建筑基坑支护技术讲座-高大钊-2013年10月.pdf

对建筑基坑支护技术规程对建筑基坑支护技术规程2012 版版的的解读解读 及其与 建筑地基基础设计规范及其与 建筑地基基础设计规范 2011 版版的对比的对比分析与点评分析与点评 同济大学同济大学 高大钊高大钊 2013 年年 10 月月 从一道试题引出的话题从一道试题引出的话题 一位网友提出了一个问题一位网友提出了一个问题 请教请教 2 0 1 32 0 1 3 年注册岩土专业考试下午题年注册岩土专业考试下午题 2 32 3 题。题。 主要问主要问 题是题是“支护桩外侧主动土压力合力”应为支护结构外侧单宽“支护桩外侧主动土压力合力”应为支护结构外侧单宽 土压力合力呢还是单根支护桩所承受的土压力合力土压力合力呢还是单根支护桩所承受的土压力合力 即单即单 宽土压力合力乘桩距宽土压力合力乘桩距这句话到底该如何理解这句话到底该如何理解 某基坑的土层的分布是黏土层厚某基坑的土层的分布是黏土层厚 2m2m，砂土层厚，砂土层厚 15m15m，地，地 下水埋深为地下下水埋深为地下 20m20m，砂土与黏土天然重度均按，砂土与黏土天然重度均按 20kN/m20kN/m 3 3 计计 算，基坑深度为算，基坑深度为 6m6m，拟采用悬臂桩支护形式，支护桩桩径，拟采用悬臂桩支护形式，支护桩桩径 800mm800mm，桩长，桩长 11m11m，间距，间距 1400mm1400mm。。 对这个问题的理解有两种意见，一种认为不需要乘桩的对这个问题的理解有两种意见，一种认为不需要乘桩的 间距，因为只是求土压力，不是求桩的内力和变形；另一种间距，因为只是求土压力，不是求桩的内力和变形；另一种 意见认为对于排桩，就是需要计算一根桩所承担的土压力。意见认为对于排桩，就是需要计算一根桩所承担的土压力。 这个问题涉及土压力计算的一个重要概念。这个问题涉及土压力计算的一个重要概念。 计算土压力时，假定为平面应变问题，即在垂直计算平计算土压力时，假定为平面应变问题，即在垂直计算平 面的正、负方向（面的正、负方向（y y）的长度都是无穷大的，因此）的长度都是无穷大的，因此ε εy y00。。 取取 1m1m 截条计算截条计算的分布的分布土压力，所求得的土压力合力，土压力，所求得的土压力合力， 如为如为 316316kNkN，是指沿长度方向，是指沿长度方向 1m1m 的土压力合力，应该写作的土压力合力，应该写作 316kN/m316kN/m。。 如果你是设计地下连续墙，就按这个土压力计算如果你是设计地下连续墙，就按这个土压力计算 1m1m 截截 条的连续墙的内力进行设计。条的连续墙的内力进行设计。 如果是设计排桩或锚杆，则应乘以排桩的中心距离，如如果是设计排桩或锚杆，则应乘以排桩的中心距离，如 桩径桩径 8 800mm00mm，中心距离，中心距离 141400mm00mm，则在计算桩的内力时，土压，则在计算桩的内力时，土压 力力合力合力应为应为 3163161.44421.4442kNkN。。 过去曾经有过去曾经有一一个个工程工程事故事故，其，其原因原因就就是对间距为是对间距为 2m2m 的的 锚杆，土压力直接用了锚杆，土压力直接用了 1m1m 截条的计算数值，截条的计算数值，结果是结果是这个基这个基 坑垮了，坑垮了，力只算了一半，等于做了个原型力只算了一半，等于做了个原型的破坏试验。的破坏试验。 从这个争论中，我们得到的从这个争论中，我们得到的教益是什么教益是什么 对于任何的设计计算方法，都要从基本原理上去正确理对于任何的设计计算方法，都要从基本原理上去正确理 解，才能正确处理工程问题。解，才能正确处理工程问题。 新版的新版的建筑基坑支护技术规程建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012 是根据是根据 2004 年建设部的通知要求，对建筑基坑支护技术规程年建设部的通知要求，对建筑基坑支护技术规程 JGJ120-99 版修订而成的。版修订而成的。 对这本技术标准，我们也需要从基本原理方面去理解其对这本技术标准，我们也需要从基本原理方面去理解其 制订的依据，乃至制订的依据，乃至需要据以判别需要据以判别可能还存在可能还存在的的一些一些问题。问题。 建筑基坑支护技术规程建筑基坑支护技术规程 JGJ120-99 版是在版是在 1990 年代中年代中 期总结了期总结了 1980 年代以来十多年的基坑工程经验制订的。那年代以来十多年的基坑工程经验制订的。那 个年代个年代正是我国深基坑工程的初创时期，经验很不成熟，因正是我国深基坑工程的初创时期，经验很不成熟，因 此对这个版本的规程此对这个版本的规程批评的意见比较多，执行中发现的问题批评的意见比较多，执行中发现的问题 也也比较多，比较多，例如例如其中逆作拱墙的其中逆作拱墙的支护支护形式形式在基本原理上存在在基本原理上存在 缺陷， 以致发生了重大的工程事故。 因此在缺陷， 以致发生了重大的工程事故。 因此在 99 版颁布只有版颁布只有 5 年的年的 2004 年就开始了修订的工作，而这次修订年就开始了修订的工作，而这次修订又又经历了经历了 8 年的时间才颁布，也可以看出修订工作的艰辛与不易。年的时间才颁布，也可以看出修订工作的艰辛与不易。 我们可以我们可以看到，看到，这次修订的幅度比较大，补充和增加的这次修订的幅度比较大，补充和增加的 内容比较多，反映了内容比较多，反映了 20 多年来，我国基坑工程技术的发展多年来，我国基坑工程技术的发展 水平水平和成就，有不少亮点。和成就，有不少亮点。 在此之前，国家标准建筑地基基础设计规范在此之前，国家标准建筑地基基础设计规范 GB50007-2011 也颁布实施， 对这两本标准， 可以进行一些对也颁布实施， 对这两本标准， 可以进行一些对 比分析，以加深对规范条文的理解，也可以发现一些有待进比分析，以加深对规范条文的理解，也可以发现一些有待进 一步研究的问题。一步研究的问题。 在在建筑基坑支护技术规程建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012 的前言中提出的前言中提出 了本次修订的主要技术了本次修订的主要技术内容内容一共有一共有 18 个个，，这些内容这些内容都是相都是相 对于对于 99 版规范的变化。版规范的变化。这这 13 年，我国的基坑工程经历了巨年，我国的基坑工程经历了巨 大的变化，大的变化，这次这次规程规程的修订工作的修订工作也也推动了推动了工程经验工程经验的总结的总结，， 提高了提高了我国我国基坑工程的设计与施工水平。基坑工程的设计与施工水平。 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB50007-2011 的前言关于本的前言关于本 次修订的主要技术内容中，次修订的主要技术内容中，涉及基坑工程的有两点增加地涉及基坑工程的有两点增加地 基基础设计等级中基坑工程的相关内容；增加对高地下水位基基础设计等级中基坑工程的相关内容；增加对高地下水位 地区，当场地地区，当场地的的水文地址地质条件复杂，基坑周边环境保护水文地址地质条件复杂，基坑周边环境保护 要求高，设计等级为甲级的基坑工程，应进行地下水控制专要求高，设计等级为甲级的基坑工程，应进行地下水控制专 项设计的要求。项设计的要求。 其实， 建筑地基基础设计规范其实， 建筑地基基础设计规范GB50007-2011 关于基关于基 坑工程的坑工程的规定，改变的不止这一些。规定，改变的不止这一些。 下面将下面将这两本规范的有关规定对比分析如下这两本规范的有关规定对比分析如下 建筑基坑支护技术规程建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012 在前言中提出，在前言中提出， 本次修订的主要技术内容一共有本次修订的主要技术内容一共有 18 个。个。下面下面择要择要加以加以分析分析 和解释。和解释。 1. 调整和补充了支护结构的几种稳定性调整和补充了支护结构的几种稳定性验算验算 在建筑基坑支护技术规程在建筑基坑支护技术规程JGJ120-99 版本中，没有版本中，没有 专门对稳定性验算提专门对稳定性验算提出出技术技术规规定定的章节的章节。。有些稳定性验算的有些稳定性验算的 技术技术要求，隐藏要求，隐藏在关于在关于嵌固深度的嵌固深度的计算计算规定之中，规定之中，这样就这样就缺缺 失了失了稳定性控制的概念。正如新的规程在条文说明中所说的稳定性控制的概念。正如新的规程在条文说明中所说的 “原规程对支挡式结构弹性支点法的计算过程的规定是先“原规程对支挡式结构弹性支点法的计算过程的规定是先 计算挡土构件的嵌固深度，然后再进行结构计算。这样的计计算挡土构件的嵌固深度，然后再进行结构计算。这样的计 算方法使计算过程简化，省去了某些验算内容算方法使计算过程简化，省去了某些验算内容。因为按原规。因为按原规 程规定的方法确定挡土构件的嵌固深度后，一些原本需要验程规定的方法确定挡土构件的嵌固深度后，一些原本需要验 算的稳定性问题自然满足要求了。但这样带来了一个问题，算的稳定性问题自然满足要求了。但这样带来了一个问题， 嵌固深度必须按原规程的计算方法确定，假如设计需要嵌固嵌固深度必须按原规程的计算方法确定，假如设计需要嵌固 深度短一些，可能按此设计的支护结构会不能满足原规程未深度短一些，可能按此设计的支护结构会不能满足原规程未 作规定的某种稳定性要求。另外对有些缺少经验的设计者，作规定的某种稳定性要求。另外对有些缺少经验的设计者， 可能会误以为不需要考虑这些稳定性问题，而忽视必要的土可能会误以为不需要考虑这些稳定性问题，而忽视必要的土 力学概念力学概念。。 ””这这是那个版本的重大缺陷，是那个版本的重大缺陷，对很多大学的教材对很多大学的教材 也是一种误导。 在也是一种误导。 在这次修订这次修订时时，， 对这个问题对这个问题作了重要的修改，作了重要的修改， 应该认为应该认为是一大进步。是一大进步。 这个版这个版本的规程本的规程在不同的条文中在不同的条文中明确明确提出了提出了 9 个方面个方面 的的支护结构支护结构稳定性稳定性的的验算验算模式模式。什么是。什么是稳定性验算稳定性验算所谓所谓稳稳 定性验算定性验算，，实际上实际上就就是是验算支护结构在土验算支护结构在土压力和压力和水压力作用水压力作用 下是否满足静力平衡条件，并下是否满足静力平衡条件，并是否是否具有所要求的具有所要求的、必要的、必要的设设 计安全度。计安全度。 1）） 悬臂式结构嵌固稳定性验算悬臂式结构嵌固稳定性验算 悬臂式结构的嵌固深度是支护结构保持稳定性的控制悬臂式结构的嵌固深度是支护结构保持稳定性的控制 条件。条件。所谓稳定性是指支护结构保持静力的平衡，控制性的所谓稳定性是指支护结构保持静力的平衡，控制性的 平衡条件是平衡条件是绕支护结构底部转动绕支护结构底部转动的静力平衡，即的静力平衡，即Σ ΣM 0。。 极限平衡时极限平衡时0− akakplpk aEaE，，也可以表示为也可以表示为 1 alak plpk aE aE 为了工程的安全考虑，要求这个比值大于等于为了工程的安全考虑，要求这个比值大于等于设定的设定的安安 全系数全系数 K，即得，即得规程的稳定性验算规程的稳定性验算设计表达式设计表达式 e alak plpk K aE aE ≥ 安全系数安全系数 Ke分别分别按按基坑工程基坑工程不同的安全等级取不同的安全等级取为为 1.25、、 1.20 和和 1.15。。 2）） 单单层锚杆和单层支撑的支挡结构层锚杆和单层支撑的支挡结构嵌固稳定性嵌固稳定性 与悬臂式的比较，单层锚杆和单层支撑与悬臂式的比较，单层锚杆和单层支撑支挡结构多了一支挡结构多了一 个支撑个支撑（锚固）（锚固）的条件，的条件，支撑支撑（锚固）（锚固）力力也也是未知数，验算是未知数，验算 稳定性时如取稳定性时如取绕这个支撑作用点转动的静力平衡，就可以绕这个支撑作用点转动的静力平衡，就可以在在 Σ ΣM 0 的平衡方程中不出现的平衡方程中不出现支撑支撑（锚固）（锚固）力力这个未知数。这个未知数。这这 就是为什么要取就是为什么要取绕这个绕这个支撑作用点转动的静力平衡支撑作用点转动的静力平衡的道理。的道理。 与此同时与此同时，，再再令水平方向的合力等于零，即令令水平方向的合力等于零，即令Σ ΣX0。就。就可可以以 同时求得支撑同时求得支撑（锚固）（锚固）轴轴力和嵌固深度。力和嵌固深度。 e aak ppk K aE aE ≥ 2 2 安全系数安全系数 Ke分别分别按不同的安全等级取按不同的安全等级取为为 1.25、、1.20 和和 1.15。。 这种这种稳定性稳定性验算验算模式模式的基本假定是支护结构的底部为自的基本假定是支护结构的底部为自 由端由端，即，即支护结构的底部支护结构的底部土层比较软弱，不具备土层比较软弱，不具备固固定端定端的的嵌嵌 固固条件条件。。 如支护结构的底部支承条件比较好如支护结构的底部支承条件比较好，就可以按固定端的，就可以按固定端的 假定采用等值梁法求解支撑力和嵌固深度。假定采用等值梁法求解支撑力和嵌固深度。 有工程师提出，有工程师提出，为什么建筑地基基础设计规范两个为什么建筑地基基础设计规范两个 版本的土压力分布前后不同版本的土压力分布前后不同 从从建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范的的 20022002 版，修订为版，修订为 20112011 版， 关于稳定性的验算方法， 出现了一些重要的变化。版， 关于稳定性的验算方法， 出现了一些重要的变化。 例如，例如， 对稳定验算取矩点的变化，土压力分布的变化，以及对规范对稳定验算取矩点的变化，土压力分布的变化，以及对规范 公式中公式中存在存在的一些错误，的一些错误，在在规范的条文说明中都没有加以解规范的条文说明中都没有加以解 释，下面是有些读者提出的疑问释，下面是有些读者提出的疑问 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB50007-2002 附录附录 T 悬臂悬臂 支护结构的抗倾覆验算是对桩（墙）底取矩而附录支护结构的抗倾覆验算是对桩（墙）底取矩而附录 U 锚撑锚撑 式是对式是对 C 点取矩点取矩 对悬臂式结构的计算公式为对悬臂式结构的计算公式为 3 . 1≥ aa pp a p bE bE M M 对桩式、墙式结构的计算公式为对桩式、墙式结构的计算公式为 3 . 1≥ ⋅ ∑ kak iikpk aE aTbE 2002 规范附录的土压力分布规范附录的土压力分布 这里就存在一个问题力矩的方向与公式是矛盾的，不这里就存在一个问题力矩的方向与公式是矛盾的，不 知道我理解的对不对，请高老师给解释一下。知道我理解的对不对，请高老师给解释一下。 而建筑地基基础设计规范而建筑地基基础设计规范GB50007-2011 附录附录 V，， 悬臂结构计算与老规范一样，但锚撑式的计算却发生了比较悬臂结构计算与老规范一样，但锚撑式的计算却发生了比较 大的变化大的变化 2011 规范附录的土压力分布规范附录的土压力分布 悬臂支护桩在坑内外水、土压力作用下，对悬臂支护桩在坑内外水、土压力作用下，对 O 点取矩的点取矩的 倾覆作用，应满足下式规定倾覆作用，应满足下式规定 ∑ ∑ Ea Ep t M M K 式中式中∑ Ep M－主动区倾覆作用力矩总和－主动区倾覆作用力矩总和 ∑Ea M－被动区抗倾覆作用力矩总和－被动区抗倾覆作用力矩总和 带支撑桩的倾覆稳定，最下一道支撑点以下支护桩在坑带支撑桩的倾覆稳定，最下一道支撑点以下支护桩在坑 内外水、 土压力作用下， 对内外水、 土压力作用下， 对 O 点取矩的倾覆作用应满足下式点取矩的倾覆作用应满足下式 规定规定 ∑ ∑ Ea Ep t M M K 式中式中 ∑ Ep M－主动区倾覆作用力矩总和－主动区倾覆作用力矩总和 ∑ Ea M－被动区抗倾覆作用力矩总和－被动区抗倾覆作用力矩总和 如图如图和公式所示和公式所示，取矩的位置变成了，取矩的位置变成了 O 点（而点（而 O 点的点的 位置是最下一道支撑点还是坑底），且土压力也只从最下位置是最下一道支撑点还是坑底），且土压力也只从最下 一道支撑点开始计算，而标注是否也标错了这里同样存在一道支撑点开始计算，而标注是否也标错了这里同样存在 力矩方向问题。力矩方向问题。 这个问题过去也有问过，不过这次还连带了这个问题过去也有问过，不过这次还连带了 2011 规范规范 的变化，比上次的变化，比上次讨论讨论的范围更宽了。的范围更宽了。 我们先分别讨论建筑地基基础设计规范我们先分别讨论建筑地基基础设计规范GB 50007 －－2002 和建筑地基基础设计规范和建筑地基基础设计规范GB 50007－－2011 规范规范 的公式，然后再对这两本规范的变化进行分析和比较，我的的公式，然后再对这两本规范的变化进行分析和比较，我的 一些看法不一定对，规范编制组也不一定愿意听，其实，学一些看法不一定对，规范编制组也不一定愿意听，其实，学 术问题上还是要多讨论，才会弄得更清楚一些。术问题上还是要多讨论，才会弄得更清楚一些。 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范 GB 50007－－2002 规范附录规范附录 T 的公式是对桩底取矩，极限状态时，的公式是对桩底取矩，极限状态时，Mp-Ma0，图上的尺寸，图上的尺寸 标注没有问题。标注没有问题。在在 T.0.3 条条中中说明其不适用于桩下端为淤泥说明其不适用于桩下端为淤泥 土的情况。土的情况。 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范 GB 50007－－2002 规范附录规范附录 U 的公式，的公式， 土压力的分布图与附录土压力的分布图与附录 T 相同，但力矩的方向确相同，但力矩的方向确 实存在一些矛盾。从标注尺寸来看，应该是对实存在一些矛盾。从标注尺寸来看，应该是对 C 点取矩，即点取矩，即 土压力为零的点。这样，就出现了矛盾，从公式土压力为零的点。这样，就出现了矛盾，从公式来来看看，，分子分子 是抗力，分母是作用，符号与图上的标注是一致的，但致命是抗力，分母是作用，符号与图上的标注是一致的，但致命 的问题是如果对的问题是如果对 C 点取矩，被动土压力形成的力矩是逆时点取矩，被动土压力形成的力矩是逆时针针 方向的，与主动土压力形成的力矩方向一致，与公式的表达方向的，与主动土压力形成的力矩方向一致，与公式的表达 就不符合了，被动土压力形成的力矩怎么可以放在分母上就不符合了，被动土压力形成的力矩怎么可以放在分母上 放分母上于理不通，但放分子上又与图不符。规范用了那么放分母上于理不通，但放分子上又与图不符。规范用了那么 多年了，不知道这个公式有谁用过理正的软件有没有用这多年了，不知道这个公式有谁用过理正的软件有没有用这 个公式教材里有没有写进去过个公式教材里有没有写进去过 下面讨论下面讨论新的版本新的版本建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB 50007 －－2011 的附录的附录，，看第看第 176 页页附录附录表表 V.0.1，，在在悬臂桩悬臂桩的验算的验算 公式中，力矩的计算没有公式中，力矩的计算没有给出给出明确的表达式，其方向仍是对明确的表达式，其方向仍是对 桩底取矩， 但桩底取矩， 但土压力的分布有了变化土压力的分布有了变化， 为什么要作这样变化，， 为什么要作这样变化， 在条文说明中没有加以解释。带支撑桩的验算公式也不写清在条文说明中没有加以解释。带支撑桩的验算公式也不写清 楚力和力臂了，用了一个笼统的表达式，同样，土压力的分楚力和力臂了，用了一个笼统的表达式，同样，土压力的分 布也有了变化。在这个分布图中，没有土压力为零的点了，布也有了变化。在这个分布图中，没有土压力为零的点了， 这次是这次是以最下一道支撑的作用点以最下一道支撑的作用点 O O 点取矩点取矩的。这样的修改避的。这样的修改避 免了免了 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范 GB 50007－－2002 中的问题，中的问题， 但却出现了新的问题，也许是笔误。将倾覆力矩写成是由被但却出现了新的问题，也许是笔误。将倾覆力矩写成是由被 动土压力构成的，抗倾覆力矩写成由主动土压力构成的，正动土压力构成的，抗倾覆力矩写成由主动土压力构成的，正 好相反。好相反。 上面摘引与对比了两个版本规范的规定之间的变化，为上面摘引与对比了两个版本规范的规定之间的变化，为 了弄清楚了弄清楚这些这些变化的原因和理由，变化的原因和理由，我们我们需要需要讨论几个讨论几个很重要很重要 的的概念问题概念问题 （（A） 已经看到） 已经看到 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范 GB 50007－－2002 的土压力分布与的土压力分布与建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB 50007－－2011 规范的土压力分布是不同的，那么这种不同的分布在基本概规范的土压力分布是不同的，那么这种不同的分布在基本概 念上究竟有什么区别各适用于什么条件这种变化体现念上究竟有什么区别各适用于什么条件这种变化体现 了什么了什么 （（B）抗倾覆验算时，对桩端取矩、对土压力为零的点取）抗倾覆验算时，对桩端取矩、对土压力为零的点取 矩，对最下面一道支撑的作用点取矩，对最下面一道支撑的作用点取矩，三种不同的取矩计算矩，三种不同的取矩计算 的状况各说明了什么在基本概念上和工程应用的状况各说明了什么在基本概念上和工程应用上又有什上又有什 么不同的意义么不同的意义 （（C））在在建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB 50007－－2011 第第 316317 页，提出了页，提出了“对于带对于带支撑的桩、墙式支护体系，支护支撑的桩、墙式支护体系，支护 结构的抗倾覆稳定性又称为抗踢脚稳定性，结构的抗倾覆稳定性又称为抗踢脚稳定性，。。”那么究那么究 竟竟什么什么是是抗踢脚稳定性的验算条件抗踢脚稳定性的验算条件呢呢 （（D）在）在建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB 50007－－2011 表表 V.0.1 中， 对带支撑桩的验算时，中， 对带支撑桩的验算时， 上面两道支撑对上面两道支撑对 O O 点的力矩点的力矩 为什么没有出现在验算公式中为什么没有出现在验算公式中，这是在什么条件下的假定，这是在什么条件下的假定 这四个这四个问题的讨论都涉及一些设计计算基本原理和简化问题的讨论都涉及一些设计计算基本原理和简化 假定。假定。 首先讨论土压力的分布，首先讨论土压力的分布， 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB 50007－－2002 的土压力分布与的土压力分布与建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB 50007－－2011 规范的土压力分布在原则上是不同的。我不知规范的土压力分布在原则上是不同的。我不知 道两个版本的规范为什么对土压力的分布采用两种不同的道两个版本的规范为什么对土压力的分布采用两种不同的 分布假定，为什么作了如此重大的修改，在条文说明中分布假定，为什么作了如此重大的修改，在条文说明中并并没没 有加以解释。有加以解释。 根据一些文献的讨论， （根据一些文献的讨论， （在在高层建筑基础工程手册高层建筑基础工程手册 p593 和和武汉地区深基坑工程技术指南武汉地区深基坑工程技术指南pp1719）这两种）这两种 不同分布的土压力的假定条件不同，因此，适用于不同的工不同分布的土压力的假定条件不同，因此，适用于不同的工 程情况。程情况。 2011 规范所示的土压力分布形式主要适用于桩端嵌固规范所示的土压力分布形式主要适用于桩端嵌固 条件不足的情况，因此桩端按自由端考虑。而条件不足的情况，因此桩端按自由端考虑。而 2002 规范所规范所 示的土压力示的土压力分布，是在基坑底面以下主动土压力与被动土压分布，是在基坑底面以下主动土压力与被动土压 力抵消以后的剩余部分。力抵消以后的剩余部分。由于力臂是不同的，因而力的加和由于力臂是不同的，因而力的加和 与力矩之和并不等价与力矩之和并不等价。假定土压力。假定土压力的分布不同的分布不同，，其计算的目其计算的目 的不同，稳定性的验算主要是验算力矩的平衡，不能的不同，稳定性的验算主要是验算力矩的平衡，不能先以力先以力 的平衡的结果作为的平衡的结果作为力矩的平衡力矩的平衡的计算结果的计算结果。。显然，显然，力平衡并力平衡并 不等于力矩的平衡不等于力矩的平衡。。 再说抗倾覆稳定验算，附录再说抗倾覆稳定验算，附录 V 为支护结构稳定性验算，为支护结构稳定性验算， 表中表中说明说明的结构类型为的结构类型为““桩、墙式支护桩、墙式支护”” 。。但但不清楚规范这不清楚规范这 里的里的““墙墙”是指重力式的“墙”还是地下连续墙的“墙””是指重力式的“墙”还是地下连续墙的“墙” 通常按计算原理来通常按计算原理来区别区别围护结构的类型围护结构的类型，分别称为墙式和板，分别称为墙式和板 式围护结构。 板式包括排桩和地下连续墙， 墙式式围护结构。 板式包括排桩和地下连续墙， 墙式是是指重力式。指重力式。 如果 “墙” 是指重力式， 则规范在倾覆稳定性验算的如果 “墙” 是指重力式， 则规范在倾覆稳定性验算的公式中，公式中， 只有主动区与被动区的力矩，而没有由重力式墙的自重形成只有主动区与被动区的力矩，而没有由重力式墙的自重形成 的抗倾覆力矩的抗倾覆力矩，显然这里并不是指重力式结构，显然这里并不是指重力式结构。其实，抗倾。其实，抗倾 覆稳定性主要是对墙式围护结构而言的，墙的自重也是最重覆稳定性主要是对墙式围护结构而言的，墙的自重也是最重 要的抗倾覆因素，最早提出需要验算抗倾覆稳定性的也是墙要的抗倾覆因素，最早提出需要验算抗倾覆稳定性的也是墙 式围护结构而非板式结构，特别是有支撑的板式围护结构，式围护结构而非板式结构，特别是有支撑的板式围护结构， 除非支撑失效，不然怎么会发生倾覆失稳呢。除非支撑失效，不然怎么会发生倾覆失稳呢。这里需要区别这里需要区别 两个方向的破坏，一个是向坑内的、两个方向的破坏，一个是向坑内的、向前的倾覆向前的倾覆，另一个是，另一个是 墙墙往坑外倾倒往坑外倾倒，墙的上部向后仰，底部向里、向上翻，产生，墙的上部向后仰，底部向里、向上翻，产生 坑底的隆起。这是两种不同模式的破坏，坑底的隆起。这是两种不同模式的破坏，应该给以不同的术应该给以不同的术 语，不能混淆了。因此，具有内支撑的围语，不能混淆了。因此，具有内支撑的围护结构不可能发生护结构不可能发生 倾覆的破坏模式。上海的基坑工程规范对这个问题就做了明倾覆的破坏模式。上海的基坑工程规范对这个问题就做了明 确的规定。确的规定。 对于带支撑的桩、墙式支护体系，把抗踢脚稳定性验算对于带支撑的桩、墙式支护体系，把抗踢脚稳定性验算 称为抗倾覆稳定性验算是不太合适的。 （见参考文献高层称为抗倾覆稳定性验算是不太合适的。 （见参考文献高层 建筑基础工程手册建筑基础工程手册p586）踢脚稳定性是一种形象的名称，）踢脚稳定性是一种形象的名称， 它描述围护结构绕最下一道支撑转动，墙顶向墙外倾倒，墙它描述围护结构绕最下一道支撑转动，墙顶向墙外倾倒，墙 的下端向坑内翻起，使坑底隆起破坏。一般把墙顶向坑内倾的下端向坑内翻起，使坑底隆起破坏。一般把墙顶向坑内倾 倒称为倾覆，因此踢脚稳定性实际的破坏模式并非倾覆。在倒称为倾覆，因此踢脚稳定性实际的破坏模式并非倾覆。在 有些文献中（刘国彬、王卫东主编，基坑工程手册有些文献中（刘国彬、王卫东主编，基坑工程手册 p142）也）也 明确规定，对于重力式围护结构，需要进行围护结构的抗倾明确规定，对于重力式围护结构，需要进行围护结构的抗倾 覆和抗滑动稳定性验算。覆和抗滑动稳定性验算。 只有只有对于单支撑的围护结构，发生绕支撑转动的后仰对于单支撑的围护结构，发生绕支撑转动的后仰踢踢 脚破坏的情况是有可能的。脚破坏的情况是有可能的。 对于多支撑的围护结构，踢脚稳定性验算对于多支撑的围护结构，踢脚稳定性验算的的实际上实际上只只是是 对最下一道支撑以下的主动、被动土压力对最下一道支撑以下的主动、被动土压力均均绕最下一道支撑绕最下一道支撑 的力矩平衡的验算。是一种土压力平衡的验算，而并不是验的力矩平衡的验算。是一种土压力平衡的验算，而并不是验 算整个墙体的稳定性，所以在计算时不考虑上面几道支撑的算整个墙体的稳定性，所以在计算时不考虑上面几道支撑的 作用力。作用力。 对桩对桩的的端端部部取矩、对土压力为零的点取矩，对最下面一取矩、对土压力为零的点取矩，对最下面一 道支撑的作用点取矩，是三种出于不同的计算需要的验算假道支撑的作用点取矩，是三种出于不同的计算需要的验算假 定条件。定条件。 对桩对桩的的端端部部取矩是计算围护结构取矩是计算围护结构插入深度的力矩平衡插入深度的力矩平衡 条件，计算插入深度以后再加一个富裕量来确定实际采用的条件，计算插入深度以后再加一个富裕量来确定实际采用的 插入深度。插入深度。 对土压力为零的点取矩是基于等值梁法的简化假定，将对土压力为零的点取矩是基于等值梁法的简化假定，将 土压力零点近似地作为弯矩零点，在单支撑条件下，就将一土压力零点近似地作为弯矩零点，在单支撑条件下，就将一 次超静定问题简化为静定问题，由于假定为弯矩零点，故可次超静定问题简化为静定问题，由于假定为弯矩零点，故可 以取力矩之和等于零。至于现在有些将等值梁法也用到多支以取力矩之和等于零。至于现在有些将等值梁法也用到多支 撑的围护结构计算，那已经超出了等值梁法的假定前提。因撑的围护结构计算，那已经超出了等值梁法的假定前提。因 为，对多支撑的情况，即使采用了等值梁法，仍然是超静定为，对多支撑的情况，即使采用了等值梁法，仍然是超静定 结构， 还是要采用连续梁的解法， 不过是少一个未知数而已。结构， 还是要采用连续梁的解法， 不过是少一个未知数而已。 对最下面一道支撑的作用点取矩对最下面一道支撑的作用点取矩的验算模式实际上的验算模式实际上仅仅 是一种土压力平衡是一种土压力平衡的验算，在力学上是非常不严格的。的验算，在力学上是非常不严格的。 3）） 锚拉式、悬臂式支挡结构和双排桩的整体稳定性锚拉式、悬臂式支挡结构和双排桩的整体稳定性是是 （圆弧滑动验算）（圆弧滑动验算） 建筑基坑支护技术规程建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012 对锚拉式、悬臂对锚拉式、悬臂 式支挡结构和双排桩均规定式支挡结构和双排桩均规定可以可以用圆弧滑动法验算整体稳用圆弧滑动法验算整体稳 定性。定性。 有人问，对于内支撑的支护结构，是否需要有人问，对于内支撑的支护结构，是否需要验算整体稳验算整体稳 定性定性如果需要验算，该怎样验算如果需要验算，该怎样验算 有内支撑的支护结构不存在整体稳定性丧失的可能性，有内支撑的支护结构不存在整体稳定性丧失的可能性， 不需要验算整体稳定性。不需要验算整体稳定性。 整体滑动稳定性的安全系数由下式计算整体滑动稳定性的安全系数由下式计算 []}[]{ ∑ ∑∑ ∆ ′−∆ jjjj kxkkkkjjjjjjjjj is Gbq sRluGbqlc K θ αθϕθ sin costancos ,, , 假定假定了了不同的圆心不同的圆心进行进行计算， 最小的计算， 最小的安全系数安全系数 Ks分别分别按按 不同的安全等级不同的安全等级不不低于控制值低于控制值 1.8、、1.6 和和 1.4。。 计算投影到圆弧滑动面上的力形成抗滑力矩，计算投影到圆弧滑动面上的力形成抗滑力矩， 由凝聚力、由凝聚力、 内摩擦角和锚杆三个部分组成，滑动面上的法向力内摩擦角和锚杆三个部分组成，滑动面上的法向力是是由地面由地面 荷载、自重和水压力荷载、自重和水压力三部分三部分形成形成。。 4）） 支挡式结构的抗隆起稳定性支挡式结构的抗隆起稳定性 抗隆起稳定性验算采用地基承载力的模式计算，插入深抗隆起稳定性验算采用地基承载力的模式计算，插入深 度部分所形成的抗力与墙后的土重及地面荷载之比要求满度部分所形成的抗力与墙后的土重及地面荷载之比要求满 足安全系数的规定数值。足安全系数的规定数值。 b dm cqdm K qlh cNNl ≥ 01 2 γ γ ϕπ ϕ tan2 2 45taneNq       ϕtan1− qc NN 安全系数安全系数 Kb按不同的安全等级按不同的安全等级分别分别取取为为 1.25、、1.20 和和 1.15。。 这个这个抗隆起稳定性的计算公式基抗隆起稳定性的计算公式基于于 Prandlt 的地基承载的地基承载 力公式。但力公式。但规程中的图与公式的符号规程中的图与公式的符号并并不一致不一致，，其实其实图中的图中的 D 就是公式中的就是公式中的 ld；；同时，同时，Nq的表达方式的表达方式也也不好，不好，这样写容这样写容 易产生误解，易产生误解，建议改为建议改为       2 45tan 2tan ϕ ϕπ eNq 5）） 最下层支点为轴心的圆弧滑动稳定性最下层支点为轴心的圆弧滑动稳定性（小圆弧滑动（小圆弧滑动 验算）验算） 对多层支、锚式支挡结构，当坑底以下为软土时对多层支、锚式支挡结构，当坑底以下为软土时，其嵌，其嵌 固深度应符合以最下层支点为转动中心的圆弧滑动稳定性固深度应符合以最下层支点为转动中心的圆弧滑动稳定性 的要求，这种方法又称为小圆弧滑动验算。的要求，这种方法又称为小圆弧滑动验算。这种验算稳定性这种验算稳定性 的方法是我国软土地区习惯采用的方法，特别是上海地区，的方法是我国软土地区习惯采用的方法，特别是上海地区， 在这方面积累了大量的工程经验。在这方面积累了大量的工程经验。 这种方法假定破坏面为通过桩、墙底的圆弧，以力矩平这种方法假定破坏面为通过桩、墙底的圆弧，以力矩平 衡条件进行分析。分析时，不考虑转动点处衡条件进行分析。分析时，不考虑转动点处桩、墙的抗弯力桩、墙的抗弯力 矩。矩。 [] r jjjj jjjjjjj K Gbq Gbqlc ≥ ∆ ∆ ∑ ∑ θ ϕθ sin tancos 安全系数安全系数 Kr分别分别按不同的安全等级取按不同的安全等级取为为 2.2、、 1.9 和和 1.7。。 建筑地基基础设计规范建筑地基基础设计规范GB50007-2011 版，附录版，附录 V.0.1 给出的抗隆起稳定的验算方法与建筑基坑支护技术规范给出的抗隆起稳定的验算方法与建筑基坑支护技术规范 JGJ120-2012 版的上述方法版的上述方法的抗剪强度试验方法、安全系数的抗剪强度试验方法、安全系数 的取值都的取值都不完全相同。不完全相同。 安全系数的计算公式为安全系数的计算公式为 qth tN K c D γ γτ 0 KD≥ ≥1.6 Nc5.14 抗剪强度指标取三轴不固结不排水剪试验。抗剪强度指标取三轴不固结不排水剪试验。 而 建筑基坑支护技术规而 建筑基坑支护技术规程程 是用固结不排水剪试验指标是用固结不排水剪试验指标 计算的计算的 b dm cqdm K qlh cNNl ≥ 01 2 γ γ 6）） 地下水渗透稳定性地下水渗透稳定性 建筑基坑支护技术规程建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012 的规定，地下水的规定，地下水 渗透稳定性包括突涌、渗透稳定性包