某既有重力式挡土墙加固实例分析

某既有重力式挡土墙加固实例分析

史坤

山东众成岩土工程有限公司 山东省烟台市 264000

摘要：针对既有重力式挡土墙的特点，结合工程实例，对其可能发生的破坏模式进行分析，并根据其破坏模式提出了合理的加固设计及施工方案，并在实际工程中得到了验证。

关键词：重力式挡土墙，加固

1 引言

重力式挡土墙作为一种依靠墙身自重来承受土压力的支挡结构，被用于各类边坡支护工程中。随着挡土墙使用年限的增长及人类对场地地形地貌的改造，在一定程度上改变了既有重力式挡土墙的受力情况，危害既有重力式挡土墙的正常使用。因此，针对不安全、欠稳定的挡土墙进行加固显得尤为迫切和重要。

2 既有重力式挡土墙的破坏模式

重力式挡土墙的破坏模式主要有以下几种：

（1）稳定性破坏：包括基础滑动破坏和倾覆破坏，主要是挡土墙自身的抗滑移能力和抗倾覆力矩不足造成的。影响重力式挡土墙稳定性的因素很多，主要有重力式挡土墙的形状、墙体材料、地基土类别、承载力、墙后填土类别及地下水位高度等。[1]

（2）基础不均匀沉降破坏：主要是挡土墙基底承载能力不足造成的。

（3）墙体自身破坏：主要是挡土墙墙体材料强度不足造成的。

（4）沿软弱层破裂面滑动：主要是挡土墙基底以下岩土体抗剪能力不足或存在软弱夹层而造成的滑动破坏。[2]

3 工程概况

3.1工程地质概况

本工程场地貌类型为剥蚀残丘，场地内地基岩土层在勘察深度范围内划分为6个工程地质层，即（1）层素填土、（2）层可塑～硬塑粉质黏土、（3）层全风化花岗岩、（4）层强风化花岗岩（上）、（4-1）层强风化花岗岩（下）及（5）层中等风化花岗岩。场地勘察深度范围内未见地下水。场地工程地质条件良好。

3.2既有重力式挡土墙概况

既有重力式挡土墙位于本工程场地东侧，建成时间约10年，挡土墙高度约4.10～6.90m，墙身最大宽度5.80～8.50m，基础埋深约1.50～2.0m，墙体材料为毛石， 基底地层为强风化花岗岩。墙顶为某养老院内部道路，宽度约4.5m，道路另一侧为养老院多层建筑。为对既有重力式挡土墙进行加固提供依据，建设单位委托有相应资质的鉴定单位进行了安全性鉴定。

重力式挡土墙的综合鉴定，首先是基本材料收集，包括挡土墙原始地质勘察、设计资料，挡土墙各断面的平面图、立面图和剖面图，挡土墙的排水现状调查。其次是挡土墙的外观调查，包括挡土墙的水平裂缝、竖向裂缝分布测绘，挡土墙材料的风化、腐蚀调查及挡土墙墙面潮湿情况的观测。最后是挡土墙的稳定性验算，包括抗滑移稳定性验算和抗倾覆稳定性验算。[3]

根据某鉴定单位出具的鉴定报告，挡土墙外观无明显裂缝，毛石坚硬无风化现象，墙面勾缝局部脱落严重；挡墙部分泄水孔堵塞，泄水孔数量少，排水功能差；砌筑砂浆不饱满、强度低；整体挡墙无明显倾斜、滑动和不均匀沉降现象。

3.3工程施工对既有重力式挡土墙的影响

    既有重力式挡土墙基底地层为强风化花岗岩，且其下均为良好的基岩，无软弱岩土层，不会发生基础不均匀沉降破坏和沿软弱层破裂面滑动。主要可能的破坏模式为稳定性破坏和墙体自身破坏。

根据本项目的施工图，既有重力式挡土墙墙趾处需进行基坑开挖，开挖深度约8.0m，基坑底深度位于挡土墙基底以下约6.0m，基坑回填完成面位于挡土墙基底以下约3.0m。根据文献，深基坑临近既有的重力式挡土墙在基坑开挖过程中先出现不均沉降，后出现被不均抬升，这对重力式挡土墙的整体稳定及其结构尤为不利。[4]

根据计算，在基坑开挖且挡土墙无可靠支撑时，挡土墙的抗滑稳定性不满足要求，抗倾覆稳定性可满足要求，挡墙墙身剪切破坏发生在墙顶路面以下4.5m 处。

4.挡土墙加固方案

4.1加固方案确定原则

   根据既有重力式挡土墙破坏模式分析，应设置可靠支护结构防止既有重力式挡土墙发生滑移，并保证支护结构顶部至挡土墙墙顶路面以下不大于4.5m。根据场地工程地质条件及周边环境，结合建设单位的使用要求，并做到安全可靠,经济合理,方便施工，确定合理的方案。

4.2挡土墙加固方案概述

经综合比选，本项目采用临时支护方案与永久加固方案相结合的方式进行。临时支护方案确保基坑开挖期间的施工安全；永久方案兼顾安全性要求及美观性要求。

本项目最终确定的方案为：基坑开挖期间采用上部挡土墙采用锚索式挡土墙加固，下部开挖部位采用钢管桩+锚索做临时支护，待基坑回填完成后，在钢管桩外侧做永久面板与钢管桩的锚索组合形成新的锚索式挡土墙。如图1所示。

图1 既有重力式挡土墙加固方案示意图

临时支护方案：钢管桩间距0.5m，长度不小于10.0m，采用壁厚10mm直径159mm的Q235钢管，桩顶设置尺寸为1.2m×0.8m的钢筋混凝土冠梁，桩顶以下3m处设置一道0.4m×0.5m的钢筋混凝土腰梁，腰梁及冠梁处分别设置一道锚索，水平间距1.5m，预留永久性加固方案面板钢筋。

永久加固方案：既有重力式挡土墙表面设置面板，面板厚度350mm，顶部高度位于既有重力式挡土墙墙顶路面以下2.5m，并设置2道锚索，水平间距2.5m，沿锚索纵横位置设置尺寸为0.35×0.4m的暗梁，并对挡土墙墙身及墙后填土进行注浆加固处理。待基坑回填后，钢管桩外侧采用400mm厚面板与冠梁及腰梁连接封闭。

    其他处理措施：（1）对面板以上的既有重力式挡土墙勾缝进行全面检查，剔除已松动勾缝，重新勾缝处理；（2）疏通既有重力式挡土墙泄水孔，并延伸至加固后的面板外，对间距较大处，可在墙身处成孔增设新泄水孔，确保满足规范要求。

5 挡土墙加固施工难点分析

本项目挡土墙施工包含了钢管桩、锚索、注浆等施工工艺，并且包含有钢筋混凝土构件的施工内容，工艺相对较复杂，场地条件相对较复杂，施工难度偏大，结合工程实际，主要施工难点有以下几点。

（1）临时支护施工时需兼顾永久加固措施的防腐要求。临时支护方案中的钢管桩及锚索应按永久性设施采取防腐措施，如钢管、钢绞线的防腐蚀处理，保护层厚度的控制等。对冠梁、腰梁等钢筋混凝土构件，应按其环境要求确定混凝土材料耐久性的要求。

（2）临时支护施工时需兼顾永久加固措施的构造要求。临时支护方案中的冠梁、腰梁应预留下部面板钢筋，且冠梁应与上部面板可靠连接。

（3）由于挡土墙墙身及墙后填土位于养老院中，在墙顶处施工注浆孔进行注浆施工会影响到养老院的正常运行。因此，本次注浆施工利用锚索孔进行。在进行锚索锚固体注浆的同时，完成墙身及墙后填土的注浆工作。

（4）本方案涉及到临时支护与永久加固，且施工期间和正常使用期间受力模式不同，因此需合理安排施工顺序，确保施工工况与设计工况一致。

6 结语

    本项目既有重力式挡土墙因工程施工而造成的的受力情况发生改变，需对其进行加固处理。加固设计时，充分考虑其施工期间和正常使用期间受力情况的不同，采用临时支护与永久加固相结合的方式进行加固处理。经工程实际检验，本项目既有重力式挡土墙的经加固处理后，施工期间未见较大变形、裂缝等破坏，加固处理取得了良好的效果。

参考文献：

[1]李纯玉,重力式挡土墙稳定性影响因素分析研究［J］．工程勘察，2014，(5)：21-25

[2]张翔宇，毛可，刘红森,浅谈既有重力式挡土墙安全评估［J］.铁路与公路，2018，38（5）：50-53

[3] 刘洋，杨钢，重力式挡土墙综合鉴定方法研究［J］.科技经济导刊,2020，28（36）:94-95

[4] 李志堂，彭振斌，杨鹏，深基坑施工对其临近重力式挡土墙影响的数值分析［J］.广东建材,2011,(6):93-96