填方邊坡加高失穩(wěn)原因分析及加固對(duì)策研究

鄭國星 （福建東辰綜合勘察院，福建 福州 350000）

1 工程概況

某項(xiàng)目的填方邊坡規(guī)模為寬約100m、坡高約13m,而且坡處在地勢較低的溝谷。原施工方案是采用了漿砌石重力式擋土墻的方案防止邊坡滑移，擋土墻的上下厚度分別為1.5m和5.5m,并在擋土墻上設(shè)置了泄水孔。由于項(xiàng)目需要在坡頂新建廠房，根據(jù)廠房的規(guī)模，這個(gè)填方坡要在原有高度的基礎(chǔ)上繼續(xù)加高9.5m，而建設(shè)單位自行處理的方案為在已建好的擋土墻的頂部增設(shè)高5m的扶壁式擋土墻，并在扶壁式擋土墻的墻頂設(shè)置壓頂梁，并通過長度為25m的鋼絞線（5Φs 15.2）與錨墩連接，并且要求錨墩的體積為高為1200m、長為1000m、寬為800m,利用預(yù)埋式的施工方案將錨墩埋設(shè)于土體中，并使其抗拉強(qiáng)度達(dá)到300kN。扶壁式擋土墻的頂部設(shè)置寬度為3m的平臺(tái)，平臺(tái)后土體根據(jù)1∶1.5的坡率放坡，并在坡面上栽種草皮防止雨水對(duì)坡面的沖刷。施工方按照上述的施工方案如期投入建設(shè)，在完成了扶壁式擋土墻及錨墩、鋼絞線等工序后20d，快速的進(jìn)行土方回填，并且分層碾壓。當(dāng)回填土的高度超過了扶壁式擋土墻頂2m后，實(shí)時(shí)監(jiān)測時(shí)發(fā)現(xiàn)扶壁式擋土墻和原已建擋土墻之間出現(xiàn)了凸起變形的現(xiàn)象，變形的結(jié)果大大超出了規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)值；扶壁式擋土墻和土體都產(chǎn)生了裂縫凸起的現(xiàn)象。此時(shí)監(jiān)測單位發(fā)出預(yù)警，施工方即刻通過挖掘土方卸載措施，將已堆填土體全部挖除，才致使邊坡穩(wěn)定不再發(fā)生變形。

圖1 原邊坡支護(hù)設(shè)計(jì)方案剖面圖

2 解析坡體發(fā)生側(cè)滑的緣由

第一是由于扶壁式擋土墻與漿砌石擋土墻之間沒有任何的連接措施，扶壁式擋土墻直接施工在舊漿砌石擋土墻上，讓兩屬性不同的墻體硬性融合，在外力作用下容易在新舊擋土墻連接處發(fā)生變形，而且扶壁式擋土墻底板坐落于填土上，導(dǎo)致?lián)跬翂υ谑艿酵饬Φ淖饔煤蟀l(fā)生了變形。第二是因?yàn)槭┕r(shí)，錨墩直接建在填土上，在堆填過程中錨墩發(fā)生了滑移，鋼絞線無法達(dá)到牽拉扶壁式擋土墻并控制其變形的作用。第三是由于施工時(shí)在原有已建擋土墻之上又加高了9.5m高的填土，極大的超過了原已建漿砌石擋墻所能承受的土壓力。

3 加固措施

因此需要對(duì)邊坡實(shí)施加固措施。于是項(xiàng)目組重新審查邊坡與廠房的設(shè)計(jì)圖，發(fā)現(xiàn)擬建廠房綠化帶區(qū)域處于距離邊坡13m的區(qū)域內(nèi)，同時(shí)綠化帶項(xiàng)目附帶廠房道路，如果將綠化帶建設(shè)成斜坡式，那么會(huì)大大減小填方土壓力，維護(hù)坡體的難度將會(huì)降低，同時(shí)施工成本也會(huì)隨之降低；與此同時(shí)，將綠化帶建成斜坡也可使得綠化景觀達(dá)到要求。最后的方案是：在原有的擋土墻的坡頂設(shè)置一個(gè)寬為8m的臺(tái)面，臺(tái)面后按1∶1.60的坡率進(jìn)行放坡并在坡面上種植綠化帶。根據(jù)相關(guān)巖土計(jì)算軟件對(duì)該方案進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)抗滑移系數(shù)、抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)和整體穩(wěn)定安全系數(shù)均不符合要求，因此需要采取更深層次的加固。

3.1 坡體擋土墻加固措施

①已經(jīng)施工好的扶壁式擋土墻如果想保留不拆，則會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)，所以只能拆除。②需要在原有漿砌石擋土墻外新建一道毛石混凝土擋土墻使其形成反壓作用。由于新建的擋土墻的基礎(chǔ)持力層為全風(fēng)化凝灰?guī)r，如果想加大地基所能承受的重力，則需對(duì)持力層進(jìn)行灌注水泥漿的加固措施，注漿孔設(shè)置為兩排，兩排孔間隔1.5m，而注漿管分別使用長度2.5m及3.5m的鋼管。③等到地基加固符合要求之后，就可以在原擋土墻外施工規(guī)模為頂寬1.8m、底寬3.5m、高8.0m、埋深0.8m的毛石混凝土擋墻，使其緊靠舊擋墻。

3.2 方案檢測方法

①利用巖土計(jì)算軟件對(duì)擋土墻進(jìn)行驗(yàn)算。得到驗(yàn)算結(jié)果之后用手算糾正新建的毛石混凝土擋墻的防止滑動(dòng)的移動(dòng)力f=μG。得到以上的數(shù)據(jù)之后，代入邊坡規(guī)范公式得到擋墻抗滑移的系數(shù)是1.45。

②參照巖土計(jì)算軟件獲得庫倫主動(dòng)土壓力的數(shù)值。通過手動(dòng)驗(yàn)算新增反壓毛石混凝土擋墻的兩種性質(zhì)的力矩：a.由地基產(chǎn)生的摩擦力所產(chǎn)生的力矩為μG1l1；b.反壓體所具有的重力產(chǎn)生的力矩G1l2。把上述的數(shù)據(jù)代入邊坡規(guī)范公式得到抗傾覆安全系數(shù)為1.73。

③利用巖土計(jì)算軟件驗(yàn)算有關(guān)的穩(wěn)定性。首先規(guī)劃出舊擋墻邊坡的相關(guān)驗(yàn)算模型，再依靠手算毛石混凝土擋墻反壓體產(chǎn)生的摩擦力，而且假設(shè)為集中力放入到模型中進(jìn)行驗(yàn)算，通過軟件計(jì)算，坡體的整體穩(wěn)定安全系數(shù)達(dá)到了1.38。由上述的數(shù)據(jù)可知，新的加固方案符合規(guī)范要求。毛石混凝土反壓體必須分段分層施工，而切記勿將整個(gè)截面一次性挖開。

④坡體需要增設(shè)深層排水管，并在邊坡頂部、半坡平臺(tái)以及坡底設(shè)置排水溝，使得整個(gè)邊坡有完整的排水系統(tǒng)，以達(dá)到降低側(cè)向土壓力的作用。邊坡的加固施工圖紙見圖2，因?yàn)樵摲桨附?jīng)過相關(guān)專家的審核，所以當(dāng)前已經(jīng)根據(jù)該方案施工完畢，項(xiàng)目的成本已經(jīng)遠(yuǎn)少于預(yù)期成本，給投資方帶來了巨大的利潤。根據(jù)邊坡的變形監(jiān)測結(jié)果，坡頂?shù)淖畲蟮睦塾?jì)水平位移是1.8mm,也有力的說明了這個(gè)施工方案是安全可實(shí)施的。

圖2 重新支護(hù)設(shè)計(jì)方案剖面圖

4 結(jié)論

①該項(xiàng)目的填方坡在加固時(shí)，原先使用的是在舊擋墻的基礎(chǔ)之上增設(shè)扶壁式的擋土墻，然后結(jié)合錨索進(jìn)行張拉加固處理，根據(jù)計(jì)算該方案穩(wěn)定系數(shù)根本達(dá)不到要求，固然導(dǎo)致邊坡發(fā)生滑移，由于監(jiān)測及時(shí)，并結(jié)合了相關(guān)的應(yīng)急措施才防止了擋土墻發(fā)生坍塌的事故。

②在施工過程中，施工方需要全方位考慮可能會(huì)產(chǎn)生的安全隱患，仔細(xì)的依據(jù)施工方案進(jìn)行施工，并對(duì)邊坡的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行認(rèn)真檢測，均達(dá)到要求后，才能避免事故發(fā)生。

③該填方邊坡的加固措施主要是先采用放坡降低坡度的原理，同時(shí)結(jié)合新建的擋土墻并在擋土墻內(nèi)增設(shè)多排深層排水孔才能使得坡體的排水暢通。當(dāng)前邊坡的加固措施已經(jīng)施工完畢，使得施工工期大大縮短，依據(jù)最新的監(jiān)測資料，坡體非常穩(wěn)定，加固措施效果顯著，給投資方降低了項(xiàng)目成本，也帶來了巨大的利潤。