LJ LJ箱涵工程基坑建基面隆起原因分析及建議

□趙斌

LJ LJ箱涵工程基坑建基面隆起原因分析及建議

□趙斌

LJ箱涵工程在施工過(guò)程中，箱涵建基面出現(xiàn)隆起等情況，通過(guò)計(jì)算分析建基面隆起原因，并就施工注意事項(xiàng)提出建議。

LJ箱涵；建基面隆起；板樁；抗傾覆

土建工程建設(shè)中，合理的施工組織設(shè)計(jì)能夠提高效率、節(jié)約資金。然而，不當(dāng)?shù)氖┕ご胧┛赡軒?lái)不良的后果。本文對(duì)LJ箱涵工程基坑建基面隆起的原因進(jìn)行分析，為問(wèn)題的處理提供參考。同時(shí)，就基坑采用板樁支護(hù)時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)提出建議，對(duì)類似工程具有一定的借鑒意義。

1.基本情況

LJ箱涵建基面高程0.0m，現(xiàn)狀地面高程12.0m，設(shè)計(jì)開挖基坑采用梯形斷面，臨時(shí)邊坡系數(shù)為1：2，6m設(shè)置一級(jí)馬道分級(jí)開挖。實(shí)際施工中，施工單位采用了直立板樁支護(hù)，主要尺寸見下圖。

實(shí)際施工基坑橫斷面圖

在施工進(jìn)行中，箱涵建基面出現(xiàn)了隆起、不斷冒水現(xiàn)象，板樁出現(xiàn)了傾斜，板樁頂部最大水平位移約50cm。本文根據(jù)實(shí)際情況通過(guò)計(jì)算分析其原因。

2.計(jì)算分析

擬建箱涵處主要地質(zhì)條件和參數(shù)如下：

工程區(qū)域附近主要土層包括淤泥質(zhì)黏土、粉細(xì)砂，建基面以上以淤泥質(zhì)黏土為主，建基面以下有約0.5m厚淤泥質(zhì)黏土，以下以粉細(xì)砂為主。勘測(cè)期間地下水位12.0m，基本與地面齊平，高于建基面12m。淤泥質(zhì)黏土天然容重19.2kN/m3，浮容重9.8kN/m3，內(nèi)摩擦角φ=12°，粘聚力C=22kPa。粉細(xì)砂天然容重19.5kN/m3，浮容重10kN/ m3，內(nèi)摩擦角φ=25°，粘聚力C=5kPa。

根據(jù)該工程施工中采用的板樁結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)板樁進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算。計(jì)算按照懸臂式支擋結(jié)構(gòu)考慮，各荷載對(duì)板樁底端取矩，抗傾覆力矩與傾覆力矩的比值作為穩(wěn)定安全系數(shù)，計(jì)算公式及參數(shù)從略。

作用在板樁上的荷載主要包括主動(dòng)土壓力、被動(dòng)土壓力、水壓力等。板樁前（臨近基坑一側(cè)）土壓力按被動(dòng)土壓力考慮，板樁后（擋土側(cè)）土壓力按主動(dòng)土壓力考慮并計(jì)入板樁頂部以上放坡至原地面的土體對(duì)板樁的作用力。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)建基面涌水現(xiàn)象，地下水位按高于建基面1m考慮。經(jīng)計(jì)算，板樁抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)為0.55，安全系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1。

通過(guò)計(jì)算并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況對(duì)基坑建基面隆起主要原因進(jìn)行分析。

從板樁頂部產(chǎn)生較大水平位移的現(xiàn)象可以判斷，這種變形不是板樁自身的撓曲變形，而是發(fā)生了整體轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)計(jì)算成果可知，板樁抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1，板樁后主動(dòng)土壓力等荷載所產(chǎn)生的傾覆力矩大于板樁前被動(dòng)土壓力等荷載的抵抗力矩，作為支擋結(jié)構(gòu)的板樁抗傾覆失穩(wěn)，產(chǎn)生整體轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)引起了板樁前建基面以下土體剪切破壞，形成地面隆起。

建基面以下土層有黏性土及砂性土，建基面以下0.5m為黏性土、以下為砂性土。從施工現(xiàn)場(chǎng)情況來(lái)看，建基面出現(xiàn)不斷向上冒水的現(xiàn)象。由此可以判斷，施工時(shí)地下水位較高，未降至建基面以下，形成較大揚(yáng)壓力。對(duì)于建基面以下的土體，上部黏性土透水性較弱，下部砂性土透水性較強(qiáng)，致使上部黏性土承壓，黏性土土體重力小于地下水的揚(yáng)壓力，造成該地層向上隆起，甚至發(fā)生流土破壞。

綜上，該工程基坑建基面發(fā)生隆起的主要原因：一是板樁支護(hù)結(jié)構(gòu)抗傾覆失穩(wěn)，建基面土體發(fā)生剪切破壞。二是施工期地下水位較高，建基面黏性土承壓，抗浮能力不足。

3.建議

通過(guò)該工程實(shí)例可知，建筑物基坑施工中，不當(dāng)?shù)氖┕ご胧┛赡軒?lái)不良的后果。對(duì)于高地下水位的深基坑施工，提出以下建議：一是深入了解地層及水文地質(zhì)條件，合理進(jìn)行施工組織，降低地下水位。二是當(dāng)采用支擋結(jié)構(gòu)時(shí)，注意對(duì)其穩(wěn)定及結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)算。當(dāng)其頂部有其它荷載時(shí)，應(yīng)充分考慮這些荷載對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和承載力的影響。特別是支擋結(jié)構(gòu)頂部以上有較厚覆土?xí)r，盡管已經(jīng)放坡，但仍然可能產(chǎn)生不利于結(jié)構(gòu)的作用力，驗(yàn)算時(shí)應(yīng)充分考慮。□

2017-06-12

趙斌，男，漢族，河北省水利水電第二勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，高級(jí)工程師。