某水庫岸邊擋土墻不均勻沉降原因分析及加固處理方案

□景志杰

水工擋土墻是各類水工建筑物中最常見的一類建筑物，擋土墻的穩定性不但受水文氣象、地形地貌和地質條件等自然因素的影響，還受到建筑物復雜程度、施工條件和技術水平等人為因素的制約。工程中常常會遇到擋土墻產生不均勻沉降或其他變形破壞的問題，尤其是地下水位變化大、墻后填土高、地質條件差的高墻。對產生變形的擋土墻變形原因進行分析，進而對其采取加固處理措施，保障其安全穩定具有重要的意義。此文以某水庫岸邊扶壁式擋土墻為例，分析其產生不均勻沉降的原因，并提出加固措施。

1.工程概況

北方某水庫岸邊建有取水泵站，泵站進水口一側設有鋼筋混凝土扶壁式擋土墻。擋土墻前為水庫庫區，墻后為泵站廠區地面。擋土墻共計兩塊，單塊長12m，墻高11m，墻底總寬9m，扶壁間距4.2m。擋土墻及其前后結構剖面圖見圖1。

工程完工后第二年，發現兩塊擋土墻之間有相對水平位移，擋土墻產生不均勻沉降。通過接下來幾個月的觀察，發現擋土墻變形有逐步加劇的趨勢，如不采取措施阻止其變形，可能會造成擋土墻失穩，進而危及其后的變配電室，甚至對整個取水工程產生嚴重影響。有必要對擋土墻產生不均勻沉降的原因進行分析，提出加固措施，防止變形加劇。

2.不均勻沉降原因分析

從表觀看，兩塊擋土墻僅在分縫處頂部產生較大的水平位移和沉降，而東側擋土墻與泵房分縫處及西側擋土墻與西側建筑物分縫處均未產生明顯的水平位移和沉降，兩塊擋土墻分縫處趾板頂未發現明顯的水平位移，僅在趾板端部有輕微相對沉降，擋土墻未發生水平滑動。擋土墻扶壁頂與立墻結合處未產生裂縫，擋土墻結構完好，未破壞。

根據施工圖階段地勘情況，擋土墻坐落于碎石層基礎上，碎石層厚3.5m，其下為1.5m 厚輕粉質壤土層和深厚碎石層。擋土墻發生變形后，對擋土墻前、后分別進行了補充地勘，發現擋土墻基底自上而下依次為4.3m 厚粗礫層、1.2m 厚重粉質壤土層和較厚的卵石層。補充地勘報告中基底碎石（粗礫）層和其下輕（重）粉質壤土層的壓縮模量均比施工圖階段地勘報告中的數值小很多，壓縮模量小極易產生豎向沉降。

從施工過程看，擋土墻基礎均為原基，并無回填或其它處理措施。開挖完的擋土墻建基面未發現地層有不均勻現象，基礎不同部位可能存在含水率不均問題。

綜上分析，擋土墻產生不均勻沉降的原因很可能是由于實際地層與施工圖階段地層發生變化，承載力和壓縮模量減小，施工時基礎各部位含水率不均，從而造成擋土墻的不均勻沉降，擋土墻并非結構破壞。

3.加固處理方案比選

根據補充地勘資料對擋土墻進行穩定復核，發現擋土墻穩定性不滿足要求。為防止擋土墻不均勻沉降進一步擴大，同時預防沿軟弱夾層產生深層滑動，需要采取必要的工程措施進行加固。結合工程布置及地勘情況，擬定了如下4 個處理方案。

方案1，拆除重建。該方案需要將發生沉降變形的擋土墻、擋土墻頂部檢修間及變配電室全部拆除重建。拆除后首先對擋土墻基礎采用混凝土灌注樁進行處理。擋土墻重建好后對廠區采用碎石土進行碾壓回填，并重建檢修間及變配電室。檢修間及變配電室基礎采用水泥混凝土攪拌樁進行處理。

方案2，擋土墻后設錨固樁抗滑，墻趾灌漿。在擋土墻后距底板根部22m 處設兩排錨固樁，在距廠區地面下1.5m 處設2 根錨索與擋土墻連系，采用錨索緊拉擋土墻。在墻趾前設3 排灌漿孔，傾斜角度分別為45°、60°和75°。

方案3，擋土墻前設抗滑樁，墻趾灌漿。在擋土墻前設兩排抗滑樁，樁頂設承臺，承臺頂設立墻。在墻趾前設3排灌漿孔，傾斜角度分別為45°、60°和75°。立墻與承臺之間設鋼筋混凝土支擋板。擋土墻前設矩形槽，槽內回填壤土并綠化，矩形槽至承臺立墻頂用混凝土板封頂，墻前混凝土板下形成空箱。

方案4，擋土墻前進水渠側向設抗滑樁（墻）并填土，墻趾灌漿。該方案大體與方案3 相似，只是將擋土墻前正向布樁改為順進水口的側向布樁。

這4 個處理方案的優、缺點對比分析見表1。

通過對以上4 個方案的對比分析，雖然方案3 工程投資不是最小，但是該方案的施工難度最小，工期較短，且基本可以掩蓋擋土墻已經發生傾斜的缺陷，不影響外觀，優勢明顯。故推薦采用方案3 對擋土墻進行處理。

4.加固處理方案總體布置

在擋土墻前距立墻8.4m 和13.2m處設兩排抗滑樁，樁徑1.5m，樁長16m，樁頂高程1026m，間距3.28m。樁頂設承臺，承臺寬7.6m，高2.0m，承臺頂設5.5m 高立墻。樁身及承臺混凝土強度等級為C30。在墻趾前設3 排灌漿孔，豎向傾斜角度分別為45°、60°和75°，灌漿孔間距1.8m，灌漿平均深度12m，初定灌漿壓力0.3MPa。立墻與承臺之間設鋼筋混凝土支擋板，支擋板厚0.6m。擋土墻前設矩形槽，槽寬1.1m，深1m，槽內回填壤土并綠化，矩形槽至承臺立墻頂用0.2m 厚混凝土板封頂，板面坡度1：1.5，墻前混凝土板下形成空箱，空箱隔板間設φ75PVC 排水孔排水孔，間距2m。

表1 各處理方案優、缺點對比分析表

圖1 擋土墻及其前后結構剖面圖

5.結語

此文以某水庫岸邊扶壁式擋土墻為例，分析其產生不均勻沉降的原因，并提出加固措施。通過工程加固，阻止了擋土墻進一步加劇變形，維持了擋土墻的穩定，確保了整個取水工程的順利運行。對擋土墻發生變形的原因進行分析，進而采取必要的工程措施對其進行加固處理具有非常重要的意義。同時，為類似擋土墻變形加固工程提供經驗和教訓，防患于未然。□