某水库岸边挡土墙不均匀沉降原因分析及加固处理方案

□景志杰

水工挡土墙是各类水工建筑物中最常见的一类建筑物，挡土墙的稳定性不但受水文气象、地形地貌和地质条件等自然因素的影响，还受到建筑物复杂程度、施工条件和技术水平等人为因素的制约。工程中常常会遇到挡土墙产生不均匀沉降或其他变形破坏的问题，尤其是地下水位变化大、墙后填土高、地质条件差的高墙。对产生变形的挡土墙变形原因进行分析，进而对其采取加固处理措施，保障其安全稳定具有重要的意义。此文以某水库岸边扶壁式挡土墙为例，分析其产生不均匀沉降的原因，并提出加固措施。

1.工程概况

北方某水库岸边建有取水泵站，泵站进水口一侧设有钢筋混凝土扶壁式挡土墙。挡土墙前为水库库区，墙后为泵站厂区地面。挡土墙共计两块，单块长12m，墙高11m，墙底总宽9m，扶壁间距4.2m。挡土墙及其前后结构剖面图见图1。

工程完工后第二年，发现两块挡土墙之间有相对水平位移，挡土墙产生不均匀沉降。通过接下来几个月的观察，发现挡土墙变形有逐步加剧的趋势，如不采取措施阻止其变形，可能会造成挡土墙失稳，进而危及其后的变配电室，甚至对整个取水工程产生严重影响。有必要对挡土墙产生不均匀沉降的原因进行分析，提出加固措施，防止变形加剧。

2.不均匀沉降原因分析

从表观看，两块挡土墙仅在分缝处顶部产生较大的水平位移和沉降，而东侧挡土墙与泵房分缝处及西侧挡土墙与西侧建筑物分缝处均未产生明显的水平位移和沉降，两块挡土墙分缝处趾板顶未发现明显的水平位移，仅在趾板端部有轻微相对沉降，挡土墙未发生水平滑动。挡土墙扶壁顶与立墙结合处未产生裂缝，挡土墙结构完好，未破坏。

根据施工图阶段地勘情况，挡土墙坐落于碎石层基础上，碎石层厚3.5m，其下为1.5m 厚轻粉质壤土层和深厚碎石层。挡土墙发生变形后，对挡土墙前、后分别进行了补充地勘，发现挡土墙基底自上而下依次为4.3m 厚粗砾层、1.2m 厚重粉质壤土层和较厚的卵石层。补充地勘报告中基底碎石（粗砾）层和其下轻（重）粉质壤土层的压缩模量均比施工图阶段地勘报告中的数值小很多，压缩模量小极易产生竖向沉降。

从施工过程看，挡土墙基础均为原基，并无回填或其它处理措施。开挖完的挡土墙建基面未发现地层有不均匀现象，基础不同部位可能存在含水率不均问题。

综上分析，挡土墙产生不均匀沉降的原因很可能是由于实际地层与施工图阶段地层发生变化，承载力和压缩模量减小，施工时基础各部位含水率不均，从而造成挡土墙的不均匀沉降，挡土墙并非结构破坏。

3.加固处理方案比选

根据补充地勘资料对挡土墙进行稳定复核，发现挡土墙稳定性不满足要求。为防止挡土墙不均匀沉降进一步扩大，同时预防沿软弱夹层产生深层滑动，需要采取必要的工程措施进行加固。结合工程布置及地勘情况，拟定了如下4 个处理方案。

方案1，拆除重建。该方案需要将发生沉降变形的挡土墙、挡土墙顶部检修间及变配电室全部拆除重建。拆除后首先对挡土墙基础采用混凝土灌注桩进行处理。挡土墙重建好后对厂区采用碎石土进行碾压回填，并重建检修间及变配电室。检修间及变配电室基础采用水泥混凝土搅拌桩进行处理。

方案2，挡土墙后设锚固桩抗滑，墙趾灌浆。在挡土墙后距底板根部22m 处设两排锚固桩，在距厂区地面下1.5m 处设2 根锚索与挡土墙连系，采用锚索紧拉挡土墙。在墙趾前设3 排灌浆孔，倾斜角度分别为45°、60°和75°。

方案3，挡土墙前设抗滑桩，墙趾灌浆。在挡土墙前设两排抗滑桩，桩顶设承台，承台顶设立墙。在墙趾前设3排灌浆孔，倾斜角度分别为45°、60°和75°。立墙与承台之间设钢筋混凝土支挡板。挡土墙前设矩形槽，槽内回填壤土并绿化，矩形槽至承台立墙顶用混凝土板封顶，墙前混凝土板下形成空箱。

方案4，挡土墙前进水渠侧向设抗滑桩（墙）并填土，墙趾灌浆。该方案大体与方案3 相似，只是将挡土墙前正向布桩改为顺进水口的侧向布桩。

这4 个处理方案的优、缺点对比分析见表1。

通过对以上4 个方案的对比分析，虽然方案3 工程投资不是最小，但是该方案的施工难度最小，工期较短，且基本可以掩盖挡土墙已经发生倾斜的缺陷，不影响外观，优势明显。故推荐采用方案3 对挡土墙进行处理。

4.加固处理方案总体布置

在挡土墙前距立墙8.4m 和13.2m处设两排抗滑桩，桩径1.5m，桩长16m，桩顶高程1026m，间距3.28m。桩顶设承台，承台宽7.6m，高2.0m，承台顶设5.5m 高立墙。桩身及承台混凝土强度等级为C30。在墙趾前设3 排灌浆孔，竖向倾斜角度分别为45°、60°和75°，灌浆孔间距1.8m，灌浆平均深度12m，初定灌浆压力0.3MPa。立墙与承台之间设钢筋混凝土支挡板，支挡板厚0.6m。挡土墙前设矩形槽，槽宽1.1m，深1m，槽内回填壤土并绿化，矩形槽至承台立墙顶用0.2m 厚混凝土板封顶，板面坡度1：1.5，墙前混凝土板下形成空箱，空箱隔板间设φ75PVC 排水孔排水孔，间距2m。

表1 各处理方案优、缺点对比分析表

图1 挡土墙及其前后结构剖面图

5.结语

此文以某水库岸边扶壁式挡土墙为例，分析其产生不均匀沉降的原因，并提出加固措施。通过工程加固，阻止了挡土墙进一步加剧变形，维持了挡土墙的稳定，确保了整个取水工程的顺利运行。对挡土墙发生变形的原因进行分析，进而采取必要的工程措施对其进行加固处理具有非常重要的意义。同时，为类似挡土墙变形加固工程提供经验和教训，防患于未然。□