采用扶壁式挡土墙处理特殊土质边坡的实例

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【摘要】 介绍了江门市新会区某别墅小区一特殊土质边坡的实际情况及采用钢筋混凝土扶壁式挡土墙进行处理的设计过程，提出了在设计中的一些注意问题，采用圆弧滑动法对可能产生的滑动面进行边坡稳定性分析，并详细介绍了一些结构构造措施。

【关键词】 土质边坡 钢筋混凝土扶壁式挡土墙 圆弧滑动法 边坡稳定性分析 构造措施

一、工程概况

某别墅小区位于江门市新会区，根据总平面图，部分用地位于山坡上。由于历史原因，沿公路一侧的边坡形成了一个缺口，具体情况见（图一）。为满足坡上使用功能的要求及保证边坡整体的安全稳定，需要在边坡缺口上兴建挡土墙，并在挡土墙内回填土至设计标高。

二、工程地质条件

根据岩土工程勘察报告，该场地位于该别墅小区与公路接界处，属于低山地貌类型。场地为土质边坡，走向南北，向西倾斜，坡高13.38～16.05m，坡角38o，坡长大于50m。缺口宽约15m，经充填堆积与原坡顶高差6.46m，与公路高差6.99m，形成地形的泄水口。场地在勘察深度范围内自上而下分成5个工程地质层：①中砂，层厚不稳定，钻孔内4.20m，棕褐、黄褐色，呈很湿、松散状态，主要由石英砂和粉、粘粒组成；②砾质粘性土，全场分布，大部分出露地表，钻孔内顶界埋深4.20m，层厚0.90m，棕褐、黄褐色，呈可塑～硬塑状态，主要由粉、粘粒和石英砂组成，属花岗岩残积土；③全风化花岗岩，钻孔内顶界埋深5.90m，层厚4.00m，棕褐、灰白色，间黄褐色，略见原岩结构，主要矿物成分为高岭土、石英、云母等，风化强烈，呈土状，遇水易软化、崩解；④强风化花岗岩，钻孔内顶界埋深9.10m，层厚2.20m，棕褐、灰白色，块状构造，粗粒花岗结构，主要矿物成分为长石、石英、云母等，长石部分已高岭土化；⑤中风化花岗岩，钻孔内顶界埋深11.30m，未钻穿，已钻厚度4.80m，肉红、灰白色，块状构造，粗粒花岗结构，主要矿物成分为长石、石英、云母等，节理、裂隙发育，有铁、锰质渲染，岩芯呈块状、短柱状。场地所在区域属于亚热带季风气候，季节性较明显，气候温和，雨量充沛。勘察场地地势较高，于山坡处，高差大，地表水径流大、流速快，集水面积为878m2。地下水水位较低，水量不丰，主要是：①层中砂含孔隙水，②层砾质粘性土含结合水，③层全风化花岗岩、④强风化花岗岩、⑤中风化花岗岩含裂隙水和孔隙水。补给来源主要是大气降水，动态受降水控制，雨季地面水以面流为主，流量大，冲刷力较强，主要消耗于日常蒸发与向低处排泄，地下水对拟建建筑物基础混凝土结构的腐蚀等级为弱。场地在勘察范围内未见断层、构造破碎带和软弱夹层等不良地质构造，也未见岩溶、危岩、滑坡、泥石流、采空区、地面沉降等不良地质作用和地质灾害。场地土的类型为中硬土，建筑场地的类别为Ⅱ类，抗震设防烈度为七度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组。①层中砂的液化等级为中等。

三、挡土墙的设计计算

根据场地的岩土工程条件、地理环境和挡土墙的用途，该边坡为土质填方边坡，不适合采用重力式挡土墙，如此高度的填方边坡也不宜采用锚杆挡土墙支护方案。本设计采用钢筋混凝土扶壁式挡土墙，因场地高差较大，挡土墙分段设置，平面布置见图二，剖面见图三。根据地质观察和钻孔资料，该边坡为土质边坡，边坡工程安全等级为二级，属二级场地、二级地基，地基基础设计等级为乙级。在进行单个墙肢的承载力验算中，把单个墙肢划分为几个独立区段，具体尺寸见图四，得：稳定力矩为220.7KM*m/m，倾覆力矩为35.2KM*m/m，抗倾覆系数Ko=6.3，满足要求；抗滑力为52.1KN，水平推力为24.0KN，抗滑移系数Kc=2.17，满足要求；在基础承载力验算中，受力最大边缘σmax=61.8N/mm2，受力最小边缘σmin=54.9N/mm2，均满足地基承载力的要求。扶壁混凝土强度等级采用C25，立臂根部弯矩设计值为35.2KM*m/m，AS=500mm2/m，实配Φ12@150，抗裂验算得ωmaz=0.137mm0.2mm；墙踵板根部弯矩设计值为6.2KM*m/m，AS=824mm2/m，实配Φ12@120，抗裂验算得ωmaz=0.019mm0.2mm。

四、注意问题

在进行挡土墙的基础设计中，必须注意的如下问题：

1.①层中砂呈松散状态，为液化土，液化等级为中级，如用于基础持力层，必须进行抗液化处理。在本设计处理中，把①层中砂层开挖掉，换填级配较好的粗砂、砾石，分层夯实，压实系数λC=0.94～0.97，经处理后的地基土承载力特征值为：faK=150KPa。

2.在较低一级挡土墙施工完毕后，填土应在墙身混凝土强度达到设计强度的70%后进行，应选择透水性强的填料回填，如粗砂、砾石或者含水率接近最低的粉土、粉质粘土和低塑性粘土等，分层夯实，该部分填土完成并等待一段时间后，观察已建挡土墙及回填土基本不发生较大的位移后，再施工较高一级挡土墙，较高一级挡土墙后的填土同样应在墙身混凝土强度达到设计强度的70%后进行。

3.回填后，场地松散的填土层和①层中砂层与②层砾质粘性土的接触面是构造软弱面，可能形成危险的滑动面，需要进行边坡稳定性分析。根据勘察资料提供的可能滑动面，采用圆弧滑动法，把可能滑动的土体横向划分为7块计算条块（见图五），由于边坡离建筑物较远，所以不考虑地表建筑物的影响，同时地下水水位较低，水量不丰，可不考虑动水压力的影响，计算结果见下表：

五、构造措施

场地高差较大，地表水径流大、流速快，为避免地表水冲刷挡土墙，影响挡土墙的稳定性，在两级挡土墙的顶部均设置截水沟，在墙身上按2.5m的间距梅花状布置排水口，在较低级挡土墙墙脚附近设置引水沟，把从上部排下的水集中引流，以免影响基础的稳定。为保证墙体的稳定性，沿墙体长度方向每隔1.6m设置扶壁，扶壁的厚度为300mm，在挡土墙两端与原岩体相接处，挡土墙嵌入岩体内1000mm，并要在施工中采取措施，保证墙体以外的岩体保持原状不被破坏

六、结论

该边坡处理工程已经完工近两年时间，通过原设置的几个观察点，没有发现挡土墙的主体结构发生明显的位移及裂缝，该边坡的处理是成功的。

参考文献

[1]《静力计算手册》

[2]《混凝土结构构造手册》

[3]《混凝土结构设计规范》 GB50010-2010

[4]《挡土墙图集》04J008

[5]《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011