軟土地基擋土墻變形影響分析

夏高響，佘 然

(安徽省交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司，安徽 合肥 230011)

水利工程建設(shè)時(shí)，在河道內(nèi)普遍存在深厚的淤泥質(zhì)，軟土具有厚度大、性質(zhì)復(fù)雜、工后沉降大和影響因素多等特點(diǎn)。當(dāng)構(gòu)筑物處在淤泥質(zhì)軟土地基環(huán)境時(shí)，不僅會(huì)降低設(shè)施作用于水利工程建設(shè)使用的穩(wěn)定性，還會(huì)威脅所處環(huán)境的安全性，因此軟土地基上構(gòu)筑物的失穩(wěn)問(wèn)題必須引起足夠的重視。

1 工程背景

某船閘坐落在淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土軟基河道中，地質(zhì)參數(shù)見(jiàn)表1。下游導(dǎo)航墻采用扶壁式重力擋土墻結(jié)構(gòu)，底板寬9.5 m，板厚0.8 m，立板厚0.6 m，肋板厚0.6 m，肋板間距4.0 m。墻頂標(biāo)高為11.3 m，底板頂標(biāo)高為-2.05 m。擋土墻基底坐落于淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層，地基承載力不滿足要求，采取了PHC樁地基處理，樁間換填2.5 m厚級(jí)配碎石，樁頂與構(gòu)筑物底面之間設(shè)置35 cm塑性砼墊層。擋土墻施工完成墻回填至高程2.5 m時(shí)發(fā)生整體變形，導(dǎo)航墻頂部向河道側(cè)偏移9 mm，底部向河內(nèi)側(cè)偏移25 mm。

表1 地基土力學(xué)指標(biāo)和地基容許承載力(f)值表

2 滑移情況分析

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查并查閱相關(guān)資料，初步分析引起整體變形的原因可能是擋土墻自身穩(wěn)定性、邊坡穩(wěn)定和地基變形，因此對(duì)上述三個(gè)內(nèi)容進(jìn)行分析。

2.1 擋土墻穩(wěn)定性分析

設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)場(chǎng)地地質(zhì)情況，采用開(kāi)挖的上層粉質(zhì)黏土作為回填料，土壓力計(jì)算采用等代指標(biāo)。水上γ=19 kN/m3，φ=27°；水下γ=10 kN/m3，φ=25°，C=0；復(fù)合地基建筑物基底摩擦系數(shù)f=0.3。混凝土：24 kN/m3，鋼筋混凝土：25 kN/m3。整體穩(wěn)定安全系數(shù)見(jiàn)表2。

表2 整體穩(wěn)定安全系數(shù)表

由表2可知，設(shè)計(jì)各計(jì)算工況整體安全系數(shù)滿足規(guī)范要求，回填至2.5 m高程時(shí)由于底板上土重增加的速度較后方土壓力增加的速度快，抗滑穩(wěn)定系數(shù)達(dá)到2.43，遠(yuǎn)大于規(guī)范要求，可以判斷擋土墻自身滑移不會(huì)發(fā)生。

2.2 擋土墻穩(wěn)定性分析

采用有限元軟件計(jì)算擋土墻各施工階段邊坡的滑移情況，如圖1所示，各階段邊坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)見(jiàn)表3。

圖1 邊坡抗滑計(jì)算示意圖

表3 邊坡抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)

由圖1和表3可知，擋土墻邊坡抗剪滑面底部在坡腳，各計(jì)算抗滑穩(wěn)定滿足要求，在回填至2.5 m時(shí)，由于土體的回填，起到壓腳的作用，抗滑穩(wěn)定系數(shù)變大，更加安全。

2.3 地基變形分析

前期基坑已經(jīng)挖好，設(shè)計(jì)施工順序是先換填碎石，再進(jìn)行PHC樁施工，但是施工中先進(jìn)行樁基施工，然后回填級(jí)配碎石的施工順序，計(jì)算不同施工過(guò)程地基變形情況如圖2。先施工樁基造成地基變形明顯大于先回填級(jí)配碎石的情況，引起上部導(dǎo)航墻進(jìn)行變形。

圖2 地基變形示意圖

3 應(yīng)對(duì)措施

為限制擋土墻變形繼續(xù)發(fā)展，在現(xiàn)狀擋墻底部增加格梗式支撐，增加支撐后各施工階段擋土墻變形量見(jiàn)表4。

表4 各施工階段擋土墻變形量表

由表3可知，增加格梗后對(duì)擋土墻的變形有限制作用，防止變形發(fā)展過(guò)大，根據(jù)計(jì)算，上部由12.51 mm縮減為0.51 mm，底部由16.94 mm縮減為10.09 mm，效果顯著。

4 結(jié)論和建議

本文對(duì)某軟土地基擋土墻變形情況的分析，研究了擋土墻自身穩(wěn)定性，邊坡穩(wěn)定和地基變形的情況，并對(duì)變形后的應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行模擬計(jì)算，為工程的順利開(kāi)展提供了重要參考。根據(jù)本文案例的經(jīng)驗(yàn)，在軟土地基進(jìn)行地基處理時(shí)，要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)文件明確的施工順序進(jìn)行施工。增加水平支撐能夠有效約束擋土墻位移的發(fā)展，可以參照本文的做法，設(shè)計(jì)階段就進(jìn)行格梗等橫向支撐的設(shè)計(jì)。