支护桩水平承载力验算问题的分析

全文强制的《建筑和市政地基基础通用规范》（GB55003-2021）（以下称《地基通用规范》）“基坑工程”和“边坡工程”两章没有对坡体支护结构中单桩水平承载力验算做出规定。这是该规范的缺项之一。

该规范“桩基”一章第5.2.3条对单桩水平承载力验算的规定是：“受水平荷载作用下，基桩水平承载力计算应符合下式规定：（5.2.3）式中：——作用效应标准组合下，作用于基桩桩顶处的水平力（kN）；——单桩基础或群桩中基桩的水平承载力特征值（kN）。”

该规定中“受水平荷载作用下”一语不合语法，应改为“水平荷载作用下”或“受水平荷载作用时”。

该规范“桩基”一章位于“天然地基与处理地基”一章和“基础”一章之间，且上述规定已明确上式中的水平力是作用于桩顶处的，因此，这里的“桩基”是建（构）筑物中的基础，不是坡体支护结构中的桩（支护桩）。但根据该规范第2.2.2条第4款的规定（对坡体支护结构材料强度验算的要求和对建（构）筑物中基础材料强度验算的要求相同）可知，如果支护桩水平承载力验算采用水平承载力特征值概念和允许应力法，那是符合《地基通用规范》精神的。

笔者曾经详细论述过地基（桩基）承载力验算采用承载力特征值概念和允许应力法改用地基（桩基）极限承载力标准值概念和安全系数法的主张【1,2】。对支护桩，笔者依然主张采用极限承载力标准值概念和安全系数法，与建（构）筑物地基（桩基）承载力验算有所区别的是：

（1）抗失稳支护结构中单桩承载安全系数取值小于抗变形支护结构中单桩承载安全系数；

（2）抗失稳支护结构中单桩承载安全系数不因作用组合是作用效应的标准组合还是地震作用相应和作用效应的标准组合而不同（地震作用相应和作用效应的标准组合下建（构）筑物单桩承载力特征值是作用效应的标准组合下建（构）筑物单桩承载力特征值的1.25倍，据此，采用安全系数法时，作用效应的标准组合下建（构）筑物单桩承载安全系数是地震作用相应和作用效应的标准组合下建（构）筑物单桩承载安全系数的1.25倍）。

存在第一个区别的原因在于：只要某部分岩土体视为坡体，那么其抗失稳支护结构岩土荷载就应根据按稳定性公式反算法计算，它与坡体稳定安全系数有关，随其增大而增大，受其作用时，与受抗变形支护结构岩土荷载作用时相比，单桩水平承载安全系数需要有所减小。

存在第二个区别的原因在于：

地震工况是校核工况，该工况下坡体稳定安全系数已经明显小于一般工况下坡体稳定安全系数，地震工况下由按稳定性公式反算法算得的坡体抗失稳支护结构岩土荷载既可能大于一般工况下坡体抗失稳支护结构岩土荷载，也可能小于或等于一般工况下坡体抗失稳支护结构岩土荷载。无论地震工况下坡体抗失稳支护结构岩土荷载是否大于一般工况下坡体抗失稳支护结构岩土荷载，它都是刚好使坡体在地震工况下的稳定系数达到相应稳定安全系数的支护力之反力。

因此，当用安全系数表示支护结构安全度时，在理论上，坡体抗失稳支护结构安全系数可取1，或者说，坡体抗失稳支护结构极限承载力等于抗滑支护结构岩土荷载即可。不过，坡体抗失稳支护结构极限承载力的确定存在明显误差，比如：抗失稳支护结构岩土荷载在竖直和水平方向上的分布也难以准确确定，这导致抗失稳支护结构极限承载力的确定即使在构件极限承载力计算无误差时也有明显误差。如果为考虑抗失稳支护结构极限承载力这一新因素的误差对稳定性计算结果的影响而提高稳定安全系数，又会造成同一工程重要性等级和同一失稳类型下的稳定安全系数取值不统一。因此，抗失稳支护结构本身应有一定安全度，但其安全度应低于以主动土压力为荷载时所设计的挡墙。

由此可知，无论何种支护形式，无论设计方法是安全系数法还是分项系数法，抗失稳支护结构留有的安全度与计算工况是一般工况还是地震工况无关，换句话说，当坡体支护以支护后的坡体稳定系数达到稳定安全系数为要求时，相同的支护结构提供的支护力是相同的。

在安全系数法中，从原则（即不考虑公式或试验误差）上说，特定地质和支护桩（包括其所受荷载的分布）条件下的单桩极限水平承载力有特定值，不因工况（是地震工况还是非地震工况）、荷载类型（是抗失稳支护结构岩土荷载还是抗变形支护结构岩土荷载）、地质体类型（是视为岩体还是视为土体）而异，因这些因素不同而不同的是单桩水平承载安全系数。

当支护桩水平承载力验算采用水平承载力特征值概念和允许应力法时，单桩水平承载力特征值（指承载力许用值，下同）需要因岩土荷载类型（是抗失稳支护结构岩土荷载还是抗变形支护结构岩土荷载）的不同而不同，这个问题的存在使得支护桩中单桩水平承载力特征值概念不具有单桩水平承载力的应有特征，如同建（构）筑物地基（单桩）承载力特征值需要因工况（是地震工况还是非地震工况）和地质体类型（是视为岩体还是土体）而异使得建（构）筑物地基（单桩）承载力特征值概念不具有地基（单桩）承载力的应有特征。

关于支护桩水平承载力验算的上述主张，拙著【1】已有较多论述。

参考文献：

【1】方玉树.《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）修改建议【M】重庆：重庆出版社，2020.

【2】方玉树.地基承载力特征值概念和允许应力法不应强制推行【J】.重庆建筑，20（8）,2021.8.