常用擋土墻的主要特點與設計要點分析

盧逢煦

(東莞市城建規劃設計院,廣東東莞 523129)

常用擋土墻的主要特點與設計要點分析

盧逢煦

(東莞市城建規劃設計院,廣東東莞 523129)

房建工程中的常用擋土墻有重力式擋土墻、懸臂式擋土墻及扶壁式擋土墻。本文對上述擋土墻結構的特點與性能進行了介紹及對比分析。同時,介紹了擋土墻抗傾覆驗算和抗滑移驗算的設計方法,提出擋土墻的穩定性驗算主要由抗滑移驗算控制的設計理念。

擋土墻 重力式 懸臂式 扶壁式 穩定性驗算

1 引言

在房建工程設計中我們經常遇到的實際場地高低不平、落差較大的情況，尤其是大型住宅小區、學校的規劃建設，需要設計出錯落有致、建筑高低不一的整體效果。這樣做可以使建筑場地美觀實用，又可節約土方平整工作量，降低工程總造價。建筑場地一般高差不會太大(一般小于10米)，應用于房建工程中的常用擋土墻主要有重力式擋土墻、懸臂式擋土墻及扶壁式擋土墻。現就本人設計中遇到的擋土墻形式應用感受論述如下。

2 常用擋土墻的主要特點

重力式擋土墻(圖1)，是指依靠墻身自重抵抗土體側壓力的擋土墻。重力式擋土墻斷面都夠大，所以常做成梯形斷面。由于它需要承受較大的壓力，宜用漿砌石、漿砌混凝土預制塊、現澆混凝土來做成。重力式擋土墻結構體積和重量都較大，常引起較大的基礎壓應力，所以在軟土地基上它的高度往往受地基承載力的限制而不能砌太高；在巖石地基上雖不受地基承載力的限制，但如果墻太高，耗費材料多，也不經濟；因此，重力式擋土墻常在擋土高度不太大時使用，一般適用墻高為小于6米。

擋土高度較大時，為了節約材料，可采用懸臂式擋土墻(圖2)。懸臂式擋土墻斷面都夠小，常采用混凝土配置鋼筋澆筑而成。混凝土強度等級一般為C20～C30，鋼筋一般采用Ⅱ級鋼筋。懸臂式擋土墻一般由底板及固定在底板上的懸臂式直墻構成，主要靠墻身底板上的填土來維持土壓力作用上的自身穩定。懸臂式擋土墻構造簡單，施工方便，能適應較松軟的地基，墻高一般在6m-8m之間。

圖1 重力式擋土墻

圖2 懸臂式擋土墻

圖3 扶壁式擋土墻

圖4 擋土墻穩定計算簡圖

表1 常用擋土墻主要特點對比表

當墻高較大時，采用扶壁式擋土墻(圖3)。扶壁式擋土墻指的是沿懸臂式擋土墻的立臂，每隔一定距離加一道扶壁，將立壁與踵板連接起來的擋土墻。扶壁式擋土墻是一種鋼筋混凝土薄壁式擋土墻，其主要特點是墻身斷面較小，自身質量輕，可以較好的發揮材料的強度性能，能適應承載力較低的地基。踵板上的土體重力可有效地抵抗傾覆和滑移，豎板和扶壁共同承受土壓力產生的彎矩和剪力，相對懸臂式擋土墻受力效果更加顯著。

3 常用擋土墻的設計要點

墻體穩定性驗算是擋土墻設計的要點，擋土墻的穩定驗算包括抗傾覆驗算和抗滑移驗算。重力式擋土墻，只要抗傾覆驗算和抗滑移驗算達到了規定，則說明墻體尺寸是符合要求的。而鋼筋混凝土懸臂式擋土墻經過抗傾覆和抗滑移驗算的截面尺寸符合要求后， 一般通過計算配筋和構造配筋也能滿足其它方面的要求。

滑動穩定性用抵抗滑動的力(抗滑力)與引起滑動的力(滑動力)的比值KS表示，比值越大，安全性越高。增加擋土墻穩定傾向的力稱抗滑力Vμ，擋土墻產生向前滑動傾向的力稱滑動力H。所有作用在墻上的豎直力都是抵抗滑動的，故它們是抗滑力；所有作用在墻上的水平力根據其作用方向判定性質，墻后水平力有使擋土墻向前滑動的趨勢，則是滑動力，墻前水平力有使擋土墻向后擠壓的趨勢，有利于墻的穩定，則是抗滑力。

一般情況下，可采用下列措施增加擋土墻的抗滑動穩定：

(1)基底做逆坡或鋸齒狀，此措施既經濟又可增加抗滑力，提高抗滑動穩定性。

(2)采用換土或復合地基，提高墻基與地基土的摩擦系數μ，增加抗滑力。此措施提高擋土墻抗滑力的效果較好，但造價較高。

傾覆穩定性是取擋土墻的墻趾b點為力矩中心，以穩定力矩與傾覆力矩的比值Kt表示，比值越大，安全性越高。所有使擋土墻繞墻趾b點向前傾倒的力矩稱為傾覆力矩，所有使擋土墻繞墻趾b點向后緊靠的力矩稱為穩定力矩。從圖4可知，所有繞b點作逆時針旋轉的力矩為傾覆力矩Ma，所有繞b點作順時針旋轉的力矩為抗傾覆力矩Mb(穩定力矩)。

一般情況下，可采用下列措施增加擋土墻的抗傾覆穩定：

(1)改變墻胸坡度或墻背坡度，坡度越緩抗傾覆穩定性越大。

(2)增加或增長墻的前襟邊，使穩定力矩加大，從而提高墻的抗傾覆穩定性。

結合眾多的設計實例，對于擋土墻的穩定性驗算主要由抗滑移驗算控制，滿足抗滑移穩定性要求的擋土墻一般也能滿足抗傾覆穩定性要求。而在實際工程中，傾覆破壞的可能性又大于滑動破壞，大量的資料來看，擋土墻的破壞，絕大多數為傾覆所致。這說明在抗滑移方面一般有較大的安全儲備。至于墻身強度和基底壓力的驗算，墻身強度設計要求在滿足穩定性驗算的截面設計尺寸上配置相應鋼筋即可，基底壓力的驗算，與一般的地基基礎設計方法相同，在此不再論述。

4 結語

本文對房建工程中常用的重力式擋土墻、懸臂式擋土墻、扶壁式擋土墻等三種擋土墻形式的重要特點與相應性能進行了對比介紹，為擋土墻的合理選型提供了參考依據。同時，介紹了擋土墻設計的要點—擋土墻的穩定性驗算要點，提出擋土墻的穩定性驗算主要由抗滑移驗算控制的設計理念，為擋土墻設計提出合理建議。

[1]袁健,劉其梅.參數法在懸臂式擋土墻底板尺寸設計中的應用.巖土工程技術,2005(2):17-19.

[2]張建瑞.對擋土墻設計中幾個問題的探討.鐵道建筑,2004(2):53-56.

[3]薛殿基,馮仲林等編.擋土墻設計實用手冊.北京:中國建筑工業出版社,2008.

[4]閆啟方,劉林超.懸臂式擋土墻結構優化設計的復形法.山西建筑,2006(4):134-135.