擋土墻相鄰基礎高差設計的合規(guī)性與合理性分析

郭為平，楊夢云

(1.湖北龍禹州工程建設有限公司，湖北 武漢 430070；2.荊州市長江河道管理局公安分局勘測設計院，湖北 公安 434300；3.南京明輝建設有限公司，江蘇 南京 210000)

我國關于擋土墻的研究較多，如王錫朝對特殊地質(zhì)條件下的擋土墻基礎設計[1]，石林關于大型擋土墻基礎處理[2]，夏琴就公路擋土墻的選型及基礎處理[3]，馮偉喜對臺階式擋土墻土壓力分布特征[4]等進行了研究，但關于擋土墻基礎的開挖與縱向布置的研究尚屬空白，而擋土墻基礎的開挖與縱向布置和擋墻的穩(wěn)定、滑坡的防治、成本與工期的控制密切相關，本文擬就云貴高原某PPP項目水庫上壩公路施工中遇到的實際案例，結合設計規(guī)范和工程實踐就擋土墻基礎的開挖與縱向布置的合規(guī)性及合理性和對路基與邊坡安全的影響進行探討。

1 案例背景

1.1 擋土墻基礎開挖過程

云貴高原某PPP項目水庫上壩公路K0+010～K0+065為漿砌石擋土墻，基礎開挖施工中，第一層主要為雜填土，厚1.0～1.5m；第一層以下主要為粉土、砂土等一、二類土，其間夾雜破碎的強風化巖。原坡高3～5m，坡度55°～65°，坡面植被稀少；原路面縱向裂縫共4條，長度3.2m，最大裂縫寬度8mm。施工單位在擋墻基礎開挖1.0m后，發(fā)現(xiàn)基底仍為巖體風化、破碎、土質(zhì)松軟土層。經(jīng)監(jiān)理現(xiàn)場實地查勘，要求按圖施工，繼續(xù)開挖，開挖施工中，邊坡處于非正常工況Ⅰ(暴雨或連續(xù)降雨狀態(tài))，由于原路基邊坡過陡(1∶0.4～1∶0.6)，土質(zhì)松軟，且工作面極度狹窄，基礎只能緊貼坡腳開挖，兼之施工期間降雨頻繁，基礎及工作面松土淤積泥濘，極度松軟，開挖后最大坡高8.0m，坡度65°～85°，局部達90°甚至倒坡，原路面縱向裂縫呈擴展趨勢并產(chǎn)生新的裂縫；邊坡出現(xiàn)大面積崩塌，崩塌線最近處距村民房屋僅2.5m。在搶險過程中，現(xiàn)場監(jiān)理仍要求擋墻基礎按圖施工，故擋土墻基坑在開挖過程中，只能不斷向內(nèi)側切和下挖，相鄰段基礎高差1.5～1.8m，崩塌繼續(xù)發(fā)生。

1.2 典型路段的擋土墻相鄰基礎高差

龍樹寨—坪柏線K0+010～+065左擋土墻(基底縱坡i=0)相鄰基礎高差見表1。

表1 龍樹寨—坪柏線K0+010～+065左擋土墻(基底縱坡i=0)相鄰基礎高差 單位：m

龍樹寨—坪柏線K4+850～+929左擋土墻(基底縱坡i=0)相鄰基礎高差見表2。

表2 龍樹寨—坪柏線K4+850～+929左擋土墻(基底縱坡i=0)相鄰基礎高差 單位：m

2 擋土墻基礎設計的合規(guī)性分析

根據(jù)《公路路基設計規(guī)范》，位于縱向斜坡上的擋土墻，當基底縱坡大于5%時，基底應設計為臺階式[5]；《公路擋土墻設計與施工技術細則》則明確規(guī)定，沿擋土墻墻長方向的地面有縱坡時，擋土墻的縱向基底縱坡不宜大于5%，當為巖石地基，基底縱坡大于5%時，墻的縱向基底可按臺階形布置；采用分段砌筑時，相鄰段高差不宜超過1.2m[6]；《擋土墻(重力式、衡重式、懸臂式)》則強調(diào)，擋土墻基底縱坡i不宜大于5%，當大于5%時，應在縱向?qū)⒒A做成臺階式，臺階高度不宜大于0.5m[7]。而《水工擋土墻設計規(guī)范》則規(guī)定，當擋土墻布置在沿墻長方向的縱向坡上時，其底部可按階梯形分段布置，每個臺階長度不應小于2.0m，相鄰臺階高差不宜大于2.0m[8]。

《公路路基設計規(guī)范》關于位于縱向斜坡上的擋土墻，當基底縱坡大于5%時，基底應設計為臺階式的要求，其主要目的是為了減少開挖工程量，加快施工進度，降低工程造價。從上述規(guī)范和細則來看，本PPP項目水庫上壩公路的擋土墻基礎設計，因其基底縱坡i=0，沒有必要在縱向?qū)⒒A做成臺階式，設計不僅沒有減少開挖工程量，反而增加了開挖工程量；且其相鄰基礎高差一般在1.5～3.5m范圍內(nèi)，擋土墻基礎相鄰臺階高差不符合《公路擋土墻設計與施工技術細則》和《擋土墻(重力式、衡重式、懸臂式)》標準圖集的規(guī)定，個別墻段基礎相鄰臺階高差也不符合《水工擋土墻設計規(guī)范》要求。

3 擋土墻基礎設計的合理性分析

如前所述，擋土墻基底做成臺階形的目的是為了減少開挖，加快進度，降低造價。本案例中擋土墻基礎相鄰段的基礎高差達1.5m甚至3.5m，尤其是K0+010～K0+065段，原路面就存在既有裂縫，原路基邊坡過陡(1∶0.4～1∶0.6)，土質(zhì)松軟，且工作面極其狹窄，基礎只能緊貼坡腳開挖，兼之施工期間降雨頻繁，基礎及工作面松土淤積泥濘，極度松軟，開挖后出現(xiàn)大面積崩塌，崩塌線最近處距村民房屋僅2.5m。在險情發(fā)生后，仍繼續(xù)按原設計的分段臺階基礎側切、下挖最大達1.8m，至險情沿縱坡向坡下端進一步擴展。

本案例中擋土墻基礎分段大高差開挖，不僅增加了工程量，加大了投資，延長了工期，尤其是在不良地質(zhì)段，過深的基坑開挖極不利于路基或邊坡的穩(wěn)定，開挖中或開挖后易導致邊坡塌方或滑坡險情。故在地形、地基承載力無較大差異時，擋土墻基礎相鄰段高差過大是不合理的。

經(jīng)過對《公路路基設計規(guī)范》《公路擋土墻設計與施工技術細則》《擋土墻(重力式、衡重式、懸臂式)》標準圖集與《水工擋土墻設計規(guī)范》的比較，《水工擋土墻設計規(guī)范》沒有考慮擋土墻的縱向基底縱坡，也沒考慮地基是否為巖石，即規(guī)定當擋土墻布置在沿墻長方向的縱向坡上時，其底部可按階梯形分段布置，無疑增加了開挖工程量，也不利于路基或邊坡的穩(wěn)定；而關于相鄰臺階高差不宜大于2.0m的規(guī)定更是易導致開挖施工中邊坡塌方或滑坡險情，尤其是在不良地質(zhì)段，這種設計是不合理的。該項目的擋土墻基礎開挖施工中發(fā)生的邊坡塌方及滑坡險情也證明了這一點。

4 結語

(1)非巖石地基，段內(nèi)擋土墻基底縱坡應小于5%，不易開挖成臺階形。

(2)不良地質(zhì)段，擋土墻基礎不易分段大高差開挖。

(3)工作面狹窄，基礎只能緊貼坡腳開挖時，擋土墻基礎相鄰段不易大高差開挖，避免邊坡塌方或滑坡險情。

(4)地基承載力不足的不良地質(zhì)段，采用擴大基礎或(和)換填基礎，避免無限制開挖到堅硬基礎，從而導致邊坡塌方或滑坡險情。

(5)《水工擋土墻設計規(guī)范》關于當擋土墻布置在沿墻長方向的縱向坡上時，其底部可按階梯形分段布置，每個臺階長度不應小于2.0m，相鄰臺階高差不宜大于2.0m的條文不合理，至少在不良地質(zhì)段，相鄰臺階高差不宜大于2.0m值得商榷。