某场地雨水检查井塌陷处加筋土挡墙稳定性分析

连煜皓 韩荣荣 夏 霄

(1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 310014； 2.国家能源局大坝安全监察中心，浙江 杭州 310014)



某场地雨水检查井塌陷处加筋土挡墙稳定性分析

连煜皓1韩荣荣2夏 霄1

(1.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江 杭州 310014； 2.国家能源局大坝安全监察中心，浙江 杭州 310014)

介绍了某场地雨水检查井塌陷处的应急加固措施，利用二维有限元软件土工格栅强度折减模拟了筋带被割断的情况，得出了折减后的筋带强度，并将其作为极限平衡法分析时的筋带强度，分析了挡墙塌陷处理后的边坡稳定性。

土工格栅，强度折减，有限元分析，极限平衡法分析

0 引言

某场地边坡支护采用加筋挡土墙工艺，加筋挡土墙自2013年8月14日开始施工，2014年3月10日结束。

2014年9月6日大雨过后，场地雨水检查井处挡墙出现塌陷，UPVC管断裂，雨水检查井开裂，雨水井下方土体被掏空。

1 设计概况

该段挡墙最大高度21 m，坡度为1∶0.4，深不小于1.0 m，持力层为全风化花岗岩或强风化花岗岩，加筋格栅采用单向格栅，格栅层间距为50 cm；填料含石率(重量)为22.3%，密实度不小于0.97。

竖井立面见图1。

排水竖井深17 m，直径1.60 m，井壁厚500 mm，内配双向钢筋，为现浇的钢筋混凝土井。雨水检查井为砖砌结构，深2.2 m，距离排水竖井间距3.3 m。排水管采用直径为1.0 m的UPVC管。

雨水检查井施工时割断了加筋挡土墙的筋带，导致该范围水平位移及沉降较大，砖砌雨水检查井开裂，UPVC排水管被拉断，雨水从检查井及排水管间下渗，形成孔洞并塌陷。

本次加筋挡土墙稳定性分析采用主要岩土层参数为地勘报告建议值，详见表1。

表1 主要岩土层参数表

2 应急加固措施

经现场踏勘，对塌陷处采取如下措施进行应急加固：

1)雨水检查井改为C30钢筋混凝土结构，壁厚300 mm，双层双向配筋，钢筋直径12 mm，间距200 mm。

2)原直径1.0 m的UPVC雨水管，改为同直径10 mm厚钢管。钢管外侧包方形C30混凝土。

3)雨水检查井下的孔洞采用细石混凝土回填。

采取上述措施后，边坡位移监测值趋于稳定。

3 有限元分析

排水竖井与雨水检查井施工时，土工格栅筋带被割断，加筋土工格栅不能作为一个整体发挥抗拉作用。本文采用土工格栅强度折减来模拟筋带在竖井处被割断的情况。即通过二维有限元软件分析土工格栅筋带强度折减后的坡顶变形与该处监测点相比对，得出合理的折减后的筋带强度，并取该折减后的筋带强度作为极限平衡法分析时的筋带强度，来分析挡墙塌陷处理后的边坡稳定性。

3.1 折减后的筋带强度的确定

采用Plaxis有限元软件进行二维数值模拟，根据工程实践经验，采用理想弹塑性Mohr-Coulomb模型，该模型屈服函数表达为：

其中，σ1,σ3分别为最大主应力和最小主应力；c，φ分别为内聚力和内摩擦角。当fs>0时，材料将发生剪切破坏。

本次分析分别按筋带强度的100%，90%，85%和80%对雨水检查井的剖面进行二维有限元分析，并得出相应的位移值，具体见表2。

表2 雨水检查井剖面筋带强度打折模拟计算结果列表

通过表2可以看出当筋带强度取85%时,计算的位移值与监测值相符合,筋带强度取85%时,有限元位移云图如图2～图7所示。

3.2 极限平衡法分析

极限平衡法分析采用Slide6.5软件计算，分析采用Bishop法，土体本构模型选取采用Mohr-Coulomb模型。

分析时，土工格栅进行强度折减系数为0.85，其余参数不变。经计算，挡墙整体稳定安全系数为1.284≤1.35，具体如图8所示。

3.3 加固措施

雨水检查井剖面加筋挡土墙的整体稳定安全系数为1.284，不满足GB 50330—2013建筑边坡工程技术规范一级边坡的稳定

安全要求，加固措施主要为坡脚土体反压的应急措施，经验算，当坡脚土体反压3.0 m时，整体稳定安全系数可达1.384(如图9所示)。

4 监测成果

根据监测数据，该挡墙加固后，位移监测值趋于收敛，目前位移总量逐渐趋于稳定，水平位移值为132 mm，竖向位移量为193 mm。

5 结论与建议

1)通过极限平衡法分析计算，加固后，按GB 50330—2013建筑边坡工程技术规范评定该处加筋挡土墙处于稳定状态。

2)完善整个场地的排水系统，有序引导场内水流，对开裂、渗漏的排水沟及时修复。

3)坡面及坡顶土工格栅局部位置暴露在外，土工格栅易老化，应根据设计要求进行坡面绿化。

[1] 钱家欢，殷宗泽.土工原理与计算[M].北京:中国水利水电出版社,1996.

[2] 陆士强，王 钊，刘祖德.土工合成材料应用原理[M].北京:水利电力出版社,1994.

[3] 羊 晔,刘松玉,邓永锋.加筋路基处治不均匀沉降模型试验研究[J].岩土力学,2009，30(3)：703-706.

[4] GB 50330—2013，建筑边坡工程技术规范[S].

[5] JGB 50007—2011，建筑地基基础设计规范[S].

[6] 陈忠达.公路挡土墙设计[M].北京:人民交通出版社,1999.

On stability analysis of reinforced retaining walls at collapse points of rainwater checking wells at some site

Lian Yuhao1Han Rongrong2Xia Xiao1

(1.EastChinaSurveyandDesignInstituteCo.,Ltd,PowerChinaGroup,Hangzhou310014,China; 2.DamSafetyInspectionCenter,NationalEnergyAdministration,Hangzhou310014,China)

The paper introduces the emgergency consolidation measues for the collapse sites of the rainwater inspection well of the site, concludes the ribbon strength after the reduction, and analyzes the slope stability after the treatment of the retaining wall’s collapse as the ribbon strength in the analysis with the limit equilibrium method analysis.

geogrid, strength reduction, finite element analysis, limit equilibrium method analysis

1009-6825(2016)28-0084-02

2016-07-27

连煜皓(1983- )，男，工程师

TU476.4

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