對擋土墻與河坡連接易產(chǎn)生滑動原因的分析

余小鵬 謝 闖 何軍保 沈金榮

（宿遷市水務(wù)勘測設(shè)計研究有限公司，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，導致在運行期內(nèi)出現(xiàn)了不同的滑動問題。根據(jù)測算，β 角分別為27.9°、22.5°、15.0°、11.7°幾種形式，在放水運行期不到一個月即發(fā)現(xiàn)β 角段有約60 m 長的擋土墻發(fā)生了垂直和水平位移。經(jīng)現(xiàn)場觀測，β 角越大，產(chǎn)生滑動面越大，β 角越小則產(chǎn)生滑動面越小。

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)問題。通過對1.2 km 擋土墻進行勘測，大部分擋墻較為安全，發(fā)生問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。問題出現(xiàn)在運行期，因此有必要通過對出現(xiàn)問題的坡面及其滑動原因進行定量分析?；瑒用娴臏y量數(shù)據(jù)見表1。

2 穩(wěn)定計算

2.1 相關(guān)參數(shù)

圖1 結(jié)構(gòu)連接形式示意圖

主動土壓力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)計表

式中：

α—墻背與豎直線間的夾角，豎直線逆時針轉(zhuǎn)俯斜墻背為正，反之順時針轉(zhuǎn)仰斜墻背為負，計算結(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；

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)計算

根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2011），抗滑移穩(wěn)定性參照圖2，按下列公式進行驗算：

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—土對擋土墻墻背的摩擦角，°；

μ—土對擋土墻基底的摩擦系數(shù)。

圖2 抗滑移穩(wěn)定計算示意圖

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

根據(jù)上述計算成果得到Kc-β 關(guān)系曲線如圖3 所示。

表2 完建期不同β 系數(shù)抗滑計算成果表

表3 運行期不同β 系數(shù)抗滑計算成果表

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)對不同β 系數(shù)情況下所形成滑動的分析，完建期與運行期Kc-β 曲線在β=17°時趨向重疊，對應Kc=1.2，則當［Kc］=1.3 時，對應的β=14°，故β 在14°～17°之間應為臨界段。從實際情況看，β 在15°～11.7°之間未出現(xiàn)大的位移，經(jīng)現(xiàn)場對該段進行監(jiān)測，基本未發(fā)生位移變化。

（2）β 取17°～27°時，對應的Kc為1.2～0.8，運行期曲線與完建期曲線有一定量的分離。從該段實際情況看，較易產(chǎn)生滑動，尤其當墻前后水位發(fā)生較大變化時，形成的揚壓力過大，易導致滑動?，F(xiàn)場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，實際β=22.5°，經(jīng)沉降觀測，垂直位移值已經(jīng)產(chǎn)生變化，一般在10 cm 以上。

（3）當β＞27°時，對應的Kc＜0.8，無論在完建期或運行期，都有可能出現(xiàn)滑動問題，現(xiàn)場是在β=27.9°時發(fā)生問題的。運行期內(nèi)，因疏于觀測，尤其當時連續(xù)降雨，加之墻后有地面集水在該段匯入，使實際揚壓力增大，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)計算結(jié)果所繪制的Kc-β 曲線與實際情況基本吻合，擋墻實際發(fā)生的垂直與水平位移與β 大小有關(guān)，說明β 越大，安全度越低。

4 對策措施

（1）通過運算及分析可知，β 角涉及擋土墻與土坡的連接形式，在設(shè)計時應根據(jù)場地實際情況調(diào)整擋墻的高度，其β 角不應超過12°。

（2）擋墻前后應布置可通冒水孔，使之在運行時不會因水位差而產(chǎn)生過大的揚壓力，確保墻身和土坡的安全。

（3）對低于5 m 的擋墻且部分與土坡連接時，設(shè)計部門應針對完建期和使用期分別進行運算，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行土體變坡，以起到阻滑和連接作用。