失穩(wěn)重力式擋土墻加固方法的探討與應用

馬全珍 鐘秀梅 張寶華

1 概述

擋土墻作為一種有效的支擋結(jié)構(gòu)物在天然邊坡或填土邊坡中得到廣泛應用，重力式擋墻是主要結(jié)構(gòu)形式之一。隨著時間的推移，在其投入使用5年～10年以后，由于種種原因，各地許多擋土墻尤其是重力式擋墻相繼出現(xiàn)了不同程度的失穩(wěn)現(xiàn)象。盡管其建設的時間、地點甚至具體設計參數(shù)不盡相同，但其失穩(wěn)形式卻十分相似。因此，重力式擋墻失穩(wěn)問題具有一定的普遍性。如何根據(jù)不同的失穩(wěn)問題，有針對性地采取有效的加固措施，已經(jīng)成為一個非常緊迫的研究課題。

2 失穩(wěn)事故形式及原因分析

2.1 失穩(wěn)事故形式

重力式擋墻是經(jīng)常采用的一種邊坡支護結(jié)構(gòu)形式，由于其取材方便、工程造價相對較低，在建筑邊坡高度不大時(一般高度H＜8 m)經(jīng)常被采用。重力式擋墻常見的失穩(wěn)事故形式為:

1)整體滑動破壞;

2)擋墻變形過大，如鼓肚、墻體開裂、墻頂側(cè)移過大等;

3)局部垮塌;

4)整體垮塌等。

2.2 原因分析

擋土墻技術(shù)是國內(nèi)外已廣泛推廣應用的成熟技術(shù)，我國已制定了詳細的設計和施工規(guī)范，但仍有相當一部分重力式擋土墻在建成初期或運行一定時期后發(fā)生變形或嚴重失穩(wěn)現(xiàn)象，綜合分析其主要原因如下:

1)施工質(zhì)量不高。擋土墻內(nèi)空隙較多，砌筑砂漿不飽滿;墻后填土密實度未達到設計要求;部分擋土墻泄水孔設置數(shù)量偏少，且多數(shù)泄水孔堵塞，不利于及時排水。

2)后期使用過程中超過了原設計擋墻的承載能力。如增加墻頂荷載、由于種種原因增加墻高等。

3)后期使用中因各種原因需要開挖坡腳或爆破震動等。

4)后期維護不善，造成泄水管堵塞。墻后水體不能順利排出，造成浸泡墻后填土，增加了擋墻側(cè)向土壓力。

3 常用加固方法

3.1 研究思路

對于失穩(wěn)擋土墻，最簡單的處理方法是在墻體外側(cè)壓土或附加一個重力式支擋墻作為支撐，但工程量大，且需要重新征地，除緊急搶險工程外，該方案不能采用。理想的加固方案必須具備以下條件:

1)不破壞原工程的基本結(jié)構(gòu)，所實施的加固方案既能保留擋土墻的既有優(yōu)越性，又能保證不影響其使用功能。

2)根據(jù)場地周邊環(huán)境限制條件，選擇施工可操作性強的加固方案。

3)施工工藝相對簡單，工程造價低，施工工期短。

3.2 方案制定

不同類別和性質(zhì)的重力式擋土墻失穩(wěn)事故原因不同，其加固方法也不盡相同。常用的方法如下:

1)新增抗滑樁。新增抗滑樁在多數(shù)情況下均可使用，但隨地質(zhì)條件、外部環(huán)境的不同，其加固費用差別很大。新增抗滑樁可根據(jù)墻身安全情況、場地限制條件等考慮墻前或墻后加固。

2)格構(gòu)式錨桿(索)。采用鋼筋混凝土板+預應力錨桿(索)并結(jié)合豎向錨筋對原擋土墻進行支擋。該方法適用廣泛，造價較低，施工靈活、方便。

3)樹根樁法。擋土墻抗滑穩(wěn)定系數(shù)和抗傾覆安全儲備略微不足時，可采用樹根樁法加固。該方法施工機械小，施工方便，適用于場地空間狹小的情況。

4)支墩法。對于擋土墻高度小于5 m的矮擋墻可采用支墩法，即采用局部增大擋土墻截面的方法。該方法造價低，施工靈活、方便。

3.3 擋土墻加固配套措施

擋土墻加固是一個系統(tǒng)工程，它需要考慮多種因素的作用，因此，擋土墻的加固配套措施是多方面的，它包含了巖土工程本身、結(jié)構(gòu)加固配套技術(shù)、水文和氣候多個方面等因素，以下措施可劃分在加固配套措施要求中。

1)采用注漿技術(shù)改善巖土體特性，提高巖土體自身強度和穩(wěn)定性;

2)增設防水、排水措施，消除水力作用或減輕對巖土體的不利作用;

3)坡頂削坡減載，將上部一定高度的擋土墻拆除，對填土進行放坡并做好坡面防護。

4 工程實例

4.1 深圳市某中學運動場擋土墻加固工程

4.1.1 工程概況

場地位于深圳市寶安區(qū)某中學內(nèi)，擋土墻有兩段出現(xiàn)變形開裂:西北側(cè)和東北側(cè)，均為漿砌石重力式擋土墻。

4.1.2 加固方案

1)西北側(cè)擋土墻。西北側(cè)擋土墻為一級擋土墻，墻高約8 m，墻后填土較厚。經(jīng)計算，其抗滑移穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性均不滿足要求。本段擋土墻坡腳為空地，坡頂為運動場。若在坡腳采用增加一新重力式擋土墻方法加固，勢必要占用坡腳較多平面位置，將對該處擬建的建筑物、小區(qū)道路等造成較大影響。因此采用墻前新增抗滑樁、樁間設置樁板墻的加固方案(見圖1)。

2)東北側(cè)擋土墻。東北側(cè)擋土墻墻高5.0 m～7.0 m，墻面近于垂直，墻體上已出現(xiàn)局部開裂，墻頂?shù)缆仿访嬗休^多橫向裂縫，距墻頂約10 m遠處有兩層職工宿舍樓。采用墻后樹根樁加固，另外對松散的填土采用靜壓注水泥漿加固處理(見圖2)。

4.2 深圳市人民北路某擋土墻加固工程

4.2.1 工程概況

場地位于深圳市寶安區(qū)人民北路，墻高約4 m，為漿砌石重力式擋土墻，擋土墻墻體陳舊，墻身無泄水孔分布，局部有破損、鼓脹現(xiàn)象，墻頂?shù)孛娉霈F(xiàn)拉裂縫。

4.2.2 加固方案

擋土墻墻頂有一棟3層混凝土樓房，擋土墻墻基落在填土層上，且填土層較厚。經(jīng)驗算，擋土墻的抗滑移穩(wěn)定性及抗傾覆穩(wěn)定性不足。考慮到擋土墻高度較低，墻下場地可利用空間較大，采用在擋土墻前增設一素混凝土支墩的加固方案。由于墻下填土較厚，應先打入一排微型樁對其地基土進行加固，再在其上設置素混凝土支墩進行加固。

5 結(jié)語

重力式擋土墻加固方法較多，根據(jù)擋土墻加固工程事故的特點，因地制宜地選擇合理的加固技術(shù)，合理地選擇加固結(jié)構(gòu)形式，才能使國家、人民財產(chǎn)損失降低到最小。

1)綜合考慮失穩(wěn)擋土墻地質(zhì)條件、周邊環(huán)境等因素，一種單一的加固方法有時難以滿足設計要求，此時可考慮組合兩到三種加固方法靈活應用于同一支護斷面中，以達到設計要求。

2)擋土墻加固工程中常需要一些配套措施，如增設墻頂、墻底排水溝、疏通或增設墻體泄水管等。

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