某場地雨水檢查井塌陷處加筋土擋墻穩(wěn)定性分析

連煜皓 韓榮榮 夏 霄

(1.中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310014； 2.國家能源局大壩安全監(jiān)察中心，浙江 杭州 310014)

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某場地雨水檢查井塌陷處加筋土擋墻穩(wěn)定性分析

連煜皓1韓榮榮2夏 霄1

(1.中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 310014； 2.國家能源局大壩安全監(jiān)察中心，浙江 杭州 310014)

介紹了某場地雨水檢查井塌陷處的應(yīng)急加固措施，利用二維有限元軟件土工格柵強(qiáng)度折減模擬了筋帶被割斷的情況，得出了折減后的筋帶強(qiáng)度，并將其作為極限平衡法分析時(shí)的筋帶強(qiáng)度，分析了擋墻塌陷處理后的邊坡穩(wěn)定性。

土工格柵，強(qiáng)度折減，有限元分析，極限平衡法分析

0 引言

某場地邊坡支護(hù)采用加筋擋土墻工藝，加筋擋土墻自2013年8月14日開始施工，2014年3月10日結(jié)束。

2014年9月6日大雨過后，場地雨水檢查井處擋墻出現(xiàn)塌陷，UPVC管斷裂，雨水檢查井開裂，雨水井下方土體被掏空。

1 設(shè)計(jì)概況

該段擋墻最大高度21 m，坡度為1∶0.4，深不小于1.0 m，持力層為全風(fēng)化花崗巖或強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，加筋格柵采用單向格柵，格柵層間距為50 cm；填料含石率(重量)為22.3%，密實(shí)度不小于0.97。

豎井立面見圖1。

排水豎井深17 m，直徑1.60 m，井壁厚500 mm，內(nèi)配雙向鋼筋，為現(xiàn)澆的鋼筋混凝土井。雨水檢查井為磚砌結(jié)構(gòu)，深2.2 m，距離排水豎井間距3.3 m。排水管采用直徑為1.0 m的UPVC管。

雨水檢查井施工時(shí)割斷了加筋擋土墻的筋帶，導(dǎo)致該范圍水平位移及沉降較大，磚砌雨水檢查井開裂，UPVC排水管被拉斷，雨水從檢查井及排水管間下滲，形成孔洞并塌陷。

本次加筋擋土墻穩(wěn)定性分析采用主要巖土層參數(shù)為地勘報(bào)告建議值，詳見表1。

表1 主要巖土層參數(shù)表

2 應(yīng)急加固措施

經(jīng)現(xiàn)場踏勘，對(duì)塌陷處采取如下措施進(jìn)行應(yīng)急加固：

1)雨水檢查井改為C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，壁厚300 mm，雙層雙向配筋，鋼筋直徑12 mm，間距200 mm。

2)原直徑1.0 m的UPVC雨水管，改為同直徑10 mm厚鋼管。鋼管外側(cè)包方形C30混凝土。

3)雨水檢查井下的孔洞采用細(xì)石混凝土回填。

采取上述措施后，邊坡位移監(jiān)測值趨于穩(wěn)定。

3 有限元分析

排水豎井與雨水檢查井施工時(shí)，土工格柵筋帶被割斷，加筋土工格柵不能作為一個(gè)整體發(fā)揮抗拉作用。本文采用土工格柵強(qiáng)度折減來模擬筋帶在豎井處被割斷的情況。即通過二維有限元軟件分析土工格柵筋帶強(qiáng)度折減后的坡頂變形與該處監(jiān)測點(diǎn)相比對(duì)，得出合理的折減后的筋帶強(qiáng)度，并取該折減后的筋帶強(qiáng)度作為極限平衡法分析時(shí)的筋帶強(qiáng)度，來分析擋墻塌陷處理后的邊坡穩(wěn)定性。

3.1 折減后的筋帶強(qiáng)度的確定

采用Plaxis有限元軟件進(jìn)行二維數(shù)值模擬，根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采用理想彈塑性Mohr-Coulomb模型，該模型屈服函數(shù)表達(dá)為：

其中，σ1,σ3分別為最大主應(yīng)力和最小主應(yīng)力；c，φ分別為內(nèi)聚力和內(nèi)摩擦角。當(dāng)fs>0時(shí)，材料將發(fā)生剪切破壞。

本次分析分別按筋帶強(qiáng)度的100%，90%，85%和80%對(duì)雨水檢查井的剖面進(jìn)行二維有限元分析，并得出相應(yīng)的位移值，具體見表2。

表2 雨水檢查井剖面筋帶強(qiáng)度打折模擬計(jì)算結(jié)果列表

通過表2可以看出當(dāng)筋帶強(qiáng)度取85%時(shí),計(jì)算的位移值與監(jiān)測值相符合,筋帶強(qiáng)度取85%時(shí),有限元位移云圖如圖2～圖7所示。

3.2 極限平衡法分析

極限平衡法分析采用Slide6.5軟件計(jì)算，分析采用Bishop法，土體本構(gòu)模型選取采用Mohr-Coulomb模型。

分析時(shí)，土工格柵進(jìn)行強(qiáng)度折減系數(shù)為0.85，其余參數(shù)不變。經(jīng)計(jì)算，擋墻整體穩(wěn)定安全系數(shù)為1.284≤1.35，具體如圖8所示。

3.3 加固措施

雨水檢查井剖面加筋擋土墻的整體穩(wěn)定安全系數(shù)為1.284，不滿足GB 50330—2013建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范一級(jí)邊坡的穩(wěn)定

安全要求，加固措施主要為坡腳土體反壓的應(yīng)急措施，經(jīng)驗(yàn)算，當(dāng)坡腳土體反壓3.0 m時(shí)，整體穩(wěn)定安全系數(shù)可達(dá)1.384(如圖9所示)。

4 監(jiān)測成果

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，該擋墻加固后，位移監(jiān)測值趨于收斂，目前位移總量逐漸趨于穩(wěn)定，水平位移值為132 mm，豎向位移量為193 mm。

5 結(jié)論與建議

1)通過極限平衡法分析計(jì)算，加固后，按GB 50330—2013建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范評(píng)定該處加筋擋土墻處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2)完善整個(gè)場地的排水系統(tǒng)，有序引導(dǎo)場內(nèi)水流，對(duì)開裂、滲漏的排水溝及時(shí)修復(fù)。

3)坡面及坡頂土工格柵局部位置暴露在外，土工格柵易老化，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行坡面綠化。

[1] 錢家歡，殷宗澤.土工原理與計(jì)算[M].北京:中國水利水電出版社,1996.

[2] 陸士強(qiáng)，王 釗，劉祖德.土工合成材料應(yīng)用原理[M].北京:水利電力出版社,1994.

[3] 羊 曄,劉松玉,鄧永鋒.加筋路基處治不均勻沉降模型試驗(yàn)研究[J].巖土力學(xué),2009，30(3)：703-706.

[4] GB 50330—2013，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].

[5] JGB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[6] 陳忠達(dá).公路擋土墻設(shè)計(jì)[M].北京:人民交通出版社,1999.

On stability analysis of reinforced retaining walls at collapse points of rainwater checking wells at some site

Lian Yuhao1Han Rongrong2Xia Xiao1

(1.EastChinaSurveyandDesignInstituteCo.,Ltd,PowerChinaGroup,Hangzhou310014,China; 2.DamSafetyInspectionCenter,NationalEnergyAdministration,Hangzhou310014,China)

The paper introduces the emgergency consolidation measues for the collapse sites of the rainwater inspection well of the site, concludes the ribbon strength after the reduction, and analyzes the slope stability after the treatment of the retaining wall’s collapse as the ribbon strength in the analysis with the limit equilibrium method analysis.

geogrid, strength reduction, finite element analysis, limit equilibrium method analysis

1009-6825(2016)28-0084-02

2016-07-27

連煜皓(1983- )，男，工程師

TU476.4

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