某重力式擋土墻施工裂紋原因分析及處理措施

左凱生

(中鐵三局第二工程有限公司，河北 石家莊 050031)

重力式擋土墻依靠墻身自重抵抗土體側壓力的擋土墻。通常用塊石、片石、混凝土預制塊作為砌體，或采用片石混凝土、混凝土進行整體澆筑，一般都做成簡單的梯形。由于重力式擋土墻靠自重維持平衡穩定，因此，體積、重量都較大，施工縫的留設不可避免。許多工程因施工縫沒有嚴格按照規定認真對待，或因設置不當或因處理不好，常常引起質量事故，輕則開裂滲漏，影響壽命，重則危及結構安全，影響使用。

1 設計概況

某重力式擋土墻位于某高速鐵路地段，左側長220 m，設計為重力式擋土墻(φ =45°，γ =24 kN/m3，f=0.50，[σ]=500 kPa，厚度為0.83 m，斷面積為4.18 m2)，墻身采用片石混凝土澆筑。工程地處丘陵及丘陵與濱海平原結合的山前平原地段，地勢較為開闊平坦，地形起伏不大，地面高程在13 m～60 m，相對高差在5 m～19 m，除局部丘包斜坡坡度在20°～30°，一般坡度在5°～10°。線路挖方通過，右側為順層，巖層產狀N35°E/50°SE，與線路相交角度在5°～10°，視角為50°，測區屬亞熱帶海洋季風氣候，本段地表水對混凝土具弱硫酸型酸性侵蝕及中等溶出型侵蝕，地下水對混凝土具中等硫酸型酸性侵蝕和中等溶出型侵蝕。

擋土墻背后山體共有4個巖土層，從塹頂往下分別為粉質粘土、全風化粉細砂巖、強風化粉細砂巖、弱風化粉細砂巖，擋土墻基礎位于弱風化粉細砂巖，容許承載力為350 kPa(見圖1)。從地質情況可以看出，擋土墻地段地質情況穩定，發生滑動與傾覆的可能性不大。

圖1 擋土墻及墻后山體巖層分布情況

2 施工概況

本段擋土墻施工基本按合理的施工組織進行，主要工藝流程為測量放線→基礎土方開挖→支立墻體模板→澆筑墻體混凝土→拆模及養生→墻背回填。但施工時因混凝土體積大，墻高超過5 m，為混凝土澆筑方便，分兩次澆筑完成，即在地面上約1 m處留置了施工縫，并安放了接槎片石，續澆混凝土時對前層混凝土進行了鑿毛處理。兩次澆筑時差為3 d。另外，拆模在混凝土澆筑3 d后進行。

3 裂紋情況

擋土墻施工完成后，發生在留置施工縫處有明顯裂紋，經現場查看，裂縫呈水平狀，按澆筑段落形成貫通縫，水平縫寬最寬處約為1 mm，深度為5 cm;其余段落水平施工縫為0.2 mm;個別段落出現豎向裂紋，裂紋長度1 m～3 m，深度2 cm。從取芯情況看，裂紋在深度處沒有明顯寬度，只存在有裂縫痕跡，水的侵入困難，沒有剪切破壞情況，具體見圖2。

圖2 裂縫位置（左）及取芯柱（右）照片

4 裂紋原因分析

1)地形地質方面。

擋土墻地段主要為全～弱風化粉細砂巖，沒有斷層、破碎帶等地質較差地段，地下水不發育，地層自穩能力較強，由此分析可知，因山體土壓力造成擋土墻開裂的可能性不大。

2)工程施工方面。

a.材料使用:一般情況下，粗細集料含泥量過大，集料級配不當，容易造成混凝土收縮的增大，誘導裂縫的產生。經了解，現場砂石材料滿足要求，不是引起混凝土開裂的原因。

b.水灰比控制:通常單方用灰量、用水量增多，收縮量增大。經了解，現場采用自建廠拌混凝土，初盤時測砂石含水量，但沒測過程砂石含水量，又用了減水劑，而加水時沒有減去相應的水量，水灰比的控制存在缺陷，是造成裂紋的原因之一。

c.水泥性能掌控:現場采用福建龍巖龍鱗水泥廠生產的P.O42.5普通硅酸鹽水泥，這種水泥具有凝結速度快、早期強度高、中堿含量低、泌水性強、耐磨性及和易性好等特點，早期養生要求高，而現場養生沒跟上，加之拆模早，造成水分散失，是混凝土不產生裂縫的又一原因。

d.混凝土振搗:混凝土的攪拌、運輸、灌注不符合要求以及振搗不當、漏振或過振，均會影響混凝土的密實性和均勻性，導致裂縫的產生。從現場實際施工情況分析，第二層施工時模板高度明顯高于第一層，底層可能存在振搗不到位或不夠現象，影響混凝土質量。

e.拆模與養生:混凝土灌注后，由于水泥水化熱使混凝土溫度升高，一般3 d～5 d達到峰值，此后溫度下降，混凝土體積收縮，使墻體受拉應力，加之沉降縫設置距離較長，混凝土養護措施不到位，拆模板時間早(現場不到3 d即拆除)，使混凝土早期脫水，產生表面收縮裂縫。所以現場因混凝土和外界存在熱交換情況，表面呈現出個別豎向或其他方向裂紋。

f.施工縫處理:從現場情況看，裂縫主要發生在施工縫處，說明施工縫處理不當，是裂縫形成的主要原因。

在施工縫處，新舊兩期混凝土結合面上抗拉、抗剪、抗彎強度均降低，新舊混凝土間的凝縮、彈性變形、塑性變形均存在差異，抗滲、抗凍性能降低，很容易產生裂縫。根據對現場實際施工情況的了解可知，施工縫處續澆混凝土時僅對前層混凝土表面進行簡單鑿毛處理，沒有將浮漿清理完畢，加之用了減水劑，水灰比可能控制不嚴，對前層混凝土沒有充分澆水濕潤，沒有澆筑一層水泥砂漿，加之后澆混凝土搗固不到位。另外，對于本段重力式擋土墻，施工縫不宜設置為平縫，而應設置為高低縫或凸凹縫。

5 裂紋處理方案

1)增設結構錨桿:考慮裂紋出現在施工縫處，雖有預埋接槎石，也未發現滲水現象，為防止裂紋進一步發展，造成地下水侵蝕墻體，對擋土墻體采用錨桿加固處理。根據裂縫情況設置兩層與擋墻墻胸平面夾角120°的端頭型錨桿，上排長1.0 m，下排長0.9 m，梅花形布置，鉆孔孔徑選擇5 cm～8 cm，錨桿用φ30螺紋鋼，孔內壓漿防腐(見圖3)。

圖3 錨桿加固處理示意圖

2)處理表層裂縫:為防止表層水的進一步浸入并考慮墻體美觀，需對表層裂縫進行處理，本段擋土墻處理方法有以下兩種，任選一種即可。a.壓注化學漿液封縫。分別在裂縫兩側用斜向針孔法高壓灌注改性滲透性低粘度環氧樹脂，灌漿壓力為0.3 MPa～0.6 MPa以內。施工時首先進行表面打磨清理，用電錘鉆孔，孔徑約為10 mm，深至裂紋底，并用空壓機吹孔，再用高效吸塵器清理鉆孔和墻表面的灰塵。裂縫表面用高滲環氧涂料封閉，防止后面灌漿時漿液流失和污染墻面，灌注順序可從一側向另一側進行，注意觀測表面情況和針頭孔內膠情況，高壓灌漿機要不停地來回對已灌的針頭進行補充灌注，因材料的高滲透性能，鉆孔內的壓力就降低，要保持注漿的壓力，對穩壓注膠器內的漿液情況要觀測，對漿液減少的注膠器要及時地補充漿液;漿液的固化時間一般根據密實程度控制在8 h～12 h之間，灌漿結束后3 d～5 d撤除底座和注漿嘴，再打磨恢復表面。b.局部切割重澆混凝土。切除裂縫附近混凝土，插打釬釘，植入構造鋼筋，重新澆筑混凝土，消除裂紋。切割的寬度約為50 mm，深度30 mm～50 mm，切割時只是混凝土表面約5 cm保持平整線型，以使混凝土表層美觀，深處需進行鑿毛處理，并按施工縫工藝重新灌注混凝土，確?；炷敛辉佼a生裂紋。

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