某大型抗滑挡墙开裂原因分析及处置

刘麟

（湖北省水利水电科学研究院，湖北 武汉 430070）

某大型抗滑挡墙开裂原因分析及处置

刘麟

（湖北省水利水电科学研究院，湖北 武汉 430070）

某滑坡前缘大型抗滑挡墙开裂变形诱因复杂。文章基于监测、施工、检测资料，综合分析认为某挡墙开裂系上部堆料产生的局部土体挤压剪切变形所致。堆载、施工弱面、墙后填料差、排水不畅等因素为直接诱因。采取了“锚固＋排水＋控制堆载＋监测”的综合处理措施，效果良好。

大型抗滑挡墙；开裂；原因分析；处置

1 工程概况

西南某水电站近坝左岸发育有一大型崩滑体，滑体物质成分主要为粘土夹块碎石，自然状态下处于稳定状态。由于施工场地布置需要，滑体前缘地形平坦部位被利用作为砂石骨料系统堆场进行堆料，堆料高度一般为 15～25 m。崩滑体前缘料场布置典型剖面（横河向）见图 1。

图1 崩滑体前缘料场布置典型剖面

2 支挡结构典型剖面

由图1可知，崩滑体前缘局部稳定直接影响料场运行安全。分析表明，堆载条件下崩滑体前缘局部稳定性不够。为确保料场施工期运行及边坡坡脚公路通行安全，设计采用抗滑挡墙进行前缘支挡，顺河向起止桩号为坝 0＋200～0＋821 m，长约621 m。支挡结构为衡重式 C20 混凝土挡墙，墙高6.5～8.5 m，墙顶宽 1.0 m，墙面坡度 1∶0.55，墙背直立。墙前趾悬挑长 1.5 m，厚 1.0 m。衡重台一般高于前缘出露的滑带 1.0～1.5 m，台宽 2.0 m，台厚2.5 m。墙基设 2 排 3φ32 锚筋桩，间距 2.0 m，深入基岩 15.0 m。墙体设上、下 2 排排水孔，孔径 φ76 mm，孔排距 2.5 m×2.5 m。墙后回填级配良好的碎石土，并于墙背设 30 cm 厚的反滤碎石层。另外，为监控前缘抗滑挡墙在施工期及运行期稳定性，在墙体内布置了挡墙锚杆应力计、双向应变计，在墙后坡体内布置了测斜管等。衡重式抗滑挡墙典型剖面，见图 2。

图2 支档结构典型剖面

3 抗滑挡墙开裂及坡体变形

1）挡墙开裂

前缘抗滑挡墙实施完成后，堆载期间，挡墙部分墙段剪切开裂。2009 年 10 月，监测外观巡查发现，崩滑体前缘抗滑挡墙 （桩号坝 0＋370～0＋432 m）局部发生变位、裂缝。根据地质现场素描及现场查勘判定，破坏形式主要表现为 2条沿混凝土浇筑层面（①衡重台截面，距墙顶 5.0 m；②顶截面，距墙顶 1.8～2.0m）呈水平向展布的裂缝，裂缝长度分别达 40.0 m，21.0 m，局部剪切错台达 15 cm。

2）坡体变形

与挡墙开裂相对应的是墙后坡体出现明显剪切变形。监测表明，前缘毛料堆场坡脚（高程 438～435 m）的 2 支测斜管 IN 09DYB 及 IN 12DYB 在滑带处位移变化明显，甚至出现测斜管被剪断的情况（后补充埋设），说明前缘坡体出现明显剪切变形迹象。

3 开裂原因分析

前缘抗滑挡墙开裂变形诱因复杂，例如：前缘开挖切脚、中部清挖筑路、后缘房建场平、挡墙雨季抢工修建、墙后填料未压实、排水不畅、上部堆载等均有可能对挡墙破坏造成影响。与破坏过程相对应的监测及施工、检测资料如下。

3.1 堆载期间锚杆应力显著增长

2009 年 10 月，墙基 R 02DYB（桩号坝 0＋295）、R 04DYB（桩号坝 0＋405）2 支锚杆应力增长显著，达 6～8 MPa/d，前缘抗滑挡墙桩号坝 0＋370.00 m～坝 0＋432.00 m 段随即发生了沿混凝土浇筑层面剪切破坏的情况。在此期间，前缘坡顶正好处于堆料施工高峰期，其它影响因素并无显著变化。显然，堆载是导致挡墙剪切破坏的直接因素。

3.2 堆载期间测斜位移显著变化

2009年10月，墙后坡顶（堆载坡脚）测斜（IN 09DYB，IN 12DYB） 位 移 变 化 明 显 ， 墙 基 R 04DYB 及R 05DYB 锚杆应力增长迅速，前缘坡体出现裂缝，挡墙剪切破坏。后停止堆载，测斜管位移缓慢增长，并趋于稳定。说明堆载直接导致了前缘局部坡体的挤压剪切变形，近而使得挡墙剪切破坏。

3.3 施工质量有问题

经混凝土钻孔取芯及力学试验、墙后填料开挖检查及压实度检测，并结合现场施工照片与记录，综合判定：①挡墙浇筑时，沿衡重台（距墙顶约5 m）、顶截面（距墙顶 2 m）的 2 个仓面凿毛不够，形成弱面；②墙后直接堆填粘土（设计要求碎石土），压实度不满足要求；③排水孔反滤不畅，墙面排水孔均为干孔，墙后水压力难以消散。

综合分析认为，在上部快速堆载作用下，墙后未压实的填料土体受到挤压剪切变形，直接导致墙体沿浇筑弱面剪裂破坏。堆载、施工弱面、墙后填料差、排水不畅等因素为直接诱因，其它因素为间接诱因。

4 处理措施

根据现场实际情况，针对堆载、施工弱面、排水不畅、墙后填料差等主要诱因，综合采用“锚固＋排水+控制堆载+监测”等综合措施对前缘抗滑挡墙进行处理，具体措施如下。

4.1 锚 固

1）墙顶锚筋桩：抗滑挡墙全墙段墙顶布置 1排3φ36mm 锚筋桩，孔距 2.0 m，孔深 12 m。

2）墙面格构锚梁：沿挡墙每个分缝段为 12 m，在墙面增设竖向3列、横向2排钢筋混凝土格构梁系和 2 排 1 500 kN 级预应力锚索，锚索布置于格构梁节点处，锚墩与锚梁结合。

3）墙面锚索：在墙面钢筋混凝土格构梁节点处布置 2 排 1 500 kN 级二次拉力分散型锚索。锚索长度一般为 25～32m，内锚固段长一般为 12m。锚索钻孔孔径 φ150 mm，下倾 26°，张拉锁定荷载300 kN。墙面格构梁及锚索立面布置，见图 3。

4.2 排 水

1）墙后砂井：沿挡墙后缘每个分缝段（10～12 m）布设 1 个城门洞形排水砂井，内径 1.2m。砂井内回填粗砂，与墙体排水孔一起构成挡墙排水系统。

2）墙面排水孔：在与砂井对应位置的墙体上增设墙体排水孔，上、下各 1 个，穿入砂井内。新增排水孔与原排水孔（重新扫孔） 基本形成 2.5 m× 2.5 m 孔排距的矩形布置型式。

图3 墙面锚梁及锚索布置示意（立面）

4.3 控制堆载

1）严格控制堆载高度（一般不大于 20 m）及堆载水平距离，堆料前缘边界距挡墙上部斜坡顶现开口边线不小于 15 m。

2）适当降低堆载速率：分层堆载速率一般按不大于 0.3～0.5m/d 控制，做到合理堆料、及时用料。

4.4 监 测

布置 7 个墙顶水平位移测墩、16 台锚索测力计、15 支测斜管、7 支挡墙锚杆应力计，形成监测体系。加强监测，及时预警。

5 结语

1）某挡墙开裂系上部堆料产生的局部土体挤压剪切变形所致。堆载、施工弱面、墙后填料差、排水不畅等因素为直接诱因，其它因素为间接诱因。

2）“锚固＋排水+控制堆载+监测”的综合措施效果良好。监测成果表明，后续堆载运行期间，坡顶测斜、墙基锚杆应力、墙顶水平位移及墙身锚索测力等监测数据均处于收敛状态，前缘抗滑挡墙稳定可靠。

3）墙顶设置 3φ36 mm 锚筋桩，墙面布置钢筋混凝土格构梁及 2 排 1 500 kN 级锚索，通过主动对墙体施加锚固力，可有效增强剪切破坏段墙体的整体性，提高前缘抗滑挡墙的抗滑及抗倾稳定性，确保工程安全可靠。

4）墙后设置砂井及墙面排水深孔，能有效降低坡体前缘地下水位，及时排出坡体地下水及墙后积水，减小墙后土水压力。

5）堆载对坡体粘土（夹块碎石土）具有排水固结效应，随着时间的推移，土体抗剪强度参数提高，墙后土压力相应减小。支挡设计时如何考虑利用这一有利因素，值得探讨。

［1］程良奎.岩土锚固的现状与发展［J］.岩石力学与工程学报，2001，34（3）：7-12.

［2］SL 386-2007，水利水电工程边坡设计规范［S］.

［3］DL/T 5176-2003，水电工程预应力锚固设计规范［S］.

TV73

B

1002－0624（2014）07－0056－03

2014-02-11