【正文】 許多文獻(xiàn)中 ， 人們不斷地發(fā)現(xiàn)實(shí)測的結(jié)果與理論不符 ， 也經(jīng)常聽到對經(jīng)典土壓力理論的批評 。 經(jīng)典土壓力理論得到的是極限值 ? 基坑尚未開挖時作用在圍護(hù)結(jié)構(gòu)墻面上的是靜止土壓力，此時土體處于完全彈性狀態(tài)，基坑開挖以后土體處于塑性局部發(fā)展的過程中，墻后和墻前的土壓力都沒有達(dá)到極限狀態(tài)，處在圖 中的兩條不同的曲線上，而按經(jīng)典土壓力理論計(jì)算的僅是曲線的兩個端點(diǎn)。 ?經(jīng)典土壓力理論只能計(jì)算剛性界面上的接觸壓力 ? 經(jīng)典土壓力理論沒有考慮擋墻本身的變形，即將擋墻作為 完全剛性 的，只考慮擋墻的 平移或轉(zhuǎn)動 等剛性位移。 ?經(jīng)典土壓力理論是在 平面應(yīng)變條件 下的解答 ?無論是庫侖理論或者是朗肯理論 ， 都是平面應(yīng)變條件下的解答 ， 沒有考慮末端的影響 。 土壓力的量測試驗(yàn)結(jié)果 ? 國內(nèi)在 90年代初，周應(yīng)英等報(bào)道了五組很有意義的試驗(yàn)結(jié)果，為認(rèn)識土壓力的分布規(guī)律提供了實(shí)測的數(shù)據(jù)。采用壓力盒量測土壓力，在砂土的試驗(yàn)中用了 20個壓力盒，粘性土的試驗(yàn)中用了 59個壓力盒。 ? 當(dāng)墻身 繞墻底轉(zhuǎn)動 時，實(shí)測土壓力的數(shù)據(jù)隨深度增大，并接近于 直線分布 ；但當(dāng)墻身平移或繞墻頂轉(zhuǎn)動時，實(shí)測主動土壓力的分布與直線分布偏離比較大，其分布特點(diǎn)是墻身上部大于理論值，下部小于理論值。 ? 比較三種不同性質(zhì)位移的試驗(yàn)結(jié)果可知，墻平移時的土壓力合力最小， 繞墻頂 轉(zhuǎn)動時的土壓力 合力最大 ；為了研究不同性質(zhì)位移的相互關(guān)系，在進(jìn)行了繞墻頂轉(zhuǎn)動的試驗(yàn)之后，又將墻頂移動使墻恢復(fù)豎直，這相當(dāng)于兩種轉(zhuǎn)動的疊加，與平移相當(dāng)；此時上部土壓力由大變小，下部的土壓力由小變大，與直接平移的試驗(yàn)結(jié)果相當(dāng)接近，說明 不同性質(zhì)的位移可以疊加 。 ? 三種不同性質(zhì)位移所產(chǎn)生的破裂面位置很接近，與墻背面的夾角約為 ?，但三種情況土壓力的大小與分布卻差別比較大。 ? 轉(zhuǎn)動時由于轉(zhuǎn)動中心處基本上沒有位移，滑動面上的抗剪強(qiáng)度得不到充分的發(fā)揮；而平移時各點(diǎn)的位移接近，沿滑動面上發(fā)揮了相同的較大的強(qiáng)度，因而土壓力最小，實(shí)測主動土壓力為 ， 而采用楔體試算法，考慮滑動面上的粘聚力和墻面上的粘結(jié)力，計(jì)算得到的結(jié)果為， 兩者非常接近，說明試驗(yàn)的結(jié)果是比較可信的。 極限狀態(tài)時的位移值 ? 當(dāng)開挖基坑時，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的前方卸載，墻就有向坑內(nèi)產(chǎn)生位移的趨勢，墻后的靜止土壓力逐步減小，向主動狀態(tài)發(fā)展。 發(fā)揮土壓力所需的位移值 主動土壓力 被動土壓力 規(guī)范名稱 水平位移 轉(zhuǎn)動 水平位移 轉(zhuǎn)動 1H 2 D 歐洲規(guī)范第 7 卷 基礎(chǔ)工程 5 密實(shí)砂土 1 松散砂土 4 堅(jiān)硬粘性土 0 加拿大巖土工程手冊 松軟粘性土 0 達(dá)到主動狀態(tài)所需的位移量 土 類 位移形式 所需位移量 砂 土 平 移 繞前趾轉(zhuǎn)動 （ ~ 05 ） h （ ~ 05 ） h 粘 性 土 平 移 繞前趾轉(zhuǎn)動 （ 0. 004~ ） h （ ~ 10 ） h 土壓力計(jì)算中若干問題的討論 ? 水土合算與水土分算 ? 墻面與土之間摩阻力的影響 ? 不同試驗(yàn)指標(biāo)的影響 水土合算與水土分算 ? 在土壓力計(jì)算公式中，要用到土的重度指標(biāo)，這反映了土體的自重對土壓力的影響。從不同的概念出發(fā)，建立在不同假定的基礎(chǔ)上，采用不同的強(qiáng)度指標(biāo)，可以得出不同的計(jì)算方法。 四個工程的 計(jì)算對比資料 用總應(yīng)力指標(biāo)和有效指標(biāo)計(jì)算結(jié)果比較 方法 指標(biāo) A B C D 粘聚力 ( kPa ) 10 5 4 10 總應(yīng)力法 指標(biāo) 內(nèi)摩擦角 ( ? ) 23 22 30 19 粘聚力 ( kPa ) 1 0 0 0 有效應(yīng)力法 指標(biāo) 內(nèi)摩擦角 ( ? ) 29 35 28 主動土壓力（ kN ） 114 .5 199. 8 135 .7 216 .6 總應(yīng)力指標(biāo)計(jì)算土壓力 被動土壓力（ kN ） 350 .4 300 .0 407 .4 277 .0 主動土壓力（ kN ） 127 .5 205 .5 135 .6 203 .6 有效應(yīng)力指標(biāo)計(jì)算土壓力 被動土壓力（ kN ） 379 .4 294 .0 369 .3 336 .7 主動土壓力 土壓力的比值 有效 / 總應(yīng)力 被動土壓力 墻面與土之間摩阻力的影響 ? 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的表面有一定的粗糙度，與土體之間必然存在摩阻力，計(jì)算土壓力時考慮了摩阻力的存在就會減小主動土壓力和增大被動土壓力，在需要充分挖掘潛力時可以將摩阻力考慮進(jìn)去。 p h K c Kp i i p ph? ?? ? 2 ? ?K p ??? ?????????c ossin sinc os221?? ? ?? ? ?? ?K ph ??? ?c os c ossin2 221?? ? 不同試驗(yàn)指標(biāo)的影響 ? 在基坑開挖時，基坑外側(cè)如果不考慮地下水位的變化，豎向的自重應(yīng)力保持不變，水平方向的應(yīng)力減少，隨著開挖深度增加，水平應(yīng)力逐步減小，直至主動土壓力狀態(tài)。 用兩種試驗(yàn)指標(biāo)計(jì)算的結(jié)果 試驗(yàn)方法 取土深度 （ m ） 開挖深度 （ m ） 土的重度 （ kN /m3） 粘聚力 （ kPa ） 內(nèi)摩擦角 （ ? ） 被動土壓力 kPa 壓縮試驗(yàn) ～ 8 15 371 .5 卸荷試驗(yàn) ～ 8 22 325 .0 土壓力計(jì)算的一些經(jīng)驗(yàn)方法 靜止土壓力系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值（一） （武漢地區(qū)深基坑工程技術(shù)指南 表 ；建筑基坑工程技術(shù)規(guī)范條文說明表 ） 土 類 硬粘土 可塑、硬塑粘性土、粉土、砂土 可塑、軟塑粘性土 軟塑粘性土 流塑粘性土 K 0 ~ ~ ~ ~ 5 ~0 .8 靜止土壓力系數(shù)經(jīng)驗(yàn)值（二） （基坑工程手冊 表 4 2 ） 土 的 種 類 砂、硬粘土（ N ? 8 ）、中硬粘土（ 4 ? N ? 8 ） 軟粘土（ 2 ? N ? 4 ） 很軟的粘土（ N ? 2 ） K0 主動土壓力 ? 關(guān)于主動土壓力的計(jì)算 ， 各規(guī)范大多采用朗肯理論計(jì)算 ， 也有朗肯與庫侖理論并列的 。 ? 對于抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，大多數(shù)規(guī)范都規(guī)定水土分算時采用有效強(qiáng)度指標(biāo)，水土合算時采用總應(yīng)力指標(biāo)；但是上海市基坑工程設(shè)計(jì)規(guī)程則規(guī)定全部采用總應(yīng)力指標(biāo)，這種規(guī)定帶有很強(qiáng)的地方經(jīng)驗(yàn)色彩。武漢深基坑工程技術(shù)指南規(guī)定對老粘土的粘聚力打折扣，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程規(guī)定粘性土水土合算采用總應(yīng)力指標(biāo)時采用七折強(qiáng)度指標(biāo)。鑒于這種考慮，有的規(guī)范規(guī)定對按被動極限狀態(tài)計(jì)算的土壓力必須乘以小于 1的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，作為動用土壓力。對于墻后主動土壓力沿深度并不完全符合直線分布的原因，還不能解釋得非常清楚 , 盡管意見并不一致，但都接受了這一觀測到的客觀事實(shí)。 無地下水滲流時的水壓力分布 d h 考慮滲流時的簡化分布圖式 d h 施工荷載 ? 基坑施工時，在基坑周圍通?？赡芏逊沤ㄖ牧?，運(yùn)行施工機(jī)械和過往載重汽車，這些施工荷載對基坑的穩(wěn)定性也有影響，設(shè)計(jì)時必須加以考慮。對于設(shè)計(jì)時沒有計(jì)算到的超載必須嚴(yán)格禁止出現(xiàn)。 ? 施工荷載還包括 塔吊的荷載 以及其它建筑機(jī)械的荷載，在設(shè)計(jì)時都必須加以考慮，對塔吊地基進(jìn)行加固處理；如機(jī)械下坑的棧橋利用支撐承載，在支撐設(shè)計(jì)時必須計(jì)入 機(jī)械的荷載 作用。當(dāng)建筑物離基坑比較近，由這些永久性荷載產(chǎn)生的土壓力就不能忽視，必須要加以考慮。 基坑工程方案設(shè)計(jì) ? 1） 確定開挖方案 ， 包括地下水的處理方案； ? 2） 選用圍護(hù)結(jié)構(gòu)的類型； ? 3） 選用土層錨桿或內(nèi)支撐 ， 選擇支撐材料； ? 4） 對土層錨桿或內(nèi)支撐進(jìn)行平面和豎向布置 ， 包括圍檁和立柱的布置； ? 5） 進(jìn)行各項(xiàng)穩(wěn)定驗(yàn)算和結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算 、降水的控制性計(jì)算； ? 6） 變形驗(yàn)算以檢驗(yàn)是否滿足環(huán)境要求； ? 7） 對施工方案提出要求； ? 8） 多方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 ， 優(yōu)選方案 。 ? 對于圍護(hù)結(jié)構(gòu)不作為永久性結(jié)構(gòu)一部分的基坑工程，設(shè)計(jì)基坑時至少應(yīng)有建筑物的 總平面圖、地下室結(jié)構(gòu)的平面和剖面圖、樁位圖 ，以明確基坑邊線與紅線的關(guān)系、基坑底面的標(biāo)高、基樁位置、地下室外墻尺寸、地下室各層樓面的標(biāo)高等主要參數(shù)。 工程勘察報(bào)告 ? （ 1） 提供基坑工程設(shè)計(jì)所需的土工參數(shù)指標(biāo) ，如供計(jì)算土壓力之用的抗剪強(qiáng)度指標(biāo) 、 土層的滲透系數(shù)等；如果計(jì)算土壓力問題的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)取值方法與其他土工問題不同 ， 則應(yīng)專門給出符合基坑工程設(shè)計(jì)要求的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)； ? （ 2） 評價地下水對基坑工程的影響 ， 對降水或截水的必要性和可能性進(jìn)行論證 ， 提出降水或截水方案的建議； ? （ 3） 對基坑方案提出初步的建議 ， 并論證實(shí)施這些建議方案的條件和設(shè)計(jì) 、 施工應(yīng)注意的問題； ? （ 4）評價場地周邊的環(huán)境條件對基坑開挖、支護(hù)、降水（截水）的要求以及基坑開挖、支護(hù)、降水（截水）、回灌對周邊環(huán)境的可能影響。 環(huán)境調(diào)查資料 ? 基坑開挖引起的周邊地面沉降和水平位移會對鄰近建筑物、道路和市政管線造成不良的影響，在基坑工程設(shè)計(jì)時應(yīng)當(dāng)采取必要的措施，把這種不良影響減少到最低程度。 基坑周邊地區(qū)建筑物情況 ? 調(diào)查的范圍應(yīng)根據(jù)周圍建筑物的實(shí)際情況確定，一般在基坑外緣以外 20～ 50m范圍內(nèi)的建筑物都必須予以調(diào)查，淺基坑用下限，深基坑用上限。 ? 調(diào)查的內(nèi)容包括建筑物的分布情況；建筑物與基坑邊線的距離，與紅線的距離；建筑物的平面尺寸、層數(shù)、高度，建筑物的性質(zhì)，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和基礎(chǔ)型式與基礎(chǔ)埋深；在基坑開挖前建筑物已有的裂縫和傾斜等情況，通過測量、拍照片、錄象或描述予以記錄，并對開裂部位，裂縫的走向和長度作出標(biāo)記，以便與開挖以后的可能變化進(jìn)行比較。 市政設(shè)施的種類很多 ， 情況各異 ， 需要區(qū)別不同類型的特點(diǎn) ， 有側(cè)重地進(jìn)行調(diào)查 。不同年代的管道，接頭的方法不同，對差異沉降的承受能力也各不相同，尤其是年代久遠(yuǎn)的煤氣管道更容易折斷破裂。 基坑周邊地區(qū)道路情況 ? 調(diào)查周邊地區(qū)道路的數(shù)量、性質(zhì)、類型、路面結(jié)構(gòu)和寬度；也要了解道路交通流量、通行規(guī)則（單行道、雙行道、禁止停車等）；道路路面的損壞情況及已經(jīng)修復(fù)的情況。 對于重大工程的深基坑 ，在基坑設(shè)計(jì)時應(yīng)已明確主要的施工單位 ，并有總包單位或施工單位的人員參與基坑設(shè)計(jì)方案的討論 。 開挖方案選擇 ? 基坑工程設(shè)計(jì)方案的第一步是選擇開挖方案，各種不同的開挖方法適用于不同的場合，不同的開挖方法對圍護(hù)結(jié)構(gòu)和支撐體系也提出不同的要求。制約采用放坡開挖的因素主要是周圍場地和開挖深度的限制。 ? 由于坡體不可避免地會產(chǎn)生一定的位移，如果在場地附近有建筑物或市政管線不能承受較大的變形，亦常常限制了放坡開挖方法的采用；開挖深度也是一個制約條件，但開挖深度是相對于土質(zhì)而言的，如土質(zhì)比較好，坡度可以比較陡，占用場地也比較小，深度限制就不那么明顯；在軟土地區(qū)，由于土質(zhì)軟弱，放坡開挖深度就不能太深。但有時受場地的限制，只能取用較陡的坡度；如坡面的穩(wěn)定性不能得到保證時，則可采用噴錨支護(hù)或土釘墻的方案。如果坑底土質(zhì)比較差，整體穩(wěn)定性不足，則噴錨支護(hù)和土釘墻的方案就不能采用。在可能的條件下應(yīng)盡可能采用 無支撐開挖 的方案，因?yàn)檫@種方案能提供比較開闊的坑內(nèi)施工條件，便于挖土、運(yùn)土以及地下室的施工；同時，也比較經(jīng)濟(jì)。在開挖深度不大（如軟土地區(qū)不大于 6～7m）， 環(huán)境對位移的要求可允許有 50mm左右的條件下是 首選方案 ，但重力式擋墻的寬度比較大，在地下室外墻與紅線之間的距離過小時就很難放得下寬度較大的重力式擋墻。當(dāng)重力式擋墻因場地寬度不夠而不能采用時，懸臂式擋墻就能克服這個缺點(diǎn)，可以在 ～2m的 狹窄范圍內(nèi)安置 懸臂式擋墻。 錨固式擋墻 ? 錨固式擋墻是依靠 錨桿傳遞的拉力 來維持其穩(wěn)定的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，對于深基坑可以采用多道錨桿來平衡土壓力，因而可以適用于開挖得很深的基坑。在軟土地區(qū)，由于土層缺乏足夠的錨固力而很少采用錨桿，如將錨桿錨固在很深的砂層中，則錨桿的長度很長，也就不是一個經(jīng)濟(jì)的