防浪墻后填土對防浪墻地基邊坡穩定性的影響分析

方 毅，張書林

浙江弘巖檢測科技有限公司，浙江 杭州 311122

1 工程概況

沿海一公司建造了一段長60m的防浪墻，結構形式為鋼筋混凝土箱形，里面填碎石土，其橫斷面如圖1所示。防浪墻建好后，墻后形成一塊洼地，業主想利用這塊洼地，于是用土將這塊地回填起來，然而填到快與周圍地面相平時，防浪墻發生坍塌。坍塌原因是防浪墻下地基產生滑坡。事發后從現場勘察來看，坍塌墻體向海側方向滑移了3.8m。通過鉆孔勘察可知，防浪墻所在區域地質情況如下：高程3.12～-0.38m范圍為雜填土，呈棕色，夾雜塊石、建筑垃圾等，土質濕、松散；高程-0.38～-2.38m范圍為淤泥質土，呈灰色，土質濕，為流塑狀；高程-2.38～-11.38m范圍為碎石土，含塊石、漂石等；高程-11.38～-15.88m為淤泥質土，呈灰色，濕、軟塑狀，該層未揭穿。地質柱狀圖如圖2所示。就現場勘察情況來看，防浪墻地基滑裂面主要分布在淺層的淤泥質土層和雜填土中。下文采用畢肖法[1]計算分析墻后回填土對防浪墻地基滑坡的影響。

圖1 防浪墻橫斷面

圖2 地質柱狀圖

2 計算分析

按防浪墻后回填前、后工況分別計算，根據計算結果分析填土對地基邊坡的穩定性影響。

2.1 回填前

根據設計圖紙并結合現場實測數據繪制回填前圓弧形滑面邊坡計算示意圖，如圖3所示。

圖3 回填前圓弧形滑面邊坡計算示意圖

弧形滑面的邊坡穩定性系數計算公式如下[2]：

式中：Fs為邊坡穩定性系數；ci為第i計算條塊滑動面黏聚力，kPa；φi為第i計算條塊滑面內摩擦角，°；li為第i計算條塊滑面長度，m；θi為第i計算條塊滑面傾角，°，滑面傾向與滑動方向相同時取正值，與滑動方向相反時取負值；Ui為第i計算條塊滑面單位寬度總水壓力，kN/m；Gi為第i計算條塊單位寬度自重，kN/m；Gbi為第i計算條塊單位寬度豎向附加荷載，kN/m，方向指向下方時取正值，指向上方時取負值；Qi為第i計算條塊滑面單位寬度水平荷載，kN/m，方向指向坡外時取正值，指向坡內時取負值，取0；hwi、hwi-1為第i及第i-1計算條塊滑面前端水頭高度，m，取0；γw為水重度，kN/m3，取10；i為計算條塊號，從后方起編；n為條塊數量。

（1）附加荷載Gbi計算。防浪墻地基附加荷載主要是由坡頂上防浪墻及墻內填土自重產生的。計算防浪墻及墻內填土的附加荷載，計算結果如表1所示。

表1 防浪墻及墻內溝槽回填土附加荷載計算結果

（2）土的抗剪強度ci，φi指標試驗。現場鉆孔，取不同土層的原狀土樣于室內做抗剪強度試驗，試驗結果如表2所示。

表2 土的抗剪強度指標

通過計算，防浪墻后回填前防浪墻地基邊坡穩定性系數Fs為1.28，滿足邊坡工程一般工況安全等級三級的要求，說明回填前地基邊坡處于穩定狀態。

2.2 回填后

預設回填高度，分析該高度下的邊坡穩定性，通過對一系列填土高度時的邊坡穩定性系數的計算分析，找到邊坡穩定性臨界點（邊坡穩定性系數為1）填土高度。下面列出填土高程為2.8m、3.0m、3.8m時的三種形態的邊坡穩定性計算情況。三種形態的計算示意圖分別如圖4、圖5、圖6所示，計算公式及計算過程與回填前的計算一致。

圖4 回填后圓弧形滑面邊坡計算示意圖（高程為2.8m）

圖5 回填后圓弧形滑面邊坡計算示意圖（高程為3.0m）

圖6 回填后圓弧形滑面邊坡計算示意圖（高程為3.8m）

經過計算得到，填土高程為2.8m、3.0m、3.8m時的邊坡穩定性系數Fs依次為1.05、0.96、0.93。根據以上邊坡穩定性系數可以得到邊坡穩定性臨界點（即邊坡穩定性系數為1時的點）對應的填土高程，該高程為2.8m。填土高程在2.8m以下時，邊坡穩定性系數大于1，邊坡處于基本穩定或穩定狀態；填土高程在2.8m以上時，邊坡穩定性系數小于1，邊坡處于不穩定狀態。填土高程越高，邊坡穩定性系數越小，邊坡越不穩定[3]。

3 結束語

防浪墻后填土對防浪墻地基邊坡穩定性產生了影響，影響隨填土高度的增加而增大。因此，要想防止邊坡失穩滑坡，應控制墻后填土高度，嚴禁超出邊坡穩定性臨界點對應的填土高度，同時應滿足邊坡穩定安全系數對應的填土高度，以確保邊坡穩定。