廣安某加筋擋土墻邊坡失穩(wěn)破壞調(diào)查分析

【摘 要】以廣安某加筋擋土墻邊坡為例，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查確定了擋墻失穩(wěn)破壞受設(shè)計(jì)計(jì)算、施工質(zhì)量及外部因素等三個(gè)方面影響，主要包括：邊坡安全定級(jí)，拉筋帶內(nèi)力計(jì)算，填土塊石粒徑較大及含有大量尖銳棱角，鋼塑反包，雨水下滲等，其失穩(wěn)形式主要是拉筋與面板的斷裂與脫落，填土滑塌及面板墜落。通過(guò)該案例分析得到啟示：建筑邊坡穩(wěn)定是系統(tǒng)的工程，設(shè)計(jì)計(jì)算是保證穩(wěn)定基礎(chǔ)和前提；邊坡的設(shè)計(jì)務(wù)必嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)；施工質(zhì)量是過(guò)程，必須嚴(yán)把質(zhì)量是安全的保證。

【關(guān)鍵詞】加筋擋土墻； 邊坡； 失穩(wěn)破壞； 調(diào)查分析

【中圖分類號(hào)】U416.1+4【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

［定稿日期］2022-12-30

［作者簡(jiǎn)介］鄒力（1982—），男，博士， 高級(jí)工程師，主要從事巖土工程、地下工程等領(lǐng)域的試驗(yàn)檢測(cè)、咨詢與科研工作。

0 引言

加筋擋土墻通常是由填土、拉筋帶及面板、基礎(chǔ)等組成的承受土體壓力的人工建筑結(jié)構(gòu)物［1-2］。通過(guò)在土體中加入拉筋帶，利用拉筋帶與土體之間的摩擦作用，改善土體的變形條件，從而達(dá)到穩(wěn)定土體的目的。加筋擋土墻節(jié)省占地、工程造價(jià)低、施工成熟且方便、性能優(yōu)良，特別是由于其具有較好的抗震性能，在水利工程、公路工程和市政建設(shè)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用［3-5］。目前，大量學(xué)者對(duì)加筋擋土墻進(jìn)入了深入研究，主要包括：從動(dòng)力強(qiáng)度折減發(fā)計(jì)算內(nèi)部拉筋帶強(qiáng)度，利用數(shù)值分析方法對(duì)擋土墻得穩(wěn)定性進(jìn)行模擬，獲得面板得變形及內(nèi)力計(jì)算［4］；推導(dǎo)出筋帶拉力和所需錨固長(zhǎng)度計(jì)算公式［5］；筋帶所受最大拉力為線性規(guī)劃最優(yōu)解，借助MATALAB軟件編寫程序，求得筋帶所受最大拉力和對(duì)應(yīng)的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面［6-7］；選取對(duì)數(shù)螺旋線為破裂面［8］；運(yùn)用水平條分法，對(duì)地震作用下加筋擋土墻 的內(nèi)部穩(wěn)定性、筋帶所受拉力及筋帶所需錨固長(zhǎng)度進(jìn)行研究等［9］。

綜上所述，大量研究成果都是利用理論計(jì)算的手段對(duì)加筋擋土墻內(nèi)力及穩(wěn)定性研究。然而實(shí)際工程中，一個(gè)建筑工程邊坡的失穩(wěn)破壞通常涉及更多的因素是設(shè)計(jì)計(jì)算及施工質(zhì)量等。本文以廣安某失穩(wěn)破壞的加筋擋土墻邊坡為例，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及設(shè)計(jì)資料的審核，確定致使擋土墻邊坡失穩(wěn)破壞的形式及主要影響因素，分析形成的機(jī)理，為以后類似工程的建設(shè)給予啟示。

1 項(xiàng)目概況

廣安富盈國(guó)際會(huì)議中心項(xiàng)目洋房A10-A14段邊坡采用加筋擋土墻支護(hù)，并于2015年竣工。該段邊坡長(zhǎng)度為145.0 m，在平面上呈“一”字型，高度為高度20 m，上下階擋墻分別高10 m，上、下階擋墻之間設(shè)1.0 m寬平臺(tái)，筋帶寬度16.0～18.0 m，擋墻后按1∶1.25臨時(shí)放坡。面板采用C20鋼筋混凝土面板，掛設(shè)雙層雙向筋，支模澆筑50～80 cm厚混凝土墻面。加筋土擋墻所填填料為土石混合填料，土層稍濕—濕，部分出現(xiàn)露水現(xiàn)象，設(shè)計(jì)定位二級(jí)邊坡。

2018年7月1日該段加筋擋土墻邊坡發(fā)生失穩(wěn)破壞。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，填土邊坡失穩(wěn)縱向失穩(wěn)寬度為3.0～4.5 m，長(zhǎng)度為145.0 m，產(chǎn)生約為65°的陡立滑面，面板分裂并滑移至坡腳，失穩(wěn)方量約為885.0 m3。加筋擋土墻的失穩(wěn)模式為由于拉筋強(qiáng)度不足而斷裂，造成擋土墻失穩(wěn)破壞（圖1）。

2 失穩(wěn)破壞調(diào)查

加筋擋土墻失穩(wěn)破壞的形式及原因眾多。例如，外部原因包括拉筋斷裂、拉筋與填土之間的摩擦力不足而致使墻體破壞；內(nèi)部原因包括基礎(chǔ)承載力低、基礎(chǔ)抗滑及抗傾覆不足等。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及查閱審核相關(guān)資料，該段加筋擋土墻失穩(wěn)破壞的原因主要有（圖2）：

（1）邊坡設(shè)計(jì)等級(jí)問(wèn)題。該段加筋擋土墻高度為20.0 m，且滑區(qū)有重要建（構(gòu)）筑物，因此，根據(jù)GB 50330-2013《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》第3.2.1條3.3.2條，邊坡安全等級(jí)應(yīng)定為一級(jí)，而設(shè)計(jì)定為二級(jí)。

（2）填筑材料不合格。垮塌段加筋土擋墻所填填料為土石混合填料，塊石多存在尖銳棱角，部分填料粒徑較大，最大粒徑可達(dá)80 cm，遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)要求的“填料粒徑不宜大于填料壓實(shí)厚度的2/3，且最大粒徑不得大于15 cm，含有尖銳棱角的粗粒應(yīng)避免攤鋪在鋪設(shè)筋材的表層”要求。

（3）拉筋帶的設(shè)計(jì)計(jì)算不合理。審核拉筋帶設(shè)計(jì)計(jì)算書，結(jié)果顯示筋帶拉力為0，抗拉力為1.2 kN，筋帶抗拉安全系數(shù)及抗拔安全系數(shù)出現(xiàn)類不合理的數(shù)據(jù)。

（4）面墻厚度不合理及基礎(chǔ)不合格。根據(jù)垮塌部分面板實(shí)際測(cè)量，面板厚50～80 cm，厚度大于設(shè)計(jì)厚度15.0 cm，增加了面板的自重，降低了安全性；同時(shí)，部分段面板段未見基礎(chǔ)或基礎(chǔ)松散，承載力低。

（5）鋼塑反包不合格。筋帶反包長(zhǎng)度未按設(shè)計(jì)要求采用2.0 m，而是反包1.0 m，現(xiàn)場(chǎng)也未見鋼塑格柵之間的鎖扣。

（6）該段加筋擋土墻位于集中匯水區(qū)域，坡頂填土并未采用合理的隔水、匯水及排水措施，雨水下滲明顯。

3 討論及分析

（1）建筑邊坡的失穩(wěn)破壞是個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，通常是由一個(gè)或幾個(gè)主要誘發(fā)因素的突變而引起整個(gè)系統(tǒng)的演變，最終發(fā)生穩(wěn)定狀態(tài)的突變而致使失穩(wěn)破壞。該段加筋擋土墻建筑邊坡失穩(wěn)破壞的主要原因包括設(shè)計(jì)及計(jì)算、施工質(zhì)量及外部因素等三個(gè)方面。

（2）在該邊坡按照規(guī)范實(shí)際為一級(jí)邊坡，而設(shè)計(jì)之初將其定為二級(jí)邊坡，致使穩(wěn)定性安全系數(shù)偏小；在設(shè)計(jì)計(jì)算書中，將拉筋帶的抗拉力設(shè)計(jì)為0，抗拉力為1.2kN，與實(shí)際狀態(tài)及經(jīng)驗(yàn)不符。以上兩點(diǎn)為該邊坡后期設(shè)計(jì)提供了錯(cuò)誤的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是導(dǎo)致加筋擋土墻失穩(wěn)破壞的重要原因。

（3）擋墻面板后方填土中含有大粒徑塊石，填土壓實(shí)度難以到達(dá)規(guī)范要求，也不利于填土整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；同時(shí)，較多塊石含有尖銳棱角，在填土壓實(shí)施工及實(shí)際工作狀態(tài)中對(duì)拉筋帶造成斷裂或損傷，降低拉筋帶的拉力，可直接進(jìn)一步導(dǎo)致拉筋帶斷裂；面板基礎(chǔ)存在懸空或基礎(chǔ)松散現(xiàn)象，致使面板的重力等直接附加于拉筋帶上，增加拉筋帶的作用力，成為其發(fā)生斷裂的有利因素，同時(shí)也為邊坡滑塌失穩(wěn)，面板墜落提供了有利條件；鋼塑格柵回折反包后不施加鎖扣不能固定袋裝碎石濾料，造成填料流失，更重要是減小了土工格柵筋帶與填土的摩擦力。

（4）該段擋墻上部處于雨水匯集地段，而且相關(guān)的地表隔水、匯水、排水等措施未能有效防止雨水下滲，導(dǎo)致填土重度增加，自身強(qiáng)度降低，填土于拉筋帶之間的摩擦系數(shù)亦隨之減低，增加坡體失穩(wěn)的不利因素。

4 結(jié)論

（1）加筋擋土墻的失穩(wěn)破壞主要由于設(shè)計(jì)及計(jì)算、施工質(zhì)量及外部因素等三個(gè)方面，其中包括邊坡定級(jí)不準(zhǔn)確，拉筋帶計(jì)算與實(shí)際及經(jīng)驗(yàn)不符；填土中含有粒徑較大及尖銳棱角的塊石；鋼塑反包不合格；地面雨水下滲等。

（2）邊坡的設(shè)計(jì)務(wù)必嚴(yán)謹(jǐn)，務(wù)實(shí)，邊坡定級(jí)及拉筋帶的計(jì)算錯(cuò)誤是完全可以避免的原則問(wèn)題；施工必須嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，填土中塊石、鋼塑反包等不合格問(wèn)題應(yīng)杜絕。

（3）該段加筋擋土墻的失穩(wěn)破壞案例提供了啟示：建筑邊坡穩(wěn)定是系統(tǒng)的工程，設(shè)計(jì)計(jì)算是保證穩(wěn)定基礎(chǔ)和前提；施工質(zhì)量是過(guò)程，嚴(yán)格按照規(guī)范是安全的保證。

參考文獻(xiàn)

［1］ 賈亮， 朱彥鵬， 來(lái)春景. 地震作用下加筋擋土墻穩(wěn)定性分析［J］. 西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)， 2016， 51（4）： 698-703.

［2］ 梁波， 汪滔， 趙寧雨，等. 基于離心試驗(yàn)的環(huán)形加筋擋墻破壞形式試驗(yàn)研究［J］.地下空間與工程學(xué)報(bào)，2018，14（6）：1536-1541.

［3］ 況聯(lián)飛，周國(guó)慶，喬來(lái)軍，等．大型槽倉(cāng)基坑填方加筋土筋帶變形實(shí)測(cè)分析［J］． 地下空間與工程學(xué)報(bào)，2018，14 （S1）：322-328，429.

［4］ 熊甜甜，廖紅建，楊博，等．加筋土筋土界面抗剪強(qiáng)度 影響因素試驗(yàn)研究［J］．地下空間與工程學(xué)報(bào)，2018，14（3）：629-634.

［5］ 蔣薇， 蘇謙， 張曉曦， 等. 地震作用下加筋土邊坡滑 裂面的確定方法［J］. 西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)， 2015， 50（1）： 157 -159.

［6］ 蔣建清， 楊果林. 加筋擋土墻地震穩(wěn)定性分析的水平條分法［J］.中國(guó)鐵道科學(xué)，2009， 30（1）：36-40.

［7］ 賈亮， 梁榮. 基于強(qiáng)度折減法的加筋擋土墻動(dòng)力穩(wěn)定性分析［J］.蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào)， 2021，47（2）：122-126.

［8］ 鑫龍，梁倩，張殿義． 基于MAＲC的土工格柵加筋擋土墻的有限元分析［J］．路基工程，2015，（4）：168-171.

［9］ 龍建輝， 焦姍， 王曉婭. 考慮摩擦損耗的加筋擋土墻臨界高度研究［J］.土木工程學(xué)報(bào)，2018，51（1）：124-128.