易平

（中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌 330038）

自嵌塊加筋擋土墻是一種新型的復(fù)合擋土體系，由結(jié)構(gòu)填土、土工格柵、自嵌擋土砌塊等組成。因其具有節(jié)省工程投資、生態(tài)和美化環(huán)境等方面的優(yōu)點，在水利、交通、住宅小區(qū)等工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[1]。江西省某工程進行場地平整時，雙臺階加筋擋土墻采用自嵌塊結(jié)構(gòu)型式，擋墻高度在18～25 m之間，采用的檔墻平均高度為20 m左右，最高處達到25 m。該自嵌塊加筋擋土墻建設(shè)完工不到2年的時間，其中約60 m長度擋土墻先后出現(xiàn)2次失穩(wěn)現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為面墻自嵌塊大面積脫落、面墻裂縫上下貫通、斷裂和加筋體變形外鼓等。擋墻失穩(wěn)現(xiàn)象存在重大安全事故隱患，直接威脅到墻腳道路車輛與行人，以及附近居民的安全，必須及時采取擋墻加固安全措施。本文擬通過對該工程自嵌塊擋土墻失穩(wěn)情況的現(xiàn)場調(diào)查，進行勘察鉆孔取樣、室內(nèi)試驗和整體穩(wěn)定性計算分析，分析自嵌塊加筋擋土墻失穩(wěn)各種原因，提出工程聯(lián)合加固處理的安全技術(shù)方案，及時消除事故隱患。

1 概況

1.1 工程地質(zhì)條件

依據(jù)勘察報告資料，工程地層主要為紫紅色加筋填土，呈濕、松散狀態(tài)，主要由全風(fēng)化—中風(fēng)化砂礫巖碎屑、碎塊及砼塊組成，均屬新近人工填筑土層。下臥紫紅色強風(fēng)化砂礫巖，砂礫質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，風(fēng)化裂隙較發(fā)育，浸水易分解。加筋擋土墻各巖土層物理力學(xué)指標（建議值）見表1。

表1 巖土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標

1.2 加固前自嵌塊加筋擋土墻設(shè)計

自嵌塊加筋擋土墻基礎(chǔ)均采用C20毛石砼結(jié)構(gòu)，地基土座落在壓縮性低、強度較高的強—中風(fēng)化砂礫巖層上。該段擋土墻全長為60 m，設(shè)計墻面板向后仰傾斜，傾斜角約為10°，下階墻高為11.0 m，上階墻高為9 m，墻后設(shè)多層單向復(fù)合土工格柵，下階每層土工格柵長度為10.0 m，上階每層土工格柵長度為8.0 m，層間距為0.4～0.6m，格柵采用單向聚乙烯土工格柵，一次拉伸成型，無焊接點的單向聚乙烯（PE）土工格柵，極限抗拉強度為170 kN/m，延伸率≤13%；錨固棒采用玻纖尼龍合成，縱向沖擊強度為20～50 MPa，縱向彎曲強度為550～900 MPa。其設(shè)計標準斷面見圖1。

圖1 自嵌塊擋土墻加固前設(shè)計標準斷面

1.3 質(zhì)量檢測情況

1.3.1 擋墻變形監(jiān)測

現(xiàn)場采用無人機、全站儀對該段擋土墻變形進行了全面監(jiān)測?，F(xiàn)場監(jiān)測情況統(tǒng)計，施工完成兩年來，該段墻體的最大變形為0.858 m，最小變形為0.243 m。這種變形一方面是加筋土擋墻本身的變形，另一方面是擋墻下部毛石砼基礎(chǔ)發(fā)生的轉(zhuǎn)動造成的變形。

1.3.2 壓實度的檢測

壓實度直接影響加筋土的質(zhì)量。一般設(shè)計要求該工程的壓實度為95%。技術(shù)人員在現(xiàn)場抽樣檢測了部分土工格柵位置處的干密度和含水率，同時進行室內(nèi)試驗測出了填料的最大干密度和最優(yōu)含水率。依據(jù)檢測結(jié)果，計算出壓實度在82.35%～97.29%之間，且大部分抽檢點不能滿足設(shè)計要求。

1.3.3 土工格柵的豎向布置及含水情況

在現(xiàn)場的上部加筋體、下部加筋體的頂部各鉆了3個孔，鉆孔的深度為加筋土擋墻的高度，以監(jiān)測填料類型、土工格柵布置情況以及填料含水情況。從鉆孔情況來看，個別鉆孔揭露地下水，大部分鉆孔在加筋范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)積水現(xiàn)象。土工格柵鋪設(shè)基本與設(shè)計吻合，填料類型一致。下部加筋體的加筋長度，延伸至上部加筋體基礎(chǔ)位置。

2 失穩(wěn)原因分析

2.1 墻體整體穩(wěn)定性分析

技術(shù)人員依據(jù)勘察報告提供的物理力學(xué)參數(shù)，采用簡化Bishop圓弧穩(wěn)定分析法，在天然工況下，得到擋墻的整體安全系數(shù)僅為1.014。說明擋墻處于欠穩(wěn)定的極限平衡狀態(tài)狀態(tài)，不能滿足規(guī)范規(guī)定的整體穩(wěn)定性系數(shù)不小于1.35的要求[3]。

2.2 加筋擋土墻失穩(wěn)原因

由于加筋土擋土墻墻面是由多塊面板構(gòu)成，面板預(yù)制塊之間僅采用玻纖尼龍合成的錨固棒連接，相對孤立。單塊面板難以承載施加的預(yù)應(yīng)力，從而造成墻面的不均勻變形。在自嵌塊加筋擋土墻施工中，墻體砌塊體為逐層干砌而成，墻體產(chǎn)生了向后仰的角度。上層塊體自重逐層向下層傳遞，當最上層塊體重心線超出最下層自嵌塊后緣時，最上層自嵌塊重量對最下層的塊體已不起作用[1-2]。

施工過程中自嵌塊擋土墻砌筑不平整，施工質(zhì)量不高。加之墻體及后堆放棄土未經(jīng)層層壓實，孔洞率高，隨著降雨入滲，增加了墻體的水平推力，使得擋土墻失穩(wěn)概率迅速增加。下部加筋體壓實度不夠，變形較大，直接導(dǎo)致上部加筋體基礎(chǔ)不穩(wěn)，這也是上部加筋體變形較大的原因。

3 加固方案及實施效果

3.1 加固方案的選擇

擋土墻加固方案分為對下部加筋體和上部加筋體的加固兩個部分，其綜合加固措施既具有各自獨特的作用，又需要彼此結(jié)合、相互依托，共同形成承載體系。設(shè)計方案以“經(jīng)濟合理、技術(shù)可靠、施工方便”為原則，充分考慮被保護對象的使用功能及現(xiàn)狀地形。

常用的加筋土擋土墻加固方法是在墻體外側(cè)壓土或附加一個重力擋墻作為外支撐。該項目下部加筋體擋墻坡腳位置道路上，無法實施填土，但有重力擋處在墻施工的場地?？紤]到重力式擋土墻施工工藝相對簡單、施工速度快，最后選擇采用重力式擋土墻反壓來提高下部加筋體擋墻的整體穩(wěn)定性。

上部加筋體無法采用重力式擋土墻反壓，對其所實施的加固方案不能破壞原工程的基本結(jié)構(gòu)，既要完全保留加筋土擋土墻的優(yōu)越性，又不影響其使用功能。綜合比較后，選擇采用“鋼筋混凝土面板+預(yù)應(yīng)力錨索+格構(gòu)梁”的方案進行防護。

3.2 加固方案設(shè)計

1）下部重力式擋土墻設(shè)計。重力式擋土墻墻身采用C20素砼澆筑，墻高為14.2 m，面坡坡度為1∶0.35，背坡坡度為1∶0.09，墻頂寬為1.0 m，基礎(chǔ)埋深為3.2 m，基礎(chǔ)底寬為5.6 m，從下往上分層澆筑，基底落于強—中風(fēng)化巖。每10～15 m設(shè)置一道寬20～30 mm的沉降縫（伸縮縫），自墻頂做到基底，縫中填塞瀝青麻筋，填塞深度不應(yīng)小于150 mm。沿墻體橫向設(shè)泄水孔，泄水孔的尺寸為100 mm的PVC圓管，網(wǎng)度為2.5 m×2.5 m，外斜坡度5%，泄水孔應(yīng)保持暢通無阻；擋墻基礎(chǔ)必須分段跳槽開挖，嚴禁一次性全面開挖，分段長度不超過10 m。平臺平鋪500 mm厚黏土壓實防滲，防止雨水下滲進入下部擋土墻內(nèi)部。

2）上部預(yù)應(yīng)力錨索。根據(jù)現(xiàn)場情況，在失穩(wěn)擋土墻部位設(shè)置鋼筋混凝土面板，混凝土面板厚0.20 m，其間配間隔150 mm的雙層雙向鋼筋，橫豎向主筋均采用Ф14 mm HRB400鋼筋，節(jié)點采用Ф10 mm的支撐筋連接。板身混凝土采用C30，混凝土保護層厚度不小于35 mm，沿墻體橫向設(shè)泄水孔，泄水孔的尺寸為100 mm的PVC圓管，網(wǎng)度為2.5 m×2.5 m，外斜坡度為5%，泄水孔應(yīng)保持直通無阻。

錨索格構(gòu)梁橫梁與豎向肋柱截面尺寸采用0.40 m×0.40 m，橫梁和肋柱的水平與豎向間距均為3.0 m。在橫梁和肋柱節(jié)點設(shè)置預(yù)應(yīng)力錨索，預(yù)應(yīng)力錨索長度為25～30 m，錨固段長度為10 m，錨索孔孔徑為150 mm，錨索與水平線夾角為15°，錨索孔成孔過程中出現(xiàn)塌孔，應(yīng)跟管鉆進。錨索采用4根Ф15.24 mm的鋼絞線制作，注漿材料用純水泥漿，水灰比（0.45～0.55）∶1，采用P.O42.5強度等級的普通硅酸鹽水泥，加適量的早強劑，其28 d無側(cè)限抗壓強度應(yīng)不小于25 MPa。錨索的軸向拉力設(shè)計值為300 kN，鎖定值為200 kN，自嵌塊擋土墻加固設(shè)計標準斷面如圖2所示。

圖2 自嵌塊擋土墻加固設(shè)計標準斷面

3.3 實施效果分析

依據(jù)勘察報告提供的物理力學(xué)參數(shù)，采用簡化Bishop圓弧穩(wěn)定分析法，在天然工況下，得到加固后的擋墻整體安全系數(shù)為1.847，能滿足規(guī)范規(guī)定的整體穩(wěn)定性系數(shù)不小于1.35的要求。

加筋土擋墻加固歷經(jīng)4個多月結(jié)束。隨后展開了1個水文年的現(xiàn)場監(jiān)測，其監(jiān)測結(jié)果表明錨索預(yù)應(yīng)力值穩(wěn)定，上下部擋墻墻面位移變形值基本為0，對工程原設(shè)計的使用功能無不良影響，加筋擋墻工程加固效果顯著。

4 結(jié)論

1）對失穩(wěn)多臺階自嵌塊加筋擋土墻采用“重力式擋土墻+鋼筋混凝土面板+預(yù)應(yīng)力錨索+格構(gòu)梁+注漿”聯(lián)合加固技術(shù)合理有效，使墻面脫落和弧形外鼓得到約束，擋土墻位移得到了有效地控制，整體穩(wěn)定性系數(shù)從1.014提升到1.847。

2）由于多臺階加筋擋土墻自身的缺陷和施工問題，自嵌塊面板之間沒有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)聯(lián)系，相對孤立存在，不適合采用自嵌塊面板。建議采用抗剪能力和適應(yīng)變形能力較好的鋼筋混凝土面板或格賓面板，以保證墻面的整體穩(wěn)定性。

3）加筋土工程需加強日常監(jiān)測、巡查。一旦發(fā)生變形等失穩(wěn)前兆，須派專人進行實時監(jiān)測，同時分析原因，采取相應(yīng)措施，及時消除事故隱患。否則發(fā)生坍塌，威脅生命安全。