天津市市政工程设计研究院 天津 300392
摘要：对支撑式支挡结构，挡土构件可能会发生因坑底土体丧失嵌固能力而推移的失稳破坏。目前，各省市针对该踢脚稳定性的验算要求不尽相同，包括稳定性叫法、验算公式、支撑层数以及安全系数等，本文对现行的国标、行标及十个省市的基坑工程技术规范进行了对比分析，总结了各标准之间的异同，同时为基坑支护设计人员提供一定参考。
关键词：支撑式支挡结构；踢脚稳定性；验算公式；安全系数
对于支撑式支挡结构设计，通常采用下列承载能力极限状态：（1）支护结构和土体整体滑动，（2）坑底因隆起而丧失稳定，（3）地下水渗流引起的土体渗透破坏，（4）挡土构件因坑底土体丧失嵌固能力而推移。针对以上承载能力极限状态，需要分别进行稳定性验算，依次为：（1）整体滑动稳定性验算，（2）抗隆起稳定性验算，（3）渗透稳定性验算，对于第（4）种极限状态的稳定性验算，在现行的基坑工程技术规范中可见的叫法有抗倾覆稳定性、嵌固稳定性以及踢脚稳定性等。
通过对比其验算公式发现，有的标准是对桩底取矩，有的是对支点取矩；有的标准对多层支撑明确了验算公式，有的仅规定了单层支撑的验算要求，此外，安全系数的取值也不尽相同。
本文主要从上述几个方面对比了《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011（以下简称“国标”）、《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012（以下简称“行标”）以及十个省市的基坑工程技术规范（地方标准以省市名简称）。
需要说明的是，由于作者能力与精力有限，仅选取东北、华北、西北、华东、华南、西南等省市的标准，本文讨论的地方标准虽不全面，但具备一定的代表性，本文的结论均是基于所讨论的标准得出的。
1.稳定性叫法与验算公式对比
首先对各标准中的稳定性叫法及验算公式中的弯矩取矩点进行对比，详见表1。
1.1关于稳定性叫法的讨论
从表1可以看出，各标准正文中嵌固稳定性的叫法最多，抗倾覆稳定性次之，只有河南省称之为踢脚稳定性，而广东省未明确指出是何种稳定。
国标在条文说明中提到，对于带支撑的桩、墙式支护体系，支护结构的抗倾覆稳定性又称抗踢脚稳定性，踢脚破坏为作用于围护结构两侧的土压力均达到极限状态，因而使得围护结构（特别是围护结构插入坑底以下的部分）大量地向开挖区移动，导致基坑支护失效。取最下道支撑以下的围护结构作为脱离体，将作用于围护结构上的外力进行力矩平衡分析，从而求得抗倾覆分项系数。需要指出，国标的验算公式将主动区倾覆作用力矩和被动区抗倾覆作用力矩定义反了。
行标在条文说明中提到，单支点结构嵌固稳定性的要求是对其嵌固深度验算的规定，是绕支点转动的整体极限平衡，控制的是挡土构件嵌固段的踢脚稳定性。
《高层建筑基础工程手册》指出，踢脚稳定性验算是一种形象的名称，它描述围护结构绕最下一道支撑转动，墙顶向墙后方倾倒，墙的下端向坑内朝上翻起，使坑底隆起的破坏。有些地方称为抗倾覆稳定验算，其实这个名称并不合适，与约定俗成的叫法矛盾。
踢脚稳定性验算实际上是对最下一道支撑以下的主动、被动土压力绕最下一道支撑的力矩平衡的验算，是一种土压力平衡的验算，而并非验算整个墙体的稳定性。
1.2关于弯矩取矩点的讨论
从表1可以看出，从取矩点角度，大部分标准是对支点取矩。
在嵌固稳定性中，只有河北省是对桩底取矩。河南省分别给出了抗倾覆稳定性和踢脚稳定性的验算公式，其将对桩底取矩称为抗倾覆稳定性验算，对支点取矩称为踢脚稳定性验算。浙江省分别给出了抗倾覆稳定性和嵌固稳定性的验算公式，嵌固稳定性针对的是单层支点，抗倾覆稳定性针对开挖阶段各设计工况，但都是对支点取矩。
分析验算公式发现，相比对支点取矩，对桩底取矩需要先计算出支点力的大小。
综上，踢脚稳定性是比较准确的叫法，嵌固稳定性的叫法也没问题，而对支点取矩的抗倾覆稳定性的叫法容易产生歧义，如天津市、浙江省等，其验算的倾覆与约定俗成的倾覆方向是完全相反的。
2.支撑层数对比
针对支挡结构不同的支撑层数，各标准也有各自的要求，部分省市仅给出了单层支撑的验算公式，而有的省市同时给出了单层和多层支撑的公式，如表2所示。
注：γ0为结构重要性系数，对一级支护结构，取1.1；对二级支护结构，取1.0；对三级支护结构，取0.9。
从上表可以看出，大部分标准根据支护结构安全等级来划分安全系数，对于一级支护结构，广东省的要求是最严的，安全系数为1.32；对于二级、三级支护结构，国标和河南省的要求是最严的，安全系数均为1.3。
4.结论
本文通过对现行的国标、行标及部分地方标准的对比分析，可得出如下主要结论：
1.相比嵌固稳定性和抗倾覆稳定性，踢脚稳定性是更准确的叫法，设计人员应了解踢脚稳定性的验算内容，深入认识其失稳形式和破坏机理。
2.国标与行标对于多层支撑的踢脚稳定性验算要求是矛盾的，对于多层支撑支护结构是否需要验算踢脚稳定性，仍有待进一步研究确定。
3.设计人员除遵守现行的国家、地方标准外，尚应结合当地经验，根据工程实际条件，具体问题具体分析，以设计出既安全又经济的支护结构。
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论文作者:何永禹
论文发表刊物:《基层建设》2018年第25期
论文发表时间:2018/9/10
标签：稳定性论文; 基坑论文; 结构论文; 叫法论文; 踢脚论文; 支点论文; 公式论文; 《基层建设》2018年第25期论文;