擋土墻相鄰基礎高差設計的合規性與合理性分析

郭為平，楊夢云

(1.湖北龍禹州工程建設有限公司，湖北 武漢 430070；2.荊州市長江河道管理局公安分局勘測設計院，湖北 公安 434300；3.南京明輝建設有限公司，江蘇 南京 210000)

我國關于擋土墻的研究較多，如王錫朝對特殊地質條件下的擋土墻基礎設計[1]，石林關于大型擋土墻基礎處理[2]，夏琴就公路擋土墻的選型及基礎處理[3]，馮偉喜對臺階式擋土墻土壓力分布特征[4]等進行了研究，但關于擋土墻基礎的開挖與縱向布置的研究尚屬空白，而擋土墻基礎的開挖與縱向布置和擋墻的穩定、滑坡的防治、成本與工期的控制密切相關，本文擬就云貴高原某PPP項目水庫上壩公路施工中遇到的實際案例，結合設計規范和工程實踐就擋土墻基礎的開挖與縱向布置的合規性及合理性和對路基與邊坡安全的影響進行探討。

1 案例背景

1.1 擋土墻基礎開挖過程

云貴高原某PPP項目水庫上壩公路K0+010～K0+065為漿砌石擋土墻，基礎開挖施工中，第一層主要為雜填土，厚1.0～1.5m；第一層以下主要為粉土、砂土等一、二類土，其間夾雜破碎的強風化巖。原坡高3～5m，坡度55°～65°，坡面植被稀少；原路面縱向裂縫共4條，長度3.2m，最大裂縫寬度8mm。施工單位在擋墻基礎開挖1.0m后，發現基底仍為巖體風化、破碎、土質松軟土層。經監理現場實地查勘，要求按圖施工，繼續開挖，開挖施工中，邊坡處于非正常工況Ⅰ(暴雨或連續降雨狀態)，由于原路基邊坡過陡(1∶0.4～1∶0.6)，土質松軟，且工作面極度狹窄，基礎只能緊貼坡腳開挖，兼之施工期間降雨頻繁，基礎及工作面松土淤積泥濘，極度松軟，開挖后最大坡高8.0m，坡度65°～85°，局部達90°甚至倒坡，原路面縱向裂縫呈擴展趨勢并產生新的裂縫；邊坡出現大面積崩塌，崩塌線最近處距村民房屋僅2.5m。在搶險過程中，現場監理仍要求擋墻基礎按圖施工，故擋土墻基坑在開挖過程中，只能不斷向內側切和下挖，相鄰段基礎高差1.5～1.8m，崩塌繼續發生。

1.2 典型路段的擋土墻相鄰基礎高差

龍樹寨—坪柏線K0+010～+065左擋土墻(基底縱坡i=0)相鄰基礎高差見表1。

表1 龍樹寨—坪柏線K0+010～+065左擋土墻(基底縱坡i=0)相鄰基礎高差 單位：m

龍樹寨—坪柏線K4+850～+929左擋土墻(基底縱坡i=0)相鄰基礎高差見表2。

表2 龍樹寨—坪柏線K4+850～+929左擋土墻(基底縱坡i=0)相鄰基礎高差 單位：m

2 擋土墻基礎設計的合規性分析

根據《公路路基設計規范》，位于縱向斜坡上的擋土墻，當基底縱坡大于5%時，基底應設計為臺階式[5]；《公路擋土墻設計與施工技術細則》則明確規定，沿擋土墻墻長方向的地面有縱坡時，擋土墻的縱向基底縱坡不宜大于5%，當為巖石地基，基底縱坡大于5%時，墻的縱向基底可按臺階形布置；采用分段砌筑時，相鄰段高差不宜超過1.2m[6]；《擋土墻(重力式、衡重式、懸臂式)》則強調，擋土墻基底縱坡i不宜大于5%，當大于5%時，應在縱向將基礎做成臺階式，臺階高度不宜大于0.5m[7]。而《水工擋土墻設計規范》則規定，當擋土墻布置在沿墻長方向的縱向坡上時，其底部可按階梯形分段布置，每個臺階長度不應小于2.0m，相鄰臺階高差不宜大于2.0m[8]。

《公路路基設計規范》關于位于縱向斜坡上的擋土墻，當基底縱坡大于5%時，基底應設計為臺階式的要求，其主要目的是為了減少開挖工程量，加快施工進度，降低工程造價。從上述規范和細則來看，本PPP項目水庫上壩公路的擋土墻基礎設計，因其基底縱坡i=0，沒有必要在縱向將基礎做成臺階式，設計不僅沒有減少開挖工程量，反而增加了開挖工程量；且其相鄰基礎高差一般在1.5～3.5m范圍內，擋土墻基礎相鄰臺階高差不符合《公路擋土墻設計與施工技術細則》和《擋土墻(重力式、衡重式、懸臂式)》標準圖集的規定，個別墻段基礎相鄰臺階高差也不符合《水工擋土墻設計規范》要求。

3 擋土墻基礎設計的合理性分析

如前所述，擋土墻基底做成臺階形的目的是為了減少開挖，加快進度，降低造價。本案例中擋土墻基礎相鄰段的基礎高差達1.5m甚至3.5m，尤其是K0+010～K0+065段，原路面就存在既有裂縫，原路基邊坡過陡(1∶0.4～1∶0.6)，土質松軟，且工作面極其狹窄，基礎只能緊貼坡腳開挖，兼之施工期間降雨頻繁，基礎及工作面松土淤積泥濘，極度松軟，開挖后出現大面積崩塌，崩塌線最近處距村民房屋僅2.5m。在險情發生后，仍繼續按原設計的分段臺階基礎側切、下挖最大達1.8m，至險情沿縱坡向坡下端進一步擴展。

本案例中擋土墻基礎分段大高差開挖，不僅增加了工程量，加大了投資，延長了工期，尤其是在不良地質段，過深的基坑開挖極不利于路基或邊坡的穩定，開挖中或開挖后易導致邊坡塌方或滑坡險情。故在地形、地基承載力無較大差異時，擋土墻基礎相鄰段高差過大是不合理的。

經過對《公路路基設計規范》《公路擋土墻設計與施工技術細則》《擋土墻(重力式、衡重式、懸臂式)》標準圖集與《水工擋土墻設計規范》的比較，《水工擋土墻設計規范》沒有考慮擋土墻的縱向基底縱坡，也沒考慮地基是否為巖石，即規定當擋土墻布置在沿墻長方向的縱向坡上時，其底部可按階梯形分段布置，無疑增加了開挖工程量，也不利于路基或邊坡的穩定；而關于相鄰臺階高差不宜大于2.0m的規定更是易導致開挖施工中邊坡塌方或滑坡險情，尤其是在不良地質段，這種設計是不合理的。該項目的擋土墻基礎開挖施工中發生的邊坡塌方及滑坡險情也證明了這一點。

4 結語

(1)非巖石地基，段內擋土墻基底縱坡應小于5%，不易開挖成臺階形。

(2)不良地質段，擋土墻基礎不易分段大高差開挖。

(3)工作面狹窄，基礎只能緊貼坡腳開挖時，擋土墻基礎相鄰段不易大高差開挖，避免邊坡塌方或滑坡險情。

(4)地基承載力不足的不良地質段，采用擴大基礎或(和)換填基礎，避免無限制開挖到堅硬基礎，從而導致邊坡塌方或滑坡險情。

(5)《水工擋土墻設計規范》關于當擋土墻布置在沿墻長方向的縱向坡上時，其底部可按階梯形分段布置，每個臺階長度不應小于2.0m，相鄰臺階高差不宜大于2.0m的條文不合理，至少在不良地質段，相鄰臺階高差不宜大于2.0m值得商榷。