擋土墻選型與設(shè)計

顏承柱

（遼寧省清河水庫管理局，遼寧 鐵嶺 112003）

擋土墻選型與設(shè)計

顏承柱

（遼寧省清河水庫管理局，遼寧 鐵嶺 112003）

文章介紹了擋土墻的設(shè)計,對擋土墻的結(jié)構(gòu)選型、材料選型以及對影響擋土墻安全性的各種因素進(jìn)行了分析。提出擋土墻無論從選型還是在具體設(shè)計或施工中，都要遵守安全、經(jīng)濟(jì)、合理的原則。

擋土墻；選型；設(shè)計

城市化的快速發(fā)展，建筑空間擁劑和城市綠地的減少以及道路交通的迅速發(fā)展，擋土墻的設(shè)計在工程設(shè)計中遇到的機(jī)率日趨頻繁，擋土墻的設(shè)計尤為重要的是選型，它是關(guān)系工程安全，經(jīng)濟(jì)損失等方面的大問題，尤其在地形復(fù)雜的山區(qū)或丘陵地區(qū)，經(jīng)常遇到建筑場地起伏不平、高差較大的情況，既要保證建筑場地的美觀實用，又要最大限度地減少土方量的平整，降低造價，其辦法就是設(shè)置擋土墻。

擋土墻有重力式、減力板式、懸臂式、扶壁式、錨桿式及板樁式等多種形式。這些形式各有優(yōu)缺點，在實際應(yīng)用中針對其各自特點合理運(yùn)用，方能取得安全、合理、經(jīng)濟(jì)的效果。

1 擋土墻的選型

擋土墻除可按結(jié)構(gòu)形式劃分為重力式、懸臂式、扶壁式、減力板式等外，又可按材料的選用分為磚砌、毛石、混凝土和鋼筋混凝土等幾種。實際情況中的選用應(yīng)根據(jù)工程需要、土質(zhì)情況、材料供應(yīng)、施工技術(shù)及造價等因素合理選擇。

1.1 重力式擋土墻

重力式擋土墻一般由塊石、毛石砌筑，它靠自身的重力來抵抗土壓力。由于其結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、取材容易而得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)墻背傾角的不同,重力式擋土墻可分為仰斜、豎直和俯斜三種。按主動土壓力大小，重力式擋土墻要優(yōu)先采用仰斜擋土墻，豎直次之，俯斜少用。仰斜式的墻后填土較困難，用于護(hù)坡時較為合理，墻背豎直或俯斜式用于填方較省勁。重力式擋土墻的頂寬不宜小于500 mm，底寬約為墻高的1/2～1/3，墻高較小且填土質(zhì)量好的墻，初算時底寬可取墻高的1/3。為了減少墻身材料，墻體在地面以下部分可做成臺階式,以增加墻體抗傾覆的穩(wěn)定性。墻底埋深應(yīng)不小于500 mm，為了增大墻底的抗滑能力,基底可做成逆坡。重力式擋土墻的缺點是當(dāng)墻高超過5 m時，要保證其穩(wěn)定性，勢必造成很大的體量，材料用量較多，不太經(jīng)濟(jì)。

1.2 減力板式擋土墻

當(dāng)墻高介于5 m和8 m之間時，采用減力板式擋土墻較為合理，減力板式擋土墻最大的特點就是利用中間部位的減力板將土壓力削減，使得擋土墻底部的土壓力減弱；減力板式擋土墻的底寬約為墻高的2/5，減力板寬度一般在墻高的1/3左右；減力板的配筋計算荷載要取板上土重的1.5倍再加活荷載；墻底埋深應(yīng)大于600 mm；減力板擋土墻的截面斷面小，較重力式擋土墻節(jié)省材料；工作原理介于重力式和懸臂式擋土墻之間。

1.3 懸臂式和扶壁式擋土墻

當(dāng)墻高大于8 m時，墻的穩(wěn)定主要依靠墻踵懸壁以上土重維持。墻體內(nèi)設(shè)置鋼筋承受拉應(yīng)力，故墻身截面較小，因此，選用鋼筋混凝土懸臂式較為合理。當(dāng)墻高大于10 m時，豎壁所受的彎矩和產(chǎn)生的撓度都較大，為了經(jīng)濟(jì)合理必須選用扶壁式。扶壁間填土增加抗滑和抗傾覆能力，一般用于重要的大型土建工程。

懸臂式和扶壁式擋土墻（圖1）在設(shè)計計算時，為了使擋土墻產(chǎn)生很好的抗傾覆和抗滑移效果，底板伸入墻內(nèi)的寬度應(yīng)大于墻外的寬度，其合理的寬度應(yīng)是墻外寬度的1.5～2倍。墻壁及底板的受力計算可根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行。當(dāng)墻高大于10 m時，為了減小造價，必須沿墻身縱向，每隔一定距離(0.3～0.6倍墻高)設(shè)置一道扶壁。扶壁底部伸入土中寬度可取墻高的1/3較為合理、經(jīng)濟(jì)。在進(jìn)行扶壁式擋土墻設(shè)計時，可將墻身及墻踵作為三邊固定的板，進(jìn)行計算較為正確。

1.4 錨桿擋土墻

錨桿擋土墻由鋼筋混凝土墻板及錨固于穩(wěn)定土層的地錨組成。錨桿可通過鉆孔灌漿、開挖預(yù)埋或擰入等方法設(shè)置。其作用是將墻體所承受的土壓力傳遞到土內(nèi)部，從而維持擋土墻的穩(wěn)定。錨固段應(yīng)在主動狀態(tài)滑動面以外,其長度為3～7 m，錨桿擋土墻（圖2）可作為邊坡或深基坑坑壁的支護(hù)結(jié)構(gòu)。若基坑鄰近有高層建筑時，為了避免產(chǎn)生不利影響，不宜采用地錨，而應(yīng)采用地下連續(xù)墻或水泥土攪拌樁擋土。

2 擋土墻的設(shè)計

擋土墻的設(shè)計主要是擋土墻的強(qiáng)度驗算、穩(wěn)定驗算、基礎(chǔ)驗算以及施工要求，他關(guān)系到工程的安全和環(huán)境安全。

2.1 擋土墻的墻身強(qiáng)度驗算

墻身強(qiáng)度的驗算，一般選在墻截面突變處，例如墻底臺階的上截面，減力板式擋土墻的減力板上板面等部位。對于重力式擋土墻來說，驗算時，先計算此截面以上的墻體的重力和相應(yīng)高度的主動土壓力，求得該截面的內(nèi)力，然后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度驗算。

對于混凝土擋土墻以及減力板擋土墻的減力板來說，可根據(jù)彎矩和剪力計算根部的截面大小，來決定配筋的多少。在構(gòu)造上，可按鋼筋混凝土懸挑板設(shè)計，根部截面厚，端部截面薄，鋼筋的用量可根據(jù)內(nèi)力包絡(luò)圖的結(jié)果，進(jìn)行上下鋼筋量分別配置。

2.2 擋土墻的穩(wěn)定性驗算

擋土墻的穩(wěn)定驗算包括抗傾覆驗算和抗滑移驗算。擋土墻的截面尺寸一般按試算法確定，即先根據(jù)擋土墻的工程地質(zhì)、填土性質(zhì)以及墻身材料和施工條件等憑經(jīng)驗初步擬定截面尺寸，然后進(jìn)行驗算。如不滿足要求，則修改截面尺寸或采取其他措施。特別需注意的是在軟弱地基上傾覆時，墻趾可能陷入土中，力矩中心點內(nèi)移，導(dǎo)致抗傾覆安全系數(shù)降低，有時甚至?xí)貓A弧滑動而發(fā)生整體破壞。因此，驗算時應(yīng)注意土的壓縮性。作用在擋土墻上的荷載有：墻體受的重力，主動土壓力以及墻底反力和墻面埋入土中部分所受被動土壓力，后者一般可忽略不計，其結(jié)果偏于安全。墻體按實際土的重度計算，計算土壓力時，荷載采用標(biāo)準(zhǔn)值。在設(shè)計計算中，擋土墻的截面和底寬一般由抗滑移穩(wěn)定驗算控制，但從許多提供的資料來看，擋土墻的破壞，絕大多數(shù)為傾覆所致,這說明在抗滑移方面一般有較大的安全儲備。

2.3 擋土墻的基底壓力驗算

擋土墻在自重及土壓力的垂直分力作用下,基底壓力按線性分布計算。其驗算方法及要求完全同天然地基淺基礎(chǔ)驗算方法。

擋土墻的基底壓力應(yīng)小于地基承載力。否則，地基將喪失穩(wěn)定性而產(chǎn)生整體滑動。擋土墻基底常屬偏心受壓情況。即要求墻底平均壓力小于地基承載力f，且墻底邊緣最大壓力不大于1.2 f。同時要求偏心距不大于b/4（b為擋土墻的墻身寬度）。

當(dāng)場地為濕陷性黃土地基時，擋土墻基底應(yīng)按濕陷性黃土規(guī)范進(jìn)行地基處理。

2.4 擋土墻后背填土要求

根據(jù)調(diào)查資料顯示，擋土墻后沒有采取排水措施或是排水措施失效，是擋土墻倒塌的主要原因之一。由于地表水流入填土中使填土的抗剪強(qiáng)度降低，并產(chǎn)生水壓力的作用。因此，墻身應(yīng)設(shè)置泄水孔，其孔徑不宜小于100 mm，外斜坡度為5%，間距2～3 m。一般常在墻后做寬約500 mm的碎石濾水堆囊，以利排水和防止填土中細(xì)粒土的流失。墻身高度大的，還應(yīng)在中部設(shè)置盲溝。墻后填土宜選擇透水性較強(qiáng)的填料。當(dāng)采用粘性土作為填料時，宜摻入碎石，以增大土的透水性。墻后填土均應(yīng)分層夯實。在墻頂和墻底標(biāo)高處宜鋪設(shè)粘土防水層。墻頂處的防水層可阻止或減少地表水滲入填土中，設(shè)置于墻底標(biāo)高上的防水層，可避免水流進(jìn)墻底地基土而造成地基承載力和擋土墻抗滑移能力的降低。此外，擋土墻應(yīng)每隔10～20 m設(shè)置伸縮縫,縫寬可取20 mm左右。相鄰兩段擋土墻基底高差較大時,應(yīng)按高比長等于1∶2放階,階高0.5 m。

3 結(jié)語

綜上所述，擋土墻無論從選型還是在具體設(shè)計或施工中都貫穿著安全、經(jīng)濟(jì)、合理的原則。尤其在地形復(fù)雜的山區(qū)或丘陵地區(qū)，擋土墻工程復(fù)雜且占很大投資比重，因此，合理的選擇擋土墻的形式，做好擋土墻的優(yōu)化設(shè)計，搞好施工要求是工程建設(shè)的首要任務(wù)；對工程的安全、經(jīng)濟(jì)、合理、美觀意義重大。

［1］吳湘興.土力學(xué)及地基基礎(chǔ)［M］.武漢：武漢大學(xué)出版社，1992.

［2］陳希哲.土力學(xué)地基基礎(chǔ)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，1984，8.

［3］GB5000722002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范［S］.

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