抗震設(shè)防區(qū)擋墻基礎(chǔ)凈距不足時(shí)的應(yīng)對(duì)措施研究

劉洋宇，王亮

（中國電建集團(tuán)昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，昆明 650051）

1 引言

抗震設(shè)防山區(qū)場(chǎng)地、邊坡的穩(wěn)定是道路選線和結(jié)構(gòu)選址的首要問題，特別對(duì)于高烈度區(qū)。合理選擇對(duì)抗震有利的場(chǎng)地，避開不利地段，是避免地震引起地表錯(cuò)動(dòng)與地裂、滑坡等危害的有效手段[1]。

位于穩(wěn)定斜坡地面的擋墻，在穩(wěn)定性驗(yàn)算符合規(guī)范要求的前提下，應(yīng)考慮坡體與結(jié)構(gòu)物一起滑動(dòng)的可能；為防止地基剪切破壞，結(jié)構(gòu)物墻趾距斜坡面凈距也需滿足。當(dāng)凈距不滿足要求時(shí)，需要采取措施處理。

2 邊坡整體滑動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)算及墻趾凈距要求

2.1 圓弧滑動(dòng)面法

假定滑動(dòng)面為圓弧形，將滑體內(nèi)土體分為若干垂直條塊，每塊土體的重量為Qi，土體的下滑力為Ti；土體的抗滑力由垂直于弧面的力Ni乘摩擦系數(shù)tanψ及整個(gè)圓弧面上土體的內(nèi)聚力C組成。

③穩(wěn)定安全系數(shù)K=MR/MS，K值最小的滑動(dòng)面為最危險(xiǎn)滑動(dòng)面，一般要求Kmin≥1.2；對(duì)抗震設(shè)防區(qū)，應(yīng)提高安全系數(shù)。

2.2 墻趾凈距要求

根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》，對(duì)基底寬度≤3m的條形基礎(chǔ)距穩(wěn)定邊坡邊緣的距離，可按下式計(jì)算。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

某二級(jí)公路位于西雙版納，道路沿江而建，處 8°設(shè)防區(qū)，基本地震加速度值0.2g。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)情況

K0+655～K0+740段為半填半挖路基，路基左側(cè)開挖山坡，原地面坡角50°，右側(cè)為局部填方，設(shè)路肩擋墻，擋墻右下方為尚在通行的老路。新、老路高差14m，其間坡角60°。保證最小埋深前提下，墻趾外緣距斜坡的凈距不能滿足要求。初步設(shè)想：將路往左邊靠山側(cè)移動(dòng)以滿足設(shè)計(jì)路寬，但此段路及前后路段所在邊坡均較陡，移線會(huì)導(dǎo)致開挖量增大而產(chǎn)生高邊坡，同時(shí)線形的銜接不順。因此，否定此法。

3.3 案例分析

3.3.1 驗(yàn)算分析因素

現(xiàn)場(chǎng)揭露擋墻所在邊坡坡高14m，坡度60°，強(qiáng)風(fēng)化板巖，巖體較破碎，呈少量碎塊狀結(jié)構(gòu)，節(jié)理較發(fā)育，部分區(qū)域覆蓋植被，坡體基本穩(wěn)定，系十年前老路施工時(shí)開挖形成。在該邊坡新建擋墻，需考慮以下因素：

①突出地形對(duì)地震動(dòng)參數(shù)的放大作用。當(dāng)在強(qiáng)風(fēng)化巖石的陡坡等抗震不利地段建造結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)估計(jì)不利地段對(duì)設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)產(chǎn)生的放大作用，其水平地震影響系數(shù)最大值應(yīng)乘以由突出地形高度、坡降角度及場(chǎng)址距突出地形邊緣的相對(duì)距離等確定的增大系數(shù)λ，取1.1～1.6，根據(jù)計(jì)算，本段可取1.3。

②主動(dòng)土壓力增大系數(shù)ζ。本段路肩擋墻平均高度為7m，取 ζ=1.1。

③重要性系數(shù)。對(duì)擋墻的失效可能導(dǎo)致嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害的重要的擋土墻，采取恰當(dāng)?shù)闹匾韵禂?shù)。由公式γ0S≤R,此處γ0取 1.05。

④發(fā)震斷裂帶。由地勘報(bào)告，本地區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造存在中強(qiáng)震發(fā)震斷裂帶，易發(fā)生地表位錯(cuò)，屬于抗震危險(xiǎn)地段，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采取構(gòu)造措施。

⑤墻趾安全凈距。邊坡附近的構(gòu)造物基礎(chǔ)應(yīng)進(jìn)行抗震穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，基礎(chǔ)與土質(zhì)、強(qiáng)風(fēng)化巖質(zhì)邊坡的邊緣應(yīng)留有足夠的距離，其值應(yīng)根據(jù)設(shè)防烈度的高低確定，并采取措施避免地震時(shí)地基基礎(chǔ)的破壞。

⑥水壓力。此段路位于電站上游的淹沒區(qū)，正常蓄水位位于新、老路高程之間。當(dāng)在老路修建高擋墻時(shí)，需要考慮水庫蓄水時(shí)的計(jì)算水位的浮力及動(dòng)、靜水壓力，以及水對(duì)擋墻基底土質(zhì)以及填料力學(xué)性能帶來的影響。

⑦摩擦角修正。邊坡穩(wěn)定性驗(yàn)算時(shí)，有關(guān)的摩擦角應(yīng)按設(shè)防烈度的高低修正。

⑧地基承載力。在確定地基承載力時(shí)，一般是按照地面為水平的情況下確定的，因而當(dāng)?shù)鼗鶠閮A斜土坡時(shí)，予以適當(dāng)折減。

⑨氣候因素。當(dāng)?shù)赜昙鹃L、雨水集中、雨量大，水是導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)的重要因素，因此應(yīng)考慮其對(duì)邊坡穩(wěn)定的不利影響。

3.3.2 方案比選

通過踏勘和論證，共提出以下四個(gè)方案。

①將原設(shè)計(jì)重力式擋墻改為衡重式擋墻，通過改善填料性能、增大基底摩擦系數(shù)，增設(shè)凸隼等措施減少主動(dòng)土壓力，對(duì)截面優(yōu)化，并從老路修建一道貼坡?lián)鯄?duì)上擋墻護(hù)腳。

②改變過壩公路路肩擋墻形式，將原設(shè)計(jì)的重力擋墻改為扶壁擋墻，減少墻趾外伸寬度，滿足凈距要求。

③直接從下方老路做擋墻，但考慮老路較窄，為保證老路行車寬度，擋墻只能盡量靠近山坡，若做路堤擋墻高度為12m，而路肩擋墻高度為15m，均屬于高擋墻。

④為保證墻趾凈距要求，采取增加擋墻高度，加大埋深的方法。

表1 各方案優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

3.3.3 方案選擇

從安全、適用、經(jīng)濟(jì)等原則對(duì)比分析，結(jié)合施工設(shè)備、人員技術(shù)等情況，決定采用第一種方案：設(shè)置一定厚度且墻頂高于墻趾一定高度的護(hù)面墻解決墻趾至邊坡邊緣凈距不足的問題，而且有質(zhì)量保障的人工護(hù)面墻比同厚度的原始強(qiáng)風(fēng)化板巖坡體要穩(wěn)定和耐久；護(hù)面墻對(duì)坡腰進(jìn)行封閉，防止坡體風(fēng)化，增強(qiáng)邊坡整體穩(wěn)定[2]。

設(shè)計(jì)時(shí)：每15m設(shè)一道縫，減小不均勻沉降帶來的危害；設(shè)置完善的排水措施加強(qiáng)排水，減小水對(duì)擋墻穩(wěn)定性的影響；對(duì)上擋墻基坑，澆筑10cm厚度的混凝土墊層，增強(qiáng)摩擦、保證傳力均勻。

驗(yàn)收時(shí)：嚴(yán)格執(zhí)行參建各方基坑驗(yàn)槽，認(rèn)真的技術(shù)交底，從思想上重視，確保工程安全。

施工時(shí)：嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求執(zhí)行。

現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營情況看，處理效果良好。

4 結(jié)論

本文通過工程實(shí)例，研究當(dāng)穩(wěn)定的原始邊坡不滿足墻趾側(cè)向凈距要求時(shí)，設(shè)計(jì)及施工上需要考慮的因素，并提出一些參考方案。對(duì)不穩(wěn)定斜坡、存在液化土和軟土地基的設(shè)防區(qū)結(jié)構(gòu)，需更嚴(yán)格的驗(yàn)算，采取更有效的措施。

總之，遇有位于山坡、山頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)時(shí)，需特別注意不利地段對(duì)其抗震性能的影響，應(yīng)進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)、分析，并采取安全措施。