对《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012的解读、分析与点评.pdf

1 对建筑基坑支护技术规程对建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012 的的 解读、解读、分析与点评分析与点评 同济大学同济大学 高大钊高大钊 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。 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 年代中期年代中期 总结了总结了 1980 年代以来十多年代以来十多 年的基坑工程经验制订的。 那个年代年的基坑工程经验制订的。 那个年代 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在基本原理上存在缺陷， 以致发生了重上存在缺陷， 以致发生了重 大的工程事故。 因此在大的工程事故。 因此在 99 版颁布只有版颁布只有 5 年的年的 2004 年就开始了修年就开始了修 订的工作， 而这次修订订的工作， 而这次修订又又经历了经历了 8 年的时间才颁布， 也可以看出年的时间才颁布， 也可以看出 修订工作的艰辛与不易。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，补充和增加的内容这次修订的幅度比较大，补充和增加的内容 比较多，反映了比较多，反映了 20 多年来，我国基坑工程技术的发展水平和成多年来，我国基坑工程技术的发展水平和成 就，有不少亮点。就，有不少亮点。 在规程在规程的前言中提出了本次修订的主要技术的前言中提出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对于都是相对于 99 版规范的变化。版规范的变化。这这 13 年，我国的基年，我国的基 坑工程经历了巨大的变化，坑工程经历了巨大的变化， 规程规程的修订工作推动了的修订工作推动了工程经验工程经验的总的总 结结，提高了基坑工程的设计与施工水平。，提高了基坑工程的设计与施工水平。 2 1. 调整和补充调整和补充了支护结构的几种稳定性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，没有专门版本中，没有专门 对稳定性验算提对稳定性验算提出规出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， 隐要求， 隐 藏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，缺失了规定之中，缺失了稳定性控制的概念。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 先计算挡土构件的嵌固深度， 然后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。 这样的计算方法使计算过程简化， 省去了某些再进行结构计算。 这样的计算方法使计算过程简化， 省去了某些 验算内容验算内容。因为按原规程规定的方法确定挡土构件的嵌固深度。因为按原规程规定的方法确定挡土构件的嵌固深度 后， 一些原本需要验算的稳定性问题自然满足要求了。 但这样带后， 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， 嵌固深度必须来了一个问题， 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 规程未作规定的某种稳定性要求。另外对有些缺少经验的设计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， 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 力学概念力学概念。。 ””是那个版本的重大缺陷，这次修订，作了重要的修是那个版本的重大缺陷，这次修订，作了重要的修 改，是一大进步。改，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 个方面的稳定个方面的稳定 性性验算验算模式模式， 稳定性验算实际上验算支护结构在土、 水压力作用， 稳定性验算实际上验算支护结构在土、 水压力作用 下是否满足静力平衡条件，并具有所要求的设计安全度。下是否满足静力平衡条件，并具有所要求的设计安全度。 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条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。件。 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 绕支护结构底部转动的静力平衡，即绕支护结构底部转动的静力平衡，即Σ ΣM 0。。 3 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安全系数为了工程的安全考虑，要求这个比值大于等于安全系数 K，， 即得稳定性验算的设计表达式即得稳定性验算的设计表达式 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，单层锚杆和单层与悬臂式的比较，单层锚杆和单层支撑支撑支挡结构多了一个支支挡结构多了一个支 撑的条件，撑的条件， 支撑力是未知数， 验算稳定性时如取支撑力是未知数， 验算稳定性时如取绕这个支撑作用绕这个支撑作用 点转动的静力平衡， 即点转动的静力平衡， 即Σ ΣM 0， 同时， 令水平方向的合力等于零，， 同时， 令水平方向的合力等于零， 4 即即Σ ΣX0。即可同时求得支撑力和嵌固深度。。即可同时求得支撑力和嵌固深度。 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。。 这种验算的基本假定是支护结构的底部为自由端。这种验算的基本假定是支护结构的底部为自由端。 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，就可以按固定端的假定，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。采用等值梁法求解支撑力和嵌固深度。 5 3）） 锚拉式、悬臂式支挡结构和双排桩的整体稳定性（圆锚拉式、悬臂式支挡结构和双排桩的整体稳定性（圆 弧滑动验算）弧滑动验算） 建筑基建筑基坑支护技术规程坑支护技术规程JGJ120-2012 对锚拉式、悬臂式支对锚拉式、悬臂式支 挡结构和双排桩均规定用圆弧滑动法验算整体稳定性。挡结构和双排桩均规定用圆弧滑动法验算整体稳定性。 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 ,, , 假定不同的圆心假定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分别分别按不同的按不同的 安全等级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、内由凝聚力、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荷载、由地面荷载、 自重和水压力自重和水压力三部分三部分形成形成。。 6 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足安全系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。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 的地基承载力公的地基承载力公 式。但式。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 就是就是 公式中的公式中的 ld；；同时，同时，Nq的表达方式的表达方式也也不好，不好，这样写容易产生误这样写容易产生误 7 解，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（小圆弧滑动验（小圆弧滑动验 算）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，其嵌固深，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的要求， 这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。种方法又称为小圆弧滑动验算。 这种验算稳定性的方法是我国软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， 在这方面积累了大量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。的工程经验。 这种方法假定破坏面为通过桩、墙底的圆弧，以力矩平衡条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，不考虑转动点处件进行分析。分析时，不考虑转动点处桩、墙的抗弯力矩。桩、墙的抗弯力矩。 [] 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。。 8 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，地下水渗透的规定，地下水渗透 稳定性包括突涌、稳定性包括突涌、流土流土和管涌三和管涌三种方式。种方式。 坑底以下有水头高于坑底的承压水含水层，且坑底以下有水头高于坑底的承压水含水层，且未用截水帷幕未用截水帷幕 隔断其基坑内外的水力联系时，隔断其基坑内外的水力联系时， 在在承压水作用下承压水作用下，， 坑底坑底可能会发可能会发 生生突涌突涌， 即水头将隔水层的黏性土冲溃， 突涌， 即水头将隔水层的黏性土冲溃， 突涌稳定性的验算公式稳定性的验算公式 为为 h ww K h D ≥ γ γ 抗突涌稳定性安全系数抗突涌稳定性安全系数 Kh的取值为的取值为 1.1。。 验算突涌稳定性时，不考虑黏性土的内聚力的抗力作用。验算突涌稳定性时，不考虑黏性土的内聚力的抗力作用。 9 悬挂式截水帷幕底端位于碎石土、 砂土或粉土含水层时悬挂式截水帷幕底端位于碎石土、 砂土或粉土含水层时， 对， 对 均质含水层，地下水渗流的流土稳定性按下式验算均质含水层，地下水渗流的流土稳定性按下式验算 f w d K h Dl ≥ ∆ ′ γ γ 1 8 . 02 抗流土稳定性安全系数抗流土稳定性安全系数 Kf按不同的安全等级取按不同的安全等级取为为 1.6、、1.5 和和 1.4。。 10 7）） 重力式水泥土墙的滑移稳定性重力式水泥土墙的滑移稳定性和倾覆稳定性和倾覆稳定性 重力式水泥土墙的抗滑移稳定性和抗倾覆稳定性是比较重力式水泥土墙的抗滑移稳定性和抗倾覆稳定性是比较 经典的两种验算的模式，主要套用重力式挡土墙的设计计算经典的两种验算的模式，主要套用重力式挡土墙的设计计算 方法。在重力式挡土墙工程中由于挡土墙的埋置深度不深，方法。在重力式挡土墙工程中由于挡土墙的埋置深度不深， 挡土墙发生滑移的事故经常发生。但在基坑工程中，插入深挡土墙发生滑移的事故经常发生。但在基坑工程中，插入深 度比较大，一般几乎接近于基坑的开挖深度，因此发生滑移度比较大，一般几乎接近于基坑的开挖深度，因此发生滑移 的可能性非常小，在众多的的可能性非常小，在众多的基坑工程事故资料中，几乎没有基坑工程事故资料中，几乎没有 因因为为滑移而破坏的工程事故。但也几乎没有人敢不验算滑移滑移而破坏的工程事故。但也几乎没有人敢不验算滑移 稳定性。稳定性。 sI ak mpk K E cBBuGE ≥ −ϕtan 11 ov aak Gmppk K aE aBuGaE ≥ − 抗滑移稳定性安全系数抗滑移稳定性安全系数 KsI取值为取值为 1.2。。 抗抗倾覆倾覆稳定性安全系数稳定性安全系数 Kov取值为取值为 1.3。。 8）） 重力式水泥土墙的圆弧滑动稳定性重力式水泥土墙的圆弧滑动稳定性 []}{ ∑ ∑ ∆ −∆ jjjj jjjjjjjjj is Gbq luGbqlc K θ ϕθ sin tancos , 假定不同的圆心计算，抗圆弧滑动稳定性最小的安全系数假定不同的圆心计算，抗圆弧滑动稳定性最小的安全系数 Ks不小于不小于 1.3。。 12 9）） 土钉墙的整体稳定性土钉墙的整体稳定性 [][] ∑ ∑∑ ∆ ′∆ jjjj kxvkkkkjjjjjjj is Gbq sRGbqlc K θ ψαθϕθ sin costancos ,, , 假定不同的圆心计算，假定不同的圆心计算，取取抗圆弧滑动稳定性最小的安全系抗圆弧滑动稳定性最小的安全系 数，土钉墙的数，土钉墙的抗圆弧滑动稳定性安全系数对二级不小于抗圆弧滑动稳定性安全系数对二级不小于 1.3，对，对 三级不小于三级不小于 1.25。。 计算系数计算系数 ϕαθψtansin5 . 0 kkv 13 将上述将上述 9 个方面的稳定性验算所取用的安全系数值汇总于个方面的稳定性验算所取用的安全系数值汇总于 下表。下表。 建筑基坑支护技术规程建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012 对不同验算模式安全系数取值汇总表对不同验算模式安全系数取值汇总表 验算模式验算模式 安全系数安全系数 安全等级安全等级 一级一级 二级二级 三级三级 悬臂式结构嵌固稳定悬臂式结构嵌固稳定 性验算性验算 Ke 1.25 1.20 1.15 单单层锚杆和单层支撑层锚杆和单层支撑Ke 1.25 1.20 1.15 14 的支挡结构的嵌固稳的支挡结构的嵌固稳 定性定性验算验算 锚拉式、悬臂式支挡锚拉式、悬臂式支挡 结构和双排桩的整体结构和双排桩的整体 稳定性稳定性 Ks 1.25/1.35 1.20/1.30 1.15/1.25 支挡式结构的抗隆起支挡式结构的抗隆起 稳定性稳定性 Kb 1.25 1.20 1.15/1.2 最下层支点为轴心的最下层支点为轴心的 圆弧滑动稳定性（小圆弧滑动稳定性（小 圆弧滑动验算）圆弧滑动验算） Kf 2.2/1.4 1.9/1.3 1.7 抗突涌稳定性安全系抗突涌稳定性安全系 数数 Kh 1.1 抗流土稳定性安全系抗流土稳定性安全系 数数 Kf 1.6/2.0 1.5/1.8 1.4/1.6 重力式水泥土墙重力式水泥土墙抗滑抗滑 移稳定性移稳定性 KsI 1.2 重力式水泥土墙重力式水泥土墙抗抗倾倾 覆覆稳稳定性定性 Kov 1.3 重力式水泥土墙圆弧重力式水泥土墙圆弧 滑动稳定性滑动稳定性 Ks 1.3 土钉墙的整体稳定性土钉墙的整体稳定性 Ks 1.3 1.25 /最终最终 1.3 过程过程 1.2 15 注 表中斜线以下的数值为深圳市基坑支护技术规范规定的、 且注 表中斜线以下的数值为深圳市基坑支护技术规范规定的、 且 与新规程不同的安全系数。与新规程不同的安全系数。 2. 调整了部分稳定性验算调整了部分稳定性验算表达式表达式 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，版本中，有些稳定性有些稳定性 验算的要求是通过确定嵌固深度的条文来表达的缺乏安全度控验算的要求是通过确定嵌固深度的条文来表达的缺乏安全度控 制的概念， 这次修订作了调整制的概念， 这次修订作了调整， 给出了稳定性验算的攻势和安全， 给出了稳定性验算的攻势和安全 系数系数。。 例如， 在例如， 在 99 规范中对悬臂式结构的嵌固深度规范中对悬臂式结构的嵌固深度规定用下面的公规定用下面的公 式计算式计算 ∑∑ ≥−02 . 1 0aiapjp EhEhγ 这次修订改为这次修订改为 悬臂式支挡结构的嵌固深度应符合嵌固稳定性的要求悬臂式支挡结构的嵌固深度应符合嵌固稳定性的要求 e aak ppk K aE aE ≥ 1 1 安全系数的取值为安全等级一级、二级和三级的基坑分别取安全系数的取值为安全等级一级、二级和三级的基坑分别取 1.25、、1.20 和和 1.15。。 又如又如在建筑基坑支护技术规程在建筑基坑支护技术规程JGJ120-99 版本中版本中，，分别对分别对 底部位于碎石土、 砂土和位于黏性土、 粉土两种情况提出了水泥底部位于碎石土、 砂土和位于黏性土、 粉土两种情况提出了水泥 土墙墙体厚度的计算公式。 其实， 水泥土土墙墙体厚度的计算公式。 其实， 水泥土墙墙体厚度取决于水泥墙墙体厚度取决于水泥 土墙的抗倾覆稳定性。 对水泥土墙抗倾覆稳定性起控制作用的因土墙的抗倾覆稳定性。 对水泥土墙抗倾覆稳定性起控制作用的因 素不是嵌固深度，而是墙体的厚度。素不是嵌固深度，而是墙体的厚度。 16 3. 强调了强调了变形控变形控制设计原则制设计原则 在在建筑基坑支护技术规程建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012 的第的第 3.1.8 条规定条规定 基坑支护设计应按下列要求设定支护基坑支护设计应按下列要求设定支护结构的水平位移控制值和结构的水平位移控制值和 基坑周边环境的沉降控制值基坑周边环境的沉降控制值 1 当基坑开挖影响范围内有建筑物时，支护结构的水平位移控当基坑开挖影响范围内有建筑物时，支护结构的水平位移控 制值、建筑物的沉降控制值应按不影响其正常使用的要求确制值、建筑物的沉降控制值应按不影响其正常使用的要求确 定， 并应符合现行国家标准 建筑地基基础设计规范定， 并应符合现行国家标准 建筑地基基础设计规范 GB50007 中对地基变形允许值的规定；当基坑开挖影响范围内有地下中对地基变形允许值的规定；当基坑开挖影响范围内有地下 管线、地下构筑物、道路时，支护结构水平位移控制值、管线、地下构筑物、道路时，支护结构水平位移控制值、 地地 面沉降控制值应按不影响其正常使用的要求确定，并符合面沉降控制值应按不影响其正常使用的要求确定，并符合现现 行相关标准对其允许变形的行相关标准对其允许变形的规定；规定； 2 当支护结构构件同时用作主体地下结构构件时，支护结构水当支护结构构件同时用作主体地下结构构件时，支护结构水 平位移控制值不应大于主体结构设计时对其变形的限值；平位移控制值不应大于主体结构设计时对其变形的限值； 3 当无本条第当无本条第 1 款、第款、第 2 款情况时，支护结构款情况时，支护结构水平位移控制值水平位移控制值 应根据地区经验按工程的具体条件确定。应根据地区经验按工程的具体条件确定。 建筑基坑支护技术规程建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012 强调了变形控制设强调了变形控制设 计的原则， 强调了设定支护结构的水平位移控制值和基坑周边环计的原则， 强调了设定支护结构的水平位移控制值和基坑周边环 境的沉降控制值，这应该是一个进步，但从具体内容来看，却并境的沉降控制值，这应该是一个进步，但从具体内容来看，却并 没有提出可用的方法和具体的数值。没有提出可用的方法和具体的数值。 支护结构的水平位移值是可以计算支护结构的水平位移值是可以计算的的，，但由于基坑开挖而但由于基坑开挖而 造成的建筑物的沉降却是计算不出来的， 因此也谈不造成的建筑物的沉降却是计算不出来的， 因此也谈不上控制不控上控制不控 17 制了。至于说要符合现行国家标准建筑地基基础设计规范制了。至于说要符合现行国家标准建筑地基基础设计规范 GB50007 中对地基变形允许值的规定，也是不可操作的，因为地中对地基变形允许值的规定，也是不可操作的，因为地 基规范规定的是建筑物自身的荷载所产生的变形允许值基规范规定的是建筑物自身的荷载所产生的变形允许值，， 并不是并不是 对使用期限内某个外来因素产生的附加变形， 所以也对使用期限内某个外来因素产生的附加变形， 所以也谈不上是否谈不上是否 符合符合这个表的规定这个表的规定了。了。 从全国规范要把基坑的变形控制数值化是比较困难的，因从全国规范要把基坑的变形控制数值化是比较困难的，因 为建筑物的沉降控制值是具有地区性的为建筑物的沉降控制值是具有地区性的,只能按地方经验来规只能按地方经验来规 定。定。因此，规程在条文说明中作了实事求是的解释 “由于基坑因此，规程在条文说明中作了实事求是的解释 “由于基坑 周边环境条件周边环境条件的多样性和复杂性， 不同环境对象对基坑变形的适的多样性和复杂性， 不同环境对象对基坑变形的适 应能力及要求不同， 所以目前还很难应能力及要求不同， 所以目前还很难定出统一的、 定量的限值以定出统一的、 定量的限值以 适应各种情况。 如支护结构位移和周边建筑物沉降限值按统一标适应各种情况。 如支护结构位移和周边建筑物沉降限值按统一标 准考虑， 可能会出现有些情况偏严、 有些情况偏松的不合理地方。准考虑， 可能会出现有些情况偏严、 有些情况偏松的不合理地方。 所以， 本规程未给出正常使用要求下具体的支护结构水平位移控所以， 本规程未给出正常使用要求下具体的支护结构水平位移控 制值和建筑物沉降控制值。 ”制值和建筑物沉降控制值。 ” 对于基坑的变形控制值，究竟是取绝对值还是相对值各对于基坑的变形控制值，究竟是取绝对值还是相对值各 地的地方标准的理解和规定是存在差别的。地的地方标准的理解和规定是存在差别的。 其实， 绝对值和相对其实， 绝对值和相对 值是用于控制不同的极限状态， 绝对值越大， 引起周围建筑物的值是用于控制不同的极限状态， 绝对值越大， 引起周围建筑物的 变形越大，对环境的影响越大；相对值越大，表明支护结构侧面变形越大，对环境的影响越大；相对值越大，表明支护结构侧面 的土体越接近于极限状态。但这个问题一直没有引起人们的重的土体越接近于极限状态。但这个问题一直没有引起人们的重 视。有的规范两视。有的规范两种控制值都采用，种控制值都采用，例如，例如， 深圳市基坑支护技术深圳市基坑支护技术 规范规范SJG05-05-2011 采用了绝对值和相对值并列的方法来回避采用了绝对值和相对值并列的方法来回避 矛盾。矛盾。 18 深圳市基坑支护技术规范深圳市基坑支护技术规范SJG05-05-2011 表表 3.1.6 支护结构顶部最大水平位移控制值支护结构顶部最大水平位移控制值 基坑支基坑支 护安全护安全 等级等级 排桩、地下连续排桩、地下连续 墙加内支撑支护墙加内支撑支护 排桩、地下连续排桩、地下连续 墙加内锚杆支墙加内锚杆支 护、双排桩、复护、双排桩、复 合土钉墙合土钉墙 坡率法、土钉墙坡率法、土钉墙 或复合土钉墙、或复合土钉墙、 水泥土挡墙、悬水泥土挡墙、悬 臂式排桩、钢板臂式排桩、钢板 桩等桩等 一级一级 0.02h 与与 30mm 较小值较小值 0.03h 与与 40mm 较小值较小值 二级二级 0.04h 与与 50mm 较小值较小值 0.06h 与与 60mm 较小值较小值 0.1h 与与 80mm 较小值较小值 三级三级 0.1h 与与 80mm 较小值较小值 0.02h 与与 100mm 较小值较小值 表中所规定的水平位移的控制值用两种方法表示，一种方法表中所规定的水平位移的控制值用两种方法表示，一种方法 是按基坑开挖深度的是按基坑开挖深度的 210来表示，另一种方法是按水平位移来表示，另一种方法是按水平位移 的绝对值，从的绝对值，从 30mm100mm。并规定取较小的数值控制。其实，。并规定取较小的数值控制。其实， 这两种方法是矛盾的， 从环境保护的角度来分析， 用绝对值是比这两种方法是矛盾的， 从环境保护的角度来分析， 用绝对值是比 较合理的，水平位移越大，对环境的影响也越大。这种控制值是较合理的，水平位移越大，对环境的影响也越大。这种控制值是 从环境允许的变形出发考虑的， 因此与基坑的开挖深度没有内在从环境允许的变形出发考虑的， 因此与基坑的开挖深度没有内在 的联系，基坑开挖深度大，产生的水平位移肯定比较大，容易超的联系，基坑开挖深度大，产生的水平位移肯定比较大，容易超 过控制值过控制值， 但控制值却与开挖深度无关。 而相对数值的控制值却， 但控制值却与开挖深度无关。 而相对数值的控制值却 19 与基坑的开挖深度有关了，与基坑的开挖深度有关了， 开挖深度越深， 允许的水平位移越大，开挖深度越深， 允许的水平位移越大， 这就非常不合理了。这就非常不合理了。例如，控制值为例如，控制值为 0.06h，当开挖深度为，当开挖深度为 10m 时，水平位移时，水平位移绝对值绝对值的控制值的控制值正好是正好是 60mm，如果开挖深度增大，如果开挖深度增大 到到 20m，则水平位移绝对值的控制值就提高到，则水平位移绝对值的控制值就提高到 120mm。如果环。如果环 境条件没有改变，那怎么会能承受大一倍的变形呢境条件没有改变，那怎么会能承受大一倍的变形呢 一些国外的资料一些国外的资料给出的对于发挥土压力所需的位移值见给出的对于发挥土压力所需的位移值见下下 表。表。 发挥土压力所需的位移值发挥土压力所需的位移值 规范名称规范名称 主动土压力主动土压力 被动土压力被动土压力 水平位水平位 移移 转动转动 水平位水平位 移移 转动转动 欧洲规范第欧洲规范第 7 卷卷 基础工基础工程程 0.001H 0.002 0.05D 0.10 0.005 0.02 加拿加拿 大岩大岩 土工土工 程手程手 册册 密实砂土密实砂土 0.001 0.02 松散砂土松散砂土 0.004 0.06 坚硬坚硬 粘性土粘性土 0.010 0.02 松软松软 粘性土粘性土 0.020 0.04 太沙基通过试验发现当水平位移与墙高之比为太沙基通过试验发现当水平位移与墙高之比为11000数量级数量级 时墙后土压力就减小到最小的主动土压力值； 莱姆和惠特曼在砂时墙后土压力就减小到最小的主动土压力值； 莱姆和惠特曼在砂 20 土的三轴试验中观察到水平应变达到土的三轴试验中观察到水平应变达到0.005数量级时就完成了从数量级时就完成了从 静止状态到主动状态的发展过程。静止状态到主动状态的发展过程。 采用变形与开挖深度的比值来控制什么采用变形与开挖深度的比值来控制什么呢其实太沙基当年呢其实太沙基当年 是用相对变形来描述强度的极限状态。是用相对变形来描述强度的极限状态。 因此，可以说相对变形的控制值是用于控制支护结构的强度因此，可以说相对变形的控制值是用于控制支护结构的强度 极限状态，而并不是正常使用极限状态。极限状态，而并不是正常使用极限状态。 如果区分了两种极限状态的设计等级，就可以用不同的控制如果区分了两种极限状态的设计等级，就可以用不同的控制 值来合理地控制支护结构的变形了。值来合理地控制支护结构的变形了。 即相对变形的控制值用于控即相对变形的控制值用于控 制支护结构本身的安全性， 相对变形过大说明墙侧的土体已临近制支护结构本身的安全性， 相对变形过大说明墙侧的土体已临近 极限状态， 用相对变形的控制值不使支护结构出现强度稳定性的极限状态， 用相对变形的控制值不使支护结构出现强度稳定性的 破坏；而绝对变形的控制值则用于控制不致周围环境遭受破坏。破坏；而绝对变形的控制值则用于控制不致周围环境遭受破坏。 上海的基坑规范划分两种类型的等级上海的基坑规范划分两种类型的等级的处理方法值得借鉴。的处理方法值得借鉴。 一种是一种是传统的传统的安全等级安全等级的划分的划分， 还有一种， 还有一种是是按按环境保护的环境保护的要求来要求来 划分划分等级。等级。 安全等级的划分标准为安全等级的划分标准为 基坑开挖深度大于等于基坑开挖深度大于等于 12m 或基坑支护结构与主体结构相或基坑支护结构与主体结构相 结合时结合时，，属一级安全等级基坑工程；基坑开挖深度小于属一级安全等级基坑工程；基坑开挖深度小于 7m 时时，， 属三级安全等级基坑工程；属三级安全等级基坑工程； 除一级和三级以外的基坑， 均属二级除一级和三级以外的基坑， 均属二级 基坑工程。基坑工程。 根据基坑周围环境的重要性及其与基坑的距离， 基坑工程环根据基坑周围环境的重要性及其与基坑的距离， 基坑工程环 境保护等级分为以下三个等级境保护等级分为以下三个等级 21 基坑工程的环境保护等级基坑工程的环境保护等级 环境保护对象环境保护对象 保护对象与基坑距保护对象与基坑距 离关系离关系 基坑工程的环境保基坑工程的环境保 护等级护等级 优秀历史建筑、有精密仪优秀历史建筑、有精密仪 器与设备的厂房、其他采器与设备的厂房、其他采 用天然地基或短桩基础用天然地基或短桩基础的的 重要建筑物、轨道交通设重要建筑物、轨道交通设 施、隧道、防汛施、隧道、防汛墙、原水墙、原水 管、自来水总管、煤气总管、自来水总管、煤气总 管、共同沟等重要建筑物管、共同沟等重要建筑物 或设施。或设施。 Hs ≤ 一级一级 HsH2≤ 二级二级 HsH42≤ 三级三级 较重要的自来水管、煤气较重要的自来水管、煤气 管、污水管等市政管线、管、污水管等市政管线、 采用天然地基或短桩基础采用天然地基或短桩基础 的建筑物、的建筑物、 Hs ≤ 二级二级 HsH2≤ L I 1830 2545 175 . 0 ≤ L I 3040 4560 75 . 0 50 . 0 ≤ L I 4053 6070 50 . 0 25 . 0 ≤ L I 5365 7085 25 . 0 0≤e 2244 4060 90 . 0 75 . 0 ≤≤ e 4464 6090 75 . 0 e 64100 80130 粉细砂粉细砂 稍密稍密 2242 4070 中密中密 4263 75110 密实密实 6385 90130 中砂中砂 稍密稍密 5474 70100 中密中密 7490 100130 密实密实 90120 130170 粗砂粗砂 稍密稍密 80130 100140 中密中密 130170 170220 密实密实 170220 220250 砾砂砾砂 中密、密实中密、密实 190260 240290 风化岩风化岩 全风化全风化 80100 120150 强风化强风化 150200 200250 31 注浆液采用水泥浆时，水灰比宜取注浆液采用水泥浆时，水灰比宜取 0.50.55，采用水泥砂浆，采用水泥砂浆 时时，水灰比取，水灰比取 0.40.45，灰砂比宜取，灰砂比宜取 0.51.0，并宜用中、粗砂。，并宜用中、粗砂。 采用二次压力注浆时，宜采用水灰比采用二次压力注浆时，宜采用水灰比 0.50.55 的水泥浆，终的水泥浆，终 止注浆的压力应不小于止注浆的压力应不小于 1.5MPa。。 7. 充实了内支撑结构设计充实了内支撑结构设计的有关规定的有关规定 内支撑是一种非常重要的结构内支撑是一种非常重要的结构形式， 但以往因为其造价比较形式， 但以往因为其造价比较 高高， 对地下室施工的干扰比较大而， 对地下室施工的干扰比较大而影响了广泛采用影响了广泛采用，， 通通常常采采用锚用锚 杆的形式杆的形式来保持支护结构的稳定性来保持支护结构的稳定性。但近年来发生了一些变化，。但近年来发生了一些变化， 如果基坑靠近红线，则锚杆就会穿出红线，打到相邻的地块，破如果基坑靠近红线，则锚杆就会穿出红线，打到相邻的地块，破 坏了环境坏了环境， 有些地区明文规定不准许锚杆出红线， 有些地区明文规定不准许锚杆出红线。。 同时又由于基同时又由于基 坑的开挖深度越来越深坑的开挖深度越来越深， 内支撑结构就成为， 内支撑结构就成为最可能最可能的选择， 引起的选择， 引起 了各方面的了各方面的重视。重视。 内支撑结构设计包括下面的几个方面内支撑结构设计包括下面的几个方面 1）） 支撑材料的选用支撑材料的选用 内支撑按材料分为钢支撑和钢筋混凝土支内支撑按材料分为钢支撑和钢筋混凝土支两种， 可以采用单两种， 可以采用单 一材料，也可以混用。一材料，也可以混用。 两种材料两种材料的内支撑的内支撑各有优缺点各有优缺点，，比较见下表比较见下表 钢支撑和钢筋混凝土支撑的主要区别钢支撑和钢筋混凝土支撑的主要区别 钢钢 支支 撑撑 钢筋混凝土支钢筋混凝土支撑撑 材料材料 采用钢管或型钢采用钢管或型钢 钢筋混凝土钢筋混凝土 施工方法施工方法 预制后现场拼装预制后现场拼装 现场浇筑现场浇筑 节点节点 焊接或螺旋连接焊接或螺旋连接 一次浇筑而成一次浇筑而成 32 适应性适应性 适用于对撑布置方案， 平适用于对撑布置方案， 平 面布置变化受限制； 只能面布置变化受限制； 只能 受压，不能受拉，不宜用受压，不能受拉，不宜用 作深基坑的第一道支撑作深基坑的第一道支撑 易于通过调整断面尺寸和易于通过调整断面尺寸和 平面布置形式为施工留出平面布置形式为施工留出 较大的挖土空间，既能受较大的挖土空间，既能受 压，又能受拉，亦经得起压，又能受拉，亦经得起 施工设备的撞击施工设备的撞击 对布置的对布置的 限制限制 荷载水平低， 支撑在竖向荷载水平低， 支撑在竖向 和水平向的间距都比较和水平向的间距都比较 小小 荷载水平高，布置不受限荷载水平高，布置不受限 制，可放大截面尺寸以满制，可放大截面尺寸以满 足较大间距的要求足较大间距的要求 支撑的形支撑的形 成成 安装结束时即已形成支安装结束时即已形成支 撑作用， 还可以用千斤顶撑作用， 还可以用千斤顶 施加轴力以调整施加轴力以调整围护结围护结 构的变形构的变形 混凝土结硬以后才能整体混凝土结硬以后才能整体 形成支撑作用，混凝土收形成支撑作用，混凝土收 缩变形大，影响