中山市某边坡挡墙坍塌事故的原因分析

【摘 要】本文通过对中山某边坡挡墙事故的原因进行分析，供同行在设计、施工中参考。

【关键词】挡土墙；结构破坏；原因分析

1 工程概况

中山某房地产公司拟在105国道旁开发房地产，拟建场地原始地貌为丘陵，为充分利用土地资源，开发商需要对红线范围内的局部地段进行填土。由于填土高度较大，需采用挡墙实行挡土。挡墙设计由某设计院完成，采用锚杆挡墙。工程施工自2007年8月开始，同年12月竣工。之后，由于坡顶建筑物采用管桩基础，自2008年1月开始锤击预应力管桩施工， 2008年3月挡墙坍塌，造成重大损失。

2 锚杆挡墙工程设计概况

锚杆挡墙设计典型断面（如图1）

整个边坡以冲积、坡积、残积粘性土为主，设计采用锚杆挡墙护坡，锚杆采用B25、B28、B32钢筋，根据锚杆受力大小进行配制，300厚板墙结构见图2。

3 锚杆挡墙破坏过程

锚杆挡墙自2007年8月开工，同年12月竣工。在墙后填土完成之前发现300厚砼面板有两处水平贯通式裂缝，分别距坡底4m及6m。查看挡墙位移监测记录，发现墙顶位移超过30mm,而4～6m处位移更大。因开发商确定坡顶建筑物

采用锤击预应力管桩，施工单位曾要求先加固挡墙后进行桩基施工，但设计单位认为采取先引孔至挡墙基底以下再施工预应力对挡墙影响不大。2008年1月，锤击预应力管桩开始施工，既未采取引孔措施，又未对挡墙进行加固，而管桩离挡墙最近处仅2.5m，在2008年3月管桩施工过程中，挡墙坍塌破坏。

4 锚杆挡墙坍塌破坏的原因分析

锚杆挡墙坍塌破坏后，经现场查看，并对设计单位的设计进行审查，综合分析原因如下：

4.1 锚杆挡墙受力状态分析不合理。在进行边坡加固时，未考虑对填方与原状坡体交接处进行处理，使得此处成为最薄弱处，填方边坡易沿此软弱面发生破坏，因此应将侧向土压力大小与填方体沿软弱面下滑力进行比较，两者之大值作为设计依据。设计单位按库仑土压力计算出土压力为301.005KN（查看计算书）。而参考广东省滑坡滑动面的力学参数取C＝6kPa, Ф＝15°，当安全系数为1时，对14m填方边坡进行剩余下滑力计算，得到剩余下滑力464.8KN，大于此时的库仑土压力，因此设计应采取两者之大值作为设计依据，采用库仑土压力明显不合理。即使按《建筑边坡工程技术规范（GB50330-2002）》规定，当坡顶有建筑物时，且a＜0.5H(H-边坡高度)，应按静止土压力Eo计算侧土压力，因规划中已确定距边坡仅2.5m处即有建筑物，设计计算的土压力明显偏小，受力状态分析是本工程设计的基础，后续设计皆建立在此基础之上，受力状态分析不合理导致后续设计也大多不合理。

4.2 设计计算参数取值不合理。按设计单位提供的计算书，取墙后填土内聚力C＝15 kpa内摩擦角 ＝25°，墙背与墙后填土之间摩擦角 =12.5°(Ф/2)，其设计计算参数选取没有任何依据。墙后填土是就近取开山填土，而冲积层C＝28.5 kpa， ＝15.5°， 值明显不合理，而 值对计算土压力的影响远大于C值的影响。而 取值 /2是错误的 ，按规范应取 = /3。

4.3 土压力分项安全系数取值不合理。在内力计算过程中，设计采用库仑土压力分项安全系数为1.1，设计采用的北京理正岩土5.11版挡土墙设计软件的编制规范依据主要为《公路路基设计规范（JTGD30-2004）》，根据这个规范，当荷载增大对挡土墙结构起不利作用时，垂直恒载的分项系数应取1.2，而恒载或动载的主动土压力分项系数应取1.3～1.4，原设计取值1.1偏小，不利于边坡安全。

4.4 锚杆设计中锚头部分设计不合理，锚杆截面偏小。从现场挡墙坍塌破坏后可以看出，钢筋锚杆基本上是进入砼面板弯头处拉断，由于此处既受弯曲应力，又受拉应力，钢筋截面偏小，钢筋易于此处拉断。锚杆设计中，矛头部分的设计不符合规范要求，使得锚杆和挡土墙不能连成整体，降低了加固效果，锚杆易从挡墙中脱出，导致加固失败。根据相关规范，锚杆头应设置锚垫板，锚杆钢筋应通过螺帽或弯折焊接在钢垫板上，并通过肋柱或格构梁使得多根锚杆连接在一起，从而保证加固的整体性。而设计中未加设这一构造设计。

4.5 设计中未考虑采取措施防止填方土体造成锚杆附加拉应力过大。填方锚杆挡墙在施工中容易发生填方土体压实过程中造成锚杆附加拉应力过大，进一步弱化了锚杆的抗拔安全系数储备，而设计中未对这个问题采取预防性措施，不符合规范要求。

4.6 肋柱设计不合理。根据规范要求，肋柱的宽度不宜小于300mm，截面高度不宜小于400mm，而设计中其肋柱等同于挡土墙面板，截面高度为300mm，不符合规范要求。

4.7 未采取信息化设计与施工。按相关规范要求，明确规定一级边坡工程应采用动态设计法。当施工实际条件及周围环境变化后应调整设计。查阅相关资料可以究出，一是场地高程发生变化，设计时边坡底高程为＋7.1米，而施工时边坡底高程为＋6.3米，相当于整个边坡高度增加了0.8米。二是建筑物基础发生变化，边坡上建筑物原设计为天然地基，后改为锤击预应力管桩基础。设计单位未根据这些变化调整设计。三是边坡出现裂痕后未引起各方足够重视。

4.8 坡顶锤击预应力管桩施工过程中的挤土效应和往复振动荷载是挡墙坍塌破坏的直接原因。在原设计中仅考虑了静荷载对边坡的影响，而坡顶管桩施工过程中的挤土效应和振动往复荷载大于设计中的静荷载对边坡的影响，边坡本来由于设计的部分不合理已处于欠稳定状态，在坡顶管桩施工过程中，产生挤土效应以及大量的振动往复荷载，直接影响了边坡稳定性。

5 结论与建议

5.1 边坡坡顶管桩施工过程产生的挤土效应和振动往复荷载是该锚杆挡墙坍塌破坏的直接原因，而该锚杆挡墙工程中设计存在不合理是破坏的主要原因。

5.2 边坡挡墙设计时应首先分析挡墙的受力状态，建立正确的土压力计算模式。计算参数的选取，应通过勘察试验取得或通过大量的当地经验数据取得。

5.3 施工中应严格按规范要求进行，对于设计中的不足应及时提出并要求相关单位修改。

5.4 边坡设计与施工应按规范要求进行动态优化设计与施工。

参考文献

[1]《建筑边坡工程技术规范（GB50330 -2002）》

[2]《公路路基设计规范（JTGD30- 2004）》

[3]《岩土锚固工程技术》程良奎1996年人民交通出版社

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