擋土墻墻后回填土對擋土墻的影響探討

范 偉，楊衛星，吳立鵬，陳建斌

（武漢市政工程設計研究院有限責任公司，湖北 武漢 430023）

0 引言

擋土墻是指支承路基填土或山坡土體、防止填土或土體變形失穩的構造物。隨著城市化的快速發展，城市建設在道路邊坡、河道護岸和橋梁橋臺等方面都大量應用擋土墻。然而，擋土墻滑塌事故時有所見，究其原因墻后填土好壞對擋土墻的強度及穩定與否起著至關重要的作用。本文以武漢地區某渠道鋼筋混凝土懸臂式擋土墻為例，探討了擋土墻墻后回填土的質量對擋土墻強度及穩定性的影響。

1 工程概況

某渠道擋土墻墻凈高3m，基礎埋深0.8m，墻厚0.35m，基礎底寬3.5m，采用現澆鋼筋混凝土懸臂式擋土墻結構。墻后為寬4m馬道及高2m一級邊坡，邊坡坡比為1∶3。擋土墻橫斷面見圖1。

圖1 擋土墻橫斷面（單位：mm）

該擋土墻采用大開挖方式施工。針對墻后需要回填土，設計文件中要求擋土墻墻背不得采用含淤泥、植物根莖、雜草等雜物回填，應選擇透水性強的填料，且待墻體混凝土強度達到100%以后方可分層填筑夯實，其壓實系數不小于95%。

實際工程施工完成后在擋土墻位移監測中發現一段擋土墻水平位移較大，初步分析墻后填土施工質量好壞是問題關鍵。為深入了解擋土墻墻后填土狀況，進一步驗證擋土墻水平位移的影響因素，擬通過室內外試驗手段以及經驗推算相結合的方式，測求擋土墻墻后填料的密實度與強度參數之間的關系。

2 擋土墻墻后回填土分析方法

（1）選擇有代表性標段的擋土墻，對墻后填料進行原位靜力觸探，觸探深度為馬道以下4m，試驗點位置分別用試1、試2和試3表示。其中：試1處擋土墻墻頂部有一定變形，約1 cm，墻體未產生滑移現象；試2處發生滑移，滑移量50 cm以上；試3處未發生任何滑移或變形情況。

（2）采用坑探和輕型洛陽鏟鉆探的方式，查明上述標段擋土墻墻后填料的主要成分和分布狀態，并對填料取環刀樣，以測試原狀樣的天然密度、天然含水率。取樣深度控制在馬道以下2.5m。

（3）取上述位置墻后填料擾動樣，進行液塑限以及室內輕型擊實試驗，以測求填料的最佳含水率和干密度，并以此為依據，計算現場擋土墻墻后回填土的壓實度。

（4）根據原位靜力觸探結果，推算墻后回填料強度指標和綜合內摩擦角，以此建立填料強度和壓實度之間的對應關系。

3 擋土墻墻后回填土試驗數據分析

3.1 現場填料取樣描述

試1和試3處墻后填料為（1-3）新近填土，主要由黏性土構成，呈黃色（見圖2）。試2處墻后填料主要由建筑垃圾和淤泥質黏土構成，并夾有大量碎石和磚塊，密實度較差，呈松散狀（見圖3）。

圖2 試1和試3處土樣

圖3 試2處土樣

3.2 墻后填料室內擊實試驗（輕型擊實）

試1處墻后填料擊實曲線見圖4；試3處墻后填料擊實曲線見圖5；試1、試3處擊實試驗結果見表1；墻后填料基本物理參數見表2。

圖4 試1處墻后填料擊實曲線

圖5 試3處墻后填料擊實曲線

表1 擊實試驗結果

表2 墻后填料基本物理參數表

根據表2可知，試1處和試3處擋土墻墻后填料的天然含水率為27.2%～34.3%，壓實度為83%～92%，平均壓實度為86%～87%，略小于設計壓實度95%。從以上2處擋土墻情況來看，擋土墻運行情況良好；試2處擋土墻墻后填料天然含水率為44.4%，壓實度為74%，遠低于設計壓實度95%。

3.3 墻后填料強度指標分析

根據原位靜力觸探試驗結果，2.8m以上比貫入阻力Ps值為 0.55～0.60 MPa，2.8 m以下Ps值為 0.80～0.90MPa。

根據《鐵路路基支檔結構設計規范》（T B 10025—2006）中第4.2.5條文說明，綜合考慮本次現場原位靜力觸探試驗結果，采用式（1）推算墻后填料等效綜合內摩擦角φ0。推算強度參數見表3。

式中：φ為土的內摩擦角，(°)；c為土的黏聚力，kPa；γ 為土的容重，kN/m3；H為擋土墻高度，m。

表3 推算強度參數

根據上述等效綜合內摩擦角計算擋土墻抗滑：試1、試3處計算得出抗滑系數kc=1.7，立墻最大彎矩M=121 kN·m，裂縫寬度w=0.10 mm；試2處計算得出抗滑系數kc=1.1，立墻最大彎矩M=185 kN·m，裂縫寬度w=0.24mm。

4 結語

（1）根據試驗數據，墻后回填土壓實度（輕型擊實）為74%～92%，3個試驗點的平均值分別為87%、74%和86%，低于設計要求的95%，這表明施工中，填土壓實度遠低于設計要求。

（2）墻后回填土料和回填質量不同，擋土墻運行情況有較大差異。試1和試3處擋土墻墻后回填土壓實度均值分別為87%和86%，回填料為黃色黏土，擋土墻未進一步發生變形、傾斜或位移現象，運行情況良好；而試2處擋土墻墻后回填土壓實度僅為74%，遠低于設計要求，回填料為雜填土和淤泥質土，在墻后回填到位后立即發生墻體滑移和開裂現象，在及時進行墻前回填反壓后才能穩定。

（3）根據強度指標推算的回填土等效綜合內摩擦角φ0的驗算情況來看，當 φ0=27°時，擋土墻在無水工況條件下墻體的穩定性、強度和裂縫寬度均滿足規范要求；當 φ0=13°時，擋土墻在無水工況條件下墻體的穩定性遠遠低于規范要求的安全系數，實際墻體受力超出設計強度，必然發生擋土墻滑移、墻體變形乃至發生斷裂。這與現場實際情況非常吻合。

（4）擋土墻墻后回填土的質量對擋墻強度及穩定性的影響很大，在工程設計及施工過程中應特別注意對回填土的成分及壓實度進行嚴格控制，才能保證擋土墻的安全穩定。