l 深基坑工程施工图设计是指在基坑总体方案确定以后，根据总体方案规定的原则进行施工图设计以供实施。主要包括确定基坑以及围护结构各种几何尺寸、进行截面强度验算与配筋、选用合理的构造与节点处理、形成施工图纸与文字说明。
l 1.基坑边坡设计；
l 2.土钉墙设计；
l 3.板式围护结构设计，包括板桩、水泥土围护结构、排桩式围护结构、地下连续墙和拱圈式围护结构；
l 4.内支撑体系设计；
l 5.锚杆体系设计。
基坑边坡设计
l 对于适宜于放坡的基坑，其坡度可参考同类土的稳定坡度确定；对于土质比较均匀的基坑边坡，也可按下表的要求确定开挖放坡坡度及坡高，以确保基坑的稳定性与安全。当采用分级放坡开挖时，应设置分级过渡平台。对于深度大于5m的土质边坡，各级过渡平台的宽度宜取为1.0～1.5m，小于5m坡高的土质边坡可不设过渡平台。
l 基坑边坡设计时，除了满足沿最危险圆弧滑裂面破坏的整体稳定性的要求，一般在坡面还要进行保护性处理，以免施工活动对边坡土体的扰动及地表水和降水等因素对边坡的浸蚀和冲刷导致边坡破坏。保护处理的方法有水泥抹面、铺塑料布或土工布、挂网喷水泥浆、喷射混凝土护面等。
l 对于较高坡面的下段，或坡脚下土层含有软弱下卧层或砂层时，可对土体采取加固措施，如土钉支护、螺旋锚、喷锚等，或采取适当的坡脚地基加固措施，如在坡脚堆砌草袋或土工布砂土袋以及切筑砖石砌体等，以免出现坡脚失稳或流砂。
土钉支护设计
l 随基坑逐层开挖，在边坡上以较密排列（上下左右）打入土钉（钢筋）以强化受力土体，并在土钉坡面铺设钢筋网分层喷射混凝土，从而实现挡土护坡的功能，这就是土钉支护，也称土钉墙，
设计原则与构造要求
l 1．一般用于基坑开挖深度在15m以内的边坡，坡角为70～90°；
l 2．土钉长度一般为开挖深度的0.5~1.2倍，其间距宜取1～2m，土钉与水平面夹角宜取10～20；
l 3．为保证土钉与护坡面层的有效连接，常设有承压板和加强钢筋；
l 4．土钉一般采用Ⅱ级以上螺纹钢筋，钢筋直径为φ16～φ32 mm，钻孔直径为φ70～φ120 mm；
l 5．喷射混凝土面层厚度一般为80~200 mm，钢筋网采用Ⅰ级钢筋φ6～φ10 mm，间距为150~300 mm，混凝土强度等级不宜低于C20；
l 6．注浆材料宜采用水泥净浆，强度不低于20Mpa。
土钉设计
l 1．边坡最危险滑动面计算，以确定最危险滑动面的位置，便于布置土钉，计算时可以允许安全系数小于1.0 。
l 2．土钉抗拔验算
围护结构设计
l 水泥搅拌桩重力式围护结构的设计包括围护墙几何尺寸的确定、水泥搅拌桩体的布置及截面验算等。
l （一）水泥搅拌桩墙体尺寸
l 水泥搅拌桩墙体的深度和宽度一般根据基坑的开挖深度、土质条件按经验规则选用：坑底以下的插入深度D=（0.8~1.2）H，墙体宽度B=（0.6~1.0）H，（H为基坑的开挖深度）。然后经基坑整体稳定性、坑底隆起稳定性、抗渗流稳定性验算确定基坑底面下的插入深度，由抗倾覆稳定性和抗滑移稳定性验算确定宽度。
l （二）水泥搅拌桩体的布置形式
l 目前，施工单位基本上都是使用SJB-1型和仿SJB-1型双轴搅拌机，每轴直径700mm、双轴中心距500mm，形成了宽700mm、长1200mm的“∞”形加固截面，因此水泥土围护结构断面就是由众多“∞”形单元组成。用于基坑围护的水泥土加固体的断面主要采用了格栅式布置，常用的格栅式断面形式见图。
截面验算
l 上海市标准《基坑工程设计规程》规定验算坑底标高处的应力，验算的要求是截面外侧的边缘应力大于零，即不允许出现拉应力；内侧的边缘应力应符合下式：
l 行业标准《建筑深基坑工程技术规范》则提出了任意断面的墙身应力验算要求，规定最小边缘应力必须大于零，即不允许出现拉应力；任意断面的最大边缘应力由下式计算：
关于构造和材料的规定
l 为了增强水泥土搅拌桩墙体的整体性，搅拌桩之间的搭接不小于200mm。并通常在顶部设置钢筋混凝土的压顶圈梁，也称为压板。其厚度一般为0.2m ,宽度至少与墙身的宽度一致，也可以与坑外的施工道路的路面连成整体。圈梁与水泥搅拌桩之间用插筋连接，插筋直径不小于12mm，插入搅拌桩顶的深度不小于1.0m，每根搅拌桩中部设置一根插筋，并与压板的水平筋绑扎。
l 水泥土中的水泥掺量不宜小于15%，水泥标号不低于425号。水泥土28天龄期的无侧限抗压强度不宜低于1MPa。
板桩式围护结构设计
l 板桩是最早使用的围护结构，包括钢板桩和钢筋混凝土板桩。预制的板桩施工方便，工期短；材料质量可靠，在软弱土层中施工速度快，并具有较好的止水性，可以拔出回收多次重复使用，降低成本等优点。但因板桩的刚度比较小，围护结构的变形比较大，只适用于开挖深度不深的基坑，也不适宜应用于变形控制严格的基坑；钢板桩拔出时又会产生附加的变形，不利于环境保护。
钢板桩
l 钢板桩是带锁口的热轧型钢，钢板桩靠锁口或钳口相互连接咬合，形成连续的围护结构实现来挡土止水功能。
排桩式围护结构设计
l 排桩式围护结构主要指采用钻孔灌注桩或人工挖孔桩组成的墙体。与地下连续墙相比，其优点在于施工工艺简单，成本低，平面布置灵活；缺点是防渗和整体性较差。对于地下水位较高的地区，排桩式围护结构必须与止水帷幕相结合使用，在这种情况下，防水效果的好坏，直接关系到基坑工程的成败，须认真对待。
l 桩排式围护结构设计是在肯定总体方案的前提下进行，此时，挖土、围护型式、支撑布置、降水等问题都已确定，围护结构设计的目的是确定围护桩的长度、直径、排列以及截面配筋，对于坑内降水的基坑，还要设计止水帷幕。
围护桩的布置和材料
l 1．材料：钻孔灌注桩通常采用水下浇筑混凝土的施工工艺，混凝土强度等级不宜低于C20（常取C30），所用水泥通常为425#或525#普通硅酸盐水泥。钢筋采用I级圆钢和II级螺纹钢。
l 2．桩体布置：如图所示，当基坑不考虑防水（或已采取了降水措施时），桩体可按一字形间隔排列或相切排列，间隔排列的间距常取2.5~3.5倍的桩径，土质较好时，可利用桩侧“土拱”作用适当扩大桩距；当基坑需考虑防水时，可按一字形搭接排列，也可按间隔或相切排列，外加防水帷幕。
l 3．防渗措施：钻孔灌注桩排桩墙体防渗可采取两种方式：一是将钻孔桩体相互搭接，二是另增设防水抗渗结构。前一种方式对施工要求较高，且由于桩位，桩垂直度等的编差所引志的墙体渗漏水仍难以完全避免，所以在水位较高的软土地区，一般采用后一种方式，此时，桩体间可留100~150mm施工间隙。具体的防渗止水方法主要有：① 桩间压密注浆；② 桩间高压旋喷；③ 水泥搅拌桩墙。
确定围护桩的几何尺寸
l 1. 围护桩的长度
l 围护桩的长度由基坑底面以上部分和以下部分组成，基坑底面以下部分称为插入深度。插入深度取决于基坑开挖深度和土质条件，所确定的插入深度应满足基坑整体稳定、抗渗流稳定、抗隆起稳定以及围护墙静力平衡的要求。设计时，先按经验选用，然后进行各种验算。
l 2. 围护桩的直径
l 围护桩的直径也取决于开挖深度和土质条件，一般根据经验选用。
l 在钻孔灌注桩合理使用的开挖深度范围内，桩径变化范围从800~1100mm；对于开挖深度在10m以内的基坑，桩径一般不超过900mm；开挖深度大于11m的基坑，桩径一般不小于1000mm。
l 3．排桩式围护结构的折算厚度
l 排桩式围护结构虽由单个桩体组成，但其受力形式与地下连续墙类似。分析时，可将桩体与壁式地下连续墙按抗弯刚度相等的原则等价为一定厚度的壁式地下墙进行内力计算，称之为等刚度法。
l 若采用一字相切排列，t<<d，则h=0.838d。这样，即可按厚度为h的壁式地下墙计算出每延米墙之内力、及位移，然后利用下式换算得相应单桩的内力、及位移，由此，可按钢筋混凝土圆形截面构件进行配筋。
桩身的构造与配筋
l 桩身纵向受力主筋一般要求沿圆截面周边均匀布置，最小配筋率为0.42%且不少于6根，主筋保护层不应小于50mm。箍筋宜采用φ6～8螺旋箍筋，间距一般为200～300mm，每隔1500～2000mm应布置一根直径不小于12mm的焊接加强箍筋，以增强钢筋笼的整体刚度，有利于钢筋笼吊放和水下浇灌混凝土。钢筋笼底端一般距离孔底200～500mm。
l 桩身纵向钢筋应按基坑开挖各阶段与地下室施工期间各种工况下桩的弯矩包络图配筋，当地质条件或其它因素复杂时也可按最大弯矩通长配筋。
l 1. 桩身作为一个构件，配筋应满足截面承载力的要求。桩身截面的内力主要由土压力产生的，计算土压力的抗剪强度指标是标准值，因此求得的桩身内力也是标准值。但截面承载力是由混凝土规范所提供的混凝土和钢筋的强度设计值组成的。这就使得设计表达式两侧的设计变量的性质不一致，必须加以调整。
l 2.计算桩身内力时一般按平面问题处理，求得的是每延米围护墙的内力。但桩身截面配筋是按每根桩计算的，这里有一个内力数值的换算问题，即将每延米的内力换算为每根桩的内力。设桩径为d，桩的间距为t，则每根桩的内力等于每延米的内力乘以（d+t），计算时（d+t）以m计。
l 3. 当有可靠措施保证钢筋笼的正确方位时可按弯矩方向采用沿圆周非均匀分布形式配筋；但无可靠措施保证时，宜采用沿圆周均匀配筋以保证安全。
防渗帷幕设计
l 防渗帷幕设计时，帷幕的插入深度应满足防渗稳定性验算的要求，帷幕的插入深度可以与钻孔灌注桩的深度不同；当深层有不透水层或弱透水层时，防渗帷幕宜深入不透水层或弱透水层一定深度，以提高防渗效果。防渗帷幕的厚度不作计算，一般取单排搅拌桩。防渗帷幕的效果主要取决于施工的质量，包括搅拌的均匀程度和接头的搭接程度，在设计文件中应对施工提出要求。
地下连续墙设计
l 地下连续墙设计包括墙的入土深度、墙的厚度、槽段的分段、接头设计等内容。
l 地下连续墙的插入深度按围护结构的静力平衡条件确定，并分别按基坑稳定性验算及墙体变形控制要求进行校核。基坑稳定性验算方法和墙身内力、变形计算方法均与排桩式围护结构相同，通常采用杆系有限元法计算结构内力和变形；
l 地下连续墙兼有挡土和防渗两个功能，故验算基坑稳定性时，同时考虑保持结构稳定和满足防渗两方面的要求。墙身设计时亦需同时考虑这两方面的要求，既满足墙身结构强度的要求，也要满足墙身及接头防渗的要求。
墙的厚度及槽段划分
l 地下连续墙的厚度应由计算确定，并与成槽机的能力相适应。一般情况下现浇钢筋混凝土地下连续墙的厚度可选用600～1000mm；预制钢筋混凝土地下连续墙的厚度不宜大于500mm。
l 地下连续墙单元槽段的平面性状和槽段长度应根据墙体受力情况、施工条件和环境条件而定。平面性状根据需要选用一字形、L形、T形或折线形等；单元槽段长度在保证槽壁稳定和满足施工设备能力的条件下，宜尽量采用较大的槽段长度，一般可取6~8m。
接头设计
l 地下连续墙施工要划分单元槽段，槽段之间就有接头，这种接头是施工时必须有的，称之为施工接头，常用的有锁口管接头和接头箱接头。另一种是在地下墙完成后与梁板柱的接头是为结构接头，常用的方法有预埋连接钢筋法、预埋连接钢板法和预埋剪力连接件法。划分单元槽段时必须考虑槽段之间的接头位置，以保证地下连续墙的整体性。
l 一般情况下，接头的位置要避免设在转角以及墙内部结构的连接处。对接头的要求：
l 1．不能妨碍下一单元槽段的挖掘；
l 2．能传递单元槽段之间的应力，起到伸缩接头的作用；
l 3．混凝土不得从接头下端流向背面，也不得从接头构造物与槽壁之间流向背面；
l 4．在接头表面上不应粘附沉渣或变质泥浆的胶凝物，以免造成强度降低或漏水；
l 5．造价便宜。
l 地下连续墙槽段之间的施工接头的构造应便于施工，一般可采用不传递应力的普通接头；在下列情况时，应采用专门接头：
l 1. 当防水要求较高时应采用防水接头；
l 2. 当接头间需要传递面内剪力时，可采用带穿孔的十字钢板抗剪接头；
l 3. 当接头间要求传递面外剪力或弯矩时，可采用带端板的钢筋搭接接头，将地下连续墙连成整体；
地下连续墙的配筋与构造
l 地下连续墙的受力钢筋应采用II级钢筋，直径不宜小于16mm，构造钢筋可采用I级钢筋，直径不宜小于12mm；预制地下连续墙的构造钢筋直径不宜小于10mm。
l 单元槽段的钢筋笼应装配成一个整体。槽深小于30m的地下连续墙的钢筋笼宜整幅起吊入槽；需要分段时，宜采用焊接接头。接头位置应选在受力较小处。且宜相互错开，搭接长度不小于45d（d为钢筋直径）；当在同一断面搭接时，最小搭接长度为70d，且不小于1.5m。
l 现浇地下连续墙主筋的净保护层厚度不应小于70mm，预制地下连续墙主筋净保护层厚度不应小于30mm。
l 地下连续墙内预埋的与主体结构水平构件主筋连接的钢筋应采用I级钢筋，直径不宜大于25mm，间距不小于150mm，钢筋板直后不得留有硬弯。
l 钢筋笼端部与接头管或相邻槽段混凝土接触面之间应留有间隙，一般不大于150mm，钢筋笼下端500mm长度范围内宜按1:10收成闭合状。
l 钢筋笼下端与槽底之间宜留有不小于500mm的间隙。
l 当地下连续墙的支撑体系不设围檩时，墙体的横向配筋应 适当加强，其与支撑的接触部位应满足抗冲切要求。
l 地下连续墙围护结构的墙顶通常设置钢筋混凝土圈梁，围檩可采用钢筋混凝土与型钢结构。顶圈梁和围檩都必须与地下连续墙可靠固定。
l 地下连续墙墙体混凝土的抗渗等级应 根据最大作用水头与地下连续墙厚度之比按表27-10选用；当墙段之间的接缝不设止水带时，应选用锁口圆弧形、槽形或V型等防渗止水接头，其接头面必须严格清刷。
槽壁稳定计算
l 泥浆护壁稳定性计算是地下连续墙工艺的一项重要内容，它主要用来确定在深度已知条件下的设计分段长度。下面仅介绍一种理论分析法，即抛物线圆柱体法。
l 假设土体沿抛物线圆桩体形状下滑。该槽段设计长度为b，深度为z，抛物线顶点距离槽壁边线为h，
内支撑设计
l 内支撑设计与一般的结构构件设计相比，其主要差别在于其结构体系随基坑的形状、开挖深度及施工条件而异。其内力并随围护结构的变形而变化，由基坑工程施工期间的最不利情况控制设计，在内力确定的情况下，支撑构件的截面验算与一般结构构件设计无异。
l 内支撑设计一般包括下列内容：
l 1）材料选择和结构体系的布置；
l 2）结构的内力和变形计算；
l 3）构件的强度和稳定验算；
l 4）构件的节点设计；
l 5) 结构的安装与拆除设计。
支撑体系的布置与构造要求
l 支撑体系由围檩、支撑杆件或桁架，立柱及立柱桩等构件组成。支撑体系的布置实例见图， 图中显示了围护结构、圈梁、支撑与立柱的关系，图中还给出了地下室各层的位置，支撑布置时应考虑地下室底板及楼板的标高，留出足够的避免施工时的相互干扰。
l 1．围檩
l 围檩又称为腰粱，是直接与围护结构相连，将作用在围护结构上的水土压力传递给支撑结构的传力构件。围檩的刚度对整个支撑结构的刚度影响很大，所以一般在设计中应十分注意围檩构件的设置与截面设计。围檩的材料可以用钢或钢筋混凝土，不同材料制成的围檩，其设计要求不完全相同。
l 钢围檩的截面宽度应大于300mm，可以采用H钢、工字钢或槽钢以及它们的组合截面。钢围檩的现场拼装点应尽量设置在支撑点附近，不应超过围檩计算跨度的三分点。钢围檩的分段预制长度不应小于支撑间距的二倍。
l 由于围护墙的表面不十分平整，为了使围檩与围护墙结合紧密，防止围檩截面产生扭曲，钢围檩与混凝土围护墙之间应留设宽度不小于60mm的水平通长空隙，其间用不低于C30的细石混凝土填嵌。
l 钢围檩安装前应在围护墙上设置安装牛腿。安装牛腿可用角钢或直径不小于25mm的钢筋与围护墙主筋后预埋件焊接组成钢筋牛腿，其间距不应大于2m，牛腿焊缝由计算确定。
l 如支撑与围檩斜交，在围檩与围护墙之间应设置经过验算的剪力传递构造。
l 混凝土围檩截面高度（水平向尺寸）不应小于其水平方向计算跨度的1/8；围檩的截面宽度不应小于支撑的截面高度。围檩的纵向钢筋直径不宜小于16mm，沿截面四周纵向钢筋的最大间距应小于200mm。箍筋直径不应小于8mm，间距不大于250mm。支撑的纵向钢筋在围檩内的锚固长度不宜小于30倍的钢筋直径。
l 混凝土围檩与围护墙之间不留水平间隙。在竖向平面内围檩可采用吊筋与围护墙连接，吊筋的间距一般不大于1.5m，直径应根据围檩尺寸及支撑的自重，由计算确定。
l 地下连续墙墙体与围檩之间需要传递剪力时，可在墙体上沿围檩长度方向预留按计算确定的剪力槽或受剪钢筋。
l 基坑平面转角处的纵横向围檩应按刚节点处理。
l 2.支撑
l 支撑主要是受压构件，支撑相对于受荷面来说有垂直于荷载面和倾斜于荷载面二种，对于斜支撑要注意支撑和围檩连接节点的力的平衡，由于支撑还受到自重和施工荷载的作用，实际上是压弯杆件，这种力学上的非线性问题，在施工实践中常将它简化为线性问题来解决，但必须考虑到此种因素对安全度的降低。当支撑设计成桁架时，桁架的腹杆应该按其受力情况合理地选择断面尺寸和杆件材料，以求节省费用，方便施工。
l 支撑按材料分有：钢支撑（钢管支撑，型钢支撑），钢筋混凝土支撑以及钢支撑和钢筋混凝土共存的组合支撑；
l 按平面布置形式分有：水平框架式支撑，角撑、水平桁架式支撑，斜撑，大直径环梁与边桁架相结合的支撑及钢筋混凝土支撑与钢支撑并存的混合支撑等；
l 按受力特点分有：单跨压杆式支撑，多跨压杆式支撑和双向多跨压杆式支撑，如图所示。这些支撑在实践中都有各自的特点和不足之处，以其材料种类分析，钢支撑便于安装和折拆除，材料的消耗量小，可以施加预应力以合理地控制基坑变形，钢支撑施工速度较快，有利于缩短工期，但是钢支撑系统的整体刚度较弱，由于要在两个方向上施加预紧力，所以纵横杆件之间的连接始终处于铰接状态，形不成整体刚接。
l 钢筋混凝土支撑结构整体刚度好，变形小，安全可靠，但施工制作时间长于钢支撑，拆除工作比较繁重，材料的回收利用率低。
l 为保证内支撑的构件有足够的刚度，规范规定支撑构件的长细比应不大于75，连系构件的长细比应不大于120。
l 1）钢支撑
l 钢支撑的截面可以采用H钢、钢管、工字钢与槽钢，以及其组合截面；
l 钢支撑的现场安装节点应尽量设置在纵横向支撑的交汇点附近。纵向和横向支撑的交汇点宜在同一标高上连接，当采用重叠连接时，其连接构造及连接件的强度应满足支撑在平面内的稳定要求。
l 相邻横向（或纵向）水平支撑之间的纵向（或横向）支撑的安装节点数不宜多于两个。
l 钢支撑与钢围檩的连接可采用焊接或螺栓连接。节点处支撑与围檩的翼缘和腹板均应加焊加劲板，加劲板的厚度不小于10mm，焊缝高度不小于6mm。
l 2）混凝土支撑
l 混凝土支撑体系应在同一平面内整浇，支撑的截面高度（竖向尺寸）不应小于其竖向平面计算跨度的1/20；
l 支撑的纵向钢筋直径不宜小于16mm，沿截面四周纵向钢筋的最大间距应小于200mm。箍筋直径不应小于8mm，间距不大于250mm。支撑的纵向钢筋在围檩内的锚固长度不宜小于30倍的钢筋直径。
立 柱
l 立柱主要用来支承支撑的自重荷载和施工荷载，同时也可起到减小支撑构件或桁架的长细比以提高其压弯稳定性；
l 基坑开挖面以上的立柱宜采用格构式钢柱，也可以采用钢管或H型钢。格构式钢柱有利于底板中钢筋穿越，故通常大多采用这种型式的立柱。在这些钢立柱与钢筋混凝土底板及结构楼板的连接处需设置止水带。格构式钢立柱大样图见图。
l 立柱大样
l 基坑开挖面以下的立柱宜采用直径不小于600mm的灌注桩，立柱桩主要将立柱荷载传递到地基中，它可以借用工程桩，也可以单独设计，立柱桩的入土深度由其所承受立柱荷载确定；在软土地区，宜大于基坑开挖深度的2倍，并穿过淤泥或淤泥质土层。
l 钢柱插入灌注桩的深度不小于钢柱边长的4倍，，并与桩内钢筋焊接。
l 立柱与水平支撑的连接可采用铰接构造，但连接件在竖向和水平方向的连接强度应大于支撑轴向力的1/50。当采用钢牛腿连接时，钢牛腿的强度和稳定性应由计算确定。
支撑体系的构件设计
l 支撑体系包括围檩、支撑和立柱的设计应符合钢结构或混凝土结构设计规范的有关规定。构件截面承载力应根据围护结构在各个施工阶段的荷载效应包络图进行计算。
l （1） 围檩
l 围檩的承载力计算时，可按水平方向的受弯构件计算。当围檩与水平支撑斜交或围檩作为边桁架的弦杆时，应按偏心受压构件计算，围檩的受压计算长度取相邻支撑点的中心距。对于钢围檩，拼接点按铰接考虑时，其受压计算长度宜取相邻支撑点中心距的1.5倍。
l 围檩与围护墙连接满足上述构造要求时可不验算竖向平面内的截面承载力。
l （2）支撑
l 钢支撑
l 根据支撑的平面布置特点，可按单跨压弯构件或多跨连续压弯构件进行计算。钢支撑与围檩连接的节点以及横撑对纵向支撑的支承节点的连接刚度都比较弱，一般按铰接处理，钢支撑体系的整体性比较差，设计时一般不考虑其整体作用。
l 钢筋混凝土支撑
l 基坑支护结构一般由围护结构和支撑体系两部分组成，钢筋混凝土支撑体系与挡土结构可以共同组成空间结构体系，两者共同承受土体的约束及荷载的作用，因此支撑体系的水平位移包括两部分：第一部分是荷载作用下支撑体系的变形；第二部分是刚体位移（包括刚体平移及转动），该部分是由于基坑开挖过程中，基坑各侧壁上的荷载不同而发生的，该刚体位移的发生使得基坑各侧壁上的荷载重新调整，直至平衡。
l 当基坑各侧壁荷载相差不大时，调整量很小，即刚体位移非常小，这时支护结构的平衡是介于主动极限平衡和被动极限平衡之间的一种平衡形式，在不考虑支撑体系刚体位移的前提下，为了简化计算，可以将围护结构和支撑体系在考虑相互作用后分别单独计算。
l 沿围护结构周边取单位长度作为计算单元，建立如图所示的计算模型，图中RC1、RC2为钢筋混凝土支撑对围护体系的支撑力，Kc1、Kc2是钢筋混凝土支撑的水平变形刚度， d1、d2是钢筋混凝土支撑点的水平位移。
l 钢筋混凝土支撑体系按平面封闭框架结构设计，其外荷载是由围护结构直接作用在封闭框架周边与围护体系连接的围檩上，在封闭框架的周边约束条件视基坑形状、地基土物理力学性质及围护结构的刚度而定，对这个封闭框架结构，我们要计算它在最不利荷载作用阶段下，产生的最不利内力组合和最大水平位移，因此，需要依据基坑挖土方式及挖土的不同阶段考虑多种工况，对每一种工况的最不利荷载组合下，计算支护结构的内力及水平位移。
l 1．选择合适的结构几何参数，计算钢筋混凝土支撑的水平变形刚度Kc。
l 由于钢筋混凝土支撑在荷载作用下，围檩上不同点的水平位移并不相同，所以对于不同位置支撑的刚度Kc也不相同，为了控制基坑边缘的最大水平位移，在计算中，取围檩的最大水平位移为水平变形柔度。
l 2．求得刚度后，根据工程地质勘察提供的有关数据，利用有限单元法的计算程序，计算围护墙体结构内力和基坑边缘的最大水平位移，并求出钢筋混凝土支撑对围护墙体结构的支撑力。
l 3．判别基坑边缘最大水平位移是否满足设计要求。
l 4．用有限单元法计算钢筋混凝土支撑的内力并进行配筋计算。
节点设计
l 节点设计主要按构造考虑，节点处理的好坏对钢支撑体系的稳定性影响很大，对于钢筋混凝土支承体系节点的配筋也需要特别加强。
钢支撑节点
钢筋混凝土支撑节点
l 围檩是围护结构与支撑体系连接的传力构件，围护结构一般是先施工，然后制作或安装围檩和支撑，需要处理围檩与围护结构的连接构造。图给出了围檩与排桩式墙体的连接构造的一些做法，包括灌注桩中焊接拉吊钢筋、灌注桩中预埋环形钢板、顶圈梁中遗留竖向拉吊钢筋等；还包括采用牛腿或拉吊钢筋的方法连接围檩与型钢桩的做法。
l （a）灌注桩中焊接拉吊钢筋
l （b）灌注桩中埋设环形钢板
l （c）顶圈梁中预埋竖向拉吊钢筋
l （d）围檩与型钢柱列式挡墙连接型式
换撑与拆除支撑
l 支撑是施工期间的临时性构件，在地下室浇筑过程中就必须逐步将支撑拆除，在拆除支撑的同时还需要采取一定的措施将围护结构传给支撑的荷载逐步传递给永久性的结构。换撑和拆除虽然都是施工的过程，但在设计时应当考虑换撑和拆除中结构内力的变化，并将内力的变化控制在结构允许的范围内。
l 给出了一个换撑的实例，基坑开挖时采用了两道支撑，在浇筑底板以后，具备了拆除第二道支撑的条件，但必须采用混凝土换撑板带，将围护结构与底板联系起来，换撑传力带只能传递压力，不能传递剪力。在拆除第二道支撑并浇筑了地下室楼板以后，采取同样的方法在楼板与围护结构之间设置传力带，然后将第一道支撑拆除，为完成地下室浇筑到顶创造条件。
土层锚杆设计
l 1）选择锚杆类型、确定锚杆布置和安设角度；
l 2）确定锚杆设计轴向拉力；
l 3）进行锚固体设计（长度、直径、形状等）；
l 4）锚头及腰梁设计；
l 5）必要时的稳定性验算。
l （1）围护结构
l 包括各种钢及钢筋混凝土预制板桩、灌注桩、地下连续墙等，以及近几年发展起来的喷锚网护壁。
l （2）腰梁及托架
l 可采用工字钢、槽钢或钢筋混凝土梁作为腰梁，腰梁放置在托架上，托架（用钢材或钢筋混凝土制作）与围护结构连续固定。采用腰梁的目的是将作用于围护结构上的土压力传递给锚杆，对于排桩式围护结构还能通过腰梁使各桩的应力得到均匀分配。
l （3）锚杆
l 锚杆是受拉杆件的总称，与围护结构共同作用，从力的传递机理看，锚杆是由锚杆头部，拉杆及锚固体3个基本部分组成：锚杆头部是将拉杆与围护结构牢固地联结起来，使围护结构的推力可靠地传递到拉杆上去；拉杆是将来自锚杆端部的拉力传递给锚固体；锚固体是将来自拉杆的力通过摩阻抵抗力或支承抵抗力传递至地基。
锚杆布置原则
l （1）锚杆层数
l 锚杆层数取决于土压力分布大小而定，除能取得合理的平衡以外，还应考虑构筑物允许的变形量和施工条件等综合因素。
l （2）锚杆间距
l 锚杆间距应根据土层地质情况、钢材截面所能承受的拉力等进行经济比较后确定。间距太大，将增加腰梁应力，需增加腰梁断面，缩小间距，可使腰梁尺寸减小，但锚杆又可能会发生相互干扰，产生所谓“群锚效应”。上下两排锚杆的间距不宜小于2.5m，锚杆的水平间距一般不宜大于4.0m、也不小于1.5m，上覆土层的厚度一般也不宜小于4.0m。
l （3）倾角
l 一般采用水平向下10°～45 °之间数值为宜。如从有效利用锚杆抗拔力的观点，最好使锚杆与侧压力作用方向平行，但实际上，锚杆的设置方向与可锚固土层的位置，挡土结构的位置以及施工条件等有关。锚杆水平分力随着锚杆倾角的增大而减小，倾角太大将降低锚固的效果，而且作用于围护结构上的垂直分力增加，可能造成围护结构和周围地基的沉降。水平向下是为了有利于灌浆所要求的倾斜度。
锚固体设计
l （1）锚固体长度
l 锚固体长度应按基本试验确定，初步设计长度可按下面的公式计算。
l 对一般的灌浆锚杆（压力为0.3～0.5MPa），锚固体长度计算公式为
l 式中 Tu—锚杆极限抗拔力（kN）；
l d—锚固体直径（m）；
l Lm—锚杆的有效锚固长度（m）；
l t—锚固段周边土层与锚固体之间的摩阻强度（或称为粘结强度）（kPa）。
l （2）自由段长度
l 自由段的长度一般不小于5m，并应超过潜在滑动面1 m；按滑动面位置计算时可采用如图所示的方法，令O点为土压力为零点，OD为设想滑裂面，锚杆AC与水平线夹角为， 自由段AB长度为
l （3）锚杆截面计算
降水设计
l 深基坑降水包括基坑内的明沟降水和井点降水。井点降水的设计内容包括确定基坑涌水量、单井出水量、井径、井深、单井水位降深、井数、井距及降水系统的布置形式。
l 基坑降水原理是基于井的渗流理论，渗流井的类型是根据场地水文地质条件进行划分的，如根据地下水的类型可划分为承压型和潜水型，如根据渗流井的补给源特点及渗流井的结构可以划分为完整井和不完整井，当同时考虑地下水的类型、渗流井的补给源特点及渗流井的结构时，就存在四种类型，即承压型完整井和不完整井、潜水型完整井和不完整井。
l （1）基坑降水设计的内容
l 1. 确定降水井类型；
l 2. 降水系统设计：指降水井的系统布设，包括井数、井深、井距、井径、过滤管、人工过滤层、单井出水量、水位与地面沉降的监测等；
l 3. 降水效果预测：包括基坑内、外典型部位的最终稳定水位及水位降深随时间的变化，降水引起的沉降及对邻近建筑物、地下管线等的影响；
l 4. 设置回灌井时，降水系统设计应包括回灌系统。
l （1）基坑降水设计方法
l 1.降水井布设方式宜根据场地水文地质、工程地质条件，基坑的平面尺寸及开挖深度，围护结构型式，止水帷幕的设置情况以及邻近建筑物的控制要求等确定；
l 2. 初步确定井深、井距；
l 3. 按基坑形状是窄长形或圆形（矩形和不规则形状可换算为圆形）采用不同公式计算基坑涌水量；
l 4. 估算单井干扰出水量及单井单位长度出水量；
l 5. 初步确定降水井数量及井点间距；
l 6. 检验降水井的出水能力；
l 7. 复核基坑抽水影响最小处的水位降深；
l (3) 单井涌水量计算
l 根据基坑的形状将基坑分为两类，当基坑的长度与宽度之比大于10时，称为窄长式基坑；当长宽比小于10时，称为非窄长式基坑。
l (4) 单井出水量q和单井单位长度出水量y
l 在井径相同的条件下，可采用抽水试验的单井出水量；当无抽水试验资料时，可用经验公式估算：
l （5）井点数量n与井点间距a
基坑土体加固设计
l 在基坑工程中，土体加固主要有三个用途：
l 1．提高坑底土体抵抗地下承压水冲溃坑底的能力；
l 2．对于放坡开挖的边坡，当坡脚下土体含有软弱土层或砂层时，加固坡脚以提高边坡稳定性和抗管涌能力；
l 3．对于严格控制支护结构最大变形量的基坑工程，需要对坑底被动区土体进行加固，以减少围护结构的水平位移。
l 对于上述第一种情况，通常采用高压三重管旋喷注浆法或化学注浆法对坑底土体进行全封闭不透水加固土层，通过加固增强土体抵抗其下承压水压力的能力，以保证基坑工程顺利完成；对于第二种情况，可以通过土层注浆加固技术对坡脚一定范围的土层进行加固，从而保证边坡的稳定和防范坡脚处管涌的发生；对于第三种情况，一般可选用旋喷桩、水泥土搅拌桩或分层注浆法对被动区一定深度范围内土体进行全部或局部加固，通常加固布局采用格栅形式，必要时则采用满堂加固。
设计实例
l 钢筋混凝土支撑设计
l 地下连续墙围护结构设计
l 锚杆支护设计
l 钻孔灌注桩围护结构设计计算
l 降水与回灌设计
基坑工程事故的处理
l 1. 事故分为前兆、过大变形和破坏三种情况；
l 2. 监测数据会显示破坏的前兆，可以采取针对性的措施，以消除事故的原因；
l 3. 过大变形是指敏感的部位产生具有危险性的变形信号，必须采取局部加固的措施，以中止变形的发展；
l 4. 对于破坏性的事故，一般是难以挽回的，只能采取善后的措施进行弥补；
l 5. 如果有完善的监测工作，事故一般可以控制在前兆的阶段；
l 6. 一些典型的事故就是因为不进行监测，或者不重视监测提供的信息；
l 7. 发现位移过大时，可以根据分析的原因采取减小位移的措施：
l 在坑外卸载、在坑内回填、加斜撑、加大钢支撑轴力等；
l 8. 发现渗漏、流土等的前兆时，查明渗漏的通道采取堵漏的措施；
l 9. 如果渗漏严重而无法堵住，需要采取灌水的办法来平衡坑内外的水头差；
l 10. 橡皮土是结构被破坏的软土，需要采用填石镇压的方法，不能采取挖除的方法处理；