软土地区基坑抗隆起稳定性验算存在的一些问题探讨.docx

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软土地区基坑抗隆起稳定性验算存在的一些问题探讨

摘要：

基坑抗隆起稳定性验算是基坑支护设计中一项重要的内容，本文就沿海软土地区基坑支护设计抗隆起验算中存在的一些问题及影响因素等进行探讨。

       关键词：

基坑，抗隆起稳定性，存在问题，影响因素

       1、前言

       随着开挖深度增加，基坑内外的土面高差不断增大，当开挖到一定深度，基坑内外土面高差所形成的加载和地面各种超载的作用，就会使围护墙外侧土体产生向基坑内移动，基坑坑底产生向上的隆起，同时在基坑周围产生较大的塑性区，并引起地面沉降。

基坑抗隆起验算是基坑工程设计中一项重要的内容，它不仅关系着基坑的稳定安全问题，也与基坑及其周边环境的变形密切相关，尤其在软土地基中抗隆起稳定性验算是基坑支护结构设计的控制因素。

我国现行建筑规范中基坑抗隆起稳定性验算主要采用两种分析模式：

地基极限承载力模式和圆弧滑动模式。

但在浙江沿海地区，上部为深厚软土层，含水量高，呈流塑性，物理力学性质极差。

在大量工程实践中，围护桩插入比在2.0以上，甚至达到3.0以上时，按规程地基极限承载力模式计算抗隆起稳定安全系数不满足1.8；按加设滑动面为通过墙底的圆弧滑动模式计算，抗隆起稳定安全系数不满足1.60，但在施工时并没有产生隆起破坏。

因此，本文就沿海软土地区基坑抗隆起稳定性验算存在的一些问题及影响因素加以探讨。

       2、各类规范差别

（1）建设部《建筑基坑支护技术规程》

       建设部行规《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）中，基坑抗隆起稳定性验算采用地基极限承载力和圆弧滑动两种模式，极限承载力模式的计算简图如图1所示：

       图1 建设部规范极限承载力模式的计算简图

       规范规定：

锚拉式支挡结构和支撑式支挡结构，其嵌固深度应满足坑底隆起稳定性要求，抗隆起稳定性可按下列公式验算：

       安全等级为一级、二级、三级的支护结构，抗隆起安全系数Kb分别不应小于1.8、1.6、1.4；

       规范还规定：

锚拉式支挡结构和支撑式支挡结构，当坑底以下为软土时，其嵌固深度应符合以最下层支点为转动轴心的圆弧滑动稳定性要求：

       安全等级为一级、二级、三级的支挡式结构，抗隆起安全系数Kr分别不应小于2.2、1.9、1.7。

       （3）浙江省《建筑基坑工程技术规范》

       浙江省《建筑基坑工程技术规范》（DB33/T1096-2014）基坑抗隆起稳定性验算采用地基极限承载力和圆弧滑动两种模式，极限承载力模式的计算方法与建设部规范基本相似，对于安全等级为一级、二级、三级的支护结构规定：

稳定安全系数γRL分别不应小于1.8、1.6、1.4，与建设部规范相同。

       圆弧滑动模式浙江省规范规定：

验算开挖阶段各设计工况绕最下道支撑或锚杆圆弧滑动的抗隆起稳定性，计算图式见图6.1.8-2：

                （6.1.8-2）

       规范规定：

一级、二级、三级基坑，抗隆起稳定安全系数分别不应小于1.6、1.5、1.4。

       （3）上海市《基坑工程技术规范》

       上海市《基坑工程技术规范》（DGTJ08-61-2010）基坑抗隆起稳定性验算采用地基极限承载力和圆弧滑动两种模式，极限承载力模式的计算方法与建设部规范基本相似，但对于安全等级为一级、二级、三级的支护结构规定：

稳定安全系数γRL分别不应小于2.5、2.0、1.7。

       上海市规范圆弧滑动模式：

板式支护体系按圆弧滑动模式验算绕最下道内支撑点的抗隆起稳定性时，应符合下列公式要求：

       规范规定：

安全等级为一级、二级、三级的支挡式结构，抗隆起安全系数γRL分别不应小于2.2、1.9、1.7。

       上述三本规范采用地基极限承载力模式的计算方法基本类似，浙江省规范和国标安全系数相同，上海市规范安全系数要求较高。

绕最下道支撑或锚杆圆弧滑动模式计算方法规范差别较大，详见表1

       表1 各规范圆弧滑动模式计算的比较

       按圆弧滑动模式的抗隆起稳定性验算时，上述规范产生的滑动力矩的项完全相同，稳定安全系数国标和上海规范完全相同，浙江省标最小。

但是，国标和浙江省标产生的抗滑动力矩的项忽略了①围护墙的容许力矩，②EFG区域内土体自重产生的抗滑动力矩；同时国标忽略了③滑动面FE上抗剪强度产生的抗滑动力矩。

所以，按圆弧滑动模式的抗隆起稳定性验算结果国标最偏于安全，浙江省标次之，上海标准最符合实际。

       对于按极限承载力模式的抗隆起稳定性验算，情况则恰恰相反。

由于各规范的计算公式完全相同，而上海规范的稳定安全系数比国标和浙江省标要大的多，所以，按极限承载力模式上海规范的抗隆起稳定性验算结果偏于安全。

       在软土中，抗隆起稳定性验算以圆弧滑动模式为主，因此，按安全度大小比较：

上海规范>浙江省标>国标，基坑支护结构是施工临时设施，安全度大的设计并不一定是最优的设计。

       3、沿海地区抗隆起稳定性计算存在的一些问题及影响因素分析

       在浙江滨海滨湖地区，软弱土层深厚，大量工程实践表明，围护墙插入比在1.8～2.5时，按原规程地基承载力模式计算的抗隆起稳定安全系数不能满足2.0的要求，但实际施工时并没有产生隆起破坏。

究其原因，主要有如下几个方面的因素：

       1、软土的灵敏度高，勘察取样时，试验受到程度不同的扰动，试验得到的强度小于原状土强度；

       2、坑底附近土体埋深较深，固结时间较长，性质较上部土体性质好，而勘察报告往往分层厚度较大，提供土体抗剪强度指标为平均值，较下部土体偏小。

       3、基坑卸载后，坑底土体产生负孔压，随着孔压消散，残余应力下降，土体强度降低，因此对平面尺寸小，暴露时间短的基坑，其土体强度下降幅度小，抗隆起安全系数高；但对平面尺寸大、暴露时间长的基坑，随着时间发展，土体强度逐步降低，抗隆起安全系数降低，坑底隆起变形增加；因此软土地基的基坑应重视时空效应，暴露面越大、暴露时间越长，基坑变形越大、安全度越低；

       4、工程桩的有利作用没有考虑，特别是工程桩布桩密度大、桩长超过软土深度较多时，有利作用比较明显；

       5、验算墙底地基承载力的公式是基于浅基础的地基承载力分析，对深基础而言，一些有利因素没有考虑。

       参考文献：

       [1]岩土工程勘察规范（GB50021-2001）[S]北京：

中国建筑工业出版社，2009.

       [2]建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）[S]北京：

中国建筑工业出版社，2012.

       [3]建筑基坑支护技术规程（DB33/T1096-2014）[S]浙江：

浙江工商大学出版社，2014.

       [4]上海市《基坑工程技术规范》（DGTJ08-61-2010）[S]上海：

上海标准发行站.

       [5]基坑工程手册[M]北京：

中国建筑工业出版社，2009.