某重力式挡土墙施工裂纹原因分析及处理措施

左凯生

(中铁三局第二工程有限公司，河北 石家庄 050031)

重力式挡土墙依靠墙身自重抵抗土体侧压力的挡土墙。通常用块石、片石、混凝土预制块作为砌体，或采用片石混凝土、混凝土进行整体浇筑，一般都做成简单的梯形。由于重力式挡土墙靠自重维持平衡稳定，因此，体积、重量都较大，施工缝的留设不可避免。许多工程因施工缝没有严格按照规定认真对待，或因设置不当或因处理不好，常常引起质量事故，轻则开裂渗漏，影响寿命，重则危及结构安全，影响使用。

1 设计概况

某重力式挡土墙位于某高速铁路地段，左侧长220 m，设计为重力式挡土墙(φ =45°，γ =24 kN/m3，f=0.50，[σ]=500 kPa，厚度为0.83 m，断面积为4.18 m2)，墙身采用片石混凝土浇筑。工程地处丘陵及丘陵与滨海平原结合的山前平原地段，地势较为开阔平坦，地形起伏不大，地面高程在13 m～60 m，相对高差在5 m～19 m，除局部丘包斜坡坡度在20°～30°，一般坡度在5°～10°。线路挖方通过，右侧为顺层，岩层产状N35°E/50°SE，与线路相交角度在5°～10°，视角为50°，测区属亚热带海洋季风气候，本段地表水对混凝土具弱硫酸型酸性侵蚀及中等溶出型侵蚀，地下水对混凝土具中等硫酸型酸性侵蚀和中等溶出型侵蚀。

挡土墙背后山体共有4个岩土层，从堑顶往下分别为粉质粘土、全风化粉细砂岩、强风化粉细砂岩、弱风化粉细砂岩，挡土墙基础位于弱风化粉细砂岩，容许承载力为350 kPa(见图1)。从地质情况可以看出，挡土墙地段地质情况稳定，发生滑动与倾覆的可能性不大。

图1 挡土墙及墙后山体岩层分布情况

2 施工概况

本段挡土墙施工基本按合理的施工组织进行，主要工艺流程为测量放线→基础土方开挖→支立墙体模板→浇筑墙体混凝土→拆模及养生→墙背回填。但施工时因混凝土体积大，墙高超过5 m，为混凝土浇筑方便，分两次浇筑完成，即在地面上约1 m处留置了施工缝，并安放了接槎片石，续浇混凝土时对前层混凝土进行了凿毛处理。两次浇筑时差为3 d。另外，拆模在混凝土浇筑3 d后进行。

3 裂纹情况

挡土墙施工完成后，发生在留置施工缝处有明显裂纹，经现场查看，裂缝呈水平状，按浇筑段落形成贯通缝，水平缝宽最宽处约为1 mm，深度为5 cm;其余段落水平施工缝为0.2 mm;个别段落出现竖向裂纹，裂纹长度1 m～3 m，深度2 cm。从取芯情况看，裂纹在深度处没有明显宽度，只存在有裂缝痕迹，水的侵入困难，没有剪切破坏情况，具体见图2。

图2 裂缝位置（左）及取芯柱（右）照片

4 裂纹原因分析

1)地形地质方面。

挡土墙地段主要为全～弱风化粉细砂岩，没有断层、破碎带等地质较差地段，地下水不发育，地层自稳能力较强，由此分析可知，因山体土压力造成挡土墙开裂的可能性不大。

2)工程施工方面。

a.材料使用:一般情况下，粗细集料含泥量过大，集料级配不当，容易造成混凝土收缩的增大，诱导裂缝的产生。经了解，现场砂石材料满足要求，不是引起混凝土开裂的原因。

b.水灰比控制:通常单方用灰量、用水量增多，收缩量增大。经了解，现场采用自建厂拌混凝土，初盘时测砂石含水量，但没测过程砂石含水量，又用了减水剂，而加水时没有减去相应的水量，水灰比的控制存在缺陷，是造成裂纹的原因之一。

c.水泥性能掌控:现场采用福建龙岩龙鳞水泥厂生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥，这种水泥具有凝结速度快、早期强度高、中碱含量低、泌水性强、耐磨性及和易性好等特点，早期养生要求高，而现场养生没跟上，加之拆模早，造成水分散失，是混凝土不产生裂缝的又一原因。

d.混凝土振捣:混凝土的搅拌、运输、灌注不符合要求以及振捣不当、漏振或过振，均会影响混凝土的密实性和均匀性，导致裂缝的产生。从现场实际施工情况分析，第二层施工时模板高度明显高于第一层，底层可能存在振捣不到位或不够现象，影响混凝土质量。

e.拆模与养生:混凝土灌注后，由于水泥水化热使混凝土温度升高，一般3 d～5 d达到峰值，此后温度下降，混凝土体积收缩，使墙体受拉应力，加之沉降缝设置距离较长，混凝土养护措施不到位，拆模板时间早(现场不到3 d即拆除)，使混凝土早期脱水，产生表面收缩裂缝。所以现场因混凝土和外界存在热交换情况，表面呈现出个别竖向或其他方向裂纹。

f.施工缝处理:从现场情况看，裂缝主要发生在施工缝处，说明施工缝处理不当，是裂缝形成的主要原因。

在施工缝处，新旧两期混凝土结合面上抗拉、抗剪、抗弯强度均降低，新旧混凝土间的凝缩、弹性变形、塑性变形均存在差异，抗渗、抗冻性能降低，很容易产生裂缝。根据对现场实际施工情况的了解可知，施工缝处续浇混凝土时仅对前层混凝土表面进行简单凿毛处理，没有将浮浆清理完毕，加之用了减水剂，水灰比可能控制不严，对前层混凝土没有充分浇水湿润，没有浇筑一层水泥砂浆，加之后浇混凝土捣固不到位。另外，对于本段重力式挡土墙，施工缝不宜设置为平缝，而应设置为高低缝或凸凹缝。

5 裂纹处理方案

1)增设结构锚杆:考虑裂纹出现在施工缝处，虽有预埋接槎石，也未发现渗水现象，为防止裂纹进一步发展，造成地下水侵蚀墙体，对挡土墙体采用锚杆加固处理。根据裂缝情况设置两层与挡墙墙胸平面夹角120°的端头型锚杆，上排长1.0 m，下排长0.9 m，梅花形布置，钻孔孔径选择5 cm～8 cm，锚杆用φ30螺纹钢，孔内压浆防腐(见图3)。

图3 锚杆加固处理示意图

2)处理表层裂缝:为防止表层水的进一步浸入并考虑墙体美观，需对表层裂缝进行处理，本段挡土墙处理方法有以下两种，任选一种即可。a.压注化学浆液封缝。分别在裂缝两侧用斜向针孔法高压灌注改性渗透性低粘度环氧树脂，灌浆压力为0.3 MPa～0.6 MPa以内。施工时首先进行表面打磨清理，用电锤钻孔，孔径约为10 mm，深至裂纹底，并用空压机吹孔，再用高效吸尘器清理钻孔和墙表面的灰尘。裂缝表面用高渗环氧涂料封闭，防止后面灌浆时浆液流失和污染墙面，灌注顺序可从一侧向另一侧进行，注意观测表面情况和针头孔内胶情况，高压灌浆机要不停地来回对已灌的针头进行补充灌注，因材料的高渗透性能，钻孔内的压力就降低，要保持注浆的压力，对稳压注胶器内的浆液情况要观测，对浆液减少的注胶器要及时地补充浆液;浆液的固化时间一般根据密实程度控制在8 h～12 h之间，灌浆结束后3 d～5 d撤除底座和注浆嘴，再打磨恢复表面。b.局部切割重浇混凝土。切除裂缝附近混凝土，插打钎钉，植入构造钢筋，重新浇筑混凝土，消除裂纹。切割的宽度约为50 mm，深度30 mm～50 mm，切割时只是混凝土表面约5 cm保持平整线型，以使混凝土表层美观，深处需进行凿毛处理，并按施工缝工艺重新灌注混凝土，确保混凝土不再产生裂纹。

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