填方邊坡加高失穩原因分析及加固對策研究

鄭國星 （福建東辰綜合勘察院，福建 福州 350000）

1 工程概況

某項目的填方邊坡規模為寬約100m、坡高約13m,而且坡處在地勢較低的溝谷。原施工方案是采用了漿砌石重力式擋土墻的方案防止邊坡滑移，擋土墻的上下厚度分別為1.5m和5.5m,并在擋土墻上設置了泄水孔。由于項目需要在坡頂新建廠房，根據廠房的規模，這個填方坡要在原有高度的基礎上繼續加高9.5m，而建設單位自行處理的方案為在已建好的擋土墻的頂部增設高5m的扶壁式擋土墻，并在扶壁式擋土墻的墻頂設置壓頂梁，并通過長度為25m的鋼絞線（5Φs 15.2）與錨墩連接，并且要求錨墩的體積為高為1200m、長為1000m、寬為800m,利用預埋式的施工方案將錨墩埋設于土體中，并使其抗拉強度達到300kN。扶壁式擋土墻的頂部設置寬度為3m的平臺，平臺后土體根據1∶1.5的坡率放坡，并在坡面上栽種草皮防止雨水對坡面的沖刷。施工方按照上述的施工方案如期投入建設，在完成了扶壁式擋土墻及錨墩、鋼絞線等工序后20d，快速的進行土方回填，并且分層碾壓。當回填土的高度超過了扶壁式擋土墻頂2m后，實時監測時發現扶壁式擋土墻和原已建擋土墻之間出現了凸起變形的現象，變形的結果大大超出了規范標準值；扶壁式擋土墻和土體都產生了裂縫凸起的現象。此時監測單位發出預警，施工方即刻通過挖掘土方卸載措施，將已堆填土體全部挖除，才致使邊坡穩定不再發生變形。

圖1 原邊坡支護設計方案剖面圖

2 解析坡體發生側滑的緣由

第一是由于扶壁式擋土墻與漿砌石擋土墻之間沒有任何的連接措施，扶壁式擋土墻直接施工在舊漿砌石擋土墻上，讓兩屬性不同的墻體硬性融合，在外力作用下容易在新舊擋土墻連接處發生變形，而且扶壁式擋土墻底板坐落于填土上，導致擋土墻在受到外力的作用后發生了變形。第二是因為施工時，錨墩直接建在填土上，在堆填過程中錨墩發生了滑移，鋼絞線無法達到牽拉扶壁式擋土墻并控制其變形的作用。第三是由于施工時在原有已建擋土墻之上又加高了9.5m高的填土，極大的超過了原已建漿砌石擋墻所能承受的土壓力。

3 加固措施

因此需要對邊坡實施加固措施。于是項目組重新審查邊坡與廠房的設計圖，發現擬建廠房綠化帶區域處于距離邊坡13m的區域內，同時綠化帶項目附帶廠房道路，如果將綠化帶建設成斜坡式，那么會大大減小填方土壓力，維護坡體的難度將會降低，同時施工成本也會隨之降低；與此同時，將綠化帶建成斜坡也可使得綠化景觀達到要求。最后的方案是：在原有的擋土墻的坡頂設置一個寬為8m的臺面，臺面后按1∶1.60的坡率進行放坡并在坡面上種植綠化帶。根據相關巖土計算軟件對該方案進行計算，發現抗滑移系數、抗傾覆穩定性安全系數和整體穩定安全系數均不符合要求，因此需要采取更深層次的加固。

3.1 坡體擋土墻加固措施

①已經施工好的扶壁式擋土墻如果想保留不拆，則會產生危險，所以只能拆除。②需要在原有漿砌石擋土墻外新建一道毛石混凝土擋土墻使其形成反壓作用。由于新建的擋土墻的基礎持力層為全風化凝灰巖，如果想加大地基所能承受的重力，則需對持力層進行灌注水泥漿的加固措施，注漿孔設置為兩排，兩排孔間隔1.5m，而注漿管分別使用長度2.5m及3.5m的鋼管。③等到地基加固符合要求之后，就可以在原擋土墻外施工規模為頂寬1.8m、底寬3.5m、高8.0m、埋深0.8m的毛石混凝土擋墻，使其緊靠舊擋墻。

3.2 方案檢測方法

①利用巖土計算軟件對擋土墻進行驗算。得到驗算結果之后用手算糾正新建的毛石混凝土擋墻的防止滑動的移動力f=μG。得到以上的數據之后，代入邊坡規范公式得到擋墻抗滑移的系數是1.45。

②參照巖土計算軟件獲得庫倫主動土壓力的數值。通過手動驗算新增反壓毛石混凝土擋墻的兩種性質的力矩：a.由地基產生的摩擦力所產生的力矩為μG1l1；b.反壓體所具有的重力產生的力矩G1l2。把上述的數據代入邊坡規范公式得到抗傾覆安全系數為1.73。

③利用巖土計算軟件驗算有關的穩定性。首先規劃出舊擋墻邊坡的相關驗算模型，再依靠手算毛石混凝土擋墻反壓體產生的摩擦力，而且假設為集中力放入到模型中進行驗算，通過軟件計算，坡體的整體穩定安全系數達到了1.38。由上述的數據可知，新的加固方案符合規范要求。毛石混凝土反壓體必須分段分層施工，而切記勿將整個截面一次性挖開。

④坡體需要增設深層排水管，并在邊坡頂部、半坡平臺以及坡底設置排水溝，使得整個邊坡有完整的排水系統，以達到降低側向土壓力的作用。邊坡的加固施工圖紙見圖2，因為該方案經過相關專家的審核，所以當前已經根據該方案施工完畢，項目的成本已經遠少于預期成本，給投資方帶來了巨大的利潤。根據邊坡的變形監測結果，坡頂的最大的累計水平位移是1.8mm,也有力的說明了這個施工方案是安全可實施的。

圖2 重新支護設計方案剖面圖

4 結論

①該項目的填方坡在加固時，原先使用的是在舊擋墻的基礎之上增設扶壁式的擋土墻，然后結合錨索進行張拉加固處理，根據計算該方案穩定系數根本達不到要求，固然導致邊坡發生滑移，由于監測及時，并結合了相關的應急措施才防止了擋土墻發生坍塌的事故。

②在施工過程中，施工方需要全方位考慮可能會產生的安全隱患，仔細的依據施工方案進行施工，并對邊坡的各項指標進行認真檢測，均達到要求后，才能避免事故發生。

③該填方邊坡的加固措施主要是先采用放坡降低坡度的原理，同時結合新建的擋土墻并在擋土墻內增設多排深層排水孔才能使得坡體的排水暢通。當前邊坡的加固措施已經施工完畢，使得施工工期大大縮短，依據最新的監測資料，坡體非常穩定，加固措施效果顯著，給投資方降低了項目成本，也帶來了巨大的利潤。