基坑设计理论与计算

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1、JGJ120-2012 条文解释，基坑支护设计理论分析与计算,汇报人：宋宏东2013-01-15,一、条文解释二、基坑支护设计理论分析与计算,提 纲,一、修订主要技术内容二、新规程增加及调整的主要内容和强制性 条,条文解释,一、条文解释,1、调整和补充了支护结构的几种稳定性验算内容 2、调整了稳定性验算的表达式 3、强调了变形控制设计原则 4、调整了选用土的抗剪强度指标的规定 5、新增了双排桩结构 6、改进了不同施工工艺下锚杆粘结强度取值的有关规定 7、充实了内支撑结构设计 8、新增了支护与主体结构结合及逆作法 9、新增了复合土钉墙,修订主要技术内容,10、引入了土钉墙土压力调整系数 11、充

2、实了各种类型支护结构的构造与施工内容 12、强调了地下水资源的保护 13、改进了降水设计方法 14、充实了截水设计与施工内容 15、充实了地下水渗透稳定性验算内容 16、充实了基坑开挖内容 17、新增了应急措施内容 18、取消了逆作拱墙,修订主要技术内容,一、条文解释,一、条文解释,1.总则 1.0.2 适用范围适用于一般地质条件下临时性建筑基坑支护的勘察、设计、施工、检测、基坑开挖与监测。 对湿陷性土、多年冻土、膨胀土、盐渍土等特殊土或岩石基坑应结合当地工程经验应用本规程。关键词临时性建筑基,新规程增加及调整的主要内容和强制性条文,2.术语 引入一个新名词 2.1.6支挡式结构retaini

3、ng structure 以挡土构件和锚杆或支撑为主的或仅以挡土构件为主的支护结构。 锚拉式结构 支撑式结构 悬臂式结构 双排桩 支护结构与主体结构结合的逆作,新规程增加及调整的主要内容和强制性条文,3.基本规定 3.1.1基坑支护设计应规定其设计使用期限。基坑支护的设计使用期限不应小于一年。关键词设计使用期,新规程增加及调整的主要内容和强制性条文,3.基本规定 使用年限对设计、施工、监理等建设各方影响等 基坑支护是临时措施等 荷载一般不需考虑长期作用、材料耐久性等 避免超越设计状况 支护结构的支护期限规定不小于一年及一年中的不同季节时地下水位、气候、温度等外界环境的变化会使土的性状及支护结构

4、的性能随之改变,新规程增加及调整的主要内容和强制性条文,3.基本规定3.1.2基坑支护应满足下列功能要求： 1.保证基坑周边建（构）筑物、地下管线、道路 的安全和正常使用； 2.保证主体地下结构的施工空间。（新增强条）,新规程增加及调整的主要内容和强制性条文,3.基本规定本条规定了基坑支护应具有的两种功能。 A：应具有防止基坑的开挖危害周边环境的功能，这是支护结构的首要功能。B：应具有保证工程自身主体结构施工安全的功能，这是支护结构的基本功能。应为主体地下结构施工提供正常施工的作业空间及环境，提供施工材料、设备堆放和运输的场地、道路条件，隔断基坑内外地下水、地表水以保证地下结构和防水工程的正常

5、施工。,新规程增加及调整的主要内容和强制性条文,3.基本规定3.1.4 支护结构设计时应采用： 承载能力极限状态（细化了8点）; 正常使用极限状态（细化了4点）; 结构重要性系数未变。,新规程增加及调整的主要内容和强制性条文,3.基本规定 协调结构规范与岩土规范表达方式1.明确了：结构按分项系数表达岩土按按安全系数表达2.对承载能力极限状态，由材料强度控制的结构构件的破坏类型采用极限状态设计法，荷载效应采用荷载基本组合的设计值，抗力采用结构构件的承载力设计值并考虑结构构件的重要性系数。3.涉及岩土稳定性的承载能力极限状态，采用单一安全系数法，本规程的修订，对岩土稳定性的承载能力极限状态问题恢复

6、了传统的单一安全系数法，一是由于新制定的国家标准工程结构可靠性设计统一标准GB501532008中明确提出了可以采用单一安全系数法，不会造成与基本规范不协调统一的问题；二是由于国内岩土工程界目前仍普遍认可单一安全系数法，单一安全系数法也适于岩土工程问题。4.以支护结构水平位移限值等为控制指标的正常使用极限状态的设计表达式也与有关结构设计规范保持一致。,新规程增加及调整的主要内容和强制性条文,3.基本规定 协调结构规范与岩土规范表达方式3.1.5 支护结构、基坑周边建筑物和地面沉降、地下水控制的计算和验算应采用下列设计表达式： 1 承载能力极限状态 1）支护结构构件或连接因超过材料强度或过度变形

7、的承载能力极限状态设计，应符合下式要求：（3.1.5-1） 对临时性支护结构，作用基本组合的效应设计值应按下式确定：（3.1.5-2）,新规程增加及调整的主要内容和强制性条文,3.基本规定 协调结构规范与岩土规范表达方式2 正常使用极限状态 由支护结构的位移、基坑周边建筑物和地面的沉降等控制 的正常使用极限状态设计，应符合下式要求：（3.1.5-1）,新规程增加及调整的主要内容和强制性条文,3.基本规定3.1.6 支护结构构件按承载能力极限状态设计时: 1.作用基本组合的综合分项系数不应小于1.25。 2.对安全等级为一级、二级、三级的支护结构，其结构重要性系数分别不应小于1.1、1.0、0.

8、9。 3.各类稳定性安全系数应按本规程各章的规定取值。,新规程增加及调整的主要内容和强制性条文,3.基本规定 3.1.8 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管线、地下构筑物、道路时，支护结构水平位移控制值、地面沉降控制值应按不影响其正常使用的要求确定，并应符合现行相关标准对其允许变形的规定； 2 当支护结构构件同时用作主体地下结构构件

9、时，支护结构水平位移控制值不应大于主体结构设计对其变形的限值； 关键词：地基变形允许值,新规程增加及调整的主要内容和强制性条文,3.基本规定 土压力,新规程增加及调整的主要内容和强制性条文,3.基本规定 土压力计算新旧规范差异 1.基坑底以下主动土压力,新规程增加及调整的主要内容和强制性条文,图3.4.2 土压力计算,原规范,3.基本规定 原规范,新规程增加及调整的主要内容和强制性条文,3.基本规定 新规范 3.1.14 土压力及水压力计算、土的各类稳定性验算时，土、水压力的分、合算方法及相应的土的抗剪强度指标类别应符合下列规定： 1 对地下水位以上的各类土，土压力计算、土的滑动稳定性验算时，

10、对粘性土、粘质粉土，土的抗剪强度指标应采用三轴固结不排水抗剪强度指标ccu、cu或直剪固结快剪强度指标ccq、cq，对砂质粉土、砂土、碎石土，土的抗剪强度指标应采用有效应力强度指标c、； 2 对地下水位以下的粘性土、粘质粉土，可采用土压力、水压力合算方法，土压力计算、土的滑动稳定性验算可采用总应力法；此时，对正常固结和超固结土，土的抗剪强度指标应采用三轴固结不排水抗剪强度指标ccu、cu或直剪固结快剪强度指标ccq、cq，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、uu；,新规程增加及调整的主要内容和强制性条文,3.基本规定 新规范3 对地下水位以下的砂质粉土、

11、砂土和碎石土，应采用土压力、水压力分算方法，土压力计算、土的滑动稳定性验算应采用有效应力法；此时，土的抗剪强度指标应采用有效应力强度指标c、，对砂质粉土，缺少有效应力强度指标时，也可采用三轴固结不排水抗剪强度指标ccu、cu或直剪固结快剪强度指标ccq、cq代替，对砂土和碎石土，有效应力强度指标可根据标准贯入试验实测击数和水下休止角等物理力学指标取值；土压力、水压力采用分算方法时，水压力可按静水压力计算；当地下水渗流时，宜按渗流理论计算水压力和土的竖向有效应力；当存在多个含水层时，应分别计算各含水层的水压力； 4 有可靠的地方经验时，土的抗剪强度指标尚可根据室内、原位试验得到的其他物理力学指标

12、，按经验方法确定。,新规程增加及调整的主要内容和强制性条文,3.基本规定粘质粉土可采用总应力法 砂质粉土应采用土压力、水压力分算方法,新规程增加及调整的主要内容和强制性条文,3.基本规定 新规范增补与细化 2 在支护结构土压力的影响范围内，存在相邻建筑物地下墙体等稳定界面时，可采用库仑土压力理论计算界面内有限滑动楔体产生的主动土压力，此时，同一土层的土压力可采用沿深度线性分布形式；3 需要严格限制支护结构的水平位移时，支护结构外侧的土压力宜取静止土压力；4 有可靠经验时，可采用支护结构与土相互作用的方法计算土压力。,新规程增加及调整的主要内容和强制性条文,3.基本规定,新规程增加及调整的主要内

13、容和强制性条文,3.基本规定,新规程增加及调整的主要内容和强制性条文,图3.4.8 挡土构件顶部以上放坡时土中附加竖向应力计算,稳定性验算 1.悬臂式支挡结构,基坑支护设计理论分析与计算,1.抗倾覆计算嵌固深度,原规范,基坑支护设计理论分析与计算,1.悬臂式支挡结构,基坑支护设计理论分析与计算,Kem嵌固稳定安全系数；安全等级为一级、二级、三级的悬臂式支挡结构， Kem分别不应小于 1.25、1.2、1.15； 悬臂式支挡结构可不进行抗滑移、抗整体稳定性、抗隆起稳定性验算 按抗倾覆计算的嵌固深度大于抗滑移、抗整体稳定性、抗隆起计算的嵌固深度 悬臂式支挡结构与原规范相同,2.单层锚杆和单层支撑支

14、挡结构,基坑支护设计理论分析与计算,Kem嵌固稳定安全系数；安全 等级为一级、二级、三级的锚拉 式支挡结构和支撑式支挡结构， Kem分别不应小于1.25、1.2、 1.15；,2.单层锚杆和单层支撑支挡结构 原规程,基坑支护设计理论分析与计算,2.单层锚杆和单层支撑支挡结构 原规程,基坑支护设计理论分析与计算,基坑支护设计理论分析与计算,2.单层锚杆和单层支撑支挡结构 原规程,基坑支护设计理论分析与计算,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，按原规程规定的确定挡土构件嵌固深度后，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，嵌固深度必须

15、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，可能会误以为不需考虑这些稳定性问题，而忽视必要的土力学概念。 新旧规范表达与计算方法有较大改变,基坑支护设计理论分析与计算,单多层锚杆支挡结构整体稳定性验算,基坑支护设计理论分析与计算,单多层锚杆支挡结构增加了锚杆拉力对圆弧滑动体圆心的抗滑力矩项 为了适用于地下水位以下的圆弧滑动体，并考虑到滑弧同时穿过砂土、粘性土的计算问题，对原规程整体滑动稳定性验算公式作了修改。,基坑支护设计理论分析与计算,原规程,基坑支护设计理论分析与计算,单多层锚杆支挡结构Ks

16、圆弧滑动整体稳定安全系数；安全等 级为一级、二级、三级的锚拉式支挡结构 ， Ks分别不应小于1.35、1.3、1.25；,基坑支护设计理论分析与计算,锚杆和支撑支挡结构,基坑支护设计理论分析与计算,挡土构件底抗隆 起稳定性,图4.2.4-1 挡土构件底端平面下土的抗隆起稳定性验算,锚杆和支撑支挡结构,基坑支护设计理论分析与计算,图4.2.4-2 软弱下卧层的抗隆起稳定性验算,双排桩结构的嵌固稳定性,基坑支护设计理论分析与计算,4.12.5 双排桩结构的嵌固稳定性应符合下式规定（图4.12.5）：,式中： Kem嵌固稳定安全系数；安全等级为一级、二级、三级的支挡式结构， Kem分别不应小于1.25、1.2、1.15；,图4.12.4 双排桩抗倾覆稳定性验算,土钉墙,基坑支护设计理论分析与计算,5.1.3 基坑底面下有软土层的土钉墙结构应进行坑底隆起稳定性验算，验算可采用下列公式（图5.1.3）。,图5.1.3 基坑底面下有软土层的土钉墙抗隆起稳定性验算,