劉麟

（湖北省水利水電科學研究院，湖北 武漢 430070）

某大型抗滑擋墻開裂原因分析及處置

劉麟

（湖北省水利水電科學研究院，湖北 武漢 430070）

某滑坡前緣大型抗滑擋墻開裂變形誘因復雜。文章基于監(jiān)測、施工、檢測資料，綜合分析認為某擋墻開裂系上部堆料產生的局部土體擠壓剪切變形所致。堆載、施工弱面、墻后填料差、排水不暢等因素為直接誘因。采取了“錨固＋排水＋控制堆載＋監(jiān)測”的綜合處理措施，效果良好。

大型抗滑擋墻；開裂；原因分析；處置

1 工程概況

西南某水電站近壩左岸發(fā)育有一大型崩滑體，滑體物質成分主要為粘土夾塊碎石，自然狀態(tài)下處于穩(wěn)定狀態(tài)。由于施工場地布置需要，滑體前緣地形平坦部位被利用作為砂石骨料系統(tǒng)堆場進行堆料，堆料高度一般為 15～25 m。崩滑體前緣料場布置典型剖面（橫河向）見圖 1。

圖1 崩滑體前緣料場布置典型剖面

2 支擋結構典型剖面

由圖1可知，崩滑體前緣局部穩(wěn)定直接影響料場運行安全。分析表明，堆載條件下崩滑體前緣局部穩(wěn)定性不夠。為確保料場施工期運行及邊坡坡腳公路通行安全，設計采用抗滑擋墻進行前緣支擋，順河向起止樁號為壩 0＋200～0＋821 m，長約621 m。支擋結構為衡重式 C20 混凝土擋墻，墻高6.5～8.5 m，墻頂寬 1.0 m，墻面坡度 1∶0.55，墻背直立。墻前趾懸挑長 1.5 m，厚 1.0 m。衡重臺一般高于前緣出露的滑帶 1.0～1.5 m，臺寬 2.0 m，臺厚2.5 m。墻基設 2 排 3φ32 錨筋樁，間距 2.0 m，深入基巖 15.0 m。墻體設上、下 2 排排水孔，孔徑 φ76 mm，孔排距 2.5 m×2.5 m。墻后回填級配良好的碎石土，并于墻背設 30 cm 厚的反濾碎石層。另外，為監(jiān)控前緣抗滑擋墻在施工期及運行期穩(wěn)定性，在墻體內布置了擋墻錨桿應力計、雙向應變計，在墻后坡體內布置了測斜管等。衡重式抗滑擋墻典型剖面，見圖 2。

圖2 支檔結構典型剖面

3 抗滑擋墻開裂及坡體變形

1）擋墻開裂

前緣抗滑擋墻實施完成后，堆載期間，擋墻部分墻段剪切開裂。2009 年 10 月，監(jiān)測外觀巡查發(fā)現，崩滑體前緣抗滑擋墻 （樁號壩 0＋370～0＋432 m）局部發(fā)生變位、裂縫。根據地質現場素描及現場查勘判定，破壞形式主要表現為 2條沿混凝土澆筑層面（①衡重臺截面，距墻頂 5.0 m；②頂截面，距墻頂 1.8～2.0m）呈水平向展布的裂縫，裂縫長度分別達 40.0 m，21.0 m，局部剪切錯臺達 15 cm。

2）坡體變形

與擋墻開裂相對應的是墻后坡體出現明顯剪切變形。監(jiān)測表明，前緣毛料堆場坡腳（高程 438～435 m）的 2 支測斜管 IN 09DYB 及 IN 12DYB 在滑帶處位移變化明顯，甚至出現測斜管被剪斷的情況（后補充埋設），說明前緣坡體出現明顯剪切變形跡象。

3 開裂原因分析

前緣抗滑擋墻開裂變形誘因復雜，例如：前緣開挖切腳、中部清挖筑路、后緣房建場平、擋墻雨季搶工修建、墻后填料未壓實、排水不暢、上部堆載等均有可能對擋墻破壞造成影響。與破壞過程相對應的監(jiān)測及施工、檢測資料如下。

3.1 堆載期間錨桿應力顯著增長

2009 年 10 月，墻基 R 02DYB（樁號壩 0＋295）、R 04DYB（樁號壩 0＋405）2 支錨桿應力增長顯著，達 6～8 MPa/d，前緣抗滑擋墻樁號壩 0＋370.00 m～壩 0＋432.00 m 段隨即發(fā)生了沿混凝土澆筑層面剪切破壞的情況。在此期間，前緣坡頂正好處于堆料施工高峰期，其它影響因素并無顯著變化。顯然，堆載是導致擋墻剪切破壞的直接因素。

3.2 堆載期間測斜位移顯著變化

2009年10月，墻后坡頂（堆載坡腳）測斜（IN 09DYB，IN 12DYB） 位 移 變 化 明 顯 ， 墻 基 R 04DYB 及R 05DYB 錨桿應力增長迅速，前緣坡體出現裂縫，擋墻剪切破壞。后停止堆載，測斜管位移緩慢增長，并趨于穩(wěn)定。說明堆載直接導致了前緣局部坡體的擠壓剪切變形，近而使得擋墻剪切破壞。

3.3 施工質量有問題

經混凝土鉆孔取芯及力學試驗、墻后填料開挖檢查及壓實度檢測，并結合現場施工照片與記錄，綜合判定：①擋墻澆筑時，沿衡重臺（距墻頂約5 m）、頂截面（距墻頂 2 m）的 2 個倉面鑿毛不夠，形成弱面；②墻后直接堆填粘土（設計要求碎石土），壓實度不滿足要求；③排水孔反濾不暢，墻面排水孔均為干孔，墻后水壓力難以消散。

綜合分析認為，在上部快速堆載作用下，墻后未壓實的填料土體受到擠壓剪切變形，直接導致墻體沿澆筑弱面剪裂破壞。堆載、施工弱面、墻后填料差、排水不暢等因素為直接誘因，其它因素為間接誘因。

4 處理措施

根據現場實際情況，針對堆載、施工弱面、排水不暢、墻后填料差等主要誘因，綜合采用“錨固＋排水+控制堆載+監(jiān)測”等綜合措施對前緣抗滑擋墻進行處理，具體措施如下。

4.1 錨 固

1）墻頂錨筋樁：抗滑擋墻全墻段墻頂布置 1排3φ36mm 錨筋樁，孔距 2.0 m，孔深 12 m。

2）墻面格構錨梁：沿擋墻每個分縫段為 12 m，在墻面增設豎向3列、橫向2排鋼筋混凝土格構梁系和 2 排 1 500 kN 級預應力錨索，錨索布置于格構梁節(jié)點處，錨墩與錨梁結合。

3）墻面錨索：在墻面鋼筋混凝土格構梁節(jié)點處布置 2 排 1 500 kN 級二次拉力分散型錨索。錨索長度一般為 25～32m，內錨固段長一般為 12m。錨索鉆孔孔徑 φ150 mm，下傾 26°，張拉鎖定荷載300 kN。墻面格構梁及錨索立面布置，見圖 3。

4.2 排 水

1）墻后砂井：沿擋墻后緣每個分縫段（10～12 m）布設 1 個城門洞形排水砂井，內徑 1.2m。砂井內回填粗砂，與墻體排水孔一起構成擋墻排水系統(tǒng)。

2）墻面排水孔：在與砂井對應位置的墻體上增設墻體排水孔，上、下各 1 個，穿入砂井內。新增排水孔與原排水孔（重新掃孔） 基本形成 2.5 m× 2.5 m 孔排距的矩形布置型式。

圖3 墻面錨梁及錨索布置示意（立面）

4.3 控制堆載

1）嚴格控制堆載高度（一般不大于 20 m）及堆載水平距離，堆料前緣邊界距擋墻上部斜坡頂現開口邊線不小于 15 m。

2）適當降低堆載速率：分層堆載速率一般按不大于 0.3～0.5m/d 控制，做到合理堆料、及時用料。

4.4 監(jiān) 測

布置 7 個墻頂水平位移測墩、16 臺錨索測力計、15 支測斜管、7 支擋墻錨桿應力計，形成監(jiān)測體系。加強監(jiān)測，及時預警。

5 結語

1）某擋墻開裂系上部堆料產生的局部土體擠壓剪切變形所致。堆載、施工弱面、墻后填料差、排水不暢等因素為直接誘因，其它因素為間接誘因。

2）“錨固＋排水+控制堆載+監(jiān)測”的綜合措施效果良好。監(jiān)測成果表明，后續(xù)堆載運行期間，坡頂測斜、墻基錨桿應力、墻頂水平位移及墻身錨索測力等監(jiān)測數據均處于收斂狀態(tài)，前緣抗滑擋墻穩(wěn)定可靠。

3）墻頂設置 3φ36 mm 錨筋樁，墻面布置鋼筋混凝土格構梁及 2 排 1 500 kN 級錨索，通過主動對墻體施加錨固力，可有效增強剪切破壞段墻體的整體性，提高前緣抗滑擋墻的抗滑及抗傾穩(wěn)定性，確保工程安全可靠。

4）墻后設置砂井及墻面排水深孔，能有效降低坡體前緣地下水位，及時排出坡體地下水及墻后積水，減小墻后土水壓力。

5）堆載對坡體粘土（夾塊碎石土）具有排水固結效應，隨著時間的推移，土體抗剪強度參數提高，墻后土壓力相應減小。支擋設計時如何考慮利用這一有利因素，值得探討。

［1］程良奎.巖土錨固的現狀與發(fā)展［J］.巖石力學與工程學報，2001，34（3）：7-12.

［2］SL 386-2007，水利水電工程邊坡設計規(guī)范［S］.

［3］DL/T 5176-2003，水電工程預應力錨固設計規(guī)范［S］.

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