擋土牆樁加固處理分析的論文

擋土牆樁加固處理分析的論文

　　摘要：針對湖南某排樁擋土牆樁傾斜的情況，現場進行緊急處理，對傾斜的排樁經分析和動測確定其無斷樁現象後，對其降級使用，在其後增加一排樁，使原樁僅承受新老兩排樁之間的有限土體的土壓力，並加固傾斜樁被動區，加強樁的嵌固條件。事實證明，該處理方法切實可行。

　　關鍵詞：傾斜樁解除安裝加固

　　1、工程概況

　　湖南某特大企業的火力發電廠，場地標高123m，場地南面以擋土牆頂退後約5m的圍牆外為當地一鋼管廠土地，場地標高132m。

　　由於場地狹窄，原設計採用排樁擋土牆，樁徑1.2m，樁距2.5m，為人工挖孔灌注樁，鋼筋砼護壁。地面以上樁長最高9m，地面以下小於7m，嵌巖1m。樁頂冠梁截面1200×900，樁間靠近外側240厚磚牆砌築，表面水泥砂漿粉刷。由於場地地下水位低，未採取隔水措施。擋土牆竣工後，中段牆腳附近加了一條地下電纜隧道，電纜隧道基坑深4m。電纜隧道上擬建一條4m寬消防通道。擋土牆頂內側有一條電纜溝，溝一面以牆頂冠梁為壁，另一面為磚砌體，內有重要工業電力電纜，絕對不允許斷電。距擋土牆頂外側約6m是兩個水池，水池深約4m，由於使用問題常有水溢位並常年漏水。

　　2、地質情況

　　場地原始地貌屬剝蝕殘丘，略呈北高南低態勢，勘孔內未見地下水，土層從上至下為(孔口標高132.2m)：

　　人工填土層：褐色或雜色，幹~稍溼、稍密狀態，層厚0~3m；含礫石粘土：褐黃~褐紅色，硬塑狀態，層厚8~14m；粘土：褐黃~棕紅色，飽和，硬塑狀態，層厚約2m；含角礫粘土：棕紅色，飽和，可塑~軟塑狀態，層厚約4m；灰巖：青灰~灰白色，中等風化。

　　3、事故現象

　　事故發生後，筆者應邀迅速前往參與處理，在現場從擋土牆下可看到，樁間牆開了大量通長斜裂縫，部分樁間牆與樁相接處開有從上至下的豎直通長裂縫，縫寬20~40mm，牆根部砌體有兩處已完全塌落形成牆洞，孔口內土體湧出，樁體地上部分除有兩處粉刷層開裂外，未見明顯破壞。整個擋土牆中段向外傾斜，經現場簡單測量，樁頂最大位移約1m。樁頂冠梁在轉角處附近應力集中導致外側面完全壓碎，頂面可見斜裂縫貫穿截面。

　　在擋土牆頂上可看到，牆頂圍牆向擋土牆方向倒下，圍牆後至水池間土體大面積塌陷，並有裂縫，最寬處縫寬達500mm以上。擋土牆內側面的電纜溝磚砌體壁已倒塌，其上的4條電纜被埋入土中，固定於冠頂梁側的3條電纜仍掛在樑上。坡頂兩根已廢除的水泥電線杆嚴重傾斜。

　　4、緊急措施

　　由於擋土牆變形較大，且變化速率很快，周邊環境出現了沉降和開裂，當時正逢雨季，如天氣起變化，破壞繼續加劇，可能引起倒塌或嚴重破壞。同時坡頂的電纜如被損壞，將引起嚴重的停電事故，導致生產停產，甚至人員傷亡。情況比較危急，立即採取了應急措施，這些措施有：

　　(1)臨時加固，立即徵調毛石堆積於牆腳被動區，堆高3m；

　　(2)牆頂解除安裝，挖去擋土牆頂內側主動區土，深度3m；

　　(3)抽除牆頂水池內的水，防止水對牆后土的繼續浸潤；

　　(4)在牆上設定監測點觀察牆體的`發展。

　　採取以上措施後，基本已控制了牆體的變位，為下一步設計爭取了時間，創造了安全的施工條件。

　　5、原因分析

　　根據現場破壞情況，筆者透過定性分析，認為排樁傾斜的主要原因有以下幾點：

　　(1)由於牆腳電纜隧道開挖時比較靠近樁，被動區原狀土換成了人工填土，牆腳的被動土壓大幅度降低，樁嵌固作用減弱，抗傾覆力矩降低。

　　(2)牆上按設計留有排水孔，但牆後的土為原狀土，孔內未採取有效的濾水措施，排水不理想。此外，地勘時為枯水季節，土的內摩擦角φ和粘聚力c值較大，但由於雨季或坡頂水池漏、溢水，設計未採取隔水措施，在排水不暢的情況下，牆後粘性土在浸水後，其φ值降低，c值為0，同時產生水壓力，牆後主動土壓力大幅度增大，傾覆力矩增大。

　　(3)按照參考文獻，樁間距一般不大於1.5D(D為樁徑)，在地下水較低地區，中心距可稍大，但不宜超過2D，而本工程樁距2500mm，稍大於2倍樁徑，安全儲備較小。

　　在上述原因的共同作用下，樁的傾覆力矩大於抗傾覆力矩，樁根部發生小角度轉動，牆頂土體沉降開裂，導致土體結構破壞而進一步加大主動區土壓力，使擋土牆破壞速率變快，出現嚴重險情。

　　6、加固處理

　　採取了臨時應急措施後，組織了有關人員討論加固方案，提出了3種方案：最終採用筆者提供的方案，即牆頂解除安裝後，在現有牆後3m處，補挖一排樁，冠梁頂面低於現有擋牆頂3m，上砌3m重力式擋土牆，新老樁之間減載的土不再回填，形成了分段擋土牆。牆間表面用混凝土作地坪並設排水溝。新樁達到80%強度後，牆腳的臨時加固毛石頂面降低至原設計消防通道標高以上1m，其上作0.5m厚剛性路面與原擋土牆緊密結合，該段擬建消防通道抬高1.5m並以6%斜坡與原路面相接，這樣原樁有效嵌固深度比原設計加高了1.5m，老牆僅承受4.5m高，3m寬的有限土體的側壓力，原樁被降級使用。此外還採取了坡頂水池作防水處理；樁間牆用頂面0.5m寬，牆面垂直，牆背與現有樁斜度相同的片石砌體代替，消除現有擋牆的危險感；加強對牆體及周圍設施的監測等一系列措施，該方案施工週期不長，同時利用了部分臨時加固措施，較為經濟。

　　現該專案已竣工，根據監測資料，加固措施效果可達到設計要求，證明處理是成功。

　　7、結語

　　(1)支擋結構作為永久性結構時，在設計時應注意地勘報告中的勘察條件，考慮氣候和牆頂、牆腳區域使用性質等因素變化引起場地的水文、土質變化，原有引數發生變化，甚至計算公式不再適用。對於其它類似的地基基礎設計時也應注意這一點。

　　(2)地下設施定位和施工時，必須首先查明周圍現有構築物、設施、地下管線等隱蔽工程的分佈和使用、受力條件，並和有關專業充分協商，切不可盲目施工或設計。

　　(3)對邊坡、擋土牆等支擋結構，必須重視施工及使用期間的監測工作，嚴格按有關規範規定的方法、專案、時間進行監測，發現安全隱患及時處理，避免小隱患變成大險情甚至釀成災難，同時，處理難度和費用也將成倍甚至幾十倍、幾百倍增加。