重力式擋土墻應(yīng)用中的一些經(jīng)驗(yàn)探討

阮鐵鋒

（中國(guó)聯(lián)合工程有限公司，浙江杭州 310052）

0 引 言

重力式擋土墻，指的是依靠墻身自重抵抗土體側(cè)壓力的擋土墻, 一般用塊石、片石、混凝土預(yù)制塊作為砌體，或采用片石混凝土、混凝土進(jìn)行整體澆筑。本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，在重力式擋土墻的設(shè)計(jì)、使用過(guò)程中，將一些需要關(guān)注和重點(diǎn)處理點(diǎn)，如擋土墻的尺寸的核查，墻后有限填土的判別和處理，臨水擋墻降水速率的控制，擋土墻加高采取的措施等總結(jié)出來(lái)，以供探討。

1 擋土墻尺寸核查

在擋土墻設(shè)計(jì)中，總結(jié)各部位尺寸與各安全系數(shù)的關(guān)系，有如下通用原則：（1）墻面坡度，對(duì)偏心距、基底應(yīng)力、抗傾覆能力影響最大。（2）墻背坡度，對(duì)抗滑移能力影響顯著；（3）擋墻整體寬度，能調(diào)節(jié)墻身自重，改變抗滑移效果；（4）基底坡度，可有效調(diào)整抗滑移及抗傾覆性能；（5）墻趾尺寸，可有效影響抗傾覆和偏心距以及地基承載力。基于這些原則，不計(jì)擋墻有水壓力、墻頂堆土的前提下，對(duì)常用的的仰斜、俯斜擋土墻進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算采用常見的物理參數(shù)，計(jì)算擋土墻的高度在2～6 m 之間，荷載按路基標(biāo)準(zhǔn)布置。在大量的調(diào)整尺寸計(jì)算后，整理了滿足規(guī)范要求的俯斜式、仰斜式擋墻數(shù)據(jù)見表1。

從表1 可以看出，俯斜式、仰斜式擋墻的高度平方與截面積的比基本維持在一個(gè)比較穩(wěn)定的系數(shù)，取兩種核載的上限，那么附斜式擋墻可用0.5，仰斜式擋墻可用0.4 作為參考數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)計(jì)好的擋墻進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性的核查。

表1 擋土墻高度平方與截面積比值表

2 墻后有限范圍填土的界別

有限范圍填土常見于陡山坡的的半路堤擋土墻，究其原因，是山坡面的原狀土與墻后的新回填土因?yàn)橥恋拿軐?shí)度不同，性質(zhì)不同，結(jié)合面又沒有相互咬合，導(dǎo)致接觸面變成容易滑移的薄弱面，接觸面上的C、φ 值低于回填土本身固有值。其相互作用機(jī)理類似墻背與回填土的相互作用關(guān)系。對(duì)于自然陡峭半路堤上的擋墻，一般設(shè)計(jì)的工程師都會(huì)關(guān)注到，并選取合適的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，然而在施工階段人為形成的有限范圍填土擋墻，往往容易忽略。重力式擋墻基礎(chǔ)施工需要開挖時(shí)，施工開挖面坡率一般會(huì)在1∶0.5～1∶0.7，接近擋土墻的破裂角，施工中若不采取其他措施，或者計(jì)算中不注意，就會(huì)產(chǎn)生工程隱患，最典型的就是新開河道兩側(cè)的擋墻。

穩(wěn)妥的辦法，就是設(shè)計(jì)中先采集擋墻典型斷面的原地面線，判斷是否會(huì)出現(xiàn)有限范圍填土狀況，并要求把墻后的開挖面挖成較深較寬的臺(tái)階，這樣就可以有效避免有限范圍填土的情況出現(xiàn)。

3 臨水擋墻駁坎水位下降速率控制

臨水擋墻，特別是漿砌塊石類擋墻，近年來(lái)常發(fā)生抽水后倒塌的現(xiàn)象，究其原因，是擋墻長(zhǎng)期浸潤(rùn)水中，正常工作狀態(tài)下，墻內(nèi)外無(wú)水頭差。而一旦墻外水位迅速降低，由于漿砌塊石擋墻內(nèi)側(cè)水難以迅速排走，就產(chǎn)生內(nèi)外水頭壓力，擋墻容易因抗滑移不足而破壞。類似的工程案例較多，2014 年某個(gè)房地產(chǎn)項(xiàng)目中有個(gè)水塘，駁坎采用漿砌塊石，因?yàn)榫坝^施工需要，一夜間將水塘抽干，結(jié)果第二天大片擋墻出現(xiàn)變形、移位；2017 年某城市啟動(dòng)河道清淤工程，為了趕工期，先迅速將水抽干，結(jié)果擋墻部分倒塌；2019年某地因?yàn)榕_(tái)風(fēng)，幾日內(nèi)河道水位上漲接近警戒線，于是啟動(dòng)強(qiáng)排措施，迅速將水位降至常水位，結(jié)果水位下去了，但是沿岸的部分擋墻也塌了。

以上工程事故很明確可以得出一個(gè)結(jié)論：要保證擋墻的安全，必須控制24 h 降水的速率。依照擋墻降水后損壞的形態(tài)來(lái)分析，大部分是由于急劇增加的水壓力導(dǎo)致?lián)鯄φw滑移，從而坍塌破壞。

一般擋墻的主動(dòng)土壓力的水平分力可以表達(dá)為EX= 0.5γ土H2KX，其中KX為主動(dòng)土壓力的水平分力系數(shù)，這個(gè)系數(shù)與擋墻形狀、回填土性質(zhì)有關(guān)，與墻高無(wú)關(guān)。擋土墻設(shè)計(jì)中的抗滑移穩(wěn)定系數(shù)為1.3，從確保擋墻不產(chǎn)生滑移的理論效果分析，（忽略墻外水頭降低減小的基底浮力）必須滿足水頭差產(chǎn)生的水壓力要小于0.3 倍的富余抗滑移力，即：

E水為擋墻內(nèi)外兩側(cè)水頭差，E水= 0.5γ土-0.5γ土（H內(nèi)H外指擋墻內(nèi)外的水位高，為便于計(jì)算，忽略墻面墻背形狀對(duì)水壓力的影響）

代入E 水可得

KX取值，結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，常見的仰斜式擋墻與附斜式擋墻大約在0.2～0.4 左右，考慮安全后取低值，經(jīng)計(jì)算整理后大致可得如下的公式：

舉例：若擋墻高4 m，墻外水深2 m，則24 h 內(nèi)的降水高度應(yīng)小于0.37 m。

4 擋土墻原位加高

在山區(qū)城市里，經(jīng)常出現(xiàn)由于場(chǎng)地標(biāo)高抬升和紅線控制，需要將原來(lái)的擋土墻原位加高。山區(qū)城市一般地質(zhì)條件較好，原位直接加高除了基底承載力依然滿足要求外，其余的抗滑移、抗傾覆以及截面強(qiáng)度，偏心距統(tǒng)統(tǒng)滿足不了。當(dāng)原有的擋土墻無(wú)質(zhì)量問(wèn)題時(shí)候，直接挖掉重建，無(wú)疑是不經(jīng)濟(jì)的，在這種情況下，比較有效的辦法是將山區(qū)基底承載力高的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，下部擋墻通過(guò)某種辦法給隔離掉，讓上層擋墻獨(dú)立受力。

某地沿河處有一道漿砌塊石擋墻，凈高4 m，已使用8 a，狀況完好，基底為中風(fēng)化巖層，后來(lái)因?yàn)閳?chǎng)地填高3 m，需要擋墻整體加高，實(shí)際設(shè)計(jì)中，采用了將上下兩層擋墻隔離的思路，在原擋墻頂部布置一塊混凝土板，板穿過(guò)計(jì)算破裂面，將上下兩側(cè)土體隔離。而加高擋墻直接做在混凝土板上，該項(xiàng)目2016年完工后，至今運(yùn)行良好，見圖1。

圖1 擋土墻加高示意圖

5 結(jié) 語(yǔ)

重力式擋土墻在使用中，會(huì)遇到各種層出不窮的問(wèn)題，設(shè)計(jì)者在具體面對(duì)時(shí)候，需要秉著安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，施工方便等原則，全面把握各種理論知識(shí)，清晰理解各項(xiàng)規(guī)范指標(biāo)要求。