工程概況
增城市某工業園既有毛石擋土墻,該擋土墻全長約300m,高度6~8m,屬毛石砌筑的重力式擋土墻;沿擋土墻坡底為人工排水渠,坡頂右側依次5.0m寬人工種植草皮,3.0m寬行車道、人行道及某單位在建建筑。
在2008年3月經連續幾場大雨后,發現擋土墻墻體局部嚴重開裂,裂縫寬達1~3cm,向外傾斜達5~10cm,有一段長約20m的擋土墻甚至倒塌。擋土墻發生變形倒塌險情后直接危及旁邊建筑物的穩定和安全。因此業主委托我公司對該擋土墻進行緊急搶險加固治理。
擋土墻的病害情況及原因分析
事故發生后,筆者應邀迅速前往參與處理。為了查清事故原因,同時為擬定加固方案提供科學依據,需進行詳細調查和檢測。根據現場破壞情況勘察分析,認為擋士墻嚴重開裂、向外傾斜、最后坍塌的主要原因是:
1.因墻上未完全按設計施工圖要求設置排水孔、濾水措施和排截水措施,排水不理想。墻后黏性土在浸水后,其中Φ值降低,c值為0,同時產生水壓力。墻背后士體上存有的大量自由水及主動士壓力產生的傾覆彎矩大于擋土墻抗傾覆彎矩,使墻體向外傾斜、直至坍塌。
2.擋士墻的實際砌筑的砂漿強度等級明顯不足M5.0,而設計砌筑砂漿強度等級的要求為不低于M7.5,且砂漿飽滿度不夠,局部料石的組砌方法不正確,墻身結構的整體性較差。均不符合《建筑地基基礎設計規范》及《砌體結構設計規范》要求。
3.擋土墻背后回填土密實度不夠,土料回填沒及時跟上擋土墻砌筑進度,沒嚴格控制每層回填厚度在30cm內和夯打要求。有明顯濕陷現象,并有裂縫,最寬處縫寬達500mm以上。
4.原施工回填土比原設計多填高500mm。再加上回填了大量碎磚雜土,對擋土墻產生了較大的側壓力。
5.擋土墻旁邊的建筑施工,大量裝載車輛通車及打樁作業,對擋土墻產生振動與壓力加載影響。土的抗剪強度在振動下降低,土壓力大大提高,加上擋土墻抗傾覆安全系數很小、強度不足,施工時若不采取臨時支撐加固措施,易加速墻體失穩、破壞變形而倒塌。
在上述原因的共同作用下,擋士墻的傾覆力矩大于抗傾覆力矩,墻頂士體沉降開裂,導致土體結構破壞而進一步加大主動區土壓力,使擋土墻破壞速率變快,出現嚴重險情。
加固緊急措施
由于擋士增鼓脹張裂變形較大,且變化速率很快,周邊環境出現了沉降和開裂,表明發體已具備整體的滑動趨勢。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,情況比較危急。為確保避免進一步引起嚴重的事故甚至人員傷亡,需立即采取應急搶險措施,包括:
1.臨時加固,立即對擋土墻面進行型鋼管斜支撐;
2.墻頂卸載,挖去擋土墻頂內側主動區土,深度2m;
3.抽除疏導墻頂的積水,防止水對墻后土的繼續浸潤;
4.在墻上設置監測點觀察墻體的變形發展。
加固方案選定
采取了臨時應急搶險措施后,業主組織了有關人員討論比選加固方案,最終采用廣州勝特加固公司設計的治理方案,即采用噴射混凝土護面、格構梁支擋及預應力錨桿錨固等多種措施綜合加固方案。
結束語
該工程由于采取了合理的方案和措施,如臨時支撐、施工科學安排、施工實時監測等,終于順利快捷竣工,各方面均符合設計要求。工程從2008年5月竣工至今,根據監測數據,支擋加固效果良好,達到了預期的整治目的。既有擋土墻的加固一定要根據實際工程中地質、地形、地貌和施工制約因素,應針對現場情況將加固體系和既有擋墻統一起來綜合考慮,這樣才能保證安全、可靠和經濟有效地解決此類問題,減小擋土墻事故造成的危害。