廣安某加筋擋土墻邊坡失穩破壞調查分析

【摘 要】以廣安某加筋擋土墻邊坡為例，通過現場調查確定了擋墻失穩破壞受設計計算、施工質量及外部因素等三個方面影響，主要包括：邊坡安全定級，拉筋帶內力計算，填土塊石粒徑較大及含有大量尖銳棱角，鋼塑反包，雨水下滲等，其失穩形式主要是拉筋與面板的斷裂與脫落，填土滑塌及面板墜落。通過該案例分析得到啟示：建筑邊坡穩定是系統的工程，設計計算是保證穩定基礎和前提；邊坡的設計務必嚴謹務實；施工質量是過程，必須嚴把質量是安全的保證。

【關鍵詞】加筋擋土墻； 邊坡； 失穩破壞； 調查分析

【中圖分類號】U416.1+4【文獻標志碼】A

［定稿日期］2022-12-30

［作者簡介］鄒力（1982—），男，博士， 高級工程師，主要從事巖土工程、地下工程等領域的試驗檢測、咨詢與科研工作。

0 引言

加筋擋土墻通常是由填土、拉筋帶及面板、基礎等組成的承受土體壓力的人工建筑結構物［1-2］。通過在土體中加入拉筋帶，利用拉筋帶與土體之間的摩擦作用，改善土體的變形條件，從而達到穩定土體的目的。加筋擋土墻節省占地、工程造價低、施工成熟且方便、性能優良，特別是由于其具有較好的抗震性能，在水利工程、公路工程和市政建設等領域廣泛應用［3-5］。目前，大量學者對加筋擋土墻進入了深入研究，主要包括：從動力強度折減發計算內部拉筋帶強度，利用數值分析方法對擋土墻得穩定性進行模擬，獲得面板得變形及內力計算［4］；推導出筋帶拉力和所需錨固長度計算公式［5］；筋帶所受最大拉力為線性規劃最優解，借助MATALAB軟件編寫程序，求得筋帶所受最大拉力和對應的最危險滑動面［6-7］；選取對數螺旋線為破裂面［8］；運用水平條分法，對地震作用下加筋擋土墻 的內部穩定性、筋帶所受拉力及筋帶所需錨固長度進行研究等［9］。

綜上所述，大量研究成果都是利用理論計算的手段對加筋擋土墻內力及穩定性研究。然而實際工程中，一個建筑工程邊坡的失穩破壞通常涉及更多的因素是設計計算及施工質量等。本文以廣安某失穩破壞的加筋擋土墻邊坡為例，通過現場調查及設計資料的審核，確定致使擋土墻邊坡失穩破壞的形式及主要影響因素，分析形成的機理，為以后類似工程的建設給予啟示。

1 項目概況

廣安富盈國際會議中心項目洋房A10-A14段邊坡采用加筋擋土墻支護，并于2015年竣工。該段邊坡長度為145.0 m，在平面上呈“一”字型，高度為高度20 m，上下階擋墻分別高10 m，上、下階擋墻之間設1.0 m寬平臺，筋帶寬度16.0～18.0 m，擋墻后按1∶1.25臨時放坡。面板采用C20鋼筋混凝土面板，掛設雙層雙向筋，支模澆筑50～80 cm厚混凝土墻面。加筋土擋墻所填填料為土石混合填料，土層稍濕—濕，部分出現露水現象，設計定位二級邊坡。

2018年7月1日該段加筋擋土墻邊坡發生失穩破壞。根據現場調查，填土邊坡失穩縱向失穩寬度為3.0～4.5 m，長度為145.0 m，產生約為65°的陡立滑面，面板分裂并滑移至坡腳，失穩方量約為885.0 m3。加筋擋土墻的失穩模式為由于拉筋強度不足而斷裂，造成擋土墻失穩破壞（圖1）。

2 失穩破壞調查

加筋擋土墻失穩破壞的形式及原因眾多。例如，外部原因包括拉筋斷裂、拉筋與填土之間的摩擦力不足而致使墻體破壞；內部原因包括基礎承載力低、基礎抗滑及抗傾覆不足等。

根據現場調查及查閱審核相關資料，該段加筋擋土墻失穩破壞的原因主要有（圖2）：

（1）邊坡設計等級問題。該段加筋擋土墻高度為20.0 m，且滑區有重要建（構）筑物，因此，根據GB 50330-2013《建筑邊坡工程技術規范》第3.2.1條3.3.2條，邊坡安全等級應定為一級，而設計定為二級。

（2）填筑材料不合格。垮塌段加筋土擋墻所填填料為土石混合填料，塊石多存在尖銳棱角，部分填料粒徑較大，最大粒徑可達80 cm，遠大于設計要求的“填料粒徑不宜大于填料壓實厚度的2/3，且最大粒徑不得大于15 cm，含有尖銳棱角的粗粒應避免攤鋪在鋪設筋材的表層”要求。

（3）拉筋帶的設計計算不合理。審核拉筋帶設計計算書，結果顯示筋帶拉力為0，抗拉力為1.2 kN，筋帶抗拉安全系數及抗拔安全系數出現類不合理的數據。

（4）面墻厚度不合理及基礎不合格。根據垮塌部分面板實際測量，面板厚50～80 cm，厚度大于設計厚度15.0 cm，增加了面板的自重，降低了安全性；同時，部分段面板段未見基礎或基礎松散，承載力低。

（5）鋼塑反包不合格。筋帶反包長度未按設計要求采用2.0 m，而是反包1.0 m，現場也未見鋼塑格柵之間的鎖扣。

（6）該段加筋擋土墻位于集中匯水區域，坡頂填土并未采用合理的隔水、匯水及排水措施，雨水下滲明顯。

3 討論及分析

（1）建筑邊坡的失穩破壞是個復雜的問題，通常是由一個或幾個主要誘發因素的突變而引起整個系統的演變，最終發生穩定狀態的突變而致使失穩破壞。該段加筋擋土墻建筑邊坡失穩破壞的主要原因包括設計及計算、施工質量及外部因素等三個方面。

（2）在該邊坡按照規范實際為一級邊坡，而設計之初將其定為二級邊坡，致使穩定性安全系數偏小；在設計計算書中，將拉筋帶的抗拉力設計為0，抗拉力為1.2kN，與實際狀態及經驗不符。以上兩點為該邊坡后期設計提供了錯誤的基礎數據，是導致加筋擋土墻失穩破壞的重要原因。

（3）擋墻面板后方填土中含有大粒徑塊石，填土壓實度難以到達規范要求，也不利于填土整體結構穩定；同時，較多塊石含有尖銳棱角，在填土壓實施工及實際工作狀態中對拉筋帶造成斷裂或損傷，降低拉筋帶的拉力，可直接進一步導致拉筋帶斷裂；面板基礎存在懸空或基礎松散現象，致使面板的重力等直接附加于拉筋帶上，增加拉筋帶的作用力，成為其發生斷裂的有利因素，同時也為邊坡滑塌失穩，面板墜落提供了有利條件；鋼塑格柵回折反包后不施加鎖扣不能固定袋裝碎石濾料，造成填料流失，更重要是減小了土工格柵筋帶與填土的摩擦力。

（4）該段擋墻上部處于雨水匯集地段，而且相關的地表隔水、匯水、排水等措施未能有效防止雨水下滲，導致填土重度增加，自身強度降低，填土于拉筋帶之間的摩擦系數亦隨之減低，增加坡體失穩的不利因素。

4 結論

（1）加筋擋土墻的失穩破壞主要由于設計及計算、施工質量及外部因素等三個方面，其中包括邊坡定級不準確，拉筋帶計算與實際及經驗不符；填土中含有粒徑較大及尖銳棱角的塊石；鋼塑反包不合格；地面雨水下滲等。

（2）邊坡的設計務必嚴謹，務實，邊坡定級及拉筋帶的計算錯誤是完全可以避免的原則問題；施工必須嚴把質量關，填土中塊石、鋼塑反包等不合格問題應杜絕。

（3）該段加筋擋土墻的失穩破壞案例提供了啟示：建筑邊坡穩定是系統的工程，設計計算是保證穩定基礎和前提；施工質量是過程，嚴格按照規范是安全的保證。

參考文獻

［1］ 賈亮， 朱彥鵬， 來春景. 地震作用下加筋擋土墻穩定性分析［J］. 西南交通大學學報， 2016， 51（4）： 698-703.

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［7］ 賈亮， 梁榮. 基于強度折減法的加筋擋土墻動力穩定性分析［J］.蘭州理工大學學報， 2021，47（2）：122-126.

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［9］ 龍建輝， 焦姍， 王曉婭. 考慮摩擦損耗的加筋擋土墻臨界高度研究［J］.土木工程學報，2018，51（1）：124-128.