浆砌块石挡墙的结构加固及处理方案探析_王昱昊.pdf

江西建材工程技术与管理3242023年1 月作者简介:王昱昊（1984-），男，安徽安庆人，本科，高级工程师，主要研究方向为市政工程结构设计。0 引言浆砌块石重力式挡土墙是一种常见的挡墙结构形式，具有施工速度快、造价低的特点，在河道工程中被广泛应用。某些挡墙在经过一段时间的运行后，受到河道水流冲刷和周边环境、荷载条件发生改变等因素影响，出现了较大程度的变形，对周边的地质产生不利影响，形成恶性循环。为解决上述挡墙存在的问题，本文结合某工程案例，对其原因进行分析，提出三种解决方案并进行对比，为类似工程提供参考。1 工程概况某小区位于安徽省潜山市，东临河道。河道宽度为1516.5m，河底标高为21.5022.00m，河道两岸挡墙顶即小区道路地坪高程为25.0025.60m，该挡墙为重力式浆砌块石挡墙，挡墙两侧高差为3.5m。墙顶为砖砌护栏，墙体厚度为240mm，护栏高度约1.0m。小区沿河道路西侧为多排2 层砖混结构住宅。挡墙与房屋间为小区道路，混凝土结构，宽度约3.0m，总长度约215m。道路未设置雨水口，局部低洼地段存在积水。沿河道路及小区建筑室内地坪存在不同程度的沉降变形，严重影响了周边建筑和管线设施的安全运行。该挡墙建成有20 余年，未能找到图纸和相关资料。为了解挡墙的尺寸信息，测绘人员在挡墙附近沿线布置密集的勘察探孔，当钻孔机钻至挡墙基础标高时，触碰挡墙基础则立即停止，通过该方式测得挡墙底宽为220mm；通过局部开挖探坑方式，测量挡墙顶宽为400mm。2 现存问题（1）浆砌挡墙下部离河底标高约0.5m，墙体块石出现突出鼓胀，其程度约10cm，块石间的砂浆普遍存在缺失情况。（2）挡土上部的砖砌护栏出现多处斜向裂缝，角度呈45，并且砖墙有前后错位的迹象，面层的砌筑砂浆局部有脱落情况。（3）临河道路路面结构出现多处大面积的不均匀沉降开裂，混凝土面层破损非常严重，经测量最大沉降值已超过10cm。（4）小区一层住户室内地坪已出现较大范围的沉降，居民家中的地砖有错缝断裂，经测量错缝高差达3cm。3 地质条件该场地主要土层由上至下为层杂填土，层厚1.52.6m；层粉质粘土，层厚3.55.5m；层中细砂夹粉质粘土，层厚1.12.0m；层粗砂，层厚3.34.6m；层强风化泥质砂岩，层厚1.0m；层中风化泥质砂岩。挡墙基础位于层粉质粘土。该层地基承载力特征值fak=130kPa，渗透系数为510-6cm/s。该层呈土黄、褐黄、灰褐色，可塑状态。该层底部局部夹透镜体状、薄层状、中密状态砂土、粉土。4 原因分析挡墙运行30 余年，材料已严重老化，砌筑砂浆的脱落导致砌体结构整体性降低。挡墙建设时，周边为空地，未建小区。后期小区及道路的建造，增加了挡墙所承受的荷载，挡墙的使用条件发生了较大变化。小区道路未设置有效的排水设施，雨水长期下渗道路结构层中，因场地内的层粉质粘土夹渗透系数较大的粉土及砂土，经受长期的水流侵蚀，土颗粒被带走，导致挡墙基础土体出现缺失。挡墙前的河道底部未进行护砌，缺少抗冲刷能力。在长期的河水冲刷作用下，挡墙基础周边土体进一步被掏空，造成挡墙出现沉降变形1。下部砌石挡墙基础出现变形，导致上部砖砌护栏发生错位及开裂。浆砌块石挡墙的结构加固及处理方案探析王昱昊合肥市市政设计研究总院有限公司，安徽 合肥 230001摘 要：老旧浆砌块石重力式挡墙产生变形破坏的原因很多，文中结合潜山市某小区临河挡墙出现的变形特征，对其成因进行了分析，对挡墙的加固、处理提出几种方案并进行对比，以期为同类型工程提供参考。关键词：沉降变形；重力式挡墙；浆砌块石中图分类号：TU74 文献标志码：A文章编号：1006-2890（2023）01-0324-03Structure Reinforcement and Treatment of Masonry Retaining WallWang YuhaoHefei Municipal Design and Research Institute Co.Ltd.,Anhui,Hefei 230001Abstract:There are many reasons for the disease of the old masonry gravity retaining wall.In this paper,combined with the disease characteristics of the riverfront retaining wall of a residential area in Qianshan City,the causes of the deformation are analyzed,and several schemes for the reinforcement and treatment of the retaining wall are compared which in order to provide reference for the same type of projects.Key words:Settlement deformation;Gravity retaining wall;Mortar masonry江西建材工程技术与管理3252023年1 月5 加固及处理方案依据GB 50007-2011 建筑地基基础设计规范，挡墙安全等级为二级，结构重要性系数0=1。按照推测尺寸对挡墙的稳定性进行核算。当挡墙基底无钢筋混凝土，底板滑动稳定系数计算公式2为：Kc=（WN+EN）f/（ET-WT）（1）式中，基底摩擦系数 f=0.35；采用倾斜基底增强抗滑动稳定性，自重重力在倾斜基底法线方向分力 WN=95.99kN；土压力在倾斜基底法线方向的分力 EN=59.828kN；自重重力在倾斜基底切线方向分力 WT=19.200kN；基底切线方向的分力ET=70.99kN；滑移力 F1=70.99-19.20=51.79kN；抗滑力 F2=（95.99+59.82）0.35=54.53kN。滑移验算不满足：Kc=F1/F2=1.053 1.30。当挡墙基底无钢筋混凝土底板倾覆稳定系数计算公式为：Ko=（WZw-EyZx）/（ExZy）（2）式中,相对于墙趾点，墙身重力的力臂 Zw=0.976m；相对于墙趾点，Ey的力臂 Zx=1.642m；相对于墙趾点，Ex的力臂 Zy=1.039m；倾覆力矩 M1=84.504kN m；抗倾覆力矩 M2=169.021kN m。倾覆验算满足：Ko=M1/M2=2.00 1.60。根据计算结构显示，抗滑安全系数为1.053，低于规范安全系数1.3，挡墙虽处于基本稳定状态，但已接近临界值，抗滑性能安全储备不足。该段挡土墙有发生进一步变形破坏的趋势，对建筑物基础有非常不利的影响。为确保挡墙及周边建（构）筑物和相关设施的安全，提高挡墙的稳定性，现提出以下三种处理方案。5.1 方案一：拆除并新建挡墙挡墙距离小区房屋仅3m，拆除挡墙的基坑深度达4.0m。为减小对建筑的影响，开挖需在完成基坑支护的前提下进行。若采用钢板桩支护打桩拔桩的施工振动较大，易对房屋产生扰动，因此选用无挤土效应、施工振动较小的钢筋混凝土钻孔灌注桩进行支挡，桩间加设高压旋喷桩止水帷幕。主要步骤如下：（1）通过局部放坡开挖的方式，挖除现状道路下0.5m深度范围内的路面及结构层；（2）在道路中心线位置施打直径800mm、中心间距1500mm的钢筋混凝土灌注桩3，及直径500mm、间距350mm的高压旋喷桩止水帷幕，灌注桩顶部设置1000mm800mm的冠梁；（3）当支护结构达到强度后，开挖清除现有挡墙，新建钢筋混凝土悬臂式挡墙，经计算悬臂式挡墙侧和底板壁厚度400mm，墙背设置反滤层，墙身预留泄水孔；（4）当挡墙主体结构完成后，采用粘性土回填，恢复砌体结构护栏；在护栏上设置排水孔，道路布置导排水措施，使得路面的积水能快速排至河道；（5）最后恢复道路结构层及路面层，对地坪开裂的区域进行灌浆处理，注浆材料用水泥水玻璃混合液，水泥为42.5 级普通硅酸盐水泥，水玻璃掺量10%4。5.2 方案二：增加断面加固挡墙图1 方案二断面图/mm为提高现状浆砌块石挡墙的稳定性，在挡墙外侧增加断面，使挡墙计算满足现行规范要求。主要步骤如下：（1）拆除砖砌挡墙，采用临时支护的方式放坡开挖1.0m深范围内道路结构层；（2）紧贴现状挡墙外侧，新建 C30 素混凝土重力式挡墙，挡墙与现状挡墙同高，墙顶宽度为400mm，面坡坡比根据计算需要1:0.3；（3）在现状挡墙的顶部，通过设置d1001500注浆孔，对其进行压密注浆，加固浆液会充实块石间的缝隙，增强挡墙结构完整性；（4）在河道内设置土袋围堰，在挡墙前2.0m范围内，对河底进行局部开挖，采用 C20 素混凝土进行护砌，护砌厚度为500mm。5.3 方案三：卸荷平台加固挡墙为增加现状砌石挡墙稳定性，在现状挡墙上增设C20素混凝土卸荷板5进行加固处理。主要步骤如下：（1）拆除砖砌挡墙，放阶开挖1.5m深范围内的道路，破除此范围内基坑已暴露的现状挡墙；（2）在拆除的现状挡墙顶部后，新建倒 L形状重力式 C20 素混凝土挡墙，将挡墙的墙踵延伸至道路路基下1.9m，以 C20 混凝土增加配重，紧贴现状挡墙外侧新建300mm厚C30钢筋混凝土墙板，墙板底部延伸至河底以下500mm。在挡墙前2.0m范围内，河底采用 C20 素混凝土护砌。由于墙踵已延伸至道路底部，回填应采用砂石等透水性材料，并在顶部新建的墙身预留泄水孔。6 方案比选表2 方案对比表方案类型方案优点方案缺点工程造价/万元方案一：拆除、新建挡墙1.新建挡墙结构整体受力方式清晰，按照现行规范进行设计、施工，其质量可控且墙后的支护桩体系依旧能长期与挡墙共同作用，保证其安全性。该方案可以彻底治理现状挡墙及道路出现的安全隐患及病害；2.新建挡墙外表面与旧挡墙外表面重叠，并不侵占现有河道的断面，对东关河的过水能力没有任何影响。1.灌注桩及止水帷幕的设置造成工程总体造价较高；2.钻孔灌注桩及钢筋混凝土挡墙的施工周期较长，施工设备位于道路上，交通疏解较为困难，对小区居民的出行产生影响。280方案二：增加断面法1.充分利用原砌石挡墙结构，局部基坑的深度较浅，不需要进行基坑支护，对周边的环境影响小；2.方案的工程量较小，无需进行桩基施工，造价较为适中；3.新增的挡墙增加了沿河道路宽度。加宽的混凝土结构局部减少了东关河河道过水断面。131方案三：卸荷平台法1.局部充分利用原砌石挡墙结构，挖填方量较小，对现状房屋基础的干扰控制在有限范围内；2.工程量较小，造价适中。1.加宽的结构侵占现状河道，降低过水断面；2.挡墙结构无资料，计算依据不可靠。171江西建材工程技术与管理3262023年1 月结合上述几种方案的优缺点及工程造价的比较，从施工难度、工程造价和对现场环境影响等方面来看，方案二具备明显优势。7 结语挡墙的加固应从以下几个方面着手：（1）详细调查挡墙的基础数据、地质条件及周边建、构筑物的情况。若无法获取挡墙的图纸资料，可通过设置勘察探孔或者局部开挖的方式现场测量获取数据。（2）应委托专业的检测机构，对存在病害、位移挡墙进行结构检测和安全性鉴定。只有在挡墙结构满足加固后可继续使用的要求，方可继续深化方案。如果检测报告显示挡墙已存在重大风险或不具备加固后满足使用功能的可能性，应及时选择拆除重建方案，并考虑设计、施工期间对周边建、构筑物的保护措施6。（3）全面分析挡墙的病害成因，只有了解成因，才能选择合适的处理、预防措施。通过对多种方案安全性、可行性、经济性的比选，找到最优的解决方案。参考文献 1 刘玲，汪磊.浆砌块石挡土墙病害原因及防治措施J.重庆交通学院学报，2004（S1）：68-71.2 雷用，刘兴远，吴曙光.建筑边坡工程手册 M.北京：中国建筑工业出版社，2018 3 袁福昌，陈光海.悬臂桩支护结构在某基坑支护工程中的应用J.黑龙江交通科技，2016，39（6）：24，26.4 赵西萍.水泥注浆技术在市政道路中应用J.江