2李广信-基坑规范讨论

对一些基坑规范的讨论清华大学岩土工程研究所李广信目录1. 前言2.采用什么强度指标3.采用什么重度4.荷载还是抗力5.流土与突涌6.安全系数与分项系数7.分算与合算8.复合土钉墙9.结论意见讨论涉及的规范《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2011—“地基规范”《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-20××—“基坑规程”上海市工程建设规范《基坑工程技术规范》DG/TJ 08-61-2010—“上海规范”《深圳市基坑支护技术规范》DB SJG05-2011—“深圳规范”1.前言经过十余年的基坑工程实践，取得了很多经验；大量的理论研究成果，使我们对于基坑工程中的问题有更深刻的认识；频繁的基坑失事案例，使我们取得了宝贵的教训；最近修编的很多涉及到基坑的规范反映了这些进展；但仍有一些可以商榷和讨论的问题；本人以下的意见供同行们批评指正！2.采用什么强度指标？1.1 不排水与固结不排水何谓固结？固结与排水][A B u +=Δ3σΔ)(31σσ−Δ三轴试验与实际工程中的固结在施加围压σ3后是否允许（饱和）试样中的孔隙水进出； 实际工程中是在增加主应力时（平均主应力p )土中孔隙水是否允许或有可能排出。

这两种情况如果施工速度快，土的渗透系数小，都可是不排水填方路堤建筑物基础何谓排水？三轴试验中是指施加的过程中，试样中的孔隙水不能排出； 在工程实践中主要是在施加剪应力时，土中水不能只有进出。

工程中几种应用固结不排水强度指标的工况σ1-σ3基坑工程中的地基土在漫长的地质历史中，一般在自重应力下已经固结；在基坑开挖过程中，主应(p)没有增加；力σ3开挖增加了剪应力σ1-σ3，直到达到主动或被动极限应力状态。

《地基规范》中的强度指标9.1.61、对淤泥及淤泥质土，应采用三轴不固结不排水剪强度指标；2、对正常固结的饱和黏性土应采用在土的有效自重应力下预固结的三轴不固结不排水剪强度指标；其他规范建议采用固结不排水强度指标是合理的！基坑中采用不排水强度指标的困难地基承载力只涉及持力层的；强度cu基坑支挡结构常常涉及几十米后的黏土层；c；是与深度有关的。

u十字板剪切试验zc uba 1cu cu c b D H D H K a =′++=ϕγtan 31310地基规范中的一个悖论H D qγD γ(H+D)+q qH t t c K u +++=)(14.5D γγ取K D ≥1.60插入比越大，安全系数越小？这里必须明确强度c u 的具体深度。

t γt γ(t +H )+q1.2 有效自重应力下预固结的三轴不固结不排水剪强度指标用什么深度的用什么深度的有效自重应力预固结？采用什么各向等压固结应力对应于原位的K0自重应力状态？如果采用一系列深度的如果采用一系列深度的有效自重应力预固结的不排水剪强度指标不排水剪强度指标，实际上就是固结不排水强度指标。

十字板剪切试验zc uba 1cu cu c b D H D H K a =′++=ϕγtan 31310三轴试验的K 0固结与等压固结不排水试验。

pqK 0M p ′基坑土的实际不排水应力路径不扰动取样过程剑桥模型屈服面对应c u欠固结土使用固结不排水强度指标，偏于危险－在有效自重应力γ´z 下并没有固结；“基坑规程”：对欠固结土，宜采用有效自重压力下预固结的三轴不固结不排水抗剪强度指标cuu 、ϕuu ；(1)如何定义有效自重压力？(2)如何确定欠固结度？(3)为什么不用ccu ,ϕcu ,的计算强度乘以欠固结度？1.3 固结不排水还是固结排水指标地基规范：9. 1. 62、对正常固结的饱和粘性土应采用在土的有效自重应力下预固结的三轴不固结不排水剪强度指标；当施工挖土速度较慢，排水条件好，土体有条件固结时，可采用三轴固结不排水剪强度指标；基坑的地基土需要固结吗？正常固结土地基土在自重应力下已经完全固结；开挖引起的超静孔隙水压力不能排出——不排水；“施工挖土速度较慢，排水条件好”实际上是已经“排水”了这时应当使用有效应力强度指标。

“Foundation Engineering Handbook”13.4 当基坑开挖过去一段时间，孔隙水压力 随后有变化时，考虑采用三轴排水试验 指标：正常固结土c→c´=0, ϕ´=15-25°， 对于长期的基坑设计用不排水指标过于 保守。

均布附加荷载q0的土压力p ak = σ ak K a,i − 2ci K a,i0σ ak = σ ac + ∑ Δσ k , jΔ σ k , j = q0与自重应力一样，用固结 不排水强度指标计算q0对 土压力与稳定性的影响。

dk,j超载q0与固结不排水强度指标在该规范中，对于由附加荷载在黏性土中引起的土压 力一律按朗肯土压力理论，采用固结不排水强度指标 计算,对饱和的黏性土,这样计算有时是不安全的。

如果q0为临近建筑物产生的荷载，这要看该建筑物建 成的年代，如果它是几十年前建成的，那么在这个荷 载下，坑边土体已经被q0所固结，可用固结不排水强 度指标计算土压力； 但有的开发商为了尽快卖房收钱，先建房，后挖坑， 那么q0所产生的土压力要用不排水指标ϕu=0°计算土压 力，亦即产生的都是超静孔隙水压力， 对于施工期坑边堆载、交通荷载、机械荷载等也应同 样处理。

大面积超载引起的土（水）压力对于饱和软黏土 ϕ=0° Ka=1.0 产生的超静孔隙水 压力u=q0。

u=q0 q0上海闵行区莲花河畔景苑3.采用什么重度2. 稳定中的自重计算圆弧滑动面稳定分析中，抗滑力矩用饱 和重度还是浮重度？ 验算坑底隆起时，承载力的深度部分采 用什么重度？ 坑内外水渗流的影响。

圆弧滑动整体稳定－基坑规程图6.1.3∑{c l + [(q b + ΔG ) cosθ − u l ] tan ϕ } ≥ K ∑ (q b + ΔG ) sin θi i i i i i i i i i i i isKs—圆弧滑动稳定安全系数≥1.3规定对于水下的黏性土u=0；jj2i jjdjj坑底隆起稳定性验算锚拉式和支撑式支挡结构嵌固深度－基坑规程:图4.2.5∑ [c l + (q b ∑ (q bj j j jj j+ ΔG j )cos θ j tan ϕ j + ΔG j )sin θ j]≥ Khe20ΔGj─第j土条的自重(kN)，按天然重度计算。

jj jj idjK he2─以最下层支点为轴心的圆弧滑动稳定安全系数；安全等级为1、2、3级 的支挡式结构，K he2分别不应小于2.2、1.9、1.7。

坑底隆起－承载力验算《基坑规程》图4.2.4-1γ m 2ld N q + cN c ≥ K he1 γ m1 (h + ld ) + q0γm1——基坑外挡土构件底面以上土的重度(kN/m3)；对地下水位以下 的砂土、碎石土、粉土取浮重度； 对多层土取各层土按厚度加权的平 均重度； γm2——基坑内挡土构件底面以上土 的重度(kN/m3)；对地下水位以下的 砂土、碎石土、粉土取浮重度；对 多层土取各层土按厚度加权的平均 重度；0m1 d m20M点的抗剪强度τfjj2i jjdjMjτ f = γ ′(h + ld ) tan ϕ cq + ccq瑞典条分法-替代法M R ∑ [ci li + (Wi cos θ i − ui li ) tan ϕi ) = Fs = MS ∑Wi sin θiθih1i h2i h3i ui 浸润线MR Fs = = MS∑[c l + (h γ ′ + h γ ′ + h γ ) cosθ tan ϕ ∑ (h γ ′ + h γ + h γ ) sin θi i 3i 2i 1i i 3i 2 i sat 1i i替代法：不计水压力h3i部分用浮重度计算，h2i分母用饱和重度；分子用浮重度上海规范 6.2.1坑底地下水位以下取浮重度； 考虑渗流作用时，坑底地下水位与坑外地下水位范 围内的土体在计算滑动力矩时取饱和重度，计算抗 滑力矩时取浮重度； 至少在这种情况下这是对的，因为这就是稳定分析 中所谓的“替代法”。

但是这与是否有渗流无关, 凡是地下水以下承载力都 应当用浮重度计算。

MR Fs = = MS∑[c l + (h γ ′ + h γ ′ + h γ ) cosθ tan ϕ ) ∑ (h γ ′ + h γ + h γ ) sin θi i 3i 2i 1i i i 3i 2 i sat 1i i《地基规范》V.0.2 当坡体内有地下水渗流作用时，稳 定分析时应进行坡体内的水力坡降与渗 流压力计算，也可采用替代重度法作简 化分析。

坑底隆起－承载力验算′ γ m 2ld N q + cN c ≥ K he1 ′ γ m 1h + γ m 2ld + q 0饱和砂土0Nc, Nq——按黏土的固结不排水指标； γm1——应按饱和重度计算； γ´m2——应按浮重度计算，因为Nq是 按固结不排水指标计算的。

只有用不排水强度，承载力才可用饱 和重度（水下自重部分不扣浮力）。

m1 d m20饱和黏土有渗流情况坑底隆起验算′ (γ 2 − j )ld N q + cN c ≥ K he1 (γ ′ + j )1 (h + ld ) + q0j = γ swi h i= h + 2ldhld4.荷载还是抗力“基坑规程”水土分算的土层pak = (σ ak − ua )K a, i − 2ci K a, i + uappk = (σ pk − u p )K p , i + 2ci K p , i + u pua——主动侧的水压力－荷载； up——被动侧的水压力－抗力。

作用于挡土墙上的力W EpEaEwEwU抗倾覆安全系数γ=11kN/m3γ=1kN/m3水压力不同处理的例题墙高h=10m，埋深 hd=4m，墙宽B=5m，水 泥土重度为γcs=20kN/m3, 所在土层 c=0,ϕ=30°,γ=18kN/m3， 地下水位与坑底齐平。

按照不同方法处理水压 力计算其抗倾覆稳定 计算安全系数KovEwpEwaU方法 ①计算方法 水泥土用浮重度计算， 两侧水、土压力分算(不 计侧向水压力) 不计侧向水压力，从自 重中扣除扬压力U 主动侧水压力为荷载， 被动侧水压力为抗力， 墙自重中扣除扬压力U 主动侧水压力为荷载， 被动侧水压力为抗力， 扬压力为荷载计算公式G ′B / 2 + E ′ hd / 3 p K= ′ ∑ Eai haiK= (G − U ) B / 2 + E ′ hd / 3 p ′ ∑ Eai hai安全系数 1.20② ③1.20 1.19(G − U ) B / 2 + ( E ′ + E wp )hd / 3 p K= ′ E wa hd / 3 + ∑ E ai haiGB / 2 + ( E ′ + E wp )hd / 3 p K= ′ UB / 2 + E wa hd / 3 + ∑ E ai hai④1.16上海规范-6.4.1E p + (G − um B ) tan ϕ + cB Ea + ΔEw ≥ K slΔEw——作用于水泥土墙上的主动、被动侧水压力 差,“净水压力” Ksi ——抗滑移稳定安全系数，可取1.2; um——水泥土墙底面的平均孔隙水压力(kPa);Ea Ep G umΔEw安全系数的意义与目的安全系数是为了考虑可 能的不确定性，并保证 一定的安全度； 均衡的水、土压力，不 存在不确定性，可不计 入荷载与抗力； 两侧不平衡的静水压力 也可以部分抵消；静水中土中土中安全系数的意义与目的不能以两侧土压力差进行稳定分 析！ 当两侧土压力相等时，Ea=Ep， 在抗滑移稳定分析中二者也不能 抵消； 因为主、被动土压力计算涉及土 层分布、土性指标、计算理论等 一系列不确定性。