某水庫岸邊擋土墻不均勻沉降原因分析及加固處理方案

□景志杰

水工擋土墻是各類水工建筑物中最常見的一類建筑物，擋土墻的穩(wěn)定性不但受水文氣象、地形地貌和地質(zhì)條件等自然因素的影響，還受到建筑物復(fù)雜程度、施工條件和技術(shù)水平等人為因素的制約。工程中常常會(huì)遇到擋土墻產(chǎn)生不均勻沉降或其他變形破壞的問題，尤其是地下水位變化大、墻后填土高、地質(zhì)條件差的高墻。對(duì)產(chǎn)生變形的擋土墻變形原因進(jìn)行分析，進(jìn)而對(duì)其采取加固處理措施，保障其安全穩(wěn)定具有重要的意義。此文以某水庫岸邊扶壁式擋土墻為例，分析其產(chǎn)生不均勻沉降的原因，并提出加固措施。

1.工程概況

北方某水庫岸邊建有取水泵站，泵站進(jìn)水口一側(cè)設(shè)有鋼筋混凝土扶壁式擋土墻。擋土墻前為水庫庫區(qū)，墻后為泵站廠區(qū)地面。擋土墻共計(jì)兩塊，單塊長12m，墻高11m，墻底總寬9m，扶壁間距4.2m。擋土墻及其前后結(jié)構(gòu)剖面圖見圖1。

工程完工后第二年，發(fā)現(xiàn)兩塊擋土墻之間有相對(duì)水平位移，擋土墻產(chǎn)生不均勻沉降。通過接下來幾個(gè)月的觀察，發(fā)現(xiàn)擋土墻變形有逐步加劇的趨勢(shì)，如不采取措施阻止其變形，可能會(huì)造成擋土墻失穩(wěn)，進(jìn)而危及其后的變配電室，甚至對(duì)整個(gè)取水工程產(chǎn)生嚴(yán)重影響。有必要對(duì)擋土墻產(chǎn)生不均勻沉降的原因進(jìn)行分析，提出加固措施，防止變形加劇。

2.不均勻沉降原因分析

從表觀看，兩塊擋土墻僅在分縫處頂部產(chǎn)生較大的水平位移和沉降，而東側(cè)擋土墻與泵房分縫處及西側(cè)擋土墻與西側(cè)建筑物分縫處均未產(chǎn)生明顯的水平位移和沉降，兩塊擋土墻分縫處趾板頂未發(fā)現(xiàn)明顯的水平位移，僅在趾板端部有輕微相對(duì)沉降，擋土墻未發(fā)生水平滑動(dòng)。擋土墻扶壁頂與立墻結(jié)合處未產(chǎn)生裂縫，擋土墻結(jié)構(gòu)完好，未破壞。

根據(jù)施工圖階段地勘情況，擋土墻坐落于碎石層基礎(chǔ)上，碎石層厚3.5m，其下為1.5m 厚輕粉質(zhì)壤土層和深厚碎石層。擋土墻發(fā)生變形后，對(duì)擋土墻前、后分別進(jìn)行了補(bǔ)充地勘，發(fā)現(xiàn)擋土墻基底自上而下依次為4.3m 厚粗礫層、1.2m 厚重粉質(zhì)壤土層和較厚的卵石層。補(bǔ)充地勘報(bào)告中基底碎石（粗礫）層和其下輕（重）粉質(zhì)壤土層的壓縮模量均比施工圖階段地勘報(bào)告中的數(shù)值小很多，壓縮模量小極易產(chǎn)生豎向沉降。

從施工過程看，擋土墻基礎(chǔ)均為原基，并無回填或其它處理措施。開挖完的擋土墻建基面未發(fā)現(xiàn)地層有不均勻現(xiàn)象，基礎(chǔ)不同部位可能存在含水率不均問題。

綜上分析，擋土墻產(chǎn)生不均勻沉降的原因很可能是由于實(shí)際地層與施工圖階段地層發(fā)生變化，承載力和壓縮模量減小，施工時(shí)基礎(chǔ)各部位含水率不均，從而造成擋土墻的不均勻沉降，擋土墻并非結(jié)構(gòu)破壞。

3.加固處理方案比選

根據(jù)補(bǔ)充地勘資料對(duì)擋土墻進(jìn)行穩(wěn)定復(fù)核，發(fā)現(xiàn)擋土墻穩(wěn)定性不滿足要求。為防止擋土墻不均勻沉降進(jìn)一步擴(kuò)大，同時(shí)預(yù)防沿軟弱夾層產(chǎn)生深層滑動(dòng)，需要采取必要的工程措施進(jìn)行加固。結(jié)合工程布置及地勘情況，擬定了如下4 個(gè)處理方案。

方案1，拆除重建。該方案需要將發(fā)生沉降變形的擋土墻、擋土墻頂部檢修間及變配電室全部拆除重建。拆除后首先對(duì)擋土墻基礎(chǔ)采用混凝土灌注樁進(jìn)行處理。擋土墻重建好后對(duì)廠區(qū)采用碎石土進(jìn)行碾壓回填，并重建檢修間及變配電室。檢修間及變配電室基礎(chǔ)采用水泥混凝土攪拌樁進(jìn)行處理。

方案2，擋土墻后設(shè)錨固樁抗滑，墻趾灌漿。在擋土墻后距底板根部22m 處設(shè)兩排錨固樁，在距廠區(qū)地面下1.5m 處設(shè)2 根錨索與擋土墻連系，采用錨索緊拉擋土墻。在墻趾前設(shè)3 排灌漿孔，傾斜角度分別為45°、60°和75°。

方案3，擋土墻前設(shè)抗滑樁，墻趾灌漿。在擋土墻前設(shè)兩排抗滑樁，樁頂設(shè)承臺(tái)，承臺(tái)頂設(shè)立墻。在墻趾前設(shè)3排灌漿孔，傾斜角度分別為45°、60°和75°。立墻與承臺(tái)之間設(shè)鋼筋混凝土支擋板。擋土墻前設(shè)矩形槽，槽內(nèi)回填壤土并綠化，矩形槽至承臺(tái)立墻頂用混凝土板封頂，墻前混凝土板下形成空箱。

方案4，擋土墻前進(jìn)水渠側(cè)向設(shè)抗滑樁（墻）并填土，墻趾灌漿。該方案大體與方案3 相似，只是將擋土墻前正向布樁改為順進(jìn)水口的側(cè)向布樁。

這4 個(gè)處理方案的優(yōu)、缺點(diǎn)對(duì)比分析見表1。

通過對(duì)以上4 個(gè)方案的對(duì)比分析，雖然方案3 工程投資不是最小，但是該方案的施工難度最小，工期較短，且基本可以掩蓋擋土墻已經(jīng)發(fā)生傾斜的缺陷，不影響外觀，優(yōu)勢(shì)明顯。故推薦采用方案3 對(duì)擋土墻進(jìn)行處理。

4.加固處理方案總體布置

在擋土墻前距立墻8.4m 和13.2m處設(shè)兩排抗滑樁，樁徑1.5m，樁長16m，樁頂高程1026m，間距3.28m。樁頂設(shè)承臺(tái)，承臺(tái)寬7.6m，高2.0m，承臺(tái)頂設(shè)5.5m 高立墻。樁身及承臺(tái)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。在墻趾前設(shè)3 排灌漿孔，豎向傾斜角度分別為45°、60°和75°，灌漿孔間距1.8m，灌漿平均深度12m，初定灌漿壓力0.3MPa。立墻與承臺(tái)之間設(shè)鋼筋混凝土支擋板，支擋板厚0.6m。擋土墻前設(shè)矩形槽，槽寬1.1m，深1m，槽內(nèi)回填壤土并綠化，矩形槽至承臺(tái)立墻頂用0.2m 厚混凝土板封頂，板面坡度1：1.5，墻前混凝土板下形成空箱，空箱隔板間設(shè)φ75PVC 排水孔排水孔，間距2m。

表1 各處理方案優(yōu)、缺點(diǎn)對(duì)比分析表

圖1 擋土墻及其前后結(jié)構(gòu)剖面圖

5.結(jié)語

此文以某水庫岸邊扶壁式擋土墻為例，分析其產(chǎn)生不均勻沉降的原因，并提出加固措施。通過工程加固，阻止了擋土墻進(jìn)一步加劇變形，維持了擋土墻的穩(wěn)定，確保了整個(gè)取水工程的順利運(yùn)行。對(duì)擋土墻發(fā)生變形的原因進(jìn)行分析，進(jìn)而采取必要的工程措施對(duì)其進(jìn)行加固處理具有非常重要的意義。同時(shí)，為類似擋土墻變形加固工程提供經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，防患于未然?！?/p>