銅川市某中學重力式擋土墻地基破壞原因及處理建議

張敏青，魯珍珠，臧 楠

陜西理正勘察設計有限公司，陜西 西安 710016

銅川市有不少建于20世紀的建筑和擋土墻，受當時經濟技術條件的限制，地基多采用墊層地基，且處理深度在1m左右，其下為孔隙較大的黃土狀土和泥巖，受水浸泡軟化后易發生不均勻沉降，導致地基失穩，墻體出現裂縫等。因此，對排水槽、擋土墻的排水孔做好定期檢修特別重要，以防排水槽堵塞或墻體開裂造成漏水，使地基發生不均勻沉降。另外，進行綠化設計時要避開排水槽，防止植物根系對排水槽產生劈裂作用。

1 現場調查

（1）資料調查。據學校有關人員介紹，該漿砌石重力式護坡擋土墻建于20世紀70～80年代，原始資料已無法找到，最終在銅川勘察設計單位獲得了有關的勘察設計資料。

（2）擋土墻及周圍現狀觀察。在擋土墻底部進行觀察和測量，經測量擋土墻底部地面隆起高度約10～30cm，寬度約150cm，長約20m，中間隆起高，兩邊低；擋土墻根部比正常地面低約10～30cm；在地面隆起的最高處出現近似平行于擋土墻的縱向裂縫，裂縫最寬處約5mm；擋土墻頂部出現橫裂縫；擋土墻端部磚墻出現斜裂縫；距坡頂邊線不遠處也出現縱橫裂縫。

（3）排水槽開挖檢查。據學校和坡下單位住戶反映，擋土墻排水孔一直有水流出，懷疑上部排水槽滲水，故組織人員進行開挖。首先移走排水槽旁邊樹木，開挖時發現樹根大且深；然后揭開排水槽上蓋板，排水槽側壁為水泥砂漿磚砌墻，底部為水泥砂漿。部分樹根已長入排水槽，排水槽淤堵嚴重，造成污水滯留。

2 地層結構及巖性概述

根據收集，操場和擋土墻地層主要為素填土、黃土狀土、泥巖。素填土（Q4ml）：土質較均勻，含磚塊、水泥、瓦片等。黃土狀土（Q4al+pl）：各孔均有分布，以褐黃色為主，局部夾有黃褐色，可見少量云母片，含姜結仁及巖石碎屑等，含有大孔隙。中風化泥巖（T2）：紫紅色，水平層理不明顯，節理裂隙較發育，主要礦物成分為長石、石英、云母，遇水易軟化，成巖作用差，易受外部環境產生風化。

3 地基破壞形式及原因

3.1 排水槽槽底污水下滲及槽邊環境影響

該排水槽已經建20多年，主要作為排污水槽，學校操場雨水也匯集于此。長年累月受污水沖刷及洗潔精、洗衣粉等化學物質腐蝕，排水槽底污水向下滲流。排水槽邊種植了一排柳樹和龍爪槐，部分樹根已長入槽內，加重了污水中雜物的淤積，使水在這些部位流動不暢，為水下滲創造了條件。排水槽里側操場的縱裂縫是因為擋土墻基礎下沉造成擋土墻外傾，擋土墻內側土體隨之外傾，因而在頂部排水槽內側操場形成縱裂縫。擋土墻基礎沿縱向軸線下沉不均勻，造成靠近滲水嚴重部位下沉量大，遠離滲水嚴重部位下沉量小，從而使排水槽內側操場形成橫向裂縫或斜裂縫。

3.2 重力式擋土墻根部地面隆起、開裂

據調查，擋土墻下原地貌為丘陵山地峽谷，擋土墻沿縱軸方向中段泥巖埋深大，兩端埋深淺；擋土墻基礎坐落在黃土狀土上，其下為泥巖。修建時，受當時施工水平、經濟條件所限，擋土墻采用墊層地基，墊層厚度在1m左右，未處理其下的濕陷性土層。當基礎底部未浸水時，基礎底部黃土狀土和泥巖承載力滿足擋土墻承載力要求，不會發生剪切破壞；而當排水槽年久失修，槽底水泥砂漿日久腐蝕，再加上排水槽邊大樹樹根對槽底產生劈裂作用時，就會造成污水中固體物淤積堵塞，水向下逐漸滲入，坡頂排水槽的水首先會滲透到擋土墻墊層地基處理范圍之外的土層，再橫向滲入墊層底下部的黃土狀土和強風化泥巖中，黃土狀土和泥巖遇水呈泥狀，土的抗剪強度降低，最后導致擋土墻地基發生剪切破壞，表現為重力式擋土墻下沉，根部地面隆起、開裂。又因為泥巖中段埋深大，兩端埋深淺，造成地基不均勻沉降，使地面隆起高度、裂縫寬度呈中間高（大），兩端低（?。Ｖ亓κ綋跬翂Ω康孛媛∑?、開裂現象見圖1。

圖1 擋土墻底部地面隆起、開裂現象

4 擋土墻地基加固、排水槽及裂縫處理方案

4.1 擋土墻地基加固方案

為確保擋土墻安全，需對原擋土墻地基進行加固工作。擋土墻地基可采用注漿加固、微型樁加固等方法。注漿加固是向原擋土墻底部注漿，受實際空間限制，不便進行施工，建議采用微型鋼樁或鋼筋混凝土預制樁對擋土墻地基進行加固，利用微型樁的抗剪力阻止擋土墻地基在擋土墻腳部發生剪切滑動。鋼管樁建議采用設計參數如下：鋼管樁長9～10m，樁端進入中風化泥巖的深度不小于2m，直徑為150mm，水平間距為500mm，設計兩排，鋼管材料內徑取80mm，壁厚取4mm，鋼管內注入水灰比值為0.4～0.5的水泥砂漿。

4.2 排水槽處理方案

根據排水槽槽體混凝土的耐久性極限，定期對排水槽進行清污檢查，避免因排水槽滲水造成地基泡水。排水槽內污水、雨水等本身含有植物生長需要的養分，而植物根系長入排水槽混凝土薄弱部位會造成混凝土劈裂，因此排水槽周圍不要種植喬木、灌木等大根系的植物。在擋土墻下設計排水槽，以便及時排走地面雨水和擋土墻排水孔流水，以防雨（雪）水等下滲造成地基泡水發生剪切破壞。

4.3 裂縫處理方案

地基處理加固后，對地面、墻體還存在的裂縫應進行密封處理，以防雨（雪）水等下滲。對于墻體或地面較深較寬的裂縫，可采用高壓注漿膠填充法，該法在裂縫修補之前沿裂縫設置注漿管，然后將裂縫的其他部位用膠帶予以密封以防漏漿，以高壓泵注漿。

對于地面較淺的裂縫也可采用表面鑿槽法，根據裂縫的情況可以直接向縫內灌入不同黏度的環氧樹脂石英砂漿。環氧樹脂作為防腐蝕材料不但具有密實、抗水、抗滲漏好、強度高等特點，還具有附著力強、常溫操作、施工簡便等良好的工藝特性，并且價格適中。

裂縫處理具體步驟如下：

（1）使用電錘或鋼釬沿裂縫走向在混凝土表面鑿槽，槽寬和槽深根據裂縫深度確定，一般以槽深不小于裂縫深度、槽寬不小于20mm為宜，鑿槽時注意應先沿裂縫打開，再向兩側加寬；

（2）使用鋼絲刷或角磨機配金剛石角磨片打磨裂縫兩邊不小于20mm，目的是清除混凝土表面炭化部分和污染物，打磨深度為1～3mm；

（3）用高壓水清洗溝槽的內表面和周邊打磨過的區域，以徹底去除溝槽內外的混凝土粉末和灰塵；

（4）調配環氧石英砂漿，要求石英砂干燥且粒徑大于0.1mm的顆粒不超過總重的50%；環氧樹脂和固化劑的比例按固化劑的使用要求；石英砂的摻加數量根據和易性調配；

（5）在裂縫周邊打磨區域和溝槽內部表面涂刷一層環氧漿液，以利于后抹材料與混凝土的結合；

（6）用專用抹壓工具將調配好的環氧砂漿抹壓于裂縫表面，待砂漿固化后即可進行裝飾工作及后續施工。

5 結束語

在山區、丘陵地帶往往存在較多斜坡及溝槽地形，由于山區、丘陵地帶地質環境較為復雜，土體承載力也不均衡，部分工程在開通運營一段時間后，其托梁上擋墻定會出現裂縫或不同程度的外傾等問題，甚至部分涵洞出現沿伸縮縫被拉裂的問題。這些問題往往與填筑體和地基的不均勻沉降有著密不可分的關系。因此，工程設計人員在工程設計階段就應該提前做好預防措施，從而保證工程質量。具體施工時，施工人員應在發生工程病害時，針對實際情況采取相應的處理措施，從而進一步提高工程整體施工質量。