铜川市某中学重力式挡土墙地基破坏原因及处理建议

张敏青，鲁珍珠，臧 楠

陕西理正勘察设计有限公司，陕西 西安 710016

铜川市有不少建于20世纪的建筑和挡土墙，受当时经济技术条件的限制，地基多采用垫层地基，且处理深度在1m左右，其下为孔隙较大的黄土状土和泥岩，受水浸泡软化后易发生不均匀沉降，导致地基失稳，墙体出现裂缝等。因此，对排水槽、挡土墙的排水孔做好定期检修特别重要，以防排水槽堵塞或墙体开裂造成漏水，使地基发生不均匀沉降。另外，进行绿化设计时要避开排水槽，防止植物根系对排水槽产生劈裂作用。

1 现场调查

（1）资料调查。据学校有关人员介绍，该浆砌石重力式护坡挡土墙建于20世纪70～80年代，原始资料已无法找到，最终在铜川勘察设计单位获得了有关的勘察设计资料。

（2）挡土墙及周围现状观察。在挡土墙底部进行观察和测量，经测量挡土墙底部地面隆起高度约10～30cm，宽度约150cm，长约20m，中间隆起高，两边低；挡土墙根部比正常地面低约10～30cm；在地面隆起的最高处出现近似平行于挡土墙的纵向裂缝，裂缝最宽处约5mm；挡土墙顶部出现横裂缝；挡土墙端部砖墙出现斜裂缝；距坡顶边线不远处也出现纵横裂缝。

（3）排水槽开挖检查。据学校和坡下单位住户反映，挡土墙排水孔一直有水流出，怀疑上部排水槽渗水，故组织人员进行开挖。首先移走排水槽旁边树木，开挖时发现树根大且深；然后揭开排水槽上盖板，排水槽侧壁为水泥砂浆砖砌墙，底部为水泥砂浆。部分树根已长入排水槽，排水槽淤堵严重，造成污水滞留。

2 地层结构及岩性概述

根据收集，操场和挡土墙地层主要为素填土、黄土状土、泥岩。素填土（Q4ml）：土质较均匀，含砖块、水泥、瓦片等。黄土状土（Q4al+pl）：各孔均有分布，以褐黄色为主，局部夹有黄褐色，可见少量云母片，含姜结仁及岩石碎屑等，含有大孔隙。中风化泥岩（T2）：紫红色，水平层理不明显，节理裂隙较发育，主要矿物成分为长石、石英、云母，遇水易软化，成岩作用差，易受外部环境产生风化。

3 地基破坏形式及原因

3.1 排水槽槽底污水下渗及槽边环境影响

该排水槽已经建20多年，主要作为排污水槽，学校操场雨水也汇集于此。长年累月受污水冲刷及洗洁精、洗衣粉等化学物质腐蚀，排水槽底污水向下渗流。排水槽边种植了一排柳树和龙爪槐，部分树根已长入槽内，加重了污水中杂物的淤积，使水在这些部位流动不畅，为水下渗创造了条件。排水槽里侧操场的纵裂缝是因为挡土墙基础下沉造成挡土墙外倾，挡土墙内侧土体随之外倾，因而在顶部排水槽内侧操场形成纵裂缝。挡土墙基础沿纵向轴线下沉不均匀，造成靠近渗水严重部位下沉量大，远离渗水严重部位下沉量小，从而使排水槽内侧操场形成横向裂缝或斜裂缝。

3.2 重力式挡土墙根部地面隆起、开裂

据调查，挡土墙下原地貌为丘陵山地峡谷，挡土墙沿纵轴方向中段泥岩埋深大，两端埋深浅；挡土墙基础坐落在黄土状土上，其下为泥岩。修建时，受当时施工水平、经济条件所限，挡土墙采用垫层地基，垫层厚度在1m左右，未处理其下的湿陷性土层。当基础底部未浸水时，基础底部黄土状土和泥岩承载力满足挡土墙承载力要求，不会发生剪切破坏；而当排水槽年久失修，槽底水泥砂浆日久腐蚀，再加上排水槽边大树树根对槽底产生劈裂作用时，就会造成污水中固体物淤积堵塞，水向下逐渐渗入，坡顶排水槽的水首先会渗透到挡土墙垫层地基处理范围之外的土层，再横向渗入垫层底下部的黄土状土和强风化泥岩中，黄土状土和泥岩遇水呈泥状，土的抗剪强度降低，最后导致挡土墙地基发生剪切破坏，表现为重力式挡土墙下沉，根部地面隆起、开裂。又因为泥岩中段埋深大，两端埋深浅，造成地基不均匀沉降，使地面隆起高度、裂缝宽度呈中间高（大），两端低（小）。重力式挡土墙根部地面隆起、开裂现象见图1。

图1 挡土墙底部地面隆起、开裂现象

4 挡土墙地基加固、排水槽及裂缝处理方案

4.1 挡土墙地基加固方案

为确保挡土墙安全，需对原挡土墙地基进行加固工作。挡土墙地基可采用注浆加固、微型桩加固等方法。注浆加固是向原挡土墙底部注浆，受实际空间限制，不便进行施工，建议采用微型钢桩或钢筋混凝土预制桩对挡土墙地基进行加固，利用微型桩的抗剪力阻止挡土墙地基在挡土墙脚部发生剪切滑动。钢管桩建议采用设计参数如下：钢管桩长9～10m，桩端进入中风化泥岩的深度不小于2m，直径为150mm，水平间距为500mm，设计两排，钢管材料内径取80mm，壁厚取4mm，钢管内注入水灰比值为0.4～0.5的水泥砂浆。

4.2 排水槽处理方案

根据排水槽槽体混凝土的耐久性极限，定期对排水槽进行清污检查，避免因排水槽渗水造成地基泡水。排水槽内污水、雨水等本身含有植物生长需要的养分，而植物根系长入排水槽混凝土薄弱部位会造成混凝土劈裂，因此排水槽周围不要种植乔木、灌木等大根系的植物。在挡土墙下设计排水槽，以便及时排走地面雨水和挡土墙排水孔流水，以防雨（雪）水等下渗造成地基泡水发生剪切破坏。

4.3 裂缝处理方案

地基处理加固后，对地面、墙体还存在的裂缝应进行密封处理，以防雨（雪）水等下渗。对于墙体或地面较深较宽的裂缝，可采用高压注浆胶填充法，该法在裂缝修补之前沿裂缝设置注浆管，然后将裂缝的其他部位用胶带予以密封以防漏浆，以高压泵注浆。

对于地面较浅的裂缝也可采用表面凿槽法，根据裂缝的情况可以直接向缝内灌入不同黏度的环氧树脂石英砂浆。环氧树脂作为防腐蚀材料不但具有密实、抗水、抗渗漏好、强度高等特点，还具有附着力强、常温操作、施工简便等良好的工艺特性，并且价格适中。

裂缝处理具体步骤如下：

（1）使用电锤或钢钎沿裂缝走向在混凝土表面凿槽，槽宽和槽深根据裂缝深度确定，一般以槽深不小于裂缝深度、槽宽不小于20mm为宜，凿槽时注意应先沿裂缝打开，再向两侧加宽；

（2）使用钢丝刷或角磨机配金刚石角磨片打磨裂缝两边不小于20mm，目的是清除混凝土表面炭化部分和污染物，打磨深度为1～3mm；

（3）用高压水清洗沟槽的内表面和周边打磨过的区域，以彻底去除沟槽内外的混凝土粉末和灰尘；

（4）调配环氧石英砂浆，要求石英砂干燥且粒径大于0.1mm的颗粒不超过总重的50%；环氧树脂和固化剂的比例按固化剂的使用要求；石英砂的掺加数量根据和易性调配；

（5）在裂缝周边打磨区域和沟槽内部表面涂刷一层环氧浆液，以利于后抹材料与混凝土的结合；

（6）用专用抹压工具将调配好的环氧砂浆抹压于裂缝表面，待砂浆固化后即可进行装饰工作及后续施工。

5 结束语

在山区、丘陵地带往往存在较多斜坡及沟槽地形，由于山区、丘陵地带地质环境较为复杂，土体承载力也不均衡，部分工程在开通运营一段时间后，其托梁上挡墙定会出现裂缝或不同程度的外倾等问题，甚至部分涵洞出现沿伸缩缝被拉裂的问题。这些问题往往与填筑体和地基的不均匀沉降有着密不可分的关系。因此，工程设计人员在工程设计阶段就应该提前做好预防措施，从而保证工程质量。具体施工时，施工人员应在发生工程病害时，针对实际情况采取相应的处理措施，从而进一步提高工程整体施工质量。