某化工廠擋土墻設計淺析

何峭峰

摘 要：文章主要通過對某化工廠擋土墻設計選型、設計要點以及擋土墻設計中存在的問題方面提出自己的見解，并提出了相應的解決方案進行探討。

關鍵詞：擋土墻；選型；設計要點；處理方法

伴隨著城市的發展進程以及道路交通的迅速發展，城市的綠地和房屋的面積逐步減少在工程設計中，因此擋土墻的設計在工程中也越來越需要，如江門地區，它地域上屬于沿海，地形比較復雜，地勢不平坦，所以可用的土地資源相對較少，在這樣的地區擋土墻的應用就相當重要，搞好擋土墻的設計意義十分重大。同時也要看到搞好擋土墻的設計關系到方方面面的問題，尤其關乎到安全問題。

在工程項目設計中，擋土墻的應用是十分普遍的，尤其表現在項目廠房等基礎設施的設計上。本文筆者主要通過對某化工廠擋土墻設計選型、設計要點以及擋土墻設計中存在的問題方面提出自己的見解，并提出了相應的解決方案進行探討。

1 工程概況

某化工廠擬在廠內修建1#～3#廠房，這些廠房對周圍環境具有防爆特殊工藝要求，每個單體廠房四周均要求修筑高度7m～10.00m不等的防爆擋土墻，且要求擋土墻上部1/3 土質中不能含有超過5cm 的硬質石塊等，擋土墻下部能承受Ⅲ級防爆能量要求，坡頂有一個不小于1.0m 的平臺。故本擋土墻不單是傳統意義上的邊坡支護，而且要在天然坡頂堆積一定厚度的填土，同時滿足吸納爆炸沖擊能的功能。其總長約150米，為回填土，且施工場地狹窄，故采用錨桿式混凝土擋土墻。

2 擋土墻的選型

根據墻面的材質不同，擋土墻分為：混凝土型、石砌擋型、鋼板型、鋼筋混凝土型等；按照結構的不同，則分成：薄壁型、錨定型、重力型等等。由墻體剛度，擋土墻還可以分為柔性擋土墻和剛性擋土墻。柔性擋土墻指因墻體本身的剛度小，當土承受壓力時，墻體本身容易變形，如板樁墻，錨定板等。剛性擋土墻與柔性擋土墻正好相反，墻體剛度大，在土壓力下，墻體幾乎不易發生變形和改變，如可用混凝土、石、鋼筋混凝土、磚等這些材料構成的重力式擋土墻。

重力式擋土墻是使用時間非常久的設計，其結構簡易，施工方便，因此應用也就最廣。當墻高在5m左右時，可以充分應用其長處。當擋土墻較高時，仍然采用重力式的話，其穩定性、經濟性、實用性就沒辦法保證。如果整體基礎較龐大，就會影響到單體工程基礎的設計和施工以及地下管線的布置，所以，擋土墻較高的話，以鋼筋混凝土為材質的扶壁式或懸臂式是比較適用的，也可以應用毛石混凝土擋土墻，諸如當重力式擋土墻超出8米時，就可以采用毛石混凝土擋土墻的設計。

常見的擋土墻形式還有錨桿式擋土墻，它是由三部分，即用特制的鋼筋混凝土來作擋土板墻和設立柱，同時設置水平或傾斜的鋼錨桿（如圖1）所示。錨桿的一個端口要與立柱相接，另一端口要被錨固定在山坡處的穩定土層或者巖層中。土壓力要由擋土板傳結設柱，錨桿與上層之間的錨或者穩固的巖層來固定力量，從而保證墻的穩定性。這種建造主要是適用于墻高大，挖地基十分困難或者石料匱乏地區，如要處理一個較難處理的邊坡時，邊坡下方的基礎較差，挖基也十分困難。使用錨桿擋土墻的話，就可以解決重力式擋墻對基礎承載力要求較高的問題題，有了顯著的效果。

圖1 錨桿式擋土墻

擋土墻的材料的選用在考慮受力的同時，還應該考慮經濟因素，在中石方大、場地平整的時候，就可以取材，使用擋土墻的材質為塊石或毛石，以節省開支。但如果土質差，石材少，或者工程十分重大，則更加恰當的是截下的表面尺寸較小的鋼筋混凝土擋土墻。

3 擋土墻的設計要點

3.1 首先應具備的資料是：（1）地質資料：如現場的地形、地貌、地質，地下水位狀況，土壤重度r，地基承載力R，內摩擦角H等；（2）場地資料：墻背填土的類型、排水要求、冰凍深度、施工方式等等；（3）擋土墻砌筑的石料或者用做他用的材料數量、名稱等。

3.2 規劃擋土墻時要與其他設計案比較，深入分析了解工程的實用性、造價、經濟性。然后在實際情況上選擇擋土墻的型號，并確定最后的方案。所以擋土墻的設計是不能忽視總圖的設計的，總圖在考慮設計方案時，如果既能做到土方的挖填十分平衡，房屋的排列合理，道路的坡道適宜，同時擋土墻的高度和長度控制在最佳的數值，在工程的造價上就會是合理的。但是如果僅僅只考慮了房屋的排列合理，道路的坡道適宜，卻忽視了擋土墻的高度和長度，使擋土墻的長度和高度上安排不當，存在很大的誤差，就會提高工程的造價。這種情況在設計中屢見不鮮，在優化設計方案時，有時外運土方的工程設計量雖加增了，將擋土墻的高度調整，增加高度，在平衡造價后就會節省一部分。所以設計時候要綜合全面考慮各方面，做出合適宜的設計。

3.3 確定適宜的墻頂荷載性。如果擋土墻是路堤，就要考慮汽車的載重情況，計算方法是，采用/汽一100、/拖一600或者/ 汽一150、/拖一600車輛荷載等級來計算的。先要計算在10m區間內可以承載的最大數值，再假設均勻分布10m每增加的米數上而得的超過值，擋土墻的超載在通常狀況下，如果按施工過程中的堆載計算，可取值在10～20KN/m2之間。

3.4 確定剖面形式合理性。要使其具有合理性，首先以重力式擋土墻為例子，墻背情況可分為三種即仰斜、俯斜和垂直。邊坡是挖方就是以仰斜為宜，是填方的話就是俯斜或垂直為宜。同時也要因著擋土墻結構類型及其特點考慮，若在山區，地面橫坡不平坦，相對陡峻，采用仰斜式擋土墻的話，會造成斷面程度大，經費緊張。造成經費增加。這時候采用俯斜式擋土墻會更在造價上就經濟合理。若按照主動土壓力大小來恒定，重力式擋土墻最適宜采用仰斜擋土墻、其次是直立式，俯斜式就要盡量避免。

3.5 要充分考慮建筑風格結構和它基礎的布置擋土墻，利用基礎頂板、底板和墻體組成空間布局，如設計一個體育活動場館，要增加體育館的面積，延長軸線的話，就會導致擋土墻沒辦法進行放線，可通過用墻體代替擋土墻，把場館端頭兩面墻體做成鋼筋混凝土墻體，但是需要在墻體后要0.2米的礦渣濾水層，做好暗排水溝，并在墻背上做好防水的安排。

3.6 如果建筑物基礎和擋土墻基礎、地下管線的間距上要設計好，當建構筑物位于擋土墻上方時，基礎間距就是S>B/2+ b+htgH，在這個式子中B、b由結構專業估算確定，h是兩基底的落差，H是壓力擴散角，而當htgH<1m時，就可取htgH=1m （主要考慮到擋土墻背設置透水層）。

3.7 設計中也有必要說明擋土墻的施工過程中的先后順序，同時在地形復雜的區域也要考慮到各種地下管線穿越擋土墻的各種可能。

4 施工中問題及應對策略

4.1 互相緊挨著的二段擋土墻的基底高差大時，大約在0.5m時，就按照公式高：長=1：2放階計算，階高為0.5m。

4.2 在施工過程中，若擋土墻墻基的底落在填土地基，就要使填土地耐力符合設計的要求。但是測試填土地耐力十分的復雜，所以如果擋土墻不太高，限制填土的壓實系數就可以從另一個方面符合耐力的標準。再者，當處于填土深處時，其系數要求是上高下低。在擋土墻施工中，其填土地基有一定的標準，當擋土墻結構的測量高度為3m時，對填土壓實系數的測量是每深入20m長就取基底往下1.0m深度。在滿足這個范圍內的填土壓實系數應該為0.96（即f約為130kN/m2時），同時該深度再往下的填土壓實系數就應該是0.90（ f約為100kN/m2）。

4.3 擋土墻的透水層設置在設計中尤為重要。施工中用的材質不能是淤泥、膨脹性粘土等，粗礫石或者碎石是最好的選擇，厚薄程度為不少于30cm，并應保證粗礫石或礫石在透水層中含量不小于60%。

4.4 在擋土墻結構工程設計中，由于重力式毛石擋土墻造價低，結構簡易因此被廣泛使用。但毛石砌體是一種比較脆的材料，抗拉的程度較差，因此在設計時，對容易發生拉應力的拐彎處要進行加固處理。根據工程自身狀況可進行以下兩種處理： 如果墻段的高度較大，通常采用不小于4m時的加固辦法不適宜，這時候可用設縫法。當墻段的高度較小時，可用的加固方法最適宜是低于4m，在拐角兩邊墻段斷面按承受靜止土壓力要求適當加大，且于拐角附近加設抗拉鋼筋網。

4.5 擋土墻自身的排水設計要十分關注。孔眼尺寸要大于U100mm，上下左右交織建成梅花的形狀，在泄水孔的后面應該設計一個直徑大于500mm的濾水堆襄。要設計泄水孔，其外斜應該為5%，間距應該控制在不大于3m。最下一排泄水孔的出口要高出排水溝水面或者地面300mm，孔后底部則應該大于200mm厚的粘土隔水層。

參考文獻

[1] 黃熙齡，秦寶玖等.地基基礎的設計和計算[M].北京：中國建筑工業出版社，1983.

[2] 王秀麗.基礎工程[M].重慶：重慶大學出版社，2004.

[3] 顧慰慈.擋土墻土壓力計算手冊[M].北京：中國建材工業出版社， 2005.

3.6 如果建筑物基礎和擋土墻基礎、地下管線的間距上要設計好，當建構筑物位于擋土墻上方時，基礎間距就是S>B/2+ b+htgH，在這個式子中B、b由結構專業估算確定，h是兩基底的落差，H是壓力擴散角，而當htgH<1m時，就可取htgH=1m （主要考慮到擋土墻背設置透水層）。

3.7 設計中也有必要說明擋土墻的施工過程中的先后順序，同時在地形復雜的區域也要考慮到各種地下管線穿越擋土墻的各種可能。

4 施工中問題及應對策略

4.1 互相緊挨著的二段擋土墻的基底高差大時，大約在0.5m時，就按照公式高：長=1：2放階計算，階高為0.5m。

4.2 在施工過程中，若擋土墻墻基的底落在填土地基，就要使填土地耐力符合設計的要求。但是測試填土地耐力十分的復雜，所以如果擋土墻不太高，限制填土的壓實系數就可以從另一個方面符合耐力的標準。再者，當處于填土深處時，其系數要求是上高下低。在擋土墻施工中，其填土地基有一定的標準，當擋土墻結構的測量高度為3m時，對填土壓實系數的測量是每深入20m長就取基底往下1.0m深度。在滿足這個范圍內的填土壓實系數應該為0.96（即f約為130kN/m2時），同時該深度再往下的填土壓實系數就應該是0.90（ f約為100kN/m2）。

4.3 擋土墻的透水層設置在設計中尤為重要。施工中用的材質不能是淤泥、膨脹性粘土等，粗礫石或者碎石是最好的選擇，厚薄程度為不少于30cm，并應保證粗礫石或礫石在透水層中含量不小于60%。

4.4 在擋土墻結構工程設計中，由于重力式毛石擋土墻造價低，結構簡易因此被廣泛使用。但毛石砌體是一種比較脆的材料，抗拉的程度較差，因此在設計時，對容易發生拉應力的拐彎處要進行加固處理。根據工程自身狀況可進行以下兩種處理： 如果墻段的高度較大，通常采用不小于4m時的加固辦法不適宜，這時候可用設縫法。當墻段的高度較小時，可用的加固方法最適宜是低于4m，在拐角兩邊墻段斷面按承受靜止土壓力要求適當加大，且于拐角附近加設抗拉鋼筋網。

4.5 擋土墻自身的排水設計要十分關注。孔眼尺寸要大于U100mm，上下左右交織建成梅花的形狀，在泄水孔的后面應該設計一個直徑大于500mm的濾水堆襄。要設計泄水孔，其外斜應該為5%，間距應該控制在不大于3m。最下一排泄水孔的出口要高出排水溝水面或者地面300mm，孔后底部則應該大于200mm厚的粘土隔水層。

參考文獻

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[2] 王秀麗.基礎工程[M].重慶：重慶大學出版社，2004.

[3] 顧慰慈.擋土墻土壓力計算手冊[M].北京：中國建材工業出版社， 2005.

3.6 如果建筑物基礎和擋土墻基礎、地下管線的間距上要設計好，當建構筑物位于擋土墻上方時，基礎間距就是S>B/2+ b+htgH，在這個式子中B、b由結構專業估算確定，h是兩基底的落差，H是壓力擴散角，而當htgH<1m時，就可取htgH=1m （主要考慮到擋土墻背設置透水層）。

3.7 設計中也有必要說明擋土墻的施工過程中的先后順序，同時在地形復雜的區域也要考慮到各種地下管線穿越擋土墻的各種可能。

4 施工中問題及應對策略

4.1 互相緊挨著的二段擋土墻的基底高差大時，大約在0.5m時，就按照公式高：長=1：2放階計算，階高為0.5m。

4.2 在施工過程中，若擋土墻墻基的底落在填土地基，就要使填土地耐力符合設計的要求。但是測試填土地耐力十分的復雜，所以如果擋土墻不太高，限制填土的壓實系數就可以從另一個方面符合耐力的標準。再者，當處于填土深處時，其系數要求是上高下低。在擋土墻施工中，其填土地基有一定的標準，當擋土墻結構的測量高度為3m時，對填土壓實系數的測量是每深入20m長就取基底往下1.0m深度。在滿足這個范圍內的填土壓實系數應該為0.96（即f約為130kN/m2時），同時該深度再往下的填土壓實系數就應該是0.90（ f約為100kN/m2）。

4.3 擋土墻的透水層設置在設計中尤為重要。施工中用的材質不能是淤泥、膨脹性粘土等，粗礫石或者碎石是最好的選擇，厚薄程度為不少于30cm，并應保證粗礫石或礫石在透水層中含量不小于60%。

4.4 在擋土墻結構工程設計中，由于重力式毛石擋土墻造價低，結構簡易因此被廣泛使用。但毛石砌體是一種比較脆的材料，抗拉的程度較差，因此在設計時，對容易發生拉應力的拐彎處要進行加固處理。根據工程自身狀況可進行以下兩種處理： 如果墻段的高度較大，通常采用不小于4m時的加固辦法不適宜，這時候可用設縫法。當墻段的高度較小時，可用的加固方法最適宜是低于4m，在拐角兩邊墻段斷面按承受靜止土壓力要求適當加大，且于拐角附近加設抗拉鋼筋網。

4.5 擋土墻自身的排水設計要十分關注。孔眼尺寸要大于U100mm，上下左右交織建成梅花的形狀，在泄水孔的后面應該設計一個直徑大于500mm的濾水堆襄。要設計泄水孔，其外斜應該為5%，間距應該控制在不大于3m。最下一排泄水孔的出口要高出排水溝水面或者地面300mm，孔后底部則應該大于200mm厚的粘土隔水層。

參考文獻

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[2] 王秀麗.基礎工程[M].重慶：重慶大學出版社，2004.

[3] 顧慰慈.擋土墻土壓力計算手冊[M].北京：中國建材工業出版社， 2005.