范 偉，楊衛(wèi)星，吳立鵬，陳建斌

（武漢市政工程設計研究院有限責任公司，湖北 武漢 430023）

0 引言

擋土墻是指支承路基填土或山坡土體、防止填土或土體變形失穩(wěn)的構造物。隨著城市化的快速發(fā)展，城市建設在道路邊坡、河道護岸和橋梁橋臺等方面都大量應用擋土墻。然而，擋土墻滑塌事故時有所見，究其原因墻后填土好壞對擋土墻的強度及穩(wěn)定與否起著至關重要的作用。本文以武漢地區(qū)某渠道鋼筋混凝土懸臂式擋土墻為例，探討了擋土墻墻后回填土的質(zhì)量對擋土墻強度及穩(wěn)定性的影響。

1 工程概況

某渠道擋土墻墻凈高3m，基礎埋深0.8m，墻厚0.35m，基礎底寬3.5m，采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土懸臂式擋土墻結(jié)構。墻后為寬4m馬道及高2m一級邊坡，邊坡坡比為1∶3。擋土墻橫斷面見圖1。

圖1 擋土墻橫斷面（單位：mm）

該擋土墻采用大開挖方式施工。針對墻后需要回填土，設計文件中要求擋土墻墻背不得采用含淤泥、植物根莖、雜草等雜物回填，應選擇透水性強的填料，且待墻體混凝土強度達到100%以后方可分層填筑夯實，其壓實系數(shù)不小于95%。

實際工程施工完成后在擋土墻位移監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)一段擋土墻水平位移較大，初步分析墻后填土施工質(zhì)量好壞是問題關鍵。為深入了解擋土墻墻后填土狀況，進一步驗證擋土墻水平位移的影響因素，擬通過室內(nèi)外試驗手段以及經(jīng)驗推算相結(jié)合的方式，測求擋土墻墻后填料的密實度與強度參數(shù)之間的關系。

2 擋土墻墻后回填土分析方法

（1）選擇有代表性標段的擋土墻，對墻后填料進行原位靜力觸探，觸探深度為馬道以下4m，試驗點位置分別用試1、試2和試3表示。其中：試1處擋土墻墻頂部有一定變形，約1 cm，墻體未產(chǎn)生滑移現(xiàn)象；試2處發(fā)生滑移，滑移量50 cm以上；試3處未發(fā)生任何滑移或變形情況。

（2）采用坑探和輕型洛陽鏟鉆探的方式，查明上述標段擋土墻墻后填料的主要成分和分布狀態(tài)，并對填料取環(huán)刀樣，以測試原狀樣的天然密度、天然含水率。取樣深度控制在馬道以下2.5m。

（3）取上述位置墻后填料擾動樣，進行液塑限以及室內(nèi)輕型擊實試驗，以測求填料的最佳含水率和干密度，并以此為依據(jù)，計算現(xiàn)場擋土墻墻后回填土的壓實度。

（4）根據(jù)原位靜力觸探結(jié)果，推算墻后回填料強度指標和綜合內(nèi)摩擦角，以此建立填料強度和壓實度之間的對應關系。

3 擋土墻墻后回填土試驗數(shù)據(jù)分析

3.1 現(xiàn)場填料取樣描述

試1和試3處墻后填料為（1-3）新近填土，主要由黏性土構成，呈黃色（見圖2）。試2處墻后填料主要由建筑垃圾和淤泥質(zhì)黏土構成，并夾有大量碎石和磚塊，密實度較差，呈松散狀（見圖3）。

圖2 試1和試3處土樣

圖3 試2處土樣

3.2 墻后填料室內(nèi)擊實試驗（輕型擊實）

試1處墻后填料擊實曲線見圖4；試3處墻后填料擊實曲線見圖5；試1、試3處擊實試驗結(jié)果見表1；墻后填料基本物理參數(shù)見表2。

圖4 試1處墻后填料擊實曲線

圖5 試3處墻后填料擊實曲線

表1 擊實試驗結(jié)果

表2 墻后填料基本物理參數(shù)表

根據(jù)表2可知，試1處和試3處擋土墻墻后填料的天然含水率為27.2%～34.3%，壓實度為83%～92%，平均壓實度為86%～87%，略小于設計壓實度95%。從以上2處擋土墻情況來看，擋土墻運行情況良好；試2處擋土墻墻后填料天然含水率為44.4%，壓實度為74%，遠低于設計壓實度95%。

3.3 墻后填料強度指標分析

根據(jù)原位靜力觸探試驗結(jié)果，2.8m以上比貫入阻力Ps值為 0.55～0.60 MPa，2.8 m以下Ps值為 0.80～0.90MPa。

根據(jù)《鐵路路基支檔結(jié)構設計規(guī)范》（T B 10025—2006）中第4.2.5條文說明，綜合考慮本次現(xiàn)場原位靜力觸探試驗結(jié)果，采用式（1）推算墻后填料等效綜合內(nèi)摩擦角φ0。推算強度參數(shù)見表3。

式中：φ為土的內(nèi)摩擦角，(°)；c為土的黏聚力，kPa；γ 為土的容重，kN/m3；H為擋土墻高度，m。

表3 推算強度參數(shù)

根據(jù)上述等效綜合內(nèi)摩擦角計算擋土墻抗滑：試1、試3處計算得出抗滑系數(shù)kc=1.7，立墻最大彎矩M=121 kN·m，裂縫寬度w=0.10 mm；試2處計算得出抗滑系數(shù)kc=1.1，立墻最大彎矩M=185 kN·m，裂縫寬度w=0.24mm。

4 結(jié)語

（1）根據(jù)試驗數(shù)據(jù)，墻后回填土壓實度（輕型擊實）為74%～92%，3個試驗點的平均值分別為87%、74%和86%，低于設計要求的95%，這表明施工中，填土壓實度遠低于設計要求。

（2）墻后回填土料和回填質(zhì)量不同，擋土墻運行情況有較大差異。試1和試3處擋土墻墻后回填土壓實度均值分別為87%和86%，回填料為黃色黏土，擋土墻未進一步發(fā)生變形、傾斜或位移現(xiàn)象，運行情況良好；而試2處擋土墻墻后回填土壓實度僅為74%，遠低于設計要求，回填料為雜填土和淤泥質(zhì)土，在墻后回填到位后立即發(fā)生墻體滑移和開裂現(xiàn)象，在及時進行墻前回填反壓后才能穩(wěn)定。

（3）根據(jù)強度指標推算的回填土等效綜合內(nèi)摩擦角φ0的驗算情況來看，當 φ0=27°時，擋土墻在無水工況條件下墻體的穩(wěn)定性、強度和裂縫寬度均滿足規(guī)范要求；當 φ0=13°時，擋土墻在無水工況條件下墻體的穩(wěn)定性遠遠低于規(guī)范要求的安全系數(shù)，實際墻體受力超出設計強度，必然發(fā)生擋土墻滑移、墻體變形乃至發(fā)生斷裂。這與現(xiàn)場實際情況非常吻合。

（4）擋土墻墻后回填土的質(zhì)量對擋墻強度及穩(wěn)定性的影響很大，在工程設計及施工過程中應特別注意對回填土的成分及壓實度進行嚴格控制，才能保證擋土墻的安全穩(wěn)定。