LJ LJ箱涵工程基坑建基面隆起原因分析及建议

□赵斌

LJ LJ箱涵工程基坑建基面隆起原因分析及建议

□赵斌

LJ箱涵工程在施工过程中，箱涵建基面出现隆起等情况，通过计算分析建基面隆起原因，并就施工注意事项提出建议。

LJ箱涵；建基面隆起；板桩；抗倾覆

土建工程建设中，合理的施工组织设计能够提高效率、节约资金。然而，不当的施工措施可能带来不良的后果。本文对LJ箱涵工程基坑建基面隆起的原因进行分析，为问题的处理提供参考。同时，就基坑采用板桩支护时应注意的事项提出建议，对类似工程具有一定的借鉴意义。

1.基本情况

LJ箱涵建基面高程0.0m，现状地面高程12.0m，设计开挖基坑采用梯形断面，临时边坡系数为1：2，6m设置一级马道分级开挖。实际施工中，施工单位采用了直立板桩支护，主要尺寸见下图。

实际施工基坑横断面图

在施工进行中，箱涵建基面出现了隆起、不断冒水现象，板桩出现了倾斜，板桩顶部最大水平位移约50cm。本文根据实际情况通过计算分析其原因。

2.计算分析

拟建箱涵处主要地质条件和参数如下：

工程区域附近主要土层包括淤泥质黏土、粉细砂，建基面以上以淤泥质黏土为主，建基面以下有约0.5m厚淤泥质黏土，以下以粉细砂为主。勘测期间地下水位12.0m，基本与地面齐平，高于建基面12m。淤泥质黏土天然容重19.2kN/m3，浮容重9.8kN/m3，内摩擦角φ=12°，粘聚力C=22kPa。粉细砂天然容重19.5kN/m3，浮容重10kN/ m3，内摩擦角φ=25°，粘聚力C=5kPa。

根据该工程施工中采用的板桩结构尺寸对板桩进行稳定验算。计算按照悬臂式支挡结构考虑，各荷载对板桩底端取矩，抗倾覆力矩与倾覆力矩的比值作为稳定安全系数，计算公式及参数从略。

作用在板桩上的荷载主要包括主动土压力、被动土压力、水压力等。板桩前（临近基坑一侧）土压力按被动土压力考虑，板桩后（挡土侧）土压力按主动土压力考虑并计入板桩顶部以上放坡至原地面的土体对板桩的作用力。结合现场发现建基面涌水现象，地下水位按高于建基面1m考虑。经计算，板桩抗倾覆稳定安全系数为0.55，安全系数远远小于1。

通过计算并结合现场实际情况对基坑建基面隆起主要原因进行分析。

从板桩顶部产生较大水平位移的现象可以判断，这种变形不是板桩自身的挠曲变形，而是发生了整体转动。根据计算成果可知，板桩抗倾覆稳定安全系数远远小于1，板桩后主动土压力等荷载所产生的倾覆力矩大于板桩前被动土压力等荷载的抵抗力矩，作为支挡结构的板桩抗倾覆失稳，产生整体转动，同时引起了板桩前建基面以下土体剪切破坏，形成地面隆起。

建基面以下土层有黏性土及砂性土，建基面以下0.5m为黏性土、以下为砂性土。从施工现场情况来看，建基面出现不断向上冒水的现象。由此可以判断，施工时地下水位较高，未降至建基面以下，形成较大扬压力。对于建基面以下的土体，上部黏性土透水性较弱，下部砂性土透水性较强，致使上部黏性土承压，黏性土土体重力小于地下水的扬压力，造成该地层向上隆起，甚至发生流土破坏。

综上，该工程基坑建基面发生隆起的主要原因：一是板桩支护结构抗倾覆失稳，建基面土体发生剪切破坏。二是施工期地下水位较高，建基面黏性土承压，抗浮能力不足。

3.建议

通过该工程实例可知，建筑物基坑施工中，不当的施工措施可能带来不良的后果。对于高地下水位的深基坑施工，提出以下建议：一是深入了解地层及水文地质条件，合理进行施工组织，降低地下水位。二是当采用支挡结构时，注意对其稳定及结构进行验算。当其顶部有其它荷载时，应充分考虑这些荷载对结构稳定和承载力的影响。特别是支挡结构顶部以上有较厚覆土时，尽管已经放坡，但仍然可能产生不利于结构的作用力，验算时应充分考虑。□

2017-06-12

赵斌，男，汉族，河北省水利水电第二勘测设计研究院，高级工程师。