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衡重式挡土墙地基承力不足的设计与施工方法

摘要：挡土墙是一种能够预防土体失稳的构造物，在公路工程中的应用较为广泛。在路堤或路肩处设置挡土墙，能够有效避免路基边坡发生滑动，从而使路基的稳定性得到保障。不仅如此，挡土墙还能收缩填土坡脚，从而大幅减少填土的用量，避免大面积占地。基于此，本篇文章对衡重式挡土墙地基承力不足的设计与施工方法进行研究，以供参考。
关键词：衡重式挡土墙；地基承力不足；设计与施工方法
引言
挡土墙的墙体结构属于一个复杂受力系统，土压力为主要荷载，目前国内外关于土压力计算仍然采用极限平衡理论简化土压力。地基承载力验算是挡土墙稳定性计算的前提和必要条件，确保在地基承载力范围内验算稳定性。抗倾覆验算过程是：验算地基承载力确定基底压应力，求解挡土墙基底合力中心，并以此作为抗倾覆稳定性计算的取距中心，最后验算挡土墙的抗倾覆稳定性。
1衡重式挡土墙加固常用的工程措施及优缺点
当挡土墙的地基承载力、抗滑移稳定性和抗倾覆稳定性安全系数不足时，一般可采用以下几种加固措施：（1）在挡土墙外侧增加一道新的挡土墙，加大其厚度和自重，提高抗倾覆力矩和抗滑力，使新旧挡墙共同受力，抵挡水、土压力；此种措施，可能受到墙趾下场地限制，而无法实现。（2）挡土墙墙趾处增设抗滑桩，可以显著提高墙体的抗滑稳定性；但其造价相对较高。（3）锚杆格构梁，是挡土墙加固中用得较多的工程措施，因为它可直接给墙身提供较大的水平抗力，提高墙体的稳定安全系数，同时通过格构的作用提高浆砌墙体的整体性，其加固效果明显、有效；但锚杆成孔施工对墙体有一定的损伤，需采取措施确保施工期墙体的安全与稳定。（4）对挡土墙后填土进行注浆加固，以改善土体力学性质，减小作用于墙背上的土压力，此种措施受填土性状、施工工艺等因素影响，加固效果的离散性和不确定性较大。
2衡重式挡土墙加固设计方法和适用范围
2.1衡重式挡土墙加固设计方法
加固设计前，应重点调查和分析出现事故的具体型式和原因，然后对挡土墙背的填土进行勘查，查明填土及地基土体的物理、力学性能参数，地下水位等，结合土工试验确定的土体抗剪强度指标验算挡土墙的稳定安全系数，与允许安全系数比较；同时可以根据不同的破坏模式，采取假定某一安全系数处于极限平衡状态，反分析求解土体的强度指标，与土工试验的强度指标进行比较，取其小值，进行加固设计。如果场地缺乏勘察资料，可以利用反分析的参数进行加固设计。对于基底摩擦系数采用反分析求解，在挡土墙未出现倾覆或滑坍情况下，是适宜的。此外，为简化计算，在选取土压力计算方法时，采用郎肯土压力公式，计算结果是偏于安全的。
2.2适用范围
（1）衡重式挡土墙自身有较大的重力平衡土压力，墙背倾斜方向和角度不同有仰斜、俯斜和垂直式，施工方便，在路基设计中的应用最为广泛，但是对地基承载力的要求相对较高。设计中为了适当提高挡土墙高度，增加路基稳定性，通常在挡土墙墙身处设置衡重台，利用衡重台上的填土使得墙身重心移向路基侧，衡重式挡土墙高度一般不超过12米。（2）悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙，主要包括墙址板、墙踵板、立壁和扶壁，自身重量较轻，使用圬工量较少，依靠墙踵板上的填土稳定，主要用在承载力较低、石料缺乏的填方路基。（3）锚杆挡土墙主要通过锚杆将作用于挡土墙上的土压力传到基岩中，因此要求岩质挖方边坡具备锚固条件和受力条件，也可以用作抗滑挡土墙。（4）加筋土挡土墙是一种近年来发展起来的轻型挡土墙结构，主要是依靠布置在填土中的拉筋与填土之间的摩擦作用来平衡土压力，提高稳定性。这种结构的一大优点是既经济又方便施工，适用于地形平坦的填方路基。（5）桩板式挡土墙包括抗滑桩和桩间挡土板，使用范围非常广，该结构还可以应用于滑坡处治，主要利用抗滑桩在滑裂面以下锚固段的锚固力来平衡坡体推力，加强路基或边坡的稳定性。
3衡重式挡土墙地基承力不足的设计与施工方法
3.1工程概况
该工程位于某县城，该区域平均气温在16℃～19℃之间，春季雨水相对丰富，夏季台风较多，冰冻天气相对较少，受海洋气候影响比较明显，呈现出典型的季风气候特点。该挡土墙地基基坑存在两个问题：（1）地基岩层破碎，地基承载力满足不了设计承载力要求；（2）挡墙基坑外边缘靠临海斜坡，内边缘靠山体。
3.2施工方案的具体实施
3.2.1测量放样
开挖基坑前，可由测量小组按照图纸要求，使用专业的仪器设备，在施工现场对挡土墙测量放样，确保挡土墙的位置准确。为给挡土墙施工提供便利条件，可将基坑两侧各加宽0.5m。同时，要在控制桩上清楚标明里程，采取有效的措施保护控制桩。由现场监理工程师进行复测，认无误后便可开始作业。
3.2.2基坑开挖
在对该段挡土墙基坑继续往下挖0.5m之后，现场对基坑的方位以及地基承载力进行测试，基坑的尺寸大小以及方位满足设计要求，但是挡土墙外边线距离临海斜坡面只有25cm，地基承载力为490kPa，能够满足设计承载力的要求。同时，人工对临海斜坡面进行台阶式开挖，目的是为了增大挡土墙基础，提高挡土墙安全稳定性。
3.2.3扩大基础钢筋笼布置
为增加挡土墙扩大基础的强度，在扩大基础中增设钢筋笼，钢筋布置方式见图1。

图1钢筋混凝土钢筋布置方式简图
（左：台式基础结构图，右：基础底面配筋图）
3.2.4墙身施工
（1）在挡土墙的墙身施工中，可以采用座浆分层砌筑的方法。施工过程中，要确保砂浆的水灰比与设计要求相符，填缝应饱满，并使砌体表面达到平整度的要求。（2）按照图纸要求，在挡土墙的墙身上布设泄水孔，间距控制在2.0～3.0m，以梅花形布设，确保泄水孔的坡度向外，避免堵塞。墙身需要设置沉降缝，可使用沥青麻絮填塞密实。要保证挡土墙的表面整齐，施工质量必须满足相关标准的要求。（3）当挡土墙的墙身施工完毕后，可在墙体达到设计强度80%以后，对墙后进行回填。可以采用透水性良好的材料作为填料，在砌筑墙身时，必须支砌到一定高度后才能回填，并采用夯击的方法压实处理。需要特别注意的是，填料不得选用淤泥质土、腐殖土、盐渍土等，且填料中不得存在有机物、树根草皮、建筑垃圾等杂物。（4）墙后回填时，要对填料均匀摊铺，整平后设置3%以上的横坡，为排水提供有利条件。为避免造成挡土墙损坏，墙后150cm范围以内不可以使用大型机械设备作业，可通过小型压实设施，以分层的方法碾压密实，每层的厚度控制在20cm左右，当墙后地面横坡过陡时，即坡度超过1∶5时，要挖设台阶再进行回填。
结束语
该段挡土墙施工完毕之后，对挡土墙施工过程中以及施工结束后的各项监测数据进行统计分析，发现挡土墙扩大的基础以及挡土墙墙身没有出现裂缝，挡土墙墙身基本没有发生沉降位移，同时由于是在扩大基础上施工的挡土墙，表观质量良好。在挡土墙基础地基承载力不足以及基坑尺寸不足的情况下，增设台阶式钢筋混凝土扩大基础和基础斜拉锚杆，能够有效保证挡墙的施工安全以及后期的安全使用。该施工方法可为同类工程施工提供参考。
参考文献
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