施工回填方式對擋土墻基底應(yīng)力的影響

賀雪菲

（西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西 楊凌712100）

施工回填方式對擋土墻基底應(yīng)力的影響

賀雪菲

（西北農(nóng)林科技大學(xué)，陜西 楊凌712100）

針對遼河雙臺子河閘的扶壁式擋土墻在施工回填過程中所出現(xiàn)的墻踵后傾等不均勻沉降問題，進行了深入的研究。分析了在保持一定填土坡比的條件下，不同的填土高度對扶壁式擋土墻基底應(yīng)力的影響，得出隨著填土高度的增加，基底最大應(yīng)力由前趾向后踵轉(zhuǎn)移的結(jié)論。通過分析墻后填土不同坡比對特征基底應(yīng)力的影響，得出墻踵的最大應(yīng)力隨著坡比系數(shù)的減小而增大的結(jié)論。進一步印證了施工過程中出現(xiàn)的墻踵后傾與墻后回填方式有關(guān)的結(jié)論。

扶壁式擋土墻；施工回填方式；基底應(yīng)力

雙臺子河閘位于盤錦市雙臺子區(qū)東郊，是遼河下游的樞紐建筑物，它建在感潮河段的末端，閘址距河口57.3 km，位于遼河盤錦城市防洪段，是遼河下游防洪體系的一個重要組成部分。

1 翼墻的結(jié)構(gòu)型式

雙臺子河閘岸墻結(jié)構(gòu)采用扶壁式擋土墻，分段長度為10 m，最大墻高為10.08 m，擋墻底板厚度為1.3 m，寬度為8 m，每段擋墻設(shè)兩扶肋，凈距為5 m。

2 回填模型的建立

為了更加透徹的研究施工回填方式對扶壁式擋土墻基底應(yīng)力的影響，建立了以下分析模型，如圖1所示。

模型假定墻后填土坡比系數(shù)固定（本研究分別取0.4，0.5，0.6），施工回填從墻踵板以上以1 m間隔進行回填，分8步對擋土墻的穩(wěn)定性進行分析計算。隨著后踵板上填土高度的增加，填土的型心（重心）位置在不斷的向上、向后移動（如圖1所示）。計算墻后填土的天然容重取19 kN/m3，鋼筋混凝土容重為25 kN/m3。所計及的荷載有扶壁式擋土墻的自重荷載、墻趾前和墻踵后的水平土壓力荷載以及墻踵板上方的填土自重荷載，無水平土壓力荷載。

圖1 雙臺子河閘扶壁式擋土墻墻后填土標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

3 結(jié)果與討論

3.1 填土高度對擋土墻基底應(yīng)力的影響

圖2給出了扶壁式擋土墻特征基底應(yīng)力、應(yīng)力比與填土高度之間的關(guān)系曲線，從圖（a）中可以看出，墻前趾基底應(yīng)力隨著填土高度的增加而不斷的減小，墻后踵基底應(yīng)力、平均應(yīng)力均隨著填土高度的增加而不斷的增加。這是由于隨著填土高度的增加，墻后填土的重量不斷增加致使平均基底應(yīng)力的增加；但由于墻后填土的重心在不斷的后移，致使對擋墻型心的合力矩由逆時針轉(zhuǎn)變?yōu)轫槙r針，因此導(dǎo)致后踵基底應(yīng)力大于前趾基底應(yīng)力，且在不斷變大。

圖2 扶壁式擋土墻特征基底應(yīng)力、應(yīng)力比與填土高度的關(guān)系曲線

圖2 （b）給出了最大、最小應(yīng)力比與填土高度之間的關(guān)系曲線。當(dāng)填土高度小于2m時，最大應(yīng)力發(fā)生在前趾，最小應(yīng)力發(fā)生在后踵，由于墻趾應(yīng)力的不斷減小，后踵應(yīng)力的不斷增加，致使Pmax/Pmin的值不斷減小并趨近于1；當(dāng)填土高度大于2m時，墻后踵應(yīng)力大于墻前趾的應(yīng)力且在不斷的增大，致使Pmax/Pmin值在不斷的增大。填土高度小于6m時，Pmax/Pmin的值與回填坡比系數(shù)m的關(guān)系不大，但隨著填土高度的再增加，Pmax/Pmin的值隨著回填坡比的減小而增大，最終超過了規(guī)范允許值。3.2回填坡比系數(shù)對擋土墻基底應(yīng)力的影響

圖2給出了扶壁式擋土墻前趾應(yīng)力與后踵應(yīng)力與回填坡比、填土高度的關(guān)系曲線。從圖中可明顯看出，前趾應(yīng)力隨著填土高度的增加而不斷減小，隨著回填坡比的減小而增大；后踵應(yīng)力則相反，隨著填土型心的不斷后移，重量的不斷增加，應(yīng)力在不斷變大，特別是回填坡比較小時（m=0.4時），基底應(yīng)力將近200kPa。

圖3 扶壁式擋土墻特征基底應(yīng)力與施工回填坡比關(guān)系曲線

而在擋墻實際施工過程中，左右岸翼墻經(jīng)碎石振沖樁處理，承載力為200kPa，由于地基施工時間不長，未形成穩(wěn)定的承載力，而施工回填方式可能造成前趾、后踵的應(yīng)力比超標(biāo)，導(dǎo)致了前趾和后踵的不均勻沉降，致使施工過程出現(xiàn)扶壁式擋土墻后傾的問題。

4 結(jié)論

針對大型水利樞紐工程——雙臺子河閘的扶壁式擋土墻施工過程中出現(xiàn)的后傾等不均勻沉降問題，建立了一定條件下?lián)鯄Ψ€(wěn)定的計算模型，通過分析不同的填土高度和回填坡比對扶壁式擋土墻前趾、后踵基底應(yīng)力及Pmax/Pmin值的影響，得出如下結(jié)論：

1）當(dāng)墻后填土限制一定坡比后（未產(chǎn)生水平土壓力時）回填，隨著填土重量和型心的不斷后移，墻前趾基底應(yīng)力隨著填土高度的增加而減小，后踵基底應(yīng)力則相反。

2）墻后填土的回填坡比系數(shù)也是影響基底應(yīng)力的一個重要因素，前趾、后踵的基底應(yīng)力及Pmax/ Pmin均隨著回填坡比系數(shù)的減小而增大。

3）綜上，對于扶壁式擋土墻墻后填土，應(yīng)待混凝土面板達(dá)到設(shè)計強度后進行墻后土的回填?？拷鼔γ姘宓母浇钔?，既要考慮面板安全進行人工夯實，又要與墻后踵上方填土平行施工，使墻后填土產(chǎn)生對于面板的水平土壓力，避免隨著填土高度的增加，后踵基底應(yīng)力在不斷增加，進而超出規(guī)范允許范圍，造成擋土墻的不均勻沉降。

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2016-07-29