失稳重力式挡土墙加固方法的探讨与应用

2011-04-14马全珍钟秀梅张宝华

山西建筑 2011年12期

马全珍钟秀梅张宝华

1 概述

挡土墙作为一种有效的支挡结构物在天然边坡或填土边坡中得到广泛应用，重力式挡墙是主要结构形式之一。随着时间的推移，在其投入使用5年～10年以后，由于种种原因，各地许多挡土墙尤其是重力式挡墙相继出现了不同程度的失稳现象。尽管其建设的时间、地点甚至具体设计参数不尽相同，但其失稳形式却十分相似。因此，重力式挡墙失稳问题具有一定的普遍性。如何根据不同的失稳问题，有针对性地采取有效的加固措施，已经成为一个非常紧迫的研究课题。

2 失稳事故形式及原因分析

2.1 失稳事故形式

重力式挡墙是经常采用的一种边坡支护结构形式，由于其取材方便、工程造价相对较低，在建筑边坡高度不大时(一般高度H＜8 m)经常被采用。重力式挡墙常见的失稳事故形式为:

1)整体滑动破坏;

2)挡墙变形过大，如鼓肚、墙体开裂、墙顶侧移过大等;

3)局部垮塌;

4)整体垮塌等。

2.2 原因分析

挡土墙技术是国内外已广泛推广应用的成熟技术，我国已制定了详细的设计和施工规范，但仍有相当一部分重力式挡土墙在建成初期或运行一定时期后发生变形或严重失稳现象，综合分析其主要原因如下:

1)施工质量不高。挡土墙内空隙较多，砌筑砂浆不饱满;墙后填土密实度未达到设计要求;部分挡土墙泄水孔设置数量偏少，且多数泄水孔堵塞，不利于及时排水。

2)后期使用过程中超过了原设计挡墙的承载能力。如增加墙顶荷载、由于种种原因增加墙高等。

3)后期使用中因各种原因需要开挖坡脚或爆破震动等。

4)后期维护不善，造成泄水管堵塞。墙后水体不能顺利排出，造成浸泡墙后填土，增加了挡墙侧向土压力。

3 常用加固方法

3.1 研究思路

对于失稳挡土墙，最简单的处理方法是在墙体外侧压土或附加一个重力式支挡墙作为支撑，但工程量大，且需要重新征地，除紧急抢险工程外，该方案不能采用。理想的加固方案必须具备以下条件:

1)不破坏原工程的基本结构，所实施的加固方案既能保留挡土墙的既有优越性，又能保证不影响其使用功能。

2)根据场地周边环境限制条件，选择施工可操作性强的加固方案。

3)施工工艺相对简单，工程造价低，施工工期短。

3.2 方案制定

不同类别和性质的重力式挡土墙失稳事故原因不同，其加固方法也不尽相同。常用的方法如下:

1)新增抗滑桩。新增抗滑桩在多数情况下均可使用，但随地质条件、外部环境的不同，其加固费用差别很大。新增抗滑桩可根据墙身安全情况、场地限制条件等考虑墙前或墙后加固。

2)格构式锚杆(索)。采用钢筋混凝土板+预应力锚杆(索)并结合竖向锚筋对原挡土墙进行支挡。该方法适用广泛，造价较低，施工灵活、方便。

3)树根桩法。挡土墙抗滑稳定系数和抗倾覆安全储备略微不足时，可采用树根桩法加固。该方法施工机械小，施工方便，适用于场地空间狭小的情况。

4)支墩法。对于挡土墙高度小于5 m的矮挡墙可采用支墩法，即采用局部增大挡土墙截面的方法。该方法造价低，施工灵活、方便。

3.3 挡土墙加固配套措施

挡土墙加固是一个系统工程，它需要考虑多种因素的作用，因此，挡土墙的加固配套措施是多方面的，它包含了岩土工程本身、结构加固配套技术、水文和气候多个方面等因素，以下措施可划分在加固配套措施要求中。

1)采用注浆技术改善岩土体特性，提高岩土体自身强度和稳定性;

2)增设防水、排水措施，消除水力作用或减轻对岩土体的不利作用;

3)坡顶削坡减载，将上部一定高度的挡土墙拆除，对填土进行放坡并做好坡面防护。

4 工程实例

4.1 深圳市某中学运动场挡土墙加固工程

4.1.1 工程概况

场地位于深圳市宝安区某中学内，挡土墙有两段出现变形开裂:西北侧和东北侧，均为浆砌石重力式挡土墙。

4.1.2 加固方案

1)西北侧挡土墙。西北侧挡土墙为一级挡土墙，墙高约8 m，墙后填土较厚。经计算，其抗滑移稳定性、抗倾覆稳定性均不满足要求。本段挡土墙坡脚为空地，坡顶为运动场。若在坡脚采用增加一新重力式挡土墙方法加固，势必要占用坡脚较多平面位置，将对该处拟建的建筑物、小区道路等造成较大影响。因此采用墙前新增抗滑桩、桩间设置桩板墙的加固方案(见图1)。

2)东北侧挡土墙。东北侧挡土墙墙高5.0 m～7.0 m，墙面近于垂直，墙体上已出现局部开裂，墙顶道路路面有较多横向裂缝，距墙顶约10 m远处有两层职工宿舍楼。采用墙后树根桩加固，另外对松散的填土采用静压注水泥浆加固处理(见图2)。