抗震设防区挡墙基础净距不足时的应对措施研究

刘洋宇，王亮

（中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，昆明 650051）

1 引言

抗震设防山区场地、边坡的稳定是道路选线和结构选址的首要问题，特别对于高烈度区。合理选择对抗震有利的场地，避开不利地段，是避免地震引起地表错动与地裂、滑坡等危害的有效手段[1]。

位于稳定斜坡地面的挡墙，在稳定性验算符合规范要求的前提下，应考虑坡体与结构物一起滑动的可能；为防止地基剪切破坏，结构物墙趾距斜坡面净距也需满足。当净距不满足要求时，需要采取措施处理。

2 边坡整体滑动稳定验算及墙趾净距要求

2.1 圆弧滑动面法

假定滑动面为圆弧形，将滑体内土体分为若干垂直条块，每块土体的重量为Qi，土体的下滑力为Ti；土体的抗滑力由垂直于弧面的力Ni乘摩擦系数tanψ及整个圆弧面上土体的内聚力C组成。

③稳定安全系数K=MR/MS，K值最小的滑动面为最危险滑动面，一般要求Kmin≥1.2；对抗震设防区，应提高安全系数。

2.2 墙趾净距要求

根据《建筑边坡工程技术规范》，对基底宽度≤3m的条形基础距稳定边坡边缘的距离，可按下式计算。

3 工程实例

3.1 工程概况

某二级公路位于西双版纳，道路沿江而建，处 8°设防区，基本地震加速度值0.2g。

3.2 现场情况

K0+655～K0+740段为半填半挖路基，路基左侧开挖山坡，原地面坡角50°，右侧为局部填方，设路肩挡墙，挡墙右下方为尚在通行的老路。新、老路高差14m，其间坡角60°。保证最小埋深前提下，墙趾外缘距斜坡的净距不能满足要求。初步设想：将路往左边靠山侧移动以满足设计路宽，但此段路及前后路段所在边坡均较陡，移线会导致开挖量增大而产生高边坡，同时线形的衔接不顺。因此，否定此法。

3.3 案例分析

3.3.1 验算分析因素

现场揭露挡墙所在边坡坡高14m，坡度60°，强风化板岩，岩体较破碎，呈少量碎块状结构，节理较发育，部分区域覆盖植被，坡体基本稳定，系十年前老路施工时开挖形成。在该边坡新建挡墙，需考虑以下因素：

①突出地形对地震动参数的放大作用。当在强风化岩石的陡坡等抗震不利地段建造结构时，应估计不利地段对设计地震动参数产生的放大作用，其水平地震影响系数最大值应乘以由突出地形高度、坡降角度及场址距突出地形边缘的相对距离等确定的增大系数λ，取1.1～1.6，根据计算，本段可取1.3。

②主动土压力增大系数ζ。本段路肩挡墙平均高度为7m，取 ζ=1.1。

③重要性系数。对挡墙的失效可能导致严重地质灾害的重要的挡土墙，采取恰当的重要性系数。由公式γ0S≤R,此处γ0取 1.05。

④发震断裂带。由地勘报告，本地区区域地质构造存在中强震发震断裂带，易发生地表位错，属于抗震危险地段，设计时应采取构造措施。

⑤墙趾安全净距。边坡附近的构造物基础应进行抗震稳定性设计，基础与土质、强风化岩质边坡的边缘应留有足够的距离，其值应根据设防烈度的高低确定，并采取措施避免地震时地基基础的破坏。

⑥水压力。此段路位于电站上游的淹没区，正常蓄水位位于新、老路高程之间。当在老路修建高挡墙时，需要考虑水库蓄水时的计算水位的浮力及动、静水压力，以及水对挡墙基底土质以及填料力学性能带来的影响。

⑦摩擦角修正。边坡稳定性验算时，有关的摩擦角应按设防烈度的高低修正。

⑧地基承载力。在确定地基承载力时，一般是按照地面为水平的情况下确定的，因而当地基为倾斜土坡时，予以适当折减。

⑨气候因素。当地雨季长、雨水集中、雨量大，水是导致边坡失稳的重要因素，因此应考虑其对边坡稳定的不利影响。

3.3.2 方案比选

通过踏勘和论证，共提出以下四个方案。

①将原设计重力式挡墙改为衡重式挡墙，通过改善填料性能、增大基底摩擦系数，增设凸隼等措施减少主动土压力，对截面优化，并从老路修建一道贴坡挡墙对上挡墙护脚。

②改变过坝公路路肩挡墙形式，将原设计的重力挡墙改为扶壁挡墙，减少墙趾外伸宽度，满足净距要求。

③直接从下方老路做挡墙，但考虑老路较窄，为保证老路行车宽度，挡墙只能尽量靠近山坡，若做路堤挡墙高度为12m，而路肩挡墙高度为15m，均属于高挡墙。

④为保证墙趾净距要求，采取增加挡墙高度，加大埋深的方法。

表1 各方案优缺点对比

3.3.3 方案选择

从安全、适用、经济等原则对比分析，结合施工设备、人员技术等情况，决定采用第一种方案：设置一定厚度且墙顶高于墙趾一定高度的护面墙解决墙趾至边坡边缘净距不足的问题，而且有质量保障的人工护面墙比同厚度的原始强风化板岩坡体要稳定和耐久；护面墙对坡腰进行封闭，防止坡体风化，增强边坡整体稳定[2]。

设计时：每15m设一道缝，减小不均匀沉降带来的危害；设置完善的排水措施加强排水，减小水对挡墙稳定性的影响；对上挡墙基坑，浇筑10cm厚度的混凝土垫层，增强摩擦、保证传力均匀。

验收时：严格执行参建各方基坑验槽，认真的技术交底，从思想上重视，确保工程安全。

施工时：严格根据设计及施工规范要求执行。

现场运营情况看，处理效果良好。

4 结论

本文通过工程实例，研究当稳定的原始边坡不满足墙趾侧向净距要求时，设计及施工上需要考虑的因素，并提出一些参考方案。对不稳定斜坡、存在液化土和软土地基的设防区结构，需更严格的验算，采取更有效的措施。

总之，遇有位于山坡、山顶的结构时，需特别注意不利地段对其抗震性能的影响，应进行边坡稳定性评价、分析，并采取安全措施。