反演分析在宜興某重力式擋墻加固設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

孫大偉　陳云

摘要：擋土墻關(guān)系著工程的安全，一旦擋土墻發(fā)生事故，將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，在擋土墻的加固設(shè)計(jì)中，安全性和經(jīng)濟(jì)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(yīng)用到工程實(shí)際中，在宜興某重力式擋土墻加固實(shí)踐發(fā)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(guān)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(xiàn)標(biāo)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(shè)項(xiàng)目的涌現(xiàn)也帶來眾多的邊坡、擋墻問題。一些邊坡、擋墻因設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足、施工質(zhì)量不夠等原因，往往剛施工完成就出現(xiàn)嚴(yán)重變形，影響正常使用。如何在考慮原有工程量對邊坡穩(wěn)定貢獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，提出加固設(shè)計(jì)方案，合理解決安全性和經(jīng)濟(jì)性這兩者的矛盾迫在眉睫。本文結(jié)合規(guī)范要求、理論計(jì)算及工程實(shí)踐，采用基于反演分析法的擋墻加固設(shè)計(jì)思路，實(shí)際應(yīng)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(dá)到檢驗(yàn)計(jì)算模型、確定或驗(yàn)證計(jì)算參數(shù)的目的，分析過程的標(biāo)準(zhǔn)就是計(jì)算值要盡量接近實(shí)測值，這就是說反演分析的基本原理是最優(yōu)化原理，即使代表平均偏差的目標(biāo)函數(shù)達(dá)到最小值。通過反演分析求得C、？準(zhǔn)后，求得擋土墻抗滑穩(wěn)定性及抗傾穩(wěn)定性，根據(jù)安全系數(shù)采取相應(yīng)的加固措施，然后對加固后再次采用反演分析法進(jìn)行驗(yàn)算。

2 ?工程實(shí)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(qū)，電站總裝機(jī)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(qū)地層為泥盆系中、下統(tǒng)茅山組和泥盆系上統(tǒng)五通組石英砂巖地層，壩址基礎(chǔ)地形照片如圖1。

2.2 重力式擋土墻穩(wěn)定性計(jì)算

重力擋墻沿建基面的抗滑穩(wěn)定性的計(jì)算分析按照SL319-2005和DL/T5108-1999《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行，分為抗剪強(qiáng)度公式和抗剪斷強(qiáng)度公式計(jì)算兩部分。

2.2.1 抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式

式中K—按抗剪強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù);

—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(shù)。

2.2.2 抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算公式

式中K′—按照抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全

系數(shù);

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(shù);

C′—墻體混凝土與墻基接觸面的抗剪斷凝聚力，kPa。

依據(jù)宜興擋土墻的監(jiān)測資料得到的土壓力的監(jiān)測值，主要對3、4、13、15段擋土墻在填筑頂面高程440.0m進(jìn)行重點(diǎn)分析。擋土墻所受的總推力和反演分析計(jì)算的總推力如表1所示，抗滑穩(wěn)定性系數(shù)及反演分析計(jì)算的抗滑穩(wěn)定性系數(shù)如表2所示。按照抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算，抗滑穩(wěn)定性及反演分析結(jié)果見表3，抗傾穩(wěn)定性及反演分析結(jié)果見4。

2.3 加固設(shè)計(jì)

鑒于宜興重力式擋墻的安全性至關(guān)重要，為提高重力擋墻的抗滑穩(wěn)定性，在左、右沖溝及其附近的擋墻廊道內(nèi)設(shè)置了84根1200kN的預(yù)應(yīng)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(jù)8根錨索上的錨索測力針的測值，在錨索設(shè)置后、7根錨索應(yīng)力減小13～60kN，13墻段的DP5錨索應(yīng)力增加101kN，2006年11月實(shí)測值錨索應(yīng)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(qiáng)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(qiáng)度作為抗剪樁的加固作用。

2.4 抗剪樁和預(yù)應(yīng)力錨索加固后對重力擋墻建基面抗滑和抗傾穩(wěn)定的作用

考慮抗剪樁和錨索的加固作用后，按抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式得到的安全系數(shù)見表5所示，按抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算公式得到的安全系數(shù)見表6所示，抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)如表7所示。

3 ?結(jié)論

進(jìn)行對比可以發(fā)現(xiàn)抗剪樁和錨索對于重力擋墻的抗滑穩(wěn)定有作用，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)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(wěn)定安全系數(shù)可提高2%～5%。根據(jù)后期的監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出該加固措施效果很好，未出現(xiàn)明顯的位移。

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