反演分析在宜興某重力式擋墻加固設計中的應用

孫大偉　陳云

摘要：擋土墻關系著工程的安全，一旦擋土墻發生事故，將造成巨大的經濟損失，在擋土墻的加固設計中，安全性和經濟性需同時考慮。本文以宜興某擋土墻為工程背景，將反演分析法應用到工程實際中，在宜興某重力式擋土墻加固實踐發揮了巨大的作用。

Abstract： Retaining wall is related to the safety of the engineering. Once the retaining wall has an accident， it will cause a huge economic loss， safety and economy should be considered in the reinforcement design of retaining wall in the same time. This paper takes a retaining wall in Yixing as the engineering background and applies the inversion analysis method to the engineering practice， which plays a great role in the strengthening practice of a gravity retaining wall in Yixing.

關鍵詞：擋土墻;加固;反演分析

Key words： retaining wall;reinforcement;inversion analysis

中圖分類號：TU476+.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）23-0202-02

0 ?引言

越來越多的工程建設項目的涌現也帶來眾多的邊坡、擋墻問題。一些邊坡、擋墻因設計經驗不足、施工質量不夠等原因，往往剛施工完成就出現嚴重變形，影響正常使用。如何在考慮原有工程量對邊坡穩定貢獻的基礎上，提出加固設計方案，合理解決安全性和經濟性這兩者的矛盾迫在眉睫。本文結合規范要求、理論計算及工程實踐，采用基于反演分析法的擋墻加固設計思路，實際應用效果較好。

1 ?反演分析的思路

反演分析是基于原型觀測資料，通過反演分析達到檢驗計算模型、確定或驗證計算參數的目的，分析過程的標準就是計算值要盡量接近實測值，這就是說反演分析的基本原理是最優化原理，即使代表平均偏差的目標函數達到最小值。通過反演分析求得C、？準后，求得擋土墻抗滑穩定性及抗傾穩定性，根據安全系數采取相應的加固措施，然后對加固后再次采用反演分析法進行驗算。

2 ?工程實例

2.1 工程概況

江蘇宜興抽水蓄能電站位于江蘇省宜興市西南郊約7km的銅官山區，電站總裝機容量為1000MW，上庫主壩為鋼筋混凝土面板混合堆石壩，壩頂高程474.20m，壩軸線處最大壩高75m，壩頂長494.9m，壩頂寬8.0m。壩址區地層為泥盆系中、下統茅山組和泥盆系上統五通組石英砂巖地層，壩址基礎地形照片如圖1。

2.2 重力式擋土墻穩定性計算

重力擋墻沿建基面的抗滑穩定性的計算分析按照SL319-2005和DL/T5108-1999《混凝土重力壩設計規范》進行，分為抗剪強度公式和抗剪斷強度公式計算兩部分。

2.2.1 抗剪強度計算公式

式中K—按抗剪強度計算的抗滑穩定安全系數;

—作用在擋墻上全部荷載對滑動平面的法向分量，kN;

P—作用在擋墻上全部荷載對滑動平面的切向分力，kN;

f—墻體混凝土與墻基接觸面的抗剪摩擦系數。

2.2.2 抗剪斷強度計算公式

式中K′—按照抗剪斷強度計算的抗滑穩定安全

系數;

A—墻基接觸面面積，m2;

f′—墻體混凝土與墻基接觸面的抗剪斷摩擦系數;

C′—墻體混凝土與墻基接觸面的抗剪斷凝聚力，kPa。

依據宜興擋土墻的監測資料得到的土壓力的監測值，主要對3、4、13、15段擋土墻在填筑頂面高程440.0m進行重點分析。擋土墻所受的總推力和反演分析計算的總推力如表1所示，抗滑穩定性系數及反演分析計算的抗滑穩定性系數如表2所示。按照抗剪斷強度計算，抗滑穩定性及反演分析結果見表3，抗傾穩定性及反演分析結果見4。

2.3 加固設計

鑒于宜興重力式擋墻的安全性至關重要，為提高重力擋墻的抗滑穩定性，在左、右沖溝及其附近的擋墻廊道內設置了84根1200kN的預應力錨索，其中75根長度為35m或45m，在第3、4墻段的9根錨索長度65m。錨索分兩排布置，每根錨索間距3m，上排錨索方向與水平線夾角35°，下排錨索方向與水平線夾角45°。根據8根錨索上的錨索測力針的測值，在錨索設置后、7根錨索應力減小13～60kN，13墻段的DP5錨索應力增加101kN，2006年11月實測值錨索應力1071.3～1182.6kN。取抗剪樁C=1450kPa，f=1.25，按抗剪樁面積占墻基面積的比例，替代擋墻混凝土與砂巖之間的抗剪強度作為抗剪樁的加固作用。取抗剪樁C=1450kPa，f=1.25，按抗剪樁面積占墻基面積的比例，替代擋墻混凝土與砂巖之間的抗剪強度作為抗剪樁的加固作用。

2.4 抗剪樁和預應力錨索加固后對重力擋墻建基面抗滑和抗傾穩定的作用

考慮抗剪樁和錨索的加固作用后，按抗剪強度計算公式得到的安全系數見表5所示，按抗剪斷強度計算公式得到的安全系數見表6所示，抗傾穩定安全系數如表7所示。

3 ?結論

進行對比可以發現抗剪樁和錨索對于重力擋墻的抗滑穩定有作用，抗滑穩定安全系數可提高12%～24%，其中抗剪樁約占1/4，錨索約占3/4。對于重力擋墻的抗傾穩定安全系數可提高2%～5%。根據后期的監測數據可以看出該加固措施效果很好，未出現明顯的位移。

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