加筋擋土墻破壞研究

孫良程

(重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院，重慶 400041)

1、加筋擋土墻基本狀況

加筋擋土墻是利用加筋土技術(shù)修建的一種支擋結(jié)構(gòu)物，其主要由墻面板，拉筋和填土三部分組成，借助拉筋與填土間的摩擦作用，把土的側(cè)壓力傳給拉筋從而穩(wěn)定土體。由于其適應(yīng)性強(qiáng)、占地面積少、施工性能好、造價(jià)低廉而被越來越多的采用。

隨著加筋擋土墻的廣泛使用，工程事故病害也諑漸增多。在一些地震或自然災(zāi)害頻發(fā)地段，擋土墻破壞現(xiàn)象尤其嚴(yán)重。據(jù)現(xiàn)有的理論可知，加筋擋土墻的柔性構(gòu)造對(duì)地震地區(qū)有極強(qiáng)的適應(yīng)性，值得在鐵路工程上推廣使用。因此，全面地認(rèn)識(shí)擋土墻的破壞形式，找出破壞產(chǎn)生的原因并制定詳細(xì)的處置辦法對(duì)實(shí)現(xiàn)加筋擋土墻安全建設(shè)具有重要的研究?jī)r(jià)值。

現(xiàn)行的《公路加筋土工程設(shè)計(jì)規(guī)范》及其它的設(shè)計(jì)規(guī)范中，主要是從加筋擋土墻的強(qiáng)度、穩(wěn)定性、抗拔能力等對(duì)擋墻進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)定，對(duì)其破壞形式及處置辦法并未明確要求，在實(shí)際工程操作中主要憑借實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，缺乏理論與科學(xué)研究分析。本文通過查找大量工程案例，整理出關(guān)于加筋土擋墻在實(shí)踐應(yīng)用中出現(xiàn)的各種病害，分析其產(chǎn)生的原因。結(jié)合不同破壞形式進(jìn)行安全處置，為今后加筋土擋墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工提供借鑒。

2、加筋擋土墻破壞類型及原因

對(duì)于加筋擋土墻的破壞，主要可分為以下兩個(gè)方面:1.結(jié)構(gòu)物組成的破壞:加筋擋土墻結(jié)構(gòu)某一部分(如面板、筋帶、加筋路基)發(fā)生破壞;2.結(jié)構(gòu)物整體破壞:加筋擋土墻整體結(jié)構(gòu)傾覆、滑動(dòng)、垮塌等。

2.1 組成破壞。面板損壞主要表現(xiàn)為混凝土板脫落、面板碎裂、面板砌縫增大等，產(chǎn)生這類破壞原因是:1.面板與填土自重壓力及土壓力過大;2.面板強(qiáng)度不夠，所受拉筋拉力過于集中;3.面板與筋帶聯(lián)結(jié)構(gòu)件不牢固;4.地下水與雨水滲入對(duì)面板產(chǎn)生侵蝕作用。

筋帶斷裂表現(xiàn)為筋板連接環(huán)處斷裂、筋帶之間連接處分離、筋帶結(jié)構(gòu)被拉斷。產(chǎn)生這類破壞的原因可分為:1.填土屬于松散材料，壓實(shí)度不足，拉筋與填土摩擦力不足;2.拉筋長(zhǎng)度不夠，穩(wěn)定區(qū)內(nèi)拉筋長(zhǎng)度過短導(dǎo)致摩擦力不足而被拉出;3.壓實(shí)時(shí)邊角彎折處壓力過大導(dǎo)致筋帶與連接壞連接成刃狀而折斷;4.采用鋼帶做拉筋時(shí)，由于排水不足筋帶被腐蝕斷裂。

路基路面破壞表現(xiàn)為路面凹陷有裂縫、路基差異沉降、變形。產(chǎn)生原因有:1.填土自重、行車豎荷載及橫向離心力作用產(chǎn)生急劇變形破壞;2.加筋體填料為粉質(zhì)填料，雨水滲入導(dǎo)致路基下沉變形，使路面產(chǎn)生較大裂縫。

2.2 整體破壞。整體破壞是在多個(gè)因素共同作用下產(chǎn)生的，在這種情況下?lián)跬翂臼スこ套饔茫瑢?duì)其的處置也比較困難。

產(chǎn)生整體滑動(dòng)的原因:1，加筋擋土墻底部與水平地面摩擦力較小;2.巖石坡體不穩(wěn)定，受理分布不均;3.加筋土結(jié)構(gòu)中拉筋布置不合理。傾覆破壞主要是在外傾力矩大于抗傾力矩時(shí)發(fā)生，由于加筋擋土墻高寬比、拉筋長(zhǎng)度不合理，拉筋與土的摩擦力無法抵消其土壓力及荷載應(yīng)力作用導(dǎo)致發(fā)生傾覆破壞。沉陷垮塌是在擋土墻內(nèi)部作用下產(chǎn)生的，原因表現(xiàn)在:1.地基濕軟、地下水豐富導(dǎo)致承載力不足;2.地基埋深較淺，在擋墻重力與荷載應(yīng)力作用下導(dǎo)致土層強(qiáng)度降低發(fā)生破壞。加筋擋土墻豎直度超標(biāo)指的墻體整體平面的豎直線形發(fā)生破壞，即擋墻平面發(fā)生外鼓、外傾、內(nèi)凹或是出現(xiàn)豎向裂縫。這樣不僅會(huì)影響擋墻整體美觀，還可能造成一系列墻體結(jié)構(gòu)破壞。造成這種情況的主要原因是:1.筋帶布置間距過大，長(zhǎng)度不夠，填料壓實(shí)度不足;2.施工時(shí)筋帶未拉緊，在動(dòng)荷載下產(chǎn)生殘余變形。

3、加筋擋土墻破壞處置

當(dāng)加筋土擋墻發(fā)生破壞，必須從整體角度進(jìn)行考慮如何進(jìn)行維護(hù)。隨著研究的深入我們發(fā)現(xiàn)，較早的發(fā)現(xiàn)擋墻損害并進(jìn)行相應(yīng)的處置能減少工程造價(jià)，同時(shí)也能減少工程事故的發(fā)生，杜絕安全隱患。根據(jù)工程建設(shè)情況，其破壞處置主要分為前期預(yù)防與后期維護(hù)。

前期預(yù)防:從設(shè)計(jì)到施工必須進(jìn)行嚴(yán)格要求。1.在勘察地質(zhì)時(shí)必須詳細(xì)了解地質(zhì)與水文情況，對(duì)不符合要求的地質(zhì)土與軟弱夾層應(yīng)及時(shí)做地基處理。2.設(shè)計(jì)過程中，要考慮當(dāng)?shù)氐娜宋慕煌顩r，對(duì)擋墻的高度與寬度、加筋材料、面板、填料等進(jìn)行嚴(yán)格篩選，使其強(qiáng)度達(dá)到工程較高要求。填料盡可能選取密實(shí)度高，摩擦系數(shù)大的材料，避免使用粉土等松散材料。3.施工過程中，對(duì)填料壓實(shí)充分、均勻，靠近面板的端角處因大型碾壓機(jī)械不能進(jìn)入，采用小型振動(dòng)夯，多壓實(shí)幾遍使其達(dá)到壓實(shí)度要求。特別注意筋帶與面板垂直連接，防止連接出現(xiàn)刃角狀，連接處還應(yīng)進(jìn)行防銹處理。混凝土面板應(yīng)小心輕放，以防發(fā)生破裂。注意雨水與地下水的滲入，做好排水設(shè)施的布置。4.在擋墻建成使用后要定期進(jìn)行觀測(cè)、沉降監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題解決問題。

后期維護(hù):在加筋擋土墻結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞，應(yīng)及時(shí)處理:1.若發(fā)現(xiàn)面板破壞應(yīng)對(duì)破損面板進(jìn)行拆除更新，若多塊面板相連破壞應(yīng)間隔拆除更新，防止過多填料流出。面板連接處用水泥砂漿抹平，新面板與擋墻可用鋼筋加固，增強(qiáng)連接的緊密性。若面板出現(xiàn)大面積破壞，可考慮在面板前設(shè)置重力式或砌片石擋墻，也可用錨桿式框架。若墻體表面出現(xiàn)豎向裂縫，可以采用在裂縫附近一段距離內(nèi)用鋼花管注漿。2.若發(fā)現(xiàn)擋墻傾斜鼓肚，考慮到拉筋斷裂或強(qiáng)度不足的原因，用錨桿(錨索)框架進(jìn)行加固。另外一種新的方法就是在面板出鑿孔，安裝預(yù)應(yīng)力錨桿，打入堅(jiān)硬巖石層，灌注水泥砂漿進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)作用，增大筋土摩擦作用。3.若出現(xiàn)地基沉降、基底塌陷、滑動(dòng)，需要考慮補(bǔ)強(qiáng)地基，增強(qiáng)基底的承載力作用。若擋墻高度較矮，采用鋼花管注漿，注入水泥砂漿對(duì)地基進(jìn)行灌注。當(dāng)擋墻高度較高，出現(xiàn)滑動(dòng)、傾覆現(xiàn)象時(shí)可采用新增抗滑樁，在擋墻前設(shè)立抗滑樁，并安裝預(yù)應(yīng)力錨桿，將其打入擋墻后巖層中。若加筋擋土墻破壞嚴(yán)重，可考慮增加重力式或砌片石擋墻進(jìn)行二次加固。

4、結(jié)語

1.就目前的發(fā)展來看，加筋擋土墻作為一種柔型結(jié)構(gòu)，以其經(jīng)濟(jì)性與安全性的優(yōu)勢(shì)將會(huì)成為優(yōu)先選擇的支擋類型。分析加筋擋土墻的破壞形式及其成因能更好地開展建設(shè)維護(hù)工作。2.加筋擋土墻的破壞很大程度上是多種因素共同作用產(chǎn)生的。分析其成因與處置辦法必須做到從局部到整體。3.加筋擋土墻的維護(hù)處置辦法還缺少理論上的科學(xué)與統(tǒng)一，需進(jìn)一步研究分析。

［1］陳忠達(dá).公路擋土墻設(shè)計(jì)［M］.北京:人民交通出版社，1999.

［2］凌天清，曾德榮.公路支擋結(jié)構(gòu)［M］.北京:人民交通出版社，2006.

［3］陳華，房銳等 公路加筋土擋墻病害及整治措施研究［J］.公路，2009，12:73-77