漿砌片石擋墻安全性鑒定與加固方法研究

王磊，畢澤林 （湖南省地質工程勘察院，湖南 株洲 412000）

1 引言

漿砌片石擋墻施工工藝簡單，工程造價低廉，被廣泛應用于高度小于8m的邊坡支護工程中。我國早期建設的漿砌片石擋墻多修筑于上世紀80、90年代，現(xiàn)已使用三四十年，很多片石擋墻已出現(xiàn)墻體開裂、擋墻下部墻體鼓脹、墻身外傾及墻腳地面隆起等失穩(wěn)現(xiàn)象[1]。而因近年來城市建設的迅速發(fā)展，往往這些擋墻臨坡腳和坡頂都興建了道路或居民樓，嚴重影響附近居民的生命財產安全，因此需對這些破損、邊坡穩(wěn)定性不足的老舊擋墻進行加固處理。為了做到擋墻加固既經濟又安全可靠，對原有擋墻進行安全性鑒定，需先分析其現(xiàn)有支擋能力，然后選擇與被保護對象相協(xié)調的加固方式。

本文以某出現(xiàn)險情的漿砌片石擋墻邊坡為例，依據現(xiàn)有的國家規(guī)范標準[2-4]，對該邊坡進行分段分析鑒定，采用多種常見手段對其進行加固，并探討漿砌片石擋墻各種加固方式的適用性及優(yōu)缺點[5]。

2 工程概況

2.1 概況

某邊坡位于兩小區(qū)交界處，采用漿砌片石擋墻支護，根據護坡?lián)鯄Π唇孛娉叽?、高度和現(xiàn)狀分為A、B兩段。A段漿砌片石擋墻高約6.0m，墻面已出現(xiàn)數(shù)條豎條貫通裂縫，局部墻面出現(xiàn)鼓脹裂縫，砂漿飽滿度尚可，擋土墻有外傾跡象，其上部土體出現(xiàn)地面裂縫，坡腳地面暫未發(fā)現(xiàn)隆起，擋墻設有泄水孔，但存在部分泄水孔堵塞或排水不暢。B段擋墻高度約為6.0m，擋墻上部采用磚砌體，厚度50cm，擋墻下部采用片石砌體，底部厚度80cm，應雨水沖刷及自身強度及穩(wěn)定性不足垮塌。邊坡現(xiàn)狀圖見圖1，圖中未垮塌段擋墻為A段，垮塌段擋墻為B段。

圖1 邊坡現(xiàn)狀圖

2.2 工程地質條件

根據勘察報告，坡體地層自上而下為：

①填土①（Q4ml）：黃褐色，濕，以粉質黏土為主，含碎石、碎磚塊等建筑垃圾，土質均勻性差，未完成自重固結，該層層厚4.40～5.7m。

②粉質黏土②（Q4al）：黃褐色，硬可塑，稍濕，無搖振反應，稍有光澤，干強度及韌性中等。

③粉質黏土③（Q3el）：灰綠色，可塑，稍濕，無搖震反應，稍有光澤，干強度及韌性中等，該層層厚0.60～2.90m。

④強風化泥質粉砂巖④（K）：褐紅、磚紅色，泥質粉砂結構，中厚層狀構造，風化裂隙發(fā)育，巖質極軟，呈塊夾土或土夾塊狀，巖芯呈塊狀及短柱狀，巖體基本質量等級為V級。

⑤中風化泥質粉砂巖⑤（K）：褐紅、磚紅色，泥質結構，中厚層狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，結構面及裂隙較清晰，呈閉合狀，裂隙面見黑色鐵錳氧化物浸染，巖芯較完整，多呈柱狀，巖塊用手難折斷，錘擊聲脆。巖體基本質量等級為V級。

3 鑒定結果分析

3.1 定性分析

擋墻安全鑒定定性分析調查包括擋墻的表觀質量、擋墻后地表下沉開裂情況、擋墻墻腳地面是否隆起變形及擋墻附屬設施如截排水溝、墻頂欄桿等使用功能是否滿足要求。

調查發(fā)現(xiàn)，A段漿砌片石擋墻共有4處豎向貫通裂縫，一處墻腳鼓脹裂縫，墻背土體下層，擋墻整體外傾約5cm。擋墻后無截水溝，雨水可自由浸潤。擋墻墻頂為磚砌護欄，護欄因擋墻變形開裂嚴重。A段擋墻存在失穩(wěn)可能，B段擋墻已垮塌。

3.2 定量分析

擋墻安全鑒定定量分析調查包括擋墻現(xiàn)狀抗滑移穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性、整體穩(wěn)定性計算、擋土墻墻體強度計算及地基承載力計算。

擋土墻理論計算巖土參數(shù)根據見下表。

從連接度看：連接度為與某一空間直接相連的空間數(shù)目，連接度高的空間能方便到達多個相鄰空間。軸線分析地圖表明，余蔭山房中部的“烷紅跨綠橋”區(qū)域空間連接度較高，穿過性交通較大，與“深柳堂”前庭、旱庭、“臨池別館”前廊等空間直接相通，使用者可以很方便地在園中的不同區(qū)域穿行[13]。相反，余蔭山房西部與南部區(qū)域空間的連接度較低，使用者行至這一區(qū)域沒有太多的選擇，只能按照設計好的路線游覽。對于連接度只有1的“深柳堂”東側廂房來說，穿過性交通較少只與一個空間直接相連，較為僻靜。

經分析計算擋墻底部截面強度驗算中拉應力不滿足，拉應力計算值為73.36 kPa，大于砌體灰縫彎曲抗拉強度設計值65 kPa，擋墻結構安全性評級為Du級。擋墻滑動穩(wěn)定性驗算中Kc=1.006＜1.300，滑移驗算不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，傾覆穩(wěn)定性驗算K0=1.519＜1.600，傾覆驗算略有不足，綜合評定擋墻抗滑、抗傾覆穩(wěn)定性為Csu級。擋墻整體穩(wěn)定驗算中最小安全系數(shù)1.495＞1.300，滿足《建筑邊坡工程技術規(guī)范》（GB50330－2013）對二級永久支護邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)Fst=1.30的要求，整體穩(wěn)定性評級為Bsu級。擋墻地基平均壓應力118.26 kPa＜fak＝200kPa，地基平均承載力驗算滿足要求，墻趾處最大壓應力364.35 kPa＞1.2fak＝240 kPa，地基承載力驗算不滿足要求，擋墻地基基礎安全性為Cu級。

擋土墻理論計算巖土參數(shù)取值

3.3 分析結果

通過對護坡?lián)鯄Φ恼{查、檢測與分析，有如下鑒定結論：

①A段護坡?lián)鯄ε潘到y(tǒng)安全性評定為Du級，地基基礎安全性為Cu級，擋墻結構安全性評級為Du級，擋墻抗滑、抗傾覆穩(wěn)定性為Csu級，整體穩(wěn)定性評級為Bsu級，根據《建筑邊坡工程鑒定與加固技術規(guī)范》(GB50843－2013)，此段護坡?lián)鯄こ贪踩跃C合評定為Dsu級，其安全性嚴重不符合國家現(xiàn)行標準要求，應盡快采取措施對該段擋墻進行處理。

②B段護坡?lián)鯄σ芽逅?，從現(xiàn)場墻體破壞形式來看，擋墻的倒塌方向以前傾為主，滑移不明顯。從垮塌的擋墻斷面來看，擋土墻墻身斷面尺寸偏小，理論計算安全度偏低。另外，墻體年久失修，其砂漿強度已不滿足工程要求，部分泄水孔缺失或堵塞，至使排水不暢，導致墻后地下水位較高，在水土壓力的共同作用下，也加劇了擋土墻的垮塌。

4 加固設計

現(xiàn)有漿砌片石擋墻加固需根據邊坡的安全鑒定結果、邊坡周邊環(huán)境、場地的地質情況對其進行加固。加固方案因以邊坡安全穩(wěn)定為前提并充分考慮現(xiàn)有支護結構能發(fā)揮的效用，做到即經濟又安全。

①A段擋墻墻頂離住宅樓（樁基礎）僅3m，擋墻墻腳又緊鄰小區(qū)道路，擋墻一旦倒塌存在嚴重安全隱患。加固設計時考慮現(xiàn)有漿砌片石擋墻無法拆除重修，亦無空間對現(xiàn)有擋墻進行加厚處理，固采用在現(xiàn)有擋墻后設置支護樁分擔作用在現(xiàn)有擋墻上的土壓力，以免擋墻受壓發(fā)生進一步變形而發(fā)生垮塌。另外考慮到該段擋墻局部破損嚴重，擋墻自穩(wěn)能力差，又在擋墻墻面上設置了格構梁。加固設計斷面圖見圖2。經計算分析，采用支護樁加固可有效防止邊坡垮塌，節(jié)省支護空間又不影響周邊環(huán)境。

圖2 A段加固斷面圖

②B段擋墻墻頂為空曠活動場地，墻腳緊鄰小區(qū)道路，因該段擋墻已垮塌，固采用衡重式擋墻重新支護處理。

5 片石擋墻加固方式對比分析

漿砌片石擋墻加固方式較多，主要有支護樁加固、格構梁錨桿加固及擋墻加厚加固三種加固方式。

①支護樁加固方法為在需加固擋墻后設置一排懸臂支護樁，為其分擔土壓力，主要適用于擋墻墻身較完整，但墻體整體外傾，擋墻前無支護空間的情況，其優(yōu)點是對邊坡周邊環(huán)境影響較小。支護設計示圖見圖3。

②格構梁錨桿加固方法為在擋墻墻面澆筑格構梁，并采用錨桿錨固，增加擋墻的穩(wěn)定性，主要適用于路塹邊坡，擋墻墻背土為原狀土的情況，其優(yōu)點是施工簡單，加固占用土地空間較少。支護設計示圖見圖4。

圖3 支護樁加固示圖

圖4 格構梁錨桿加固示圖

③擋墻加厚加固方法為對原擋墻進行加厚處理，增加擋墻本身的抗滑移、抗傾覆能力，主要適用于土地資源較豐富，對加固占用土地空間無限制的情況，其優(yōu)點是施工簡單，造價低廉。支護設計示圖見圖5。

圖5 擋墻加厚加固示圖

擋墻加固除采用以上三種加固方式外，還可根據實際情況，多種加固方式聯(lián)合使用，以達到邊坡安全穩(wěn)定的目的。

6 結語

本文通過對某老舊漿砌片石擋墻進行安全性鑒定，并依據鑒定結果對其進行加固處理，探討分析了漿砌片石擋墻安全鑒定方法及加固方式。

①擋墻安全性鑒定分析可分為定性及定量分析，定性分析擋墻及其附屬設施的表觀質量；定量分析根據相關國家行業(yè)標準計算擋墻的穩(wěn)定性。

②擋墻加固方式主要有支護樁加固、格構梁錨桿加固、擋墻加厚加固三種加固方式，也可根據實際情況，幾種加固方式聯(lián)合使用。