張 學(xué) 哲

(核工業(yè)江西工程勘察研究總院有限公司，江西 南昌 330096)

重力式擋土墻是依靠自身重力來抵抗側(cè)向土壓力、保持墻背土體穩(wěn)定性的建筑物，廣泛用于公路、鐵路、水利、土木及礦山等工程中[1]。隨著使用年限的增長，其穩(wěn)定性不斷衰減，甚至出現(xiàn)變形失穩(wěn)現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致墻后土體滑移，造成重大的生命和財(cái)產(chǎn)損失。國內(nèi)很多學(xué)者針對重力式擋土墻病害成因和加固措施投入大量精力。唐佳[2]通過分析交通荷載下?lián)跬翂Φ氖Х€(wěn)機(jī)理，提出土體注漿和預(yù)應(yīng)力錨桿加固方法；朱彥鵬等[3,4]提出運(yùn)用框架預(yù)應(yīng)力錨桿加固技術(shù)對重力式擋土墻進(jìn)行加固；方俊杰等[5]提出錨注聯(lián)合加固方法；何國善[6]通過分析擋土墻的一些病態(tài)和質(zhì)量安全隱患表現(xiàn)及其成因，提出擴(kuò)大墻基及墻身斷面、較小墻背土壓力、外設(shè)阻滑構(gòu)筑物和施加外力等措施；張友葩等[7]提出采用加筋噴射混凝土，高壓注漿和預(yù)應(yīng)力錨桿的聯(lián)合加固方式對失穩(wěn)擋土墻進(jìn)行加固。

筆者結(jié)合某學(xué)校漿砌塊石擋土墻的實(shí)況，開展該擋土墻的變形原因與加固方法研究，為類似擋土墻加固工程的設(shè)計(jì)提供了參考。

1 工程概況

某學(xué)校宿舍樓西側(cè)漿砌塊石擋土墻，長約60 m，高4.8 m～6.5 m(不含基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約1.5 m)，墻背垂直，墻面坡度1∶0.2，頂寬約0.5 m，底寬1.5 m～2 m。擋土墻自2005年建成使用后，已運(yùn)行15年，目前，該擋土墻局部墻身凸出、墻體外傾，造成坡頂路面出現(xiàn)多條斷開裂縫和下沉位移現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，墻頂護(hù)欄外傾，局部擋墻出現(xiàn)裂縫，部分冠梁斷裂，上部道路向擋墻一側(cè)偏移，路面被拉裂，縱向裂縫最大寬度可達(dá)5 cm，沉降差最大可達(dá)3 cm。如不及時(shí)采取加固措施，將產(chǎn)生大范圍倒塌破壞，后果嚴(yán)重。

2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)前期巖土工程勘察資料，擬加固擋土墻所在區(qū)域地層分布從新到老主要有：雜填土、粉質(zhì)粘土、全風(fēng)化千枚巖和強(qiáng)風(fēng)化千枚巖。各巖土層的力學(xué)參數(shù)建議值見表1。

①雜填土：厚0.5 m～2.5 m。標(biāo)貫擊數(shù)3擊～6擊，標(biāo)準(zhǔn)擊數(shù)4擊。

②粉質(zhì)黏土：厚0.5 m～2.4 m，可塑。標(biāo)貫擊數(shù)8擊～15擊，標(biāo)準(zhǔn)擊數(shù)9擊。

③全風(fēng)化千枚巖：原巖結(jié)構(gòu)基本破壞，呈粘土狀。厚5.80 m～10.20 m。標(biāo)貫擊數(shù)30擊～48擊，標(biāo)準(zhǔn)擊數(shù)38擊。

④強(qiáng)風(fēng)化千枚巖：千枚狀、片狀構(gòu)造，巖體破碎，為極軟巖，風(fēng)化厚度大。標(biāo)貫擊數(shù)55擊～102擊。標(biāo)準(zhǔn)擊數(shù)85擊。

表1 各巖土層的力學(xué)參數(shù)建議值表

3 擋土墻變形原因分析

通過對擋土墻設(shè)計(jì)圖紙和施工技術(shù)資料的分析，結(jié)合現(xiàn)場情況的調(diào)查，導(dǎo)致?lián)跬翂ψ冃蔚闹饕蚴牵?/p>

1)施工單位未按原設(shè)計(jì)圖施工，擋土墻全長未設(shè)一條變形縫，造成該擋土墻內(nèi)產(chǎn)生的各種應(yīng)力無法釋放。

2)墻身預(yù)設(shè)的泄水孔無出水痕跡，墻后填土未按設(shè)計(jì)要求設(shè)置反濾層，大部分排水孔已堵塞。極端降雨情況下，墻背土體飽和度增加，形成較大的側(cè)向土壓力[10]。

3)墻身砌筑質(zhì)量偏差，塊石之間水泥砂漿灌縫不密實(shí)，墻身表面灰縫不平整，擋土墻整體性較差。

4)墻頂背側(cè)種植高大喬木，雖然其根系有一定固土作用，但對擋土墻產(chǎn)生了較大附加荷載，增大了側(cè)向土壓力。

5)坡頂?shù)缆奋囕v的不斷運(yùn)行，使墻背填土始終處于一種擾動狀態(tài)，這種擾動改變了擋土墻的工作環(huán)境及受力條件，給擋土墻安全造成不利影響[2]。

4 擋土墻加固方案

4.1 加固方案比較

根據(jù)擋土墻結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及周邊環(huán)境條件，提出了以下幾個(gè)方案做比選。

1)拆除重建?？梢詮氐捉鉀Q擋墻失穩(wěn)問題，但需大范圍臨時(shí)放坡，土方開挖回填量大，投資金額高，花費(fèi)時(shí)間長，且嚴(yán)重影響學(xué)校的正常教學(xué)秩序[9]。

2)加厚擋土墻。在現(xiàn)有擋土墻外側(cè)新建漿砌塊石擋土墻，與原擋墻連成一體，通過提高擋墻自重增加抗傾覆、抗滑移能力。但新增墻體將超出用地紅線，影響坡腳擬建道路規(guī)劃。

3)墻背微型樁加固。在現(xiàn)有擋土墻背側(cè)設(shè)置微型樁，通過擋土、減少擋土墻所受側(cè)壓力加固既有擋土墻。但需清除坡頂苗木，同時(shí)可能影響墻后各類管線，建設(shè)單位不同意。

4)格構(gòu)式錨索擋土墻。墻后全、強(qiáng)風(fēng)化片巖與水泥砂漿粘結(jié)性較好，有效錨固段能滿足要求。同時(shí)施工不需單獨(dú)占用場地，對周邊環(huán)境影響不大。設(shè)計(jì)采用該方法。

4.2 擋土墻加固方案

格構(gòu)式錨索擋土墻是通過預(yù)應(yīng)力錨索、格構(gòu)梁和擋板聯(lián)合作用的一種加固方式。它可以減少預(yù)應(yīng)力損失，和既有失穩(wěn)擋土墻充分結(jié)合，形成一個(gè)有機(jī)的整體，共同抵抗外荷載，從而使失穩(wěn)擋土墻恢復(fù)甚至超過原有的支擋能力[7]。

設(shè)計(jì)格構(gòu)梁截面尺寸320 mm×320 mm，采用C30混凝土澆筑，錨索橫向和縱向間距2.5 m，采用3s15.2鋼絞線，孔徑130 mm，M30水泥砂漿灌漿，第一排長11.0 m，第二排長9.0 m，錨固段長5.0 m，預(yù)應(yīng)力100 kN，第一錨點(diǎn)設(shè)于原擋墻坡頂以下2.0 m，錨索傾角15°～20°。格構(gòu)梁內(nèi)掛雙層雙向Φ10@200 mm HRB400級鋼筋網(wǎng)，噴射C20混凝土擋板，厚160 mm，每塊混凝土擋板內(nèi)設(shè)泄水孔，穿過原有擋土墻，孔徑100 mm，孔后塞反濾包，外傾坡度5%。每隔15 m～20 m設(shè)置伸縮縫，縫寬2 cm～3 cm，填塞瀝青麻筋或?yàn)r青木板[8]，采用混凝土壓頂，寬800 mm，厚320 mm，墻頂設(shè)置護(hù)欄，高1.5 m。設(shè)計(jì)擋土墻加固剖面圖見圖1，立面圖見圖2。

設(shè)計(jì)邊坡工程安全等級為二級，坡頂滿布均載，大小20 kPa。由于原漿砌塊石擋土墻已發(fā)生形變，忽略其承載能力，計(jì)算中將其視為墻后填土[11]，安全性更有保障?？紤]錨桿層數(shù)、擋墻位移大小、支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度和施工方法等因素，將巖土自重及坡頂荷載產(chǎn)生的墻背側(cè)壓力分布近似按庫侖理論取為三角形分布，側(cè)向巖土壓力修正系數(shù)取1.2，將墻高范圍內(nèi)土的指標(biāo)加權(quán)平均后視為單層土，同時(shí)考慮墻背即為原重力式擋土墻，適當(dāng)提高土的物理力學(xué)性質(zhì)以及墻背與填土的摩擦角。立柱按支承于剛性錨桿上的連續(xù)梁計(jì)算內(nèi)力，擋板簡化為支撐在立柱上的水平連續(xù)板，整體穩(wěn)定驗(yàn)算采用圓弧滑動法。借助于理正巖土6.5版軟件進(jìn)行分析計(jì)算，格構(gòu)梁和擋土板的配筋滿足要求。整體穩(wěn)定性最小安全系數(shù)K=1.654>1.25，滿足要求。

5 結(jié)語

通過現(xiàn)場調(diào)查，分析了某學(xué)校漿砌塊石擋土墻變形原因，主要是擋墻全長未設(shè)變形縫、墻后填土未設(shè)反濾層、墻身砌筑質(zhì)量偏差、坡頂種植高大喬木以及坡頂交通影響。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，筆者提出4種針對性的加固方案，通過比選，采用了格構(gòu)式錨索擋土墻加固方法，該方法無需單獨(dú)占用場地，對周邊環(huán)境影響較小，對類似擋墻加固工程具有一定參考意義。