成都市地铁 2 号线中山路地铁站基坑开挖支护设计(4)
此造成的浪费也是巨大的。传统的基坑围护结构体系的设计方法是按照墙体受力强度及整
体稳定性进行设计计算的，设计过程是以开挖的最终状态为研究对象。然而基坑开挖过程
中往往会因为周围土体的变化而引起支护结构的内力和变形以及土体的变形，导致各种意
外变化，影响工程安全和环境安全，而这绝不是传统的施工方法能够事先控制或事后处置
的。因此，以变形大小作为控制手段的设计方法正受到人们的普遍重视。深基坑围护目前国内外的方法很多，而且都还在不断发展之中，每一种围护方法都有各自的适用范围和一
定的局限性。对于具体的深基坑围护工程，最终采取什么样的围护方案，不同的地质条件
要具体分析。本设计从深基坑的现状与发展入手，总结概括现阶段的基坑围护结构设计计
算方法和基坑围护结构形式，对施工过程总基坑的变形进行分析，验证所用围护方案的可
靠性及可行性。
1.4 深基坑支护设计理论及计算方法研究现状
围护结构强度和变形的分析计算基本方法可总结为三类，即极限平衡法、土抗力法和
有限元分析法。
1.4.1 极限平衡法
极限平衡法在基坑围护设计发展的早期一直被广泛应用， 目前也是我国相关设计人员
最熟悉的基坑围护设计计算方法之一。由于它具有计算简便，可以手算，而且在现阶段情
况下应用弹性地基反力法进行计算支护结构内力，其嵌固深度还是要用极限平衡法来确
定；除此之外，对空间效应不明显的布置，基坑和地层相对较稳定、周围环境较简单的二
级基坑中的悬臂支护结构及单支点支护结构采用极限平衡法计算也是适用的。所以，在接
下来的一段时期内， 在还没有出现新的计算方法之前，极限平衡法还会得到一定范围的应
用。等值梁法、静力平衡法、太沙基法、二分之一分割法等都属于极限平衡法，国内采用
较多的是等值梁法和静力平衡法[6]
。
本设计在计算基坑结构内力时采用等值梁法。其中，多道支撑等值梁法是当基坑开挖
深度相对较大时，桩体的上端受到支撑（锚杆）作用，下端受到土体的嵌固作用时，应用
等值梁法进行计算，首先应确定正负弯矩等于零的位置， 而实际中地面下土压力等于零的
位置与弯矩为零的位置非常接近，因此计算时用土压力为零的点代替正负弯矩等于零的位
置[7]
。等值梁法需要计算固端弯矩并进行力矩的分配，最后计算各支点处的反力。
1.4.2 土抗力法
土抗力法又称基床系数法或地基反力法。当假定地基为弹性地基时 （也称为弹性地基
反力法），我国规程规范中所推荐的方法称为弹性支点法。现如今采用的弹性地基反力法
是部分地考虑支护结构与土的线性的共同作用，分析过程中所需土体性质参数单一，并可
有效地计人基坑开挖过程中诸多因素的影响。如作用在围护墙两侧土压力的变化、支撑(或
锚杆)数量随开挖深度的增加而变化、预紧力及支撑(或锚杆)设置前的围护墙位移对内力和
变形的影响等，因而可大致模拟分步开挖工程中各工况的施工情况。同时，从支护结构的
水平位移可以初步估计基坑开挖对周围环境的影响。因此，弹性地基反力法得到日益广泛
的应用。但它没有考虑支护结构与土非线性时共同作用，我国现行规程推荐的弹性支点法
对墙后开挖面以上按主动土压力、开挖面以下则按定值土压力考虑，这些都与工程实际存
在很大的差距，需要作进一步的研究和完善。 1.4.3 有限元分析法