边坡挡土墙局部开裂加固方案设计及效果研究

边坡挡土墙局部开裂加固方案设计及效果研究

张立波1田源2王玙3耿霏4赵蕾5

中机华信诚电力工程有限公司北京市100029

摘要：边坡加固及其稳定性分析已成为岩土施工的核心课题之一。当前，边坡的破坏类型有多种,主要分为坡体变形、边坡变形和坡面变形。在边坡加固施工过程中，我们不仅要对边坡的破坏进行有效的预防和治理，更要较好的把握施工现场的地质条件以及其变形破坏规律，对其稳定性进行较为准确的预测和分析。

关键词:边坡;挡土墙;开裂破坏;加固方案;控制效果

1挡土墙病险及安全隐患表现

病险挡土墙往往有其自身的一些病态表现，可以通过现场检查发现。但有的旧挡土墙安全或质量隐患，则通过结构检测和稳定性计算复核才能发现。

1.1病险挡土墙病态表现及成因分析

旧重力式挡土墙病险病态有多种直观表现，如墙基下沉，混凝土结构表层碳化剥落，浆砌石结构块石间胶结材料（水泥砂浆）老化脱落，分缝上口宽度变大，分缝处墙体错位，墙体倾斜，墙面或墙体局部开裂，墙体有贯穿性裂缝，墙趾断裂等。造成这些病险有多方面的原因，一是结构本身耐久性问题，即因长期持续受环境因素及外力作用会使其材料疲劳或结构老化而致强度降低、表层碳化或老化脱落；二是水文地质环境变化。当墙基及墙后的地下水升高和岩土物理力学指标降低，会造成墙背受到的压力增大；三是工程勘察设计质量缺陷。当工程地质勘察工作深度不足或无勘探成果时，往往容易造成基础设计偏差或失误；四是施工质量缺陷。挡土墙工程建设中可能存在因工程施工质量监理或监督不到位，承建方没完全按设计图纸施工，如对软基或地质软弱破碎带处理不彻底；擅自更改墙背回填土材料；简化排水构造；改变分缝间隔；改变填缝材料等，均可给挡土墙工程留下安全隐患。

1.2挡土墙其他潜在安全隐患分析

当然，一些挡土墙在运用过程中并没有出现如上所述的病险病态，可能是工程建成运用以来未遭遇到设计计算的最不利运行工况，但不等于说这类旧挡土墙不存在任何安全风险。有的挡土墙安全隐患是在安全鉴定中通过对挡土墙重新进行稳定性计算复核后发现的，如通过对现状墙背填土取样试验后发现，因受地下水等环境因素长期的作用影响，填土材料物理力学指标已比原设计取值偏低较多，这意味着作用于挡墙上的土压力增大。

对于原设计或早期工程建设时无工程地质勘探资料的挡土墙工程，通过地质勘察可以复核或验证原基础设计参数的正确性、合理性。也不排除某些挡墙软岩基长期受渗透水压力作用而发生软化、凝聚力降低或摩擦系数变小的可能性。对原设计资料复核时发现原计算简图、物理模型、计算参数选用不恰当，按实际情况计算时发现挡土墙最小安全系数不满足现行规范要求，地基应力分布状态很不合理，有的地基应力状态在某种情况下出现恶化。通过现场检查发现有的临河地段单位或个体为提高该地段的防洪能力擅自加高挡土墙并相应填高该地段地面，短期内似乎没有问题但长期来看可能存在安全隐患。

2加固改造途径

病险及有安全隐患的挡土墙需要除险加固或旧挡土墙需要加固改造利用时，可以通过以下加固途径来实现。

2.1扩建墙基及增大墙身断面

通过扩大及改建基础来改善地基应力条件，或增大墙身断面几何尺寸，来增加墙的自重和结构强度，提高挡墙稳定性。

2.2减小墙背土压力

减小墙背土压力有多种途径。一是改墙型，即在墙背下部增设衡重台并改变下墙背坡系数，墙型由重力式变为衡重式挡土墙；二是置换墙背填土材料并改善排水条件，即用力学指标高的填土材料部分置换或全部置换墙背后力学指标低的填土材料。更换排水效果更佳的排水反滤设施；三是控制墙顶路面荷载，如重型交通机具、临时堆积物等墙后地面活荷载；四是放缓墙顶上边坡或降低墙后填土高程等等。

2.3外置阻滑构筑物。在墙前地面设置支撑构筑物或在墙趾边外沿设置基础阻滑构筑物以分担挡土墙所承受的水平滑动力，提高挡土墙的抗滑稳定安全系数。

3边坡加固研究现状及其方法

3.1边坡加固理论的研究现状

有关土质边坡的加固，当前被广泛应用的主要有以下两种理论：朗肯土压力理论是以土体的应力状态和极限平衡条件为基础，论述了具体的计算方法，应用较为广泛。库伦土压力理论是以挡土墙墙后滑动土楔体的静力平衡条件为基础，提出了相应的计算方法，具有计算简单、适应性强等优点。我国关于边坡加固的研究，最初仅有边坡灾情、灾害记录，缺乏边坡加固方面的相关理论研究。对边坡作用因素、产生的条件、发生和运动机理以及它的危害性缺乏认识，常采用清方减重、填土反压、地表排水等措施，具有较大局限性。到了上世纪70年代，随着工程建设的不断发展，对于边坡加固的要求也不断提高，逐步形成了以抗滑桩为主体的边坡综合治理技术。20世纪90年代以来，我国众多专家学者充分认识到滑坡的形成是多种因素作用的结果。在国外，边坡加固理论方面的研究相对我国来说起步较早，比较具有代表性的加固技术是锚杆锚索的应用。

3.2边坡加固所遵循的原则

边坡加固效果的好坏，在很大程度上取决于所选取的加固理论的优劣。依据施工现场工程地质等条件，在保证满足加固要求的前提下，提出最经济、合理的加固方案，与选取的加固理论密不可分。边坡加固一般遵循的原则主要有以下几点：(1)准确掌握施工现场工程地质条件，用定性及定量的方法对边坡进行评价；(2)较好的把握安全性。根据加固对象的特点，合理的设计边坡加固系数；(3)工程可能性和技术合理性。充分考虑工程可能性，采取合理的加固方法，提高边坡加固效果。(4)重视社会、人文、环保绿化等因素，协调施工与社会活动。

3.3边坡加固常用方法

当前边坡加固施工中，常有的方法主要有：挡土墙加固、抗滑桩加固、土钉支护、岩土锚固。具体介绍如下：

(1)挡土墙加固挡土墙是为了保证填土或挖方位置稳定而修筑的永久或临时性的墙的一类构造物。当建筑物两侧土体存在高度差的时候，结构内部会存在侧向土压力，导致结构具有不稳定性。为保持工程结构趋于稳定，在土体一侧设置合理的挡土墙。在公路、铁路施工中，挡土墙对边坡、路基、路堑等结构起到了良好的加固作用，保证了整体结构的稳定性。因此，挡土墙加固边坡的方法被广泛运用与公路、铁路边坡、水利工程岸堤防护等工程中。随着工程不断发展，其种类不断增加，常见的形式有：重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、加筋土式等。

(2)抗滑桩加固抗滑桩利用自身结构将其承受的推力转移至桩体下部的岩（土）体，依靠桩下部的侧向阻力来承担边坡的下推力，达到治理滑坡的目的。抗滑桩与普通桩基区别不大，但其主要承载方向为水平方向。抗滑桩除用于稳定滑坡外，还可用于路基边坡加固，其分类有多种形式，如全埋式桩、方形桩、钢筋混凝土桩等。

(3)土钉支护土钉支护最先应用于国外的边坡支护实例中，利用其与土体间的界面摩擦力，使其在土体变形时承担拉力，实现对边坡的加固作用。因其通过钻孔、插筋、注浆等步骤实现，也被称为砂浆锚杆或喷锚网支护。土钉支护施工简单、结构轻型，具有较好的抗震性能，但在特殊施工条件下难以实现。

(4)岩土锚固岩土锚固是岩土工程发展过程中衍生出的一个重要课题，利用锚杆与周边岩（土）体间的剪切作用力，提高结构自身的稳定性。在岩土工程中采用锚固技术，能较充分提高岩土体的自身强度和自稳能力，目前已经成为最经济最有效的方法之一。

3结束语

边坡挡土墙局部破坏加固设计方案没有统一的标准，目前亦缺乏行业规范对其加固控制效果进行合理评估，文中虽结合工程实例进行了有意义的探索，但仍存在一些不足之处，如:未能考虑地震等外部突发荷载作用对加固控制效果进行分析等。后续应结合多个加固方案进行对比分析，并尝试多工况下的加固效果评估分析。

参考文献：

[1]俞强.坡顶高挡墙的混合边坡支护方法[J].福建建设科技,2012(06):10-12.

[2]杨正国.膨胀土高边坡开挖支护设计分析[J].路基工程,2010(03):136-138.