3.1 设计原则
3.1.1 本规程所列各种支护结构，除特殊说明外，均应按正常使用一年的临时性结构进行设计，并应保证安全；永久性基坑工程设计使用年限不应低于受其影响的邻近建（构）筑物的使用年限。
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3.1.1 支护结构多为维护基坑安全开挖和地下基础及结构部分正常施工而采用的临时性构筑物，据以往正常情况施工经验，一般深基坑工程需6～12月，才能完成回填，至少要经过一个雨季，而雨季对深基坑安全影响甚大，故本条规定按保证安全和正常使用一年期限考虑支护结构设计有效期限；而永久性基坑工程设计有效使用期限应与被保护建（构）筑物使用年限相同，并依具体情况而有所区别。
3.1.2 基坑工程设计可分为下列两类极限状态：
1 承载能力极限状态：对应于支护结构达到承载力破坏，锚固或支挡系统失效或基坑侧壁失稳；
2 正常使用极限状态：对应于支护结构和基坑边坡变形达到结构本身或保护建（构）筑物的正常使用限值或影响其耐久性能。
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3.1.2 为保证支护结构耐久性和防腐性达到正常使用极限状态的功能要求，支护结构钢筋混凝土构件的构造和抗裂应按现行有关规定执行。锚杆是承受较高拉应力的构件，其锚固砂浆的裂缝开展较大，计算一般难以满足规范要求，设计中应采取严格的防腐构造措施，以保证锚杆的耐久性。
3.1.3 基坑工程设计采用的荷载效应最不利组合和与之相应的抗力限值应符合下列规定：
1 按地基承载力确定支护结构立柱（肋柱或桩）和挡墙的基础底面积及其埋深时，荷载效应组合应采用正常使用极限状态的标准组合，相应的抗力应采用地基承载力特征值；
2 计算基坑侧壁与支护结构的稳定性和锚杆等锚固体与土层的锚固长度时，荷载效应组合应釆用承载能力极限状态的基本组合，但其荷载分项系数均取1.0；也可对由永久荷载效应控制的基本组合釆用简化规则，荷载效应基本组合的设计值(S)应按下式确定：
S＝1.35Sk≤R (3.1.3)
式中 R——结构构件抗力的设计值；
Sk——荷载效应的标准组合值。
3 在确定锚杆、土钉、支护结构立柱、挡板、挡墙截面尺寸、内力、配筋和验算材料强度时，荷载效应组合应采用承载能力极限状态的基本组合，并应釆用相应的分项系数，支护结构重要性系数γ0应按相关规定釆用；
4 计算锚杆变形和支护结构水平位移与垂直位移时，荷载效应组合应釆用正常使用极限状态的准永久组合，可不计入地震作用。
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3.1.3 为与现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002和《建筑边坡工程技术规范》GB 50330-2002基本精神同步，按基坑工程边坡受力特点，考虑以下荷载组合：
1 涉及地基承载力和锚固体计算时釆用地基承载力特征值，荷载效应采用正常使用极限状态的标准组合；
2、3 按支护结构承载力极限状态设计时，荷载效应组合应为承载能力极限状态基本组合；
4 进行基坑边坡变形验算时，仅考虑荷载的长期组合，即正常使用极限状态的准永久组合，不考虑偶然荷载作用。
3.1.4 根据基坑工程的开挖深度、地下历史文物等与基坑侧壁的相对距离比、基坑周边环境条件和坑壁土受水浸湿可能性等，按破坏后果的严重性依据表3.1.4可将基坑侧壁分为3个安全等级。支护结构设计中应根据不同的安全等级选用下列相应的重要性系数：
1 一级：破坏后果很严重，γ0＝1.10；
2 二级：破坏后果严重，γ0＝1.00；
3 三级：破坏后果不严重，γ0＝0.90。
有特殊要求的基坑工程可依据具体情况适当提高重要性系数。对永久性基坑工程，重要性系数γ0应提高0.10。
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3.1.4 根据黄土地区基坑工程的重要性、工程规模、所处环境及坑壁黄土受水浸湿可能性，按其失效可能产生后果的严重性，分为三级。
黄土地区习惯上将开挖深度超过5m的基坑列为深基坑，考虑近年深基坑工程数量日益增多，甘肃省基坑工程技术规程已施行多年，按深度划分：h＞12m为复杂工程；h≤6m为简单工程，本规程以此深度作为分级依据之一。
分级同时考虑了环境条件和水文地质、工程地质条件，且将环境条件列为主要考虑要素，主要是由于深基坑多处于大、中城市，黄土地区为中华民族发源地，古建筑及历史文物较多，且城市中地下管线分布密集，对变形敏感，一旦功能受损，影响较大。再者，考虑黄土基坑受水浸湿后，坑侧坡体与基坑1倍等深范围内变形较大，极易开裂或坍塌，因而需严加保护。而1倍等深范围以外的建（构）筑物则受此影响相对较小，因而采用了相对距离比α的概念。并在此条件下，依受水浸湿影响、工程降水影响、坑壁土土质影响，将坑壁边坡分为3类，进行区别对待，体现了可靠性和经济合理性的统一。
3.1.5 对安全等级为一级且易于受水浸湿的坑壁以及永久性坑壁，设计中应采用天然状态下的土性参数进行稳定和变形计算，并应釆用饱和状态(Sr＝85％)条件下的参数进行校核；校核时其安全系数不应小于1.05。
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3.1.5 黄土地区基坑事故一般都和水的浸入有关，对于一级基坑事故的危害性是严重的，当其受水浸湿的几率比较高时，一定要保证其浸水时的安全性；永久性基坑在长期使用过程中有受水浸湿的可能性，所以应对这两类基坑坑壁进行浸水条件下的校核；由于浸水只是一种可能，现场浸水情况也不会像室内试验那样完全彻底，同时考虑到经济性问题，建议校核时釆用较低的安全度。在进行这种校核时，可釆用较低的重要性系数和安全系数。
3.1.6 基坑支护结构设计时应进行下列计算和验算：
1 支护结构的承载力计算：桩、面板、挡墙及其基础的抗压、抗弯、抗剪、抗冲切承载力和局部受压承载力计算，锚杆、土钉杆体的抗拉承载力计算等；
2 锚杆及土钉锚固体的抗拔承载力，桩的承载力和挡墙基础的地基承载力；
3 支护结构整体和局部稳定性；
4 对变形有控制要求的基坑工程，应结合当地工程经验进行变形验算，同时应采取有效的综合措施保证基坑边坡和邻近建（构）筑物，地下管线的变形应满足安全使用要求；
5 地下水控制计算和验算；
6 对施工期间可能出现的不利工况进行验算。
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3.1.6 对应承载能力极限状态应进行支护结构承载能力和基坑土体可能出现破坏的计算和验算，而正常使用极限状态的计算主要是对结构和土体的变形计算。对一级边坡的变形控制，按第3.1.7条执行或依当地工程经验和工程类比法进行，并在基坑工程施工和监测中釆用控制性措施解决。
3.1.7 基坑支护结构设计应考虑结构变形、地下水位升降对周边环境变形的影响，并应符合下列规定：
1 对于安全等级为一级和周边环境变形有限定要求的二级建筑基坑侧壁，应根据周边环境重要性、对变形的适应能力及岩土工程性质等因素确定支护结构变形限值，最大变形限值应符合设计要求。当设计无要求时，最大水平位移限值可按表3.1.7确定。
2 降低地下水对相邻建（构）筑物产生的沉降量允许值，可釆用现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007规定的建筑物地基变形允许值。
3 当建筑基坑邻近重要管线或支护结构用作永久性结构时，其安全使用水平变形和竖向变形应按特殊要求进行控制。
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3.1.7 国内各地区建筑基坑支护结构位移允许或控制值，见表1～9。
1 支护结构水平位移限值主要针对一级基坑和二级基坑。限值釆用是为使支护结构可正常使用且不对周边环境和安全造成严重影响。黄土基坑的破坏和失稳具有突发性，因而给定一个限值，对支护结构顶端最大位移进行设计控制是必要的。表3.1.7中数据主要依西安地区经验，并参考相关省、市地方标准确定。
1）上海市标准《基坑工程设计规程》DBJ 08-61-97中相关规定：
2）《深圳地区建筑深基坑支护技术规范》SJG 05-96中相关规定：
3）《建筑基坑工程技术规范》YB 9258-97中相关规定：
4）《广州地区建筑基坑支护技术规定》GJB 02-98中相关规定：
5）孙家乐等(1996)针对北京地区提出的水平位移及平均变形速率控制值：
6）《武汉地区深基坑工程技术指南》WBJ1-1-7-95中规定：
7）北京市标准《建筑基坑支护技术规程》DB 11/489-2007中规定：
2 人工降水对基坑相邻建（构）筑物竖向变形影响不可忽视，应满足相邻建（构）筑物地基变形允许值。
3 各类地下管线对变形的承受能力因管线的新旧、埋设情况、材料结构、管节长度和接头构造不同而相差甚远，必须事先调查清楚。接头是管线最易受损的部位，可以将管接头对差异沉降产生相对转角的承受能力作为设计和监控的依据。对难以查清的煤气管、上水管及重要通信电缆管，可按相对转角1/100或由这些管线的管理单位提供数据，作为设计和监控标准。
重要地下管线对变形要求严格，如天然气管线要求变形不超过1cm，故管线变形应按行业规定特殊要求对待。
3.1.8 基坑工程设计应具备下列资料：
1 满足基坑工程设计及施工要求的岩土工程勘察报告；
2 用地红线范围图，建（构）筑物总平面图，地下结构平面图、剖面图，地基处理和基础平面布置及其结构图，基础埋深等；
3 临近已有建（构）筑物、道路、地下管线及设施的类型、分布情况、结构形式及质量状况，基础形式、埋深、地基处理情况、重要性及其现状等；
4 基坑周边地面可能的堆载及大型机械车辆运行情况，施工现场用水及排水量大的建（构）筑物分布情况；
5 当地基坑工程经验及施工能力；
6 基坑周围地面排水情况，地面雨水、污水、上下水管线排入或渗入基坑坡体的可能性及其管理控制资料。
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3.1.8 基坑工程设计应具备的资料：
1 基坑支护结构的设计与施工首先要认真阅读和分析岩土工程勘察报告，了解基坑周边土层的分布、构成、物理力学性质、地下水条件及土的渗透性能等，以便选择合理的支护结构体系并进行设计计算。这里要强调说明的是：目前一般针对建筑场地和地基勘察而完成的岩土工程勘察报告，并不能完全满足基坑支护设计需求，尤其是对一级基坑工程，一般勘察报告提供的工程地质剖面和各项土工参数不能完全满足设计要求。因而强调以满足基坑工程设计及施工需要为前提，必要时可由支护设计方提出，进行专门的基坑工程勘察。
2 取得用地界线、建筑总平面、地下结构平面、剖面图和地基处理、基础形式及埋深等参数，主要是考虑在满足基础施工可能的前提条件下，尽量减小基坑土方开挖范围和支护工程量，尽可能做到对周边环境的保护。
3 邻近建筑和地下设施及结构质量、基坑周边已有道路、地下管线等情况，主要依靠业主提供或协调，进行现场调查取得。经验证明在城区开挖深基坑时，周边关系较复杂，而且地下管线（包括人防地毯等）属多个部门管理，仅靠业主提供往往不够及时，也不尽能满足设计要求，且提供的成果往往与实际情况并不完全符合，因而强调设计应重视现场调查和实地了解情况，据实设计。
4 基坑工程应考虑施工荷载（堆料、设备）及可能布置的机械车辆运行路线，应考虑上部施工塔吊安装位置及工地临时建筑位置与基坑的距离，尤其是工地大量用水建筑（食堂、厕所、洗车台等）与基坑的安全距离，并采用切实措施保证用水不渗入基坑周边土体。
5 当地基坑工程经验及施工能力对支护设计至关重要，尤其是在缺乏工程经验的地区进行支护设计时，更要注意了解、收集当地已有的经验和教训，据此按工程类比法指导设计。
6 此条用于判定基坑在使用期间受水浸湿的可能性。黄土由于其特殊性，遇水湿陷、软化，强度迅速降低且基坑侧壁土体重量迅速增加，十分不利，因而对基坑周围地面和地下管线排水渗入或排入基坑坡体的可能性应取得可靠资料。黄土基坑发生过的工程事故多与水浸入有关，因而设计对浸水可能性的判定和相应预防措施的釆用，尤为重要。
3.1.9 基坑工程不同支护体系的计算模式应与所采用的坑壁土体土性指标、土工试验方法以及设计安全系数相适应。
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3.1.9 考虑黄土地区目前基坑工程设计的现状，土体作用于支护结构上的侧压力计算，釆用朗肯土压力理论，对地下水位以下土体计算侧压力时，砂土和粉土的渗透性较好，且土的孔隙中有重力水，可采用水土分算原则，即分别计算土压力和水压力，二者之和即为总侧压力。黏土、粉质黏土渗透性差，以土粒和孔隙水共同组成的土体的饱和重度计算土的侧压力。黄土具大孔隙结构，垂向渗透性能好，黄土中有重力水，但以竖向运移为主，结合长期使用习惯，按水土合算原则进行。
采用土的抗剪强度参数应与土压力计算模式相配套，采用水土分算时，理论上应采用三轴固结不排水(CU)试验中有效应力抗剪强度指标黏聚力c＇和内摩擦角
或直剪（固结慢剪）的峰值强度指标，并采用土的有效重度；采用水土合算时，理论上应采用三轴固结不排水剪切(CU)的总应力强度指标c和或直剪（固结快剪）试验指标，并采用土的饱和重度。但是考虑实际应用中，岩土工程勘察报告提供c＇和存在一定困难。另外考虑到支护设计软件按建设部行业标准编制，这些软件在黄土地区应用已较为广泛。不同标准土压力计算的规定见表10。
3.1.10 基坑工程设计应包括下列内容：
1 支护体系的方案技术经济比较和选型；
2 支护结构的承载力、稳定和变形计算；
3 基坑内外土体稳定性验算；
4 基坑降水或截水帷幕设计以及围护墙的抗渗设计；
5 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工程本身基础桩安全、临近建筑物和周边环境安全的影响；
6 基坑开挖施工方法、顺序及与基坑工程安全使用相关的检测、监测内容和要求；
7 基坑工程设计支护结构的安全有效期限；
8 支护结构的变形限值及报警值。
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3.1.10 基坑支护结构设计应从稳定、承载力、变形三个方面进行验算：
1 稳定：指基坑周围土体的稳定性，不发生土体滑动破坏，不因渗流影响造成流土、管涌以及支护结构失稳；
2 承载力：支护结构的承载力应满足构件承载力设计要求；
3 变形：因基坑开挖造成的土层移动及地下水位升降变化引起的周围变形，不得超过基坑周边建筑物、地下设施的允许变形值，不得影响基坑工程基桩安全或地下结构正常施工。
黄土地区深基坑施工一般多与基坑人工降水同步实施，多采用坑外降水。坑外降水可减少支护结构主动侧水压力，同时由于土中水的排出，饱和黄土的力学性状发生明显改善，但坑外降水，由于降水漏斗影响范围较大，在基坑周围相当于5倍降水深度的范围内有建筑物和地下管线时，应慎重对待。必要时应采取隔水或回灌措施，控制有害沉降发生。基坑工程设计文件应包括降水要求，明确降水措施、降水深度、降水时间等。降水设备的选型和成井工艺，通常由施工单位依地质条件、基坑条件及开挖过程，在施工组织设计中进行深化和明确。
基坑工程施工过程中的监测应包括对支护结构和周边环境的监测，随着基坑开挖，对支护结构系统内力、变形进行测试，掌握其工作性能和状态。对影响区内建（构）筑物和地下管线变形进行观测，了解基坑降水和开挖过程对其影响程度，对基坑工程施工进行预警和安全性评价。支护结构变形报警值通常以0.8倍的变形限值考虑。
3.1.11 基坑工程设计应考虑下列荷载：
1 土压力、水压力；
2 一般地面超载；
3 影响范围内建筑物荷载；
4 施工荷载及场地内运输时车辆所产生的荷载；
5 永久性支护结构或支护结构作为主体结构一部分时应考虑地震作用。
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3.1.11 基坑工程设计考虑的主要作用荷载有：
1 土压力、水压力是支护结构设计的主要荷载，其取值大小及合理与否，对支护结构内力和变形计算影响显著。目前国内主要还是应用朗肯公式计算。
2 一般地面超载：指坑边临时荷载，如施工器材、机具等，一般可根据场地容纳情况按10～20kN/m2考虑，场地宽阔时取低值，场地狭窄时取高值。
3 影响区范围内建（构）筑物荷载：对影响区范围内建（构）筑物的荷载，可依基础形式、埋深条件及临坑建筑立面情况进行简化，按集中荷载、条形荷载或均布荷载考虑。
4 施工荷载及可能有场地内运输车辆往返产生的荷载：施工荷载指坑边用作施工堆料场地或其他施工用途所产生的荷载，超过一般地面荷载时，应据实计算。基坑施工过程中由于土方开挖及施工进料，需要场内车辆通行或相邻有道路通行，应根据车辆荷载大小、行驶密度及与坑边距离等综合考虑。地面超载及车辆行驶等动荷载往往引起支护结构变形增大，有的甚至使支护结构长期承载力降低，应引起重视。邻近基础施工：在黄土地区深基坑如进行人工降水，对相邻地块基坑工程总体而言是有利的，但对相邻地块土体支护，不宜同时进行，或只需进行一次，这要结合实际情况分析确定。
5 当支护结构兼用作主体结构永久构件时，如逆作法施工的支撑作为主体结构的地下室梁板、柱、内墙等，在内力计算时，除了计算基坑施工时的内力外，还应计算永久使用时的内力，在地震设防区，还应考虑地震作用力。
3.1.12 基坑土体的强度计算指标宜根据基坑降水情况、坑内地基处理加固方法、工程类型和桩的分布形式，并结合工程经验进行适当调整。
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3.1.12 黄土地区深基坑支护工程与人工降水同时实施时，因有土方开挖要求，降水应先期进行。黄土以垂向渗透为主，降水实施后，原基坑侧及坑底的饱和黄土在降水期间，变为非饱和黄土，土的力学性能会有一定改善；深基坑地基处理采用桩基础或复合地基增强体后，被动区的土体力学强度有明显提高，因而应结合工程经验，依地基加固桩的类型、密集程度和分布位置、形式，适当提高土的力学性能指标。黄土的强度指标大小与土的干密度（密实程度）和含水量（物理状态）关系密切，当干密度为确定值时，随含水量增大（液性指数增加），c、
值减小，尤以黏聚力减少较多。而在基坑工程中，采用基坑排水措施时，情况则恰恰相反，土的强度指标随土中含水量减小而增大，并以黏聚力恢复提高为主。不同情况下的抗剪强度见表11～表13。
值得指出的是，黄土地区基坑坍塌工程事故大多与坑壁土体浸水增湿密切相关，按正常状态计算的深基坑，往往由于局部坑壁浸水增湿，土体重度增大而强度大幅降低，酿成坍塌或塌滑事故，对此类情况，设计应给予足够重视，并依基坑重要性等级进行综合考虑设防，尤其应做好坑外地表排水，杜绝水渗入和浸泡坡体，酿成工程事故。
3.1.13 基坑支护结构形式应依据场地工程地质与水文地质条件、场地湿陷类型及地基湿陷等级、开挖深度、周边环境、当地施工条件及施工经验等选用。同一基坑可采用一种支护结构形式，也可采用几种支护结构形式或组合，同一坡体水平向宜采用相同的支护形式。湿陷性黄土地区常用的支护结构形式可按表3.1.13选用。
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3.1.13 支护结构的选型是进行技术经济条件综合比较分析的结果。合理的支护结构选型不仅是对整个基坑，而且是针对同一基坑的不同边坡侧壁而言的。因为基坑支护一般都是临时性的，少则半年，多则一年，半永久性和永久性支护较少，相对而言，其经济合理性则成为基坑工程设计的决定因素。鉴于此，细划基坑支护坡体，按坡体的不同地质条件、外荷条件和环境条件等，考虑选用合理结构形式，显得尤为重要。这里强调同一基坑侧壁坡体应注意釆用不同形式进行上下、左右平面组合时的变形协调，以免在其结合部位由于变形差异，形成局部突变，留下工程隐患。
