某堤防公路擋土墻破壞原因與經(jīng)驗教訓

左敦南，王劍鋒

（安徽省交通勘察設(shè)計院有限公司，安徽 合肥 230011）

1 工程概況

某房地產(chǎn)開發(fā)商在皖南某縣開發(fā)房地產(chǎn)某小區(qū)項目。受地形、地貌和土地規(guī)劃等因素的影響，小區(qū)進出道路需要建設(shè)在青弋江總干渠堤防上。因青弋江總干渠堤防堤頂較窄，不能滿足設(shè)計道路路基寬度要求，建設(shè)方要求采取加寬堤防的措施，又由于緊挨堤腳處有民房，民房拆遷困難，設(shè)計采取在堤腳處設(shè)置懸臂式擋土墻的方式，在擋土墻后填土，以滿足設(shè)計要求。根據(jù)設(shè)計圖紙，擋土墻總長為125.9m，其中K0+000～K0+018.6和K0+095～K0+125.9段擋土墻基礎(chǔ)為淺基礎(chǔ)，擋土墻基礎(chǔ)以上高度為1.5m～3.8m；K0+018.6～K0+095段基礎(chǔ)為樁基，擋土墻基礎(chǔ)以上高度為3.8m～6m。墻頂寬度0.5m，墻底寬度為0.5H+0.3H（H為墻高）。根據(jù)勘察報告，擋土墻處巖土層分布自上而下為：①層素填土，棕紅、褐黃等色，稍密～松散，主要成分為黏性土，含少量卵礫石，局部為軟塑粉質(zhì)黏土混砂土，成分不均勻；重型（Ⅱ）動力觸探（N63.5）試驗擊數(shù)為2.0～12.0擊/10cm；層厚0.90m～3.50m，層底高程,44.50m～47.30m。②1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，灰黑、灰色，流塑，層厚1.40m～2.40m，層底高程42.10m～46.10m。②2層粉質(zhì)黏土，灰黑、深灰色，軟塑～可塑，含鐵錳氧化物，局部含卵石、圓礫；重型（Ⅱ）動力觸探（N63.5）試驗擊數(shù)為2.0～7.0擊/10cm；平均為3.6擊/10cm；層底高程42.10m～44.60m。③層黏土混卵石（Q3el+gl），灰、棕紅、紫紅色，硬塑～堅硬，卵石含量不均勻，一般為30%-40%，局部為純黏土層、卵石混黏土層；重型（Ⅱ）動力觸探（N63.5）試驗擊數(shù)為12.0～40.0擊/10cm，平均為18.5擊/10cm。

2015年3月29日,擋土墻結(jié)構(gòu)已完成施工，施工單位在墻后填筑填土，至下午5點鐘時填土約3m高。正當施工人員準備下班時，突然發(fā)現(xiàn)K0+095～K0+125.9段擋土墻出現(xiàn)滑移，并拉動了原堤防土的移動。隨后半小時之內(nèi)，擋土墻向外側(cè)滑移了7m，堤壩外側(cè)逐漸出現(xiàn)了裂痕，產(chǎn)生了險情，隨時有潰壩的危險。青弋江總干渠在此渠段水域較寬，拓展為水庫，庫容約40萬m3，堤壩下為縣城。如果潰壩，整個縣城即被水淹，后果不堪設(shè)想。發(fā)現(xiàn)險情后，施工單位立即采取了緊急措施，將擋土墻后填土挖除、卸載，通知青弋江總干渠上游水閘停止泄水，并將下游沿總干渠泄水閘打開排水。縣政府立即成立了應(yīng)急小組，啟動了應(yīng)急預案，將堤壩下一定范圍內(nèi)的居民緊急疏散。采取一系列緊急處理措施后，至晚上7點鐘，險情得到了控制。

2 擋土墻破壞的原因分析

2.1 設(shè)計方面的原因

2.1.1 忽視工程地質(zhì)資料

此擋土墻有專門的針對擋土墻位置的工程地質(zhì)勘察資料，設(shè)計人員在設(shè)計前卻沒有拿到此工程地質(zhì)勘察報告，而是借鑒附近路基工程的工程地質(zhì)勘察報告，路基工程的工程地質(zhì)勘察報告揭露其下的地層為①層稍密～中密堤防填土、可塑狀態(tài)，②層粉質(zhì)黏土和硬塑狀態(tài)，③層黏土混卵石。

據(jù)調(diào)查，堤防填土填筑于上世紀80年代，至今已有30多年，堤壩下原先的②1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土因其上近10m厚填土的重力作用已失水固結(jié)，即變成了軟塑～可塑狀態(tài)的，②層粉質(zhì)黏土，其工程特性與堤腳下的②1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土是不相同的。由于此處為山前溝谷地貌，原地形較復雜，②1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層厚度在不同的地方是不一樣的。設(shè)計人員在沒有拿到擋土墻處的工程地質(zhì)勘察報告（可能認為此處沒有進行工程地質(zhì)）的情況下，即以路基工程的工程地質(zhì)勘察資料為設(shè)計依據(jù)，將K0+095～K0+125.9段擋土墻基礎(chǔ)設(shè)計在①層堤防填土上（按標高，此處地層已為②層粉質(zhì)黏土）。由于其下②1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土為軟弱下臥層，地基承載力小，抗剪切能力差，在不利外力作用下導致?lián)跬翂A(chǔ)產(chǎn)生較大的滑移。

設(shè)計人員對擋土墻的工程地質(zhì)沒有給予足夠的重視，致使設(shè)計中出現(xiàn)很大問題，然而對這些問題只是稍加改正，沒有從本質(zhì)上解決，就盲目進行設(shè)計，用主觀的假定代替客觀實際，致使在擋土墻的施工過程中很快就出現(xiàn)了破壞。這是本次擋土墻發(fā)生滑移的主要原因之一。

2.1.2 忽視堤防擋土墻結(jié)構(gòu)的特殊性，方案選擇欠妥

設(shè)計人員套用一般公路路基設(shè)計中的擋土墻結(jié)構(gòu)圖紙，對此處擋土墻將來的工作條件復雜性估計不夠，擋土墻設(shè)計按照《水工擋土墻設(shè)計規(guī)范》（SL379-2007）的要求排水設(shè)計不足。此處堤壩雖然在擋土墻施工前進行了注漿截滲措施，但墻后滲水量還是比較大。設(shè)計泄水孔孔徑較小，在擋土墻下側(cè)未設(shè)置排水溝，加上施工沒有按要求在最低泄水孔下部鋪設(shè)黏土層并夯實，使得堤壩滲漏出的地下水不能及時排出，而是聚集于擋土墻基礎(chǔ)下的地基中，降低了地基土的抗剪強度，同時使得擋土墻內(nèi)土體自重應(yīng)力增加，增大了墻體的土壓力，由于擋土墻無法承受逐漸增大的側(cè)壓力，從而發(fā)生破壞。

2.1.3 穩(wěn)定性驗算不全面

本擋土墻設(shè)計穩(wěn)定性計算，雖然分別以施工期、完建期、正常運用期情況下的最不利組合計算滑動穩(wěn)定、傾覆穩(wěn)定和地基沉陷，并進行了強度計算，均符合要求，但沒有考慮意外情況的可能發(fā)生，即墻身排水孔的可能失效、底部揚力的變化、施工方法不當、地基處理不當、墻后填土質(zhì)量偏低等時的穩(wěn)定性驗算。

2.2 施工方面的原因

2.2.1 沒有按設(shè)計圖紙施工

設(shè)計擋土墻基礎(chǔ)有前趾和后趾，其中后趾起到增加抗傾覆穩(wěn)定性和減小基底壓應(yīng)力，即減小對地基承載力要求的作用。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，破壞的擋土墻沒有后趾。設(shè)計擋土墻墻高不超過6m，但現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)有的墻高超過7m。

2.2.2 沒有按施工程序施工

設(shè)計圖紙要求，擋土墻基礎(chǔ)施工前要對地基承載力進行檢測，確保地基承載力達到160kPa，如果地基承載力達不到要求，應(yīng)進行換填處理。施工單位沒有按此要求對地基承載力進行檢測，直接將基礎(chǔ)放置于擬設(shè)計的基礎(chǔ)底面標高上。

2.2.3 沒有按設(shè)計要求做好排水

設(shè)計要求擋土墻墻身泄水孔直徑為8cm，間距為2m，當墻高大于4m時，按雙排呈梅花形設(shè)置，而實際上泄水孔直徑只有2cm，均按直線形設(shè)置。現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)墻后填土沒有按設(shè)計要求做好濾水層和隔水層，沒有按要求在最低泄水孔下部鋪設(shè)黏土層并夯實，沒有按設(shè)計要求對墻后填土分層夯實，而是在墻后全部采用含少量卵石的黏性土填土，僅采用推土機碾壓。當擋土墻墻后積水時，由于很多泄水孔被淤塞，不見淌水。由于施工沒有按照設(shè)計要求做好排水，使得堤壩滲漏出的地下水沒有被及時排出，而是沿著墻體滲到基礎(chǔ)處，軟化了地基，使地基承載力降低，地下水同時增大了墻體的土壓力，當擋土墻無法承受逐漸增大的側(cè)壓力時就發(fā)生了破壞。這是本次擋土墻發(fā)生滑移的主要原因之一。

2.2.4 沒有按施工規(guī)范規(guī)程施工

施工單位為了趕進度，用汽車運來很多填土，在未將原坡面草皮、草根、樹根等雜物清除及未在新老填土之間設(shè)置臺階的情況下，直接堆于原堤防內(nèi)坡和擋土墻之間，且未進行分層碾壓，并且堆土高度高于原坡頂近2m，即高于原堤腳近10m。施工速度過快，不按施工規(guī)程辦事（清表、挖臺階、分層碾壓），幾天內(nèi)推土高10m（相當于180kPa荷載），堆土荷載已超過堤壩下②層軟弱粉質(zhì)黏土的抗剪強度，因此在堆土體重力、滲透壓力即下滑力的作用下（此時擋土墻尚未發(fā)揮抵御土體下滑力的作用），土體順著新老堤壩填土體結(jié)合面，并在②層軟弱粉質(zhì)黏土內(nèi)形成滑動面，一起滑移，同時使得位于土體之上的擋土墻滑動，進而拉動原堤防填土滑動，造成險情發(fā)生。這是本次擋土墻發(fā)生滑移的又一主要原因。

2.3 參建各方責任方面的原因

①此堤防公路工程是某小區(qū)連接縣城某城市主干道的配套工程，當初設(shè)計單位采用橋梁跨越堤防的方案，即在堤壩背水坡及坡腳處設(shè)置樁基礎(chǔ)，最大程度減小對堤壩的破壞，但建設(shè)單位即房地產(chǎn)開發(fā)商為了節(jié)約投資，不同意此方案，而是采用從堤防上通過的方案。另在采取擋土墻方案時，設(shè)計單位建議擋土墻基礎(chǔ)全部采用樁基，而非只在坡腳下有民房處采用樁基方案，建設(shè)單位也因節(jié)省造價而否定此方案，而采用公路從堤防上通過的設(shè)計方案。建設(shè)單位在未拿到當?shù)厮块T批復文件的情況下就讓施工單位進場施工，因而缺乏有關(guān)部門監(jiān)管，施工質(zhì)量得不到控制，從而導致了擋土墻破壞事件的發(fā)生。

②施工單位沒有按設(shè)計圖紙和要求施工，沒有按施工程序及施工規(guī)范規(guī)程施工，是這起質(zhì)量事故的直接原因。

③據(jù)了解，監(jiān)理單位沒有盡到監(jiān)理責任，監(jiān)理崗位形同虛設(shè)，沒有起到控制、監(jiān)督施工單位施工質(zhì)量的作用，是這起質(zhì)量事故的間接原因之一。

④設(shè)計單位沒有堅持自己的原則，采納了建設(shè)單位的風險比較大的方案，對工程地質(zhì)等基礎(chǔ)資料重視不夠，設(shè)計了不太科學的設(shè)計方案，也是這起質(zhì)量事故的間接原因之一。

⑤勘察單位在建設(shè)單位給的勘察費用少的情況下，按設(shè)計單位布置的鉆孔進行勘探，未按照有關(guān)規(guī)范要求對擋土墻工程進行勘探孔布置并采用其它勘察方法進行綜合勘察，導致勘察報告提供的擋土墻工程地質(zhì)方面的信息不全面。

⑥政府部門在建設(shè)單位違反建設(shè)程序、違規(guī)施工的情況下，沒有及時制止項目施工，并在建設(shè)項目過程中疏于政府監(jiān)管（工程建設(shè)質(zhì)量監(jiān)督部門未參與到項目中來）。

3 經(jīng)驗教訓

此擋土墻破壞后，當?shù)卣畣恿藨?yīng)急預案，及時將水庫中的水排泄走，施工單位緊急調(diào)動挖掘機、推土機，將堤壩上的新填土及時運走，阻止了一起重大安全事故的發(fā)生。第二天縣政府組織了水利、建筑、交通方面的專家，對事故現(xiàn)場進行了踏勘，制定了應(yīng)急處理措施：清理發(fā)生擋土墻滑移段堤壩坡面上及滑動面以上的松散填土，清除新、老填土接觸面上的樹根、草根及其它腐植質(zhì)等雜質(zhì)，根據(jù)堤防施工規(guī)范要求，分層碾壓填筑堤壩，確保堤壩安全；將已滑動移位的擋土墻拆除，對沒有滑動的擋土墻進行進一步調(diào)查和論證是否安全，如果不安全，擬采取加固措施或拆除。后來建設(shè)單位經(jīng)過慎重考慮，決定放棄公路從堤防上通過的方案，采用當初的設(shè)計方案，即在堤腳安全距離范圍外設(shè)置橋梁的方案。建設(shè)單位因此事故遭受了重大經(jīng)濟損失。

一起工程質(zhì)量安全事故的出現(xiàn)，必然是多方面因素導致的，此處僅從技術(shù)層面上總結(jié)一些經(jīng)驗教訓：

①建設(shè)單位應(yīng)遵守國家有關(guān)規(guī)范規(guī)程，應(yīng)綜合考慮一項工程建設(shè)，不能僅從節(jié)約造價方面考慮，而采用風險較大的工程方案。

②擋土墻看起來似乎很簡單，容易被設(shè)計人員疏忽。事實上它是一種重要的工程結(jié)構(gòu)，不能完全照搬其它建筑物的模式，需因地制宜設(shè)計。許多擋土墻的失事都是由于未能做好其設(shè)計而造成的。為此我們必須重視擋土墻的設(shè)計質(zhì)量問題，對擋土墻設(shè)計在思想上一定要有足夠的重視。

③在擋土墻設(shè)計過程中，對地基的勘察尤其重要。建設(shè)、設(shè)計等單位不能因為省錢而忽視對擋土墻地基的勘察，這樣的結(jié)果往往是因小失大。

④建筑工程建設(shè)過程，從前期的規(guī)劃、設(shè)計、勘察，到施工，檢測，再到質(zhì)量驗收，每個過程都要加強管理，不能存僥幸心理，要嚴把質(zhì)量關(guān)，這樣才能確保工程的安全。

[1]高永貴，韓曉雷.全國注冊土木工程師（巖土）執(zhí)業(yè)資格考試應(yīng)試指導及復習題解[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，2003.

[2]SL379-2007，水工擋土墻設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2007.

[3]張磊，葉政權(quán)，等.淺談堤防公路設(shè)計與施工[J].泰州職業(yè)技術(shù)學院學報，2003(3).

[4]馮安健.防洪堤防加固工程施工淺析[J].科技創(chuàng)新導報，2012(20).

[5]劉凌云，李紀周.淺談?chuàng)跬翂Φ钠茐呐c設(shè)計[J].技術(shù)與市場，2007(10).