玉潭学校既有重力式挡墙加固设计实例分析

李正

摘 要：重力式挡土墙是工程建设中边坡支护最为重要的形式之一，一旦挡土墙发生开裂，不但加固较为困难，同时会消耗大量费用。为了分析重力式挡墙的有效加固措施，文章主要以玉潭学校既有重力式挡墙为例，分析其加固设计方面的内容，希望能够对相关人士有所帮助。

关键词：重力式挡土墙;加固设计;工程

中图分类号：TU476.4文献标识码：A文章编号：1674-1064（2021）07-030-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.07.015

1 案例基本概况

位于临武县玉潭学校食堂西南面的挡墙为C20砼浇筑的重力式挡土墙，根据建设单位要求，本次拟加固挡墙长约52m，挡墙顶面宽约1.5m～2m，现状坡顶标高约302m，坡脚标高在290.5m～292.2m之间，挡墙高度在10m～14m之间，砼挡墙距食堂约12m。挡墙后素填土厚8m～11m，回填过程中未经分层碾压，为松散填土，砼挡墙已产生裂隙，发生了变形，砼挡墙坡脚未滑动，所以需要对其实施加固处理。

2 既有重力式挡墙加固设计分析

2.1 边坡支护方面的设计

2.1.1 设计计算参数

按岩土工程勘察报告，各岩土层指标如表1所示。

2.1.2 支护结构选型

根据现状挡墙的形态、结构特征以及滑坡失稳以后的危害性，加固治理工程方案如下。总体方案为：对挡墙前部采取堆载反压平台进行加固，既有挡墙开裂部位进行注浆加固处理。挡墙后侧应保持现状已削方卸载后标高，不可大范围加载。然后在反压平台前端设置抗滑桩进行支挡[1]。反压平台顶标高为294.0m，平台宽5m，采用素土夹碎石回填，应控制压实度不小于0.94。抗滑桩拟采用桩径1.2m，桩间距2.2m进行支挡，抗滑桩悬臂高度2m，桩侧浇筑挡土板防止反压平台土体受雨水冲刷流失而影响反压效果[1]。

2.1.3 挡墙截排水设计

根据场地降雨情况完善相应的截排水系统，减少地表水渗入墙背土体中。完善坡顶截排水沟渠、暗沟等排水通道，确保场地内的大气降水能顺畅排泄于场外，防止场内降水大量渗入挡土墙背土体;对挡墙下部加设深层排水孔，并将埋入反压平台内部的原挡墙排水孔导流出平台外侧。该段挡墙中部布有一根学校排水管常年排水于挡墙底部，本次加固施工时应将该处排水孔引走。

2.2 既有挡墙反压平台设计计算书

2.2.1 墙背主动土压力计算

根据甲方提供的竣工资料，结合现场勘探成果，既有挡墙计算断面取最不利断面进行计算，现状墙后填土H=13m，C=12kPa，φ=15°。

经计算，主动土压力Ea=869.07（KN/m），挡墙墙高大于8m，主动土压力增大系数取1.2，故每延米挡墙所受主动土压力为：Ea=1.2*869.07=1 042.9KN。

2.2.2 新增抗力计算

根据现场挡墙实际状态，现阶段挡墙处于极限平衡临界状态，同时出于后期加固设计安全考虑，假定挡墙现阶段安全系数约为0.95，则R0=0.95*S。

又由《建筑边坡工程鉴定与加固技术规范》6.2.2条：加固设计应满足：

其中，ζL表示新增支护结构抗力发挥系数（本工程取1.0）;RN表示新增支护结构抗力;R0表示原有支护结构有效抗力;K表示安全系数;S表示支护结构外部作用。则每延米需新增抗力RN計算如下：

RN≥（K-0.95）S=（1.3-0.95）*Ea=0.35*1042.9=365（KN）

2.2.3 挡墙前部反压平台设计

根据每延米需新增抗力RN=365KN，拟采用挡墙反压台对既有挡墙进行防护加固，限制挡墙继续变形。假设反压平台高h=4m，反压土体抗剪强度取综合内摩擦角φ=26°。

被动土压力系数Kp=tan2（45°+φ/2），即反压土体Kp=2.56。

经计算，反压平台每延米被动土压力Ep=368.8（KN/m）。即对既有挡墙前部反压土体4m高时，每延米可提供新增抗力为368.8KN>RN，满足加固规范要求。

2.3 加固构件施工技术要求

2.3.1 支护桩及桩顶冠梁施工技术要求

第一，桩的成孔必需严格按《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）要求进行施工，验收合格后方可浇注混凝土。

第二，控制桩位偏差，保证轴线偏差≤50mm，同时也要控制垂直度偏差≤0.5%。

第三，要确保桩钢筋规格以及数量符合设计规定。对于主筋来说，要控制搭接长度≥10d，并且要确保相邻接头错开35d，同时要确保同个截面接头面积≤50%。另外，钢筋笼所用钢筋控制也是非常重要的，对于主筋来说一定要保证其间距偏差<±10mm，并且要确保其保护层厚度≥50mm，而箍筋间距的偏差≤±20mm。总的来说，钢筋笼整体直径偏差控制在±10mm之内，长度偏差控制在±50mm之内。

第四，为了保证施工质量，在冠梁施工之前一定要将顶部浮浆彻底清除，同时也要保证桩顶出露钢筋长度满足设计标准规范。

2.3.2 反压平台施工技术要求

根据勘查资料显示，该挡墙天然状态处于欠稳定状态，饱和状态处于不稳定状态，挡墙随时有滑移可能，为增加坡体整体稳定性并有利于抗滑桩施工，对挡墙底部进行坡脚反压[2]，反压体顶标高为294.0m，平台宽5m，采用素土夹碎石进行压实，确保压实度不低于0.94。现状挡墙底部临时反压的土体，若压实系数不满足要求，应重新压实，否则无法提供有效的抗力。在开挖施工时，应分段逐步施工，防止因开挖临时反压土体而造成边坡失稳。平台侧面应按1 ： 1.5坡率放坡填筑，确保侧面坡体稳定。为防止雨水冲刷，后期应对反压平台侧面及顶部进行植绿保护。

2.3.3 挡土板施工

第一，主要设计参数及材料要求：

钢筋网：桩间挡土板钢筋网片采用双层筋φ8@200×200、上部板肋式锚杆挡墙钢筋网片采用双层筋φ12@200×200绑扎而成，为了保证钢筋网的质量，一定要保证每一边搭接长度≥300mm。另外，为了提升钢筋网的强度，可以在锚头区域设置加强钢筋（一般横、纵方向各2根），钢筋网与加强筋需绑扎固定。

现浇砼：此工程采用42.5#普通硅酸盐水泥即可，要控制细骨料的模数在2.5以上，并且保证骨料粒径≤10mm。浇筑混凝土厚度为300mm，混凝土强度不小于C25。

泄水孔：泄水孔孔径110mm，孔内填充中粗砂，孔距2.5m，呈矩形布设。特别是在渗水裂隙面位置，需沿裂隙面走向布置泄水孔，并适当加密（孔距0.5m～1.0m）。

第二，施工流程。混凝土强度为C25，厚度为30cm，按要求鋼筋制安，分段支模板，混凝土浇筑。混凝土施工流程如下：

挂网：将Φ12@200×200mm钢筋网挂上，每隔3m布置直径Φ16（Ⅱ级）钢筋作为加强筋，将加强筋和锚杆（索）焊接在一起[2]。

装模：钢筋网挂好后，分段支模。

浇筑：浇筑C25混凝土，并按要求振捣密室。

第三，施工技术要求：

为了保证钢筋网的质量，在编制之前需要彻底除去钢筋表面的铁锈，在搭接时（搭接长度≥20d）要保证不同层之间的位置错开。通过隔点式焊接钢筋网交点，并且通过焊接方式将钢筋网和锚杆连接固定。

为了确保混凝土浇筑质量，在其终凝之后2h开始，需要实施喷水养护，之后14天范围内一定要确保其处在湿润状态。

混合料配比控制非常关键，为了保证挡土墙的加固质量，要严格控制混合料配比，一般水灰比设定为0.4，将水泥、砂、石按照重量比1：2：2的比例混合，水泥采用普通的42.5号硅酸盐水泥即可，砂子要应用中粗砂，对于细度模数进行控制（≤2.5），同时要控制石子最大粒径≤15mm。可以通过强制性搅拌机进行混合料的搅拌，有效控制混合料的相应参数（主要包括初终凝时间、送检测定强度、安定性等），合格后才可使用。除此之外，挡土墙加固施工所用水也要保持洁净度，要控制其pH值<4，不能采用高铝水泥[3]。

送浆达到强度时，应按规范要求对锚杆（索）抽样进行抗拔试验。

2.3.4 泄水孔

为了保证积水能够及时泄掉，需要在孔内部埋设φ110mm的PVC管，并且在桩侧设置间距为2.5m的矩形泄水孔，一般情况下要保证泄水孔出口底侧超过地面或者常水位25cm，同时要设置成3%～4%的坡度，以便控制泄水孔进口下侧各个排水管出口低于进水口。另外，要确保PVC管高于构造物背部20cm～30cm左右，并且一定要保证泄水孔能够贯穿混凝土厚度，为了避免水体杂质堵塞，需要在后侧设置过滤层[3]。对于外露泄水孔要进行严格控制，要遵照设计图纸进行设置，避免发生高低差异、间距不一的问题。反压土体回填时，应同步埋排水孔（接原挡墙泄水孔），同时泄水管周边0.5m区域采用级配碎石回填，从而形成排水盲沟，防止挡墙部位泄水孔直接埋入土体而导致反压土体持续泡水。

3 结语

文章主要以玉潭学校既有重力式挡墙为例，分析了加固设计方面的内容，重点从边坡支护设计、既有挡土墙反压平台设计、加固构件施工等多方面进行了阐述。希望通过文章的介绍，能够对类似工程挡土墙加固设计提供一定的参考和帮助。

参考文献

[1] 怀文卫，孙洋波.被动区加固在逆作法基坑开挖中的应用研究[J].地下空间与工程学报，2008（3）：88.

[2] 贾坚.土体加固技术在基坑开挖工程中的应用[J].地下空间与工程学报，2007（1）：132-133.

[3] 文畅平，江学良，杨慧，等.边坡条件对重力式挡墙地震位移模式的影响[J].振动.测试与诊断，2017（37）：768.