某排樁擋土墻樁傾斜加固處理

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1、工程概況
    湖南某特大企業(yè)的火力發(fā)電廠，場地標高123m，場地南面以擋土墻頂退后約5m的圍墻外為當地一鋼管廠土地，場地標高132m。
    由于場地狹窄，原設計采用排樁擋土墻，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，地面以下小于7m，嵌巖1m。樁頂冠梁截面1200×900，樁間靠近外側240厚磚墻砌筑，表面水泥砂漿粉刷。由于場地地下水位低，未采取隔水措施。擋土墻竣工后，中段墻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。擋土墻頂內側有一條電纜溝，溝一面以墻頂冠梁為壁，另一面為磚砌體，內有重要工業(yè)電力電纜，絕對不允許斷電。距擋土墻頂外側約6m是兩個水池，水池深約4m，由于使用問題常有水溢出并常年漏水。
    2、地質情況
    場地原始地貌屬剝蝕殘丘，略呈北高南低態(tài)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，干~稍濕、稍密狀態(tài)，層厚0~3m；含礫石粘土：褐黃~褐紅色，硬塑狀態(tài)，層厚8~14m；粘土：褐黃~棕紅色，飽和，硬塑狀態(tài)，層厚約2m；含角礫粘土：棕紅色，飽和，可塑~軟塑狀態(tài)，層厚約4m；灰?guī)r：青灰~灰白色，中等風化。
    3、事故現象
    事故發(fā)生后，筆者應邀迅速前往參與處理，在現場從擋土墻下可看到，樁間墻開了大量通長斜裂縫，部分樁間墻與樁相接處開有從上至下的豎直通長裂縫，縫寬20~40mm，墻根部砌體有兩處已完全塌落形成墻洞，孔口內土體涌出，樁體地上部分除有兩處粉刷層開裂外，未見明顯破壞。整個擋土墻中段向外傾斜，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。
    在擋土墻頂上可看到，墻頂圍墻向擋土墻方向倒下，圍墻后至水池間土體大面積塌陷，并有裂縫，最寬處縫寬達500mm以上。擋土墻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，固定于冠頂梁側的3條電纜仍掛在梁上。坡頂兩根已廢除的水泥電線桿嚴重傾斜。
    4、緊急措施
    由于擋土墻變形較大，且變化速率很快，周邊環(huán)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(xù)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，立即采取了應急措施，這些措施有：
    (1) 臨時加固，立即征調毛石堆積于墻腳被動區(qū)，堆高3m；
    (2) 墻頂卸載，挖去擋土墻頂內側主動區(qū)土，深度3m；
    (3) 抽除墻頂水池內的水，防止水對墻后土的繼續(xù)浸潤；
    (4) 在墻上設置監(jiān)測點觀察墻體的發(fā)展。
    采取以上措施后，基本已控制了墻體的變位，為下一步設計爭取了時間，創(chuàng)造了安全的施工條件。
    5、原因分析
    根據現場破壞情況，筆者通過定性分析，認為排樁傾斜的主要原因有以下幾點：
    (1)  由于墻腳電纜隧道開挖時比較靠近樁，被動區(qū)原狀土換成了人工填土，墻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)  墻上按設計留有排水孔，但墻后的土為原狀土，孔內未采取有效的濾水措施，排水不理想。此外，地勘時為枯水季節(jié)，土的內摩擦角φ和粘聚力c值較大，但由于雨季或坡頂水池漏、溢水，設計未采取隔水措施，在排水不暢的情況下，墻后粘性土在浸水后，其φ值降低，c值為0，同時產生水壓力，墻后主動土壓力大幅度增大，傾覆力矩增大。
    (3)  按照參考文獻，樁間距一般不大于1.5D(D為樁徑)，在地下水較低地區(qū)，中心距可稍大，但不宜超過2D，而本工程樁距2500mm，稍大于2倍樁徑，安全儲備較小。
    在上述原因的共同作用下，樁的傾覆力矩大于抗傾覆力矩，樁根部發(fā)生小角度轉動，墻頂土體沉降開裂，導致土體結構破壞而進一步加大主動區(qū)土壓力，使擋土墻破壞速率變快，出現嚴重險情。
    六、加固處理
    采取了臨時應急措施后，組織了有關人員討論加固方案，提出了3種方案：最終采用筆者提供的方案，即墻頂卸載后，在現有墻后3m處，補挖一排樁，冠梁頂面低于現有擋墻頂3m，上砌3m重力式擋土墻，新老樁之間減載的土不再回填，形成了分段擋土墻。墻間表面用混凝土作地坪并設排水溝。新樁達到80%強度后，墻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墻緊密結合，該段擬建消防通道抬高1.5m并以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，老墻僅承受4.5m高，3m寬的有限土體的側壓力，原樁被降級使用。此外還采取了坡頂水池作防水處理；樁間墻用頂面0.5m寬，墻面垂直，墻背與現有樁斜度相同的片石砌體代替，消除現有擋墻的危險感；加強對墻體及周圍設施的監(jiān)測等一系列措施，該方案施工周期不長，同時利用了部分臨時加固措施，較為經濟。
    現該項目已竣工，根據監(jiān)測數據，加固措施效果可達到設計要求，證明處理是成功。
    七、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，考慮氣候和墻頂、墻腳區(qū)域使用性質等因素變化引起場地的水文、土質變化，原有參數發(fā)生變化，甚至計算公式不再適用。對于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筑物、設施、地下管線等隱蔽工程的分布和使用、受力條件，并和有關專業(yè)充分協(xié)商，切不可盲目施工或設計。
    (3)  對邊坡、擋土墻等支擋結構，必須重視施工及使用期間的監(jiān)測工作，嚴格按有關規(guī)范規(guī)定的方法、項目、時間進行監(jiān)測，發(fā)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。