程设计极限状态说明

基坑支护设计中，材料强度控制的结构构件承载能力极限状态设计时，作用产生的来源为水土侧压力，包括：①土体自重荷载；②静水压力、渗流压力；③基坑开挖影响范围以内的建（构）筑物荷载、地面超载、施工荷载及邻近场地施工的影响；④基坑周边主干道交通运输产生的荷载作用；⑤温度变化及冻胀对支护结构产生的内力和变形；⑥临水支护结构尚应考虑波浪作用和水流退落时的渗流力；⑦作为永久结构使用时建筑物的相关荷载作用。重点为前4项，第5项主要为内支撑时需要考虑，第7项主要为采用逆筑法时需要考虑。