施工回填方式对挡土墙基底应力的影响

贺雪菲

（西北农林科技大学，陕西 杨凌712100）

施工回填方式对挡土墙基底应力的影响

贺雪菲

（西北农林科技大学，陕西 杨凌712100）

针对辽河双台子河闸的扶壁式挡土墙在施工回填过程中所出现的墙踵后倾等不均匀沉降问题，进行了深入的研究。分析了在保持一定填土坡比的条件下，不同的填土高度对扶壁式挡土墙基底应力的影响，得出随着填土高度的增加，基底最大应力由前趾向后踵转移的结论。通过分析墙后填土不同坡比对特征基底应力的影响，得出墙踵的最大应力随着坡比系数的减小而增大的结论。进一步印证了施工过程中出现的墙踵后倾与墙后回填方式有关的结论。

扶壁式挡土墙；施工回填方式；基底应力

双台子河闸位于盘锦市双台子区东郊，是辽河下游的枢纽建筑物，它建在感潮河段的末端，闸址距河口57.3 km，位于辽河盘锦城市防洪段，是辽河下游防洪体系的一个重要组成部分。

1 翼墙的结构型式

双台子河闸岸墙结构采用扶壁式挡土墙，分段长度为10 m，最大墙高为10.08 m，挡墙底板厚度为1.3 m，宽度为8 m，每段挡墙设两扶肋，净距为5 m。

2 回填模型的建立

为了更加透彻的研究施工回填方式对扶壁式挡土墙基底应力的影响，建立了以下分析模型，如图1所示。

模型假定墙后填土坡比系数固定（本研究分别取0.4，0.5，0.6），施工回填从墙踵板以上以1 m间隔进行回填，分8步对挡土墙的稳定性进行分析计算。随着后踵板上填土高度的增加，填土的型心（重心）位置在不断的向上、向后移动（如图1所示）。计算墙后填土的天然容重取19 kN/m3，钢筋混凝土容重为25 kN/m3。所计及的荷载有扶壁式挡土墙的自重荷载、墙趾前和墙踵后的水平土压力荷载以及墙踵板上方的填土自重荷载，无水平土压力荷载。

图1 双台子河闸扶壁式挡土墙墙后填土标准断面图

3 结果与讨论

3.1 填土高度对挡土墙基底应力的影响

图2给出了扶壁式挡土墙特征基底应力、应力比与填土高度之间的关系曲线，从图（a）中可以看出，墙前趾基底应力随着填土高度的增加而不断的减小，墙后踵基底应力、平均应力均随着填土高度的增加而不断的增加。这是由于随着填土高度的增加，墙后填土的重量不断增加致使平均基底应力的增加；但由于墙后填土的重心在不断的后移，致使对挡墙型心的合力矩由逆时针转变为顺时针，因此导致后踵基底应力大于前趾基底应力，且在不断变大。

图2 扶壁式挡土墙特征基底应力、应力比与填土高度的关系曲线

图2 （b）给出了最大、最小应力比与填土高度之间的关系曲线。当填土高度小于2m时，最大应力发生在前趾，最小应力发生在后踵，由于墙趾应力的不断减小，后踵应力的不断增加，致使Pmax/Pmin的值不断减小并趋近于1；当填土高度大于2m时，墙后踵应力大于墙前趾的应力且在不断的增大，致使Pmax/Pmin值在不断的增大。填土高度小于6m时，Pmax/Pmin的值与回填坡比系数m的关系不大，但随着填土高度的再增加，Pmax/Pmin的值随着回填坡比的减小而增大，最终超过了规范允许值。3.2回填坡比系数对挡土墙基底应力的影响

图2给出了扶壁式挡土墙前趾应力与后踵应力与回填坡比、填土高度的关系曲线。从图中可明显看出，前趾应力随着填土高度的增加而不断减小，随着回填坡比的减小而增大；后踵应力则相反，随着填土型心的不断后移，重量的不断增加，应力在不断变大，特别是回填坡比较小时（m=0.4时），基底应力将近200kPa。

图3 扶壁式挡土墙特征基底应力与施工回填坡比关系曲线

而在挡墙实际施工过程中，左右岸翼墙经碎石振冲桩处理，承载力为200kPa，由于地基施工时间不长，未形成稳定的承载力，而施工回填方式可能造成前趾、后踵的应力比超标，导致了前趾和后踵的不均匀沉降，致使施工过程出现扶壁式挡土墙后倾的问题。

4 结论

针对大型水利枢纽工程——双台子河闸的扶壁式挡土墙施工过程中出现的后倾等不均匀沉降问题，建立了一定条件下挡墙稳定的计算模型，通过分析不同的填土高度和回填坡比对扶壁式挡土墙前趾、后踵基底应力及Pmax/Pmin值的影响，得出如下结论：

1）当墙后填土限制一定坡比后（未产生水平土压力时）回填，随着填土重量和型心的不断后移，墙前趾基底应力随着填土高度的增加而减小，后踵基底应力则相反。

2）墙后填土的回填坡比系数也是影响基底应力的一个重要因素，前趾、后踵的基底应力及Pmax/ Pmin均随着回填坡比系数的减小而增大。

3）综上，对于扶壁式挡土墙墙后填土，应待混凝土面板达到设计强度后进行墙后土的回填。靠近墙面板的附近填土，既要考虑面板安全进行人工夯实，又要与墙后踵上方填土平行施工，使墙后填土产生对于面板的水平土压力，避免随着填土高度的增加，后踵基底应力在不断增加，进而超出规范允许范围，造成挡土墙的不均匀沉降。

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2016-07-29