軟土地基擋土墻變形影響分析

夏高響，佘 然

(安徽省交通勘察設計院有限公司，安徽 合肥 230011)

水利工程建設時，在河道內普遍存在深厚的淤泥質，軟土具有厚度大、性質復雜、工后沉降大和影響因素多等特點。當構筑物處在淤泥質軟土地基環境時，不僅會降低設施作用于水利工程建設使用的穩定性，還會威脅所處環境的安全性，因此軟土地基上構筑物的失穩問題必須引起足夠的重視。

1 工程背景

某船閘坐落在淤泥質粉質黏土軟基河道中，地質參數見表1。下游導航墻采用扶壁式重力擋土墻結構，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。墻頂標高為11.3 m，底板頂標高為-2.05 m。擋土墻基底坐落于淤泥質粉質黏土層，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厚級配碎石，樁頂與構筑物底面之間設置35 cm塑性砼墊層。擋土墻施工完成墻回填至高程2.5 m時發生整體變形，導航墻頂部向河道側偏移9 mm，底部向河內側偏移25 mm。

表1 地基土力學指標和地基容許承載力(f)值表

2 滑移情況分析

經現場調查并查閱相關資料，初步分析引起整體變形的原因可能是擋土墻自身穩定性、邊坡穩定和地基變形，因此對上述三個內容進行分析。

2.1 擋土墻穩定性分析

設計時根據場地地質情況，采用開挖的上層粉質黏土作為回填料，土壓力計算采用等代指標。水上γ=19 kN/m3，φ=27°；水下γ=10 kN/m3，φ=25°，C=0；復合地基建筑物基底摩擦系數f=0.3。混凝土：24 kN/m3，鋼筋混凝土：25 kN/m3。整體穩定安全系數見表2。

表2 整體穩定安全系數表

由表2可知，設計各計算工況整體安全系數滿足規范要求，回填至2.5 m高程時由于底板上土重增加的速度較后方土壓力增加的速度快，抗滑穩定系數達到2.43，遠大于規范要求，可以判斷擋土墻自身滑移不會發生。

2.2 擋土墻穩定性分析

采用有限元軟件計算擋土墻各施工階段邊坡的滑移情況，如圖1所示，各階段邊坡抗滑穩定安全系數見表3。

圖1 邊坡抗滑計算示意圖

表3 邊坡抗滑穩定安全系數

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

2.3 地基變形分析

前期基坑已經挖好，設計施工順序是先換填碎石，再進行PHC樁施工，但是施工中先進行樁基施工，然后回填級配碎石的施工順序，計算不同施工過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配碎石的情況，引起上部導航墻進行變形。

圖2 地基變形示意圖

3 應對措施

為限制擋土墻變形繼續發展，在現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，增加格梗后對擋土墻的變形有限制作用，防止變形發展過大，根據計算，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 結論和建議

本文對某軟土地基擋土墻變形情況的分析，研究了擋土墻自身穩定性，邊坡穩定和地基變形的情況，并對變形后的應對措施進行模擬計算，為工程的順利開展提供了重要參考。根據本文案例的經驗，在軟土地基進行地基處理時，要嚴格按照設計文件明確的施工順序進行施工。增加水平支撐能夠有效約束擋土墻位移的發展，可以參照本文的做法，設計階段就進行格梗等橫向支撐的設計。