玉潭學校既有重力式擋墻加固設計實例分析

李正

摘 要：重力式擋土墻是工程建設中邊坡支護最為重要的形式之一，一旦擋土墻發(fā)生開裂，不但加固較為困難，同時會消耗大量費用。為了分析重力式擋墻的有效加固措施，文章主要以玉潭學校既有重力式擋墻為例，分析其加固設計方面的內容，希望能夠對相關人士有所幫助。

關鍵詞：重力式擋土墻;加固設計;工程

中圖分類號：TU476.4文獻標識碼：A文章編號：1674-1064（2021）07-030-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.07.015

1 案例基本概況

位于臨武縣玉潭學校食堂西南面的擋墻為C20砼澆筑的重力式擋土墻，根據(jù)建設單位要求，本次擬加固擋墻長約52m，擋墻頂面寬約1.5m～2m，現(xiàn)狀坡頂標高約302m，坡腳標高在290.5m～292.2m之間，擋墻高度在10m～14m之間，砼擋墻距食堂約12m。擋墻后素填土厚8m～11m，回填過程中未經分層碾壓，為松散填土，砼擋墻已產生裂隙，發(fā)生了變形，砼擋墻坡腳未滑動，所以需要對其實施加固處理。

2 既有重力式擋墻加固設計分析

2.1 邊坡支護方面的設計

2.1.1 設計計算參數(shù)

按巖土工程勘察報告，各巖土層指標如表1所示。

2.1.2 支護結構選型

根據(jù)現(xiàn)狀擋墻的形態(tài)、結構特征以及滑坡失穩(wěn)以后的危害性，加固治理工程方案如下。總體方案為：對擋墻前部采取堆載反壓平臺進行加固，既有擋墻開裂部位進行注漿加固處理。擋墻后側應保持現(xiàn)狀已削方卸載后標高，不可大范圍加載。然后在反壓平臺前端設置抗滑樁進行支擋[1]。反壓平臺頂標高為294.0m，平臺寬5m，采用素土夾碎石回填，應控制壓實度不小于0.94。抗滑樁擬采用樁徑1.2m，樁間距2.2m進行支擋，抗滑樁懸臂高度2m，樁側澆筑擋土板防止反壓平臺土體受雨水沖刷流失而影響反壓效果[1]。

2.1.3 擋墻截排水設計

根據(jù)場地降雨情況完善相應的截排水系統(tǒng)，減少地表水滲入墻背土體中。完善坡頂截排水溝渠、暗溝等排水通道，確保場地內的大氣降水能順暢排泄于場外，防止場內降水大量滲入擋土墻背土體;對擋墻下部加設深層排水孔，并將埋入反壓平臺內部的原擋墻排水孔導流出平臺外側。該段擋墻中部布有一根學校排水管常年排水于擋墻底部，本次加固施工時應將該處排水孔引走。

2.2 既有擋墻反壓平臺設計計算書

2.2.1 墻背主動土壓力計算

根據(jù)甲方提供的竣工資料，結合現(xiàn)場勘探成果，既有擋墻計算斷面取最不利斷面進行計算，現(xiàn)狀墻后填土H=13m，C=12kPa，φ=15°。

經計算，主動土壓力Ea=869.07（KN/m），擋墻墻高大于8m，主動土壓力增大系數(shù)取1.2，故每延米擋墻所受主動土壓力為：Ea=1.2*869.07=1 042.9KN。

2.2.2 新增抗力計算

根據(jù)現(xiàn)場擋墻實際狀態(tài)，現(xiàn)階段擋墻處于極限平衡臨界狀態(tài)，同時出于后期加固設計安全考慮，假定擋墻現(xiàn)階段安全系數(shù)約為0.95，則R0=0.95*S。

又由《建筑邊坡工程鑒定與加固技術規(guī)范》6.2.2條：加固設計應滿足：

其中，ζL表示新增支護結構抗力發(fā)揮系數(shù)（本工程取1.0）;RN表示新增支護結構抗力;R0表示原有支護結構有效抗力;K表示安全系數(shù);S表示支護結構外部作用。則每延米需新增抗力RN計算如下：

RN≥（K-0.95）S=（1.3-0.95）*Ea=0.35*1042.9=365（KN）

2.2.3 擋墻前部反壓平臺設計

根據(jù)每延米需新增抗力RN=365KN，擬采用擋墻反壓臺對既有擋墻進行防護加固，限制擋墻繼續(xù)變形。假設反壓平臺高h=4m，反壓土體抗剪強度取綜合內摩擦角φ=26°。

被動土壓力系數(shù)Kp=tan2（45°+φ/2），即反壓土體Kp=2.56。

經計算，反壓平臺每延米被動土壓力Ep=368.8（KN/m）。即對既有擋墻前部反壓土體4m高時，每延米可提供新增抗力為368.8KN>RN，滿足加固規(guī)范要求。

2.3 加固構件施工技術要求

2.3.1 支護樁及樁頂冠梁施工技術要求

第一，樁的成孔必需嚴格按《建筑樁基技術規(guī)范》（JGJ 94-2008）要求進行施工，驗收合格后方可澆注混凝土。

第二，控制樁位偏差，保證軸線偏差≤50mm，同時也要控制垂直度偏差≤0.5%。

第三，要確保樁鋼筋規(guī)格以及數(shù)量符合設計規(guī)定。對于主筋來說，要控制搭接長度≥10d，并且要確保相鄰接頭錯開35d，同時要確保同個截面接頭面積≤50%。另外，鋼筋籠所用鋼筋控制也是非常重要的，對于主筋來說一定要保證其間距偏差<±10mm，并且要確保其保護層厚度≥50mm，而箍筋間距的偏差≤±20mm。總的來說，鋼筋籠整體直徑偏差控制在±10mm之內，長度偏差控制在±50mm之內。

第四，為了保證施工質量，在冠梁施工之前一定要將頂部浮漿徹底清除，同時也要保證樁頂出露鋼筋長度滿足設計標準規(guī)范。

2.3.2 反壓平臺施工技術要求

根據(jù)勘查資料顯示，該擋墻天然狀態(tài)處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，飽和狀態(tài)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，擋墻隨時有滑移可能，為增加坡體整體穩(wěn)定性并有利于抗滑樁施工，對擋墻底部進行坡腳反壓[2]，反壓體頂標高為294.0m，平臺寬5m，采用素土夾碎石進行壓實，確保壓實度不低于0.94。現(xiàn)狀擋墻底部臨時反壓的土體，若壓實系數(shù)不滿足要求，應重新壓實，否則無法提供有效的抗力。在開挖施工時，應分段逐步施工，防止因開挖臨時反壓土體而造成邊坡失穩(wěn)。平臺側面應按1 ： 1.5坡率放坡填筑，確保側面坡體穩(wěn)定。為防止雨水沖刷，后期應對反壓平臺側面及頂部進行植綠保護。

2.3.3 擋土板施工

第一，主要設計參數(shù)及材料要求：

鋼筋網：樁間擋土板鋼筋網片采用雙層筋φ8@200×200、上部板肋式錨桿擋墻鋼筋網片采用雙層筋φ12@200×200綁扎而成，為了保證鋼筋網的質量，一定要保證每一邊搭接長度≥300mm。另外，為了提升鋼筋網的強度，可以在錨頭區(qū)域設置加強鋼筋（一般橫、縱方向各2根），鋼筋網與加強筋需綁扎固定。

現(xiàn)澆砼：此工程采用42.5#普通硅酸鹽水泥即可，要控制細骨料的模數(shù)在2.5以上，并且保證骨料粒徑≤10mm。澆筑混凝土厚度為300mm，混凝土強度不小于C25。

泄水孔：泄水孔孔徑110mm，孔內填充中粗砂，孔距2.5m，呈矩形布設。特別是在滲水裂隙面位置，需沿裂隙面走向布置泄水孔，并適當加密（孔距0.5m～1.0m）。

第二，施工流程。混凝土強度為C25，厚度為30cm，按要求鋼筋制安，分段支模板，混凝土澆筑。混凝土施工流程如下：

掛網：將Φ12@200×200mm鋼筋網掛上，每隔3m布置直徑Φ16（Ⅱ級）鋼筋作為加強筋，將加強筋和錨桿（索）焊接在一起[2]。

裝模：鋼筋網掛好后，分段支模。

澆筑：澆筑C25混凝土，并按要求振搗密室。

第三，施工技術要求：

為了保證鋼筋網的質量，在編制之前需要徹底除去鋼筋表面的鐵銹，在搭接時（搭接長度≥20d）要保證不同層之間的位置錯開。通過隔點式焊接鋼筋網交點，并且通過焊接方式將鋼筋網和錨桿連接固定。

為了確保混凝土澆筑質量，在其終凝之后2h開始，需要實施噴水養(yǎng)護，之后14天范圍內一定要確保其處在濕潤狀態(tài)。

混合料配比控制非常關鍵，為了保證擋土墻的加固質量，要嚴格控制混合料配比，一般水灰比設定為0.4，將水泥、砂、石按照重量比1：2：2的比例混合，水泥采用普通的42.5號硅酸鹽水泥即可，砂子要應用中粗砂，對于細度模數(shù)進行控制（≤2.5），同時要控制石子最大粒徑≤15mm。可以通過強制性攪拌機進行混合料的攪拌，有效控制混合料的相應參數(shù)（主要包括初終凝時間、送檢測定強度、安定性等），合格后才可使用。除此之外，擋土墻加固施工所用水也要保持潔凈度，要控制其pH值<4，不能采用高鋁水泥[3]。

送漿達到強度時，應按規(guī)范要求對錨桿（索）抽樣進行抗拔試驗。

2.3.4 泄水孔

為了保證積水能夠及時泄掉，需要在孔內部埋設φ110mm的PVC管，并且在樁側設置間距為2.5m的矩形泄水孔，一般情況下要保證泄水孔出口底側超過地面或者常水位25cm，同時要設置成3%～4%的坡度，以便控制泄水孔進口下側各個排水管出口低于進水口。另外，要確保PVC管高于構造物背部20cm～30cm左右，并且一定要保證泄水孔能夠貫穿混凝土厚度，為了避免水體雜質堵塞，需要在后側設置過濾層[3]。對于外露泄水孔要進行嚴格控制，要遵照設計圖紙進行設置，避免發(fā)生高低差異、間距不一的問題。反壓土體回填時，應同步埋排水孔（接原擋墻泄水孔），同時泄水管周邊0.5m區(qū)域采用級配碎石回填，從而形成排水盲溝，防止擋墻部位泄水孔直接埋入土體而導致反壓土體持續(xù)泡水。

3 結語

文章主要以玉潭學校既有重力式擋墻為例，分析了加固設計方面的內容，重點從邊坡支護設計、既有擋土墻反壓平臺設計、加固構件施工等多方面進行了闡述。希望通過文章的介紹，能夠對類似工程擋土墻加固設計提供一定的參考和幫助。

參考文獻

[1] 懷文衛(wèi)，孫洋波.被動區(qū)加固在逆作法基坑開挖中的應用研究[J].地下空間與工程學報，2008（3）：88.

[2] 賈堅.土體加固技術在基坑開挖工程中的應用[J].地下空間與工程學報，2007（1）：132-133.

[3] 文暢平，江學良，楊慧，等.邊坡條件對重力式擋墻地震位移模式的影響[J].振動.測試與診斷，2017（37）：768.