某堤防公路挡土墙破坏原因与经验教训

左敦南，王剑锋

（安徽省交通勘察设计院有限公司，安徽 合肥 230011）

1 工程概况

某房地产开发商在皖南某县开发房地产某小区项目。受地形、地貌和土地规划等因素的影响，小区进出道路需要建设在青弋江总干渠堤防上。因青弋江总干渠堤防堤顶较窄，不能满足设计道路路基宽度要求，建设方要求采取加宽堤防的措施，又由于紧挨堤脚处有民房，民房拆迁困难，设计采取在堤脚处设置悬臂式挡土墙的方式，在挡土墙后填土，以满足设计要求。根据设计图纸，挡土墙总长为125.9m，其中K0+000～K0+018.6和K0+095～K0+125.9段挡土墙基础为浅基础，挡土墙基础以上高度为1.5m～3.8m；K0+018.6～K0+095段基础为桩基，挡土墙基础以上高度为3.8m～6m。墙顶宽度0.5m，墙底宽度为0.5H+0.3H（H为墙高）。根据勘察报告，挡土墙处岩土层分布自上而下为：①层素填土，棕红、褐黄等色，稍密～松散，主要成分为黏性土，含少量卵砾石，局部为软塑粉质黏土混砂土，成分不均匀；重型（Ⅱ）动力触探（N63.5）试验击数为2.0～12.0击/10cm；层厚0.90m～3.50m，层底高程,44.50m～47.30m。②1层淤泥质粉质黏土，灰黑、灰色，流塑，层厚1.40m～2.40m，层底高程42.10m～46.10m。②2层粉质黏土，灰黑、深灰色，软塑～可塑，含铁锰氧化物，局部含卵石、圆砾；重型（Ⅱ）动力触探（N63.5）试验击数为2.0～7.0击/10cm；平均为3.6击/10cm；层底高程42.10m～44.60m。③层黏土混卵石（Q3el+gl），灰、棕红、紫红色，硬塑～坚硬，卵石含量不均匀，一般为30%-40%，局部为纯黏土层、卵石混黏土层；重型（Ⅱ）动力触探（N63.5）试验击数为12.0～40.0击/10cm，平均为18.5击/10cm。

2015年3月29日,挡土墙结构已完成施工，施工单位在墙后填筑填土，至下午5点钟时填土约3m高。正当施工人员准备下班时，突然发现K0+095～K0+125.9段挡土墙出现滑移，并拉动了原堤防土的移动。随后半小时之内，挡土墙向外侧滑移了7m，堤坝外侧逐渐出现了裂痕，产生了险情，随时有溃坝的危险。青弋江总干渠在此渠段水域较宽，拓展为水库，库容约40万m3，堤坝下为县城。如果溃坝，整个县城即被水淹，后果不堪设想。发现险情后，施工单位立即采取了紧急措施，将挡土墙后填土挖除、卸载，通知青弋江总干渠上游水闸停止泄水，并将下游沿总干渠泄水闸打开排水。县政府立即成立了应急小组，启动了应急预案，将堤坝下一定范围内的居民紧急疏散。采取一系列紧急处理措施后，至晚上7点钟，险情得到了控制。

2 挡土墙破坏的原因分析

2.1 设计方面的原因

2.1.1 忽视工程地质资料

此挡土墙有专门的针对挡土墙位置的工程地质勘察资料，设计人员在设计前却没有拿到此工程地质勘察报告，而是借鉴附近路基工程的工程地质勘察报告，路基工程的工程地质勘察报告揭露其下的地层为①层稍密～中密堤防填土、可塑状态，②层粉质黏土和硬塑状态，③层黏土混卵石。

据调查，堤防填土填筑于上世纪80年代，至今已有30多年，堤坝下原先的②1层淤泥质粉质黏土因其上近10m厚填土的重力作用已失水固结，即变成了软塑～可塑状态的，②层粉质黏土，其工程特性与堤脚下的②1层淤泥质粉质黏土是不相同的。由于此处为山前沟谷地貌，原地形较复杂，②1层淤泥质粉质黏土层厚度在不同的地方是不一样的。设计人员在没有拿到挡土墙处的工程地质勘察报告（可能认为此处没有进行工程地质）的情况下，即以路基工程的工程地质勘察资料为设计依据，将K0+095～K0+125.9段挡土墙基础设计在①层堤防填土上（按标高，此处地层已为②层粉质黏土）。由于其下②1层淤泥质粉质黏土为软弱下卧层，地基承载力小，抗剪切能力差，在不利外力作用下导致挡土墙基础产生较大的滑移。

设计人员对挡土墙的工程地质没有给予足够的重视，致使设计中出现很大问题，然而对这些问题只是稍加改正，没有从本质上解决，就盲目进行设计，用主观的假定代替客观实际，致使在挡土墙的施工过程中很快就出现了破坏。这是本次挡土墙发生滑移的主要原因之一。

2.1.2 忽视堤防挡土墙结构的特殊性，方案选择欠妥

设计人员套用一般公路路基设计中的挡土墙结构图纸，对此处挡土墙将来的工作条件复杂性估计不够，挡土墙设计按照《水工挡土墙设计规范》（SL379-2007）的要求排水设计不足。此处堤坝虽然在挡土墙施工前进行了注浆截渗措施，但墙后渗水量还是比较大。设计泄水孔孔径较小，在挡土墙下侧未设置排水沟，加上施工没有按要求在最低泄水孔下部铺设黏土层并夯实，使得堤坝渗漏出的地下水不能及时排出，而是聚集于挡土墙基础下的地基中，降低了地基土的抗剪强度，同时使得挡土墙内土体自重应力增加，增大了墙体的土压力，由于挡土墙无法承受逐渐增大的侧压力，从而发生破坏。

2.1.3 稳定性验算不全面

本挡土墙设计稳定性计算，虽然分别以施工期、完建期、正常运用期情况下的最不利组合计算滑动稳定、倾覆稳定和地基沉陷，并进行了强度计算，均符合要求，但没有考虑意外情况的可能发生，即墙身排水孔的可能失效、底部扬力的变化、施工方法不当、地基处理不当、墙后填土质量偏低等时的稳定性验算。

2.2 施工方面的原因

2.2.1 没有按设计图纸施工

设计挡土墙基础有前趾和后趾，其中后趾起到增加抗倾覆稳定性和减小基底压应力，即减小对地基承载力要求的作用。经现场调查，破坏的挡土墙没有后趾。设计挡土墙墙高不超过6m，但现场发现有的墙高超过7m。

2.2.2 没有按施工程序施工

设计图纸要求，挡土墙基础施工前要对地基承载力进行检测，确保地基承载力达到160kPa，如果地基承载力达不到要求，应进行换填处理。施工单位没有按此要求对地基承载力进行检测，直接将基础放置于拟设计的基础底面标高上。

2.2.3 没有按设计要求做好排水

设计要求挡土墙墙身泄水孔直径为8cm，间距为2m，当墙高大于4m时，按双排呈梅花形设置，而实际上泄水孔直径只有2cm，均按直线形设置。现场发现墙后填土没有按设计要求做好滤水层和隔水层，没有按要求在最低泄水孔下部铺设黏土层并夯实，没有按设计要求对墙后填土分层夯实，而是在墙后全部采用含少量卵石的黏性土填土，仅采用推土机碾压。当挡土墙墙后积水时，由于很多泄水孔被淤塞，不见淌水。由于施工没有按照设计要求做好排水，使得堤坝渗漏出的地下水没有被及时排出，而是沿着墙体渗到基础处，软化了地基，使地基承载力降低，地下水同时增大了墙体的土压力，当挡土墙无法承受逐渐增大的侧压力时就发生了破坏。这是本次挡土墙发生滑移的主要原因之一。

2.2.4 没有按施工规范规程施工

施工单位为了赶进度，用汽车运来很多填土，在未将原坡面草皮、草根、树根等杂物清除及未在新老填土之间设置台阶的情况下，直接堆于原堤防内坡和挡土墙之间，且未进行分层碾压，并且堆土高度高于原坡顶近2m，即高于原堤脚近10m。施工速度过快，不按施工规程办事（清表、挖台阶、分层碾压），几天内推土高10m（相当于180kPa荷载），堆土荷载已超过堤坝下②层软弱粉质黏土的抗剪强度，因此在堆土体重力、渗透压力即下滑力的作用下（此时挡土墙尚未发挥抵御土体下滑力的作用），土体顺着新老堤坝填土体结合面，并在②层软弱粉质黏土内形成滑动面，一起滑移，同时使得位于土体之上的挡土墙滑动，进而拉动原堤防填土滑动，造成险情发生。这是本次挡土墙发生滑移的又一主要原因。

2.3 参建各方责任方面的原因

①此堤防公路工程是某小区连接县城某城市主干道的配套工程，当初设计单位采用桥梁跨越堤防的方案，即在堤坝背水坡及坡脚处设置桩基础，最大程度减小对堤坝的破坏，但建设单位即房地产开发商为了节约投资，不同意此方案，而是采用从堤防上通过的方案。另在采取挡土墙方案时，设计单位建议挡土墙基础全部采用桩基，而非只在坡脚下有民房处采用桩基方案，建设单位也因节省造价而否定此方案，而采用公路从堤防上通过的设计方案。建设单位在未拿到当地水利部门批复文件的情况下就让施工单位进场施工，因而缺乏有关部门监管，施工质量得不到控制，从而导致了挡土墙破坏事件的发生。

②施工单位没有按设计图纸和要求施工，没有按施工程序及施工规范规程施工，是这起质量事故的直接原因。

③据了解，监理单位没有尽到监理责任，监理岗位形同虚设，没有起到控制、监督施工单位施工质量的作用，是这起质量事故的间接原因之一。

④设计单位没有坚持自己的原则，采纳了建设单位的风险比较大的方案，对工程地质等基础资料重视不够，设计了不太科学的设计方案，也是这起质量事故的间接原因之一。

⑤勘察单位在建设单位给的勘察费用少的情况下，按设计单位布置的钻孔进行勘探，未按照有关规范要求对挡土墙工程进行勘探孔布置并采用其它勘察方法进行综合勘察，导致勘察报告提供的挡土墙工程地质方面的信息不全面。

⑥政府部门在建设单位违反建设程序、违规施工的情况下，没有及时制止项目施工，并在建设项目过程中疏于政府监管（工程建设质量监督部门未参与到项目中来）。

3 经验教训

此挡土墙破坏后，当地政府启动了应急预案，及时将水库中的水排泄走，施工单位紧急调动挖掘机、推土机，将堤坝上的新填土及时运走，阻止了一起重大安全事故的发生。第二天县政府组织了水利、建筑、交通方面的专家，对事故现场进行了踏勘，制定了应急处理措施：清理发生挡土墙滑移段堤坝坡面上及滑动面以上的松散填土，清除新、老填土接触面上的树根、草根及其它腐植质等杂质，根据堤防施工规范要求，分层碾压填筑堤坝，确保堤坝安全；将已滑动移位的挡土墙拆除，对没有滑动的挡土墙进行进一步调查和论证是否安全，如果不安全，拟采取加固措施或拆除。后来建设单位经过慎重考虑，决定放弃公路从堤防上通过的方案，采用当初的设计方案，即在堤脚安全距离范围外设置桥梁的方案。建设单位因此事故遭受了重大经济损失。

一起工程质量安全事故的出现，必然是多方面因素导致的，此处仅从技术层面上总结一些经验教训：

①建设单位应遵守国家有关规范规程，应综合考虑一项工程建设，不能仅从节约造价方面考虑，而采用风险较大的工程方案。

②挡土墙看起来似乎很简单，容易被设计人员疏忽。事实上它是一种重要的工程结构，不能完全照搬其它建筑物的模式，需因地制宜设计。许多挡土墙的失事都是由于未能做好其设计而造成的。为此我们必须重视挡土墙的设计质量问题，对挡土墙设计在思想上一定要有足够的重视。

③在挡土墙设计过程中，对地基的勘察尤其重要。建设、设计等单位不能因为省钱而忽视对挡土墙地基的勘察，这样的结果往往是因小失大。

④建筑工程建设过程，从前期的规划、设计、勘察，到施工，检测，再到质量验收，每个过程都要加强管理，不能存侥幸心理，要严把质量关，这样才能确保工程的安全。

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