余小鵬 謝 闖 何軍保 沈金榮

（宿遷市水務(wù)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司，江蘇宿遷 223800）

1 工程概況

泗洪縣攔崗河疏浚工程中有一段1.2 km 河道為穿越兩側(cè)學(xué)校而采用了河底▽12.0 m～▽15.1 m 直立重力式擋土墻與▽17.0 m～▽18.0 m 土坡面連接的形式（如圖1），在此范圍內(nèi)由于受地面場(chǎng)地附作物不同寬度的影響，形成擋土墻與土坡面夾角β不同，導(dǎo)致在運(yùn)行期內(nèi)出現(xiàn)了不同的滑動(dòng)問(wèn)題。根據(jù)測(cè)算，β 角分別為27.9°、22.5°、15.0°、11.7°幾種形式，在放水運(yùn)行期不到一個(gè)月即發(fā)現(xiàn)β 角段有約60 m 長(zhǎng)的擋土墻發(fā)生了垂直和水平位移。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，β 角越大，產(chǎn)生滑動(dòng)面越大，β 角越小則產(chǎn)生滑動(dòng)面越小。

擋土墻所發(fā)生的位移量較大，是較典型的擋土墻抗滑不足而引起的技術(shù)問(wèn)題。通過(guò)對(duì)1.2 km 擋土墻進(jìn)行勘測(cè)，大部分擋墻較為安全，發(fā)生問(wèn)題的擋墻主要是因擋墻與土坡面所形成的角度較大引起的，其他斷面僅產(chǎn)生不同的垂直位移，且位移數(shù)值大小與β 系數(shù)大小成正比，一般在3～10 cm 之間。問(wèn)題出現(xiàn)在運(yùn)行期，因此有必要通過(guò)對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的坡面及其滑動(dòng)原因進(jìn)行定量分析?；瑒?dòng)面的測(cè)量數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

2 穩(wěn)定計(jì)算

2.1 相關(guān)參數(shù)

圖1 結(jié)構(gòu)連接形式示意圖

主動(dòng)土壓力Ea=0.5×γ×H2×Ka，Ka 是關(guān)于α、β、φ、δ 的函數(shù)。

表1 擋土墻水平位移和垂直位移量統(tǒng)計(jì)表

式中：

α—墻背與豎直線間的夾角，豎直線逆時(shí)針轉(zhuǎn)俯斜墻背為正，反之順時(shí)針轉(zhuǎn)仰斜墻背為負(fù)，計(jì)算結(jié)果為24.8°，結(jié)合工程施工情況取20°；

β—填土表面與水平面的夾角，在水平面以上為正，反之為負(fù)；

φ—土的內(nèi)摩擦角，取20°；

δ—墻背與填土的外摩擦角，墻背粗糙、排水良好，F(xiàn) 取10°。

其他參數(shù)：墻前水位與墻后水位視為同高▽14.64 m，抗滑安全系數(shù)［Kc］=1.3，土底抗滑系數(shù)μ=0.4。

2.2 數(shù)據(jù)計(jì)算

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011），抗滑移穩(wěn)定性參照?qǐng)D2，按下列公式進(jìn)行驗(yàn)算：

式中：

G—擋土墻每米自重，kN；

α0—擋土墻基底的傾角，°；

α—擋土墻墻背的傾角，°；

δ—土對(duì)擋土墻墻背的摩擦角，°；

μ—土對(duì)擋土墻基底的摩擦系數(shù)。

圖2 抗滑移穩(wěn)定計(jì)算示意圖

根據(jù)不同的β 系數(shù)及產(chǎn)生土壓力的不同，通過(guò)查表推算出相關(guān)的基本數(shù)據(jù)見(jiàn)表2 和表3。

根據(jù)上述計(jì)算成果得到Kc-β 關(guān)系曲線如圖3 所示。

表2 完建期不同β 系數(shù)抗滑計(jì)算成果表

表3 運(yùn)行期不同β 系數(shù)抗滑計(jì)算成果表

圖3 抗滑系數(shù)Kc 與β 的關(guān)系曲線

3 原因分析

（1）根據(jù)對(duì)不同β 系數(shù)情況下所形成滑動(dòng)的分析，完建期與運(yùn)行期Kc-β 曲線在β=17°時(shí)趨向重疊，對(duì)應(yīng)Kc=1.2，則當(dāng)［Kc］=1.3 時(shí)，對(duì)應(yīng)的β=14°，故β 在14°～17°之間應(yīng)為臨界段。從實(shí)際情況看，β 在15°～11.7°之間未出現(xiàn)大的位移，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)該段進(jìn)行監(jiān)測(cè)，基本未發(fā)生位移變化。

（2）β 取17°～27°時(shí)，對(duì)應(yīng)的Kc為1.2～0.8，運(yùn)行期曲線與完建期曲線有一定量的分離。從該段實(shí)際情況看，較易產(chǎn)生滑動(dòng)，尤其當(dāng)墻前后水位發(fā)生較大變化時(shí)，形成的揚(yáng)壓力過(guò)大，易導(dǎo)致滑動(dòng)?，F(xiàn)場(chǎng)由于在石墻砌體上布置了排水孔，故可視為墻前后水位基本一致，實(shí)際β=22.5°，經(jīng)沉降觀測(cè)，垂直位移值已經(jīng)產(chǎn)生變化，一般在10 cm 以上。

（3）當(dāng)β＞27°時(shí)，對(duì)應(yīng)的Kc＜0.8，無(wú)論在完建期或運(yùn)行期，都有可能出現(xiàn)滑動(dòng)問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)是在β=27.9°時(shí)發(fā)生問(wèn)題的。運(yùn)行期內(nèi)，因疏于觀測(cè)，尤其當(dāng)時(shí)連續(xù)降雨，加之墻后有地面集水在該段匯入，使實(shí)際揚(yáng)壓力增大，引發(fā)并加速了位移的產(chǎn)生和增大，最大水平位移2.28 m，垂直位移39 cm，直接造成該斷面基本被破壞。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果所繪制的Kc-β 曲線與實(shí)際情況基本吻合，擋墻實(shí)際發(fā)生的垂直與水平位移與β 大小有關(guān)，說(shuō)明β 越大，安全度越低。

4 對(duì)策措施

（1）通過(guò)運(yùn)算及分析可知，β 角涉及擋土墻與土坡的連接形式，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地實(shí)際情況調(diào)整擋墻的高度，其β 角不應(yīng)超過(guò)12°。

（2）擋墻前后應(yīng)布置可通冒水孔，使之在運(yùn)行時(shí)不會(huì)因水位差而產(chǎn)生過(guò)大的揚(yáng)壓力，確保墻身和土坡的安全。

（3）對(duì)低于5 m 的擋墻且部分與土坡連接時(shí)，設(shè)計(jì)部門應(yīng)針對(duì)完建期和使用期分別進(jìn)行運(yùn)算，確定采取合適的斷面形式。

（4）若受到擋墻與土坡連接及部分作物影響，可考慮取β=12°，留3 m左右位置采用打木樁的方法進(jìn)行土體變坡，以起到阻滑和連接作用。