填方边坡加高失稳原因分析及加固对策研究

郑国星 （福建东辰综合勘察院，福建 福州 350000）

1 工程概况

某项目的填方边坡规模为宽约100m、坡高约13m,而且坡处在地势较低的沟谷。原施工方案是采用了浆砌石重力式挡土墙的方案防止边坡滑移，挡土墙的上下厚度分别为1.5m和5.5m,并在挡土墙上设置了泄水孔。由于项目需要在坡顶新建厂房，根据厂房的规模，这个填方坡要在原有高度的基础上继续加高9.5m，而建设单位自行处理的方案为在已建好的挡土墙的顶部增设高5m的扶壁式挡土墙，并在扶壁式挡土墙的墙顶设置压顶梁，并通过长度为25m的钢绞线（5Φs 15.2）与锚墩连接，并且要求锚墩的体积为高为1200m、长为1000m、宽为800m,利用预埋式的施工方案将锚墩埋设于土体中，并使其抗拉强度达到300kN。扶壁式挡土墙的顶部设置宽度为3m的平台，平台后土体根据1∶1.5的坡率放坡，并在坡面上栽种草皮防止雨水对坡面的冲刷。施工方按照上述的施工方案如期投入建设，在完成了扶壁式挡土墙及锚墩、钢绞线等工序后20d，快速的进行土方回填，并且分层碾压。当回填土的高度超过了扶壁式挡土墙顶2m后，实时监测时发现扶壁式挡土墙和原已建挡土墙之间出现了凸起变形的现象，变形的结果大大超出了规范标准值；扶壁式挡土墙和土体都产生了裂缝凸起的现象。此时监测单位发出预警，施工方即刻通过挖掘土方卸载措施，将已堆填土体全部挖除，才致使边坡稳定不再发生变形。

图1 原边坡支护设计方案剖面图

2 解析坡体发生侧滑的缘由

第一是由于扶壁式挡土墙与浆砌石挡土墙之间没有任何的连接措施，扶壁式挡土墙直接施工在旧浆砌石挡土墙上，让两属性不同的墙体硬性融合，在外力作用下容易在新旧挡土墙连接处发生变形，而且扶壁式挡土墙底板坐落于填土上，导致挡土墙在受到外力的作用后发生了变形。第二是因为施工时，锚墩直接建在填土上，在堆填过程中锚墩发生了滑移，钢绞线无法达到牵拉扶壁式挡土墙并控制其变形的作用。第三是由于施工时在原有已建挡土墙之上又加高了9.5m高的填土，极大的超过了原已建浆砌石挡墙所能承受的土压力。

3 加固措施

因此需要对边坡实施加固措施。于是项目组重新审查边坡与厂房的设计图，发现拟建厂房绿化带区域处于距离边坡13m的区域内，同时绿化带项目附带厂房道路，如果将绿化带建设成斜坡式，那么会大大减小填方土压力，维护坡体的难度将会降低，同时施工成本也会随之降低；与此同时，将绿化带建成斜坡也可使得绿化景观达到要求。最后的方案是：在原有的挡土墙的坡顶设置一个宽为8m的台面，台面后按1∶1.60的坡率进行放坡并在坡面上种植绿化带。根据相关岩土计算软件对该方案进行计算，发现抗滑移系数、抗倾覆稳定性安全系数和整体稳定安全系数均不符合要求，因此需要采取更深层次的加固。

3.1 坡体挡土墙加固措施

①已经施工好的扶壁式挡土墙如果想保留不拆，则会产生危险，所以只能拆除。②需要在原有浆砌石挡土墙外新建一道毛石混凝土挡土墙使其形成反压作用。由于新建的挡土墙的基础持力层为全风化凝灰岩，如果想加大地基所能承受的重力，则需对持力层进行灌注水泥浆的加固措施，注浆孔设置为两排，两排孔间隔1.5m，而注浆管分别使用长度2.5m及3.5m的钢管。③等到地基加固符合要求之后，就可以在原挡土墙外施工规模为顶宽1.8m、底宽3.5m、高8.0m、埋深0.8m的毛石混凝土挡墙，使其紧靠旧挡墙。

3.2 方案检测方法

①利用岩土计算软件对挡土墙进行验算。得到验算结果之后用手算纠正新建的毛石混凝土挡墙的防止滑动的移动力f=μG。得到以上的数据之后，代入边坡规范公式得到挡墙抗滑移的系数是1.45。

②参照岩土计算软件获得库伦主动土压力的数值。通过手动验算新增反压毛石混凝土挡墙的两种性质的力矩：a.由地基产生的摩擦力所产生的力矩为μG1l1；b.反压体所具有的重力产生的力矩G1l2。把上述的数据代入边坡规范公式得到抗倾覆安全系数为1.73。

③利用岩土计算软件验算有关的稳定性。首先规划出旧挡墙边坡的相关验算模型，再依靠手算毛石混凝土挡墙反压体产生的摩擦力，而且假设为集中力放入到模型中进行验算，通过软件计算，坡体的整体稳定安全系数达到了1.38。由上述的数据可知，新的加固方案符合规范要求。毛石混凝土反压体必须分段分层施工，而切记勿将整个截面一次性挖开。

④坡体需要增设深层排水管，并在边坡顶部、半坡平台以及坡底设置排水沟，使得整个边坡有完整的排水系统，以达到降低侧向土压力的作用。边坡的加固施工图纸见图2，因为该方案经过相关专家的审核，所以当前已经根据该方案施工完毕，项目的成本已经远少于预期成本，给投资方带来了巨大的利润。根据边坡的变形监测结果，坡顶的最大的累计水平位移是1.8mm,也有力的说明了这个施工方案是安全可实施的。

图2 重新支护设计方案剖面图

4 结论

①该项目的填方坡在加固时，原先使用的是在旧挡墙的基础之上增设扶壁式的挡土墙，然后结合锚索进行张拉加固处理，根据计算该方案稳定系数根本达不到要求，固然导致边坡发生滑移，由于监测及时，并结合了相关的应急措施才防止了挡土墙发生坍塌的事故。

②在施工过程中，施工方需要全方位考虑可能会产生的安全隐患，仔细的依据施工方案进行施工，并对边坡的各项指标进行认真检测，均达到要求后，才能避免事故发生。

③该填方边坡的加固措施主要是先采用放坡降低坡度的原理，同时结合新建的挡土墙并在挡土墙内增设多排深层排水孔才能使得坡体的排水畅通。当前边坡的加固措施已经施工完毕，使得施工工期大大缩短，依据最新的监测资料，坡体非常稳定，加固措施效果显著，给投资方降低了项目成本，也带来了巨大的利润。