直立式擋土墻設計要點淺析

摘 要：文章通過算例，對重力式擋土墻進行計算，然后與選用04J008擋土墻進行對比分析，提出擋土墻設計的要點與建議。希望通過文章的分析，能夠為相關人士提供一定的參考和借鑒。

關鍵詞：重力式擋土墻；回填土；土壓力

在廠區、道路、河道等土建工程中，往往會遇到上下地面高差較大的情況，當不能采取放坡處理或為了節約用地時，通常采用擋土墻結構來支擋。而重力式擋土墻是實際工程中應用得較多的一種形式。重力式擋土墻可分為三種不同的形式，仰斜式、直立式和俯斜式。而普遍情況，選擇直立式擋土墻作為支擋結構的應用最多。

1 直立式擋土墻

直立式擋土墻是依靠墻體自重抵抗土壓力的一種擋土墻形式，其自身截面較大，一般由塊石與砂漿砌筑而成。因為能夠就地取材而且結構形式簡單、施工技術比較成熟等優點，直立式擋土墻在土建工程中通常被廣泛采用。當然由于擋土墻的開挖土方和自身體積都較大，其施工周期也會比較長。當擋土高度不超過6m、地質情況良好、周圍沒有相鄰的構建筑物時，適合采用直立式擋土墻。直立式擋土墻的頂寬大于500mm，底寬約為墻高的1/3。為了減少墻身自重和增加墻體的抗傾覆的能力，地面以下部分可做成臺階式。擋土墻底可做成逆坡或在基底設置混凝土凸榫來增大墻底的抗滑能力。墻底埋深必須大于500mm。

2 擋土墻墻身材料

擋土墻墻身材料通常選擇塊石。主要有花崗巖、砂巖、石灰巖等；泥質礫巖不宜用作石料。（1）塊石的石料要求新鮮、完整。風化和有裂縫的石料禁止使用。也不能使用軟化的巖石。對石料外形應力求規整。（2）膠結材料采用水泥砂漿、混合砂漿，小石子砂漿。砂漿的性能要求與水工砂漿相同；對所用砂和小石子的要求與水工混凝土相同。砌體常用的水泥砂漿的標號有M2.5、M5、M7.5、M10等。在水泥砂漿中加入小石子為小石子水泥砂漿。小石子的粒徑一般不超過2cm。小石子砂漿主要用于石料形狀不規則的較大砌體。與水泥砂漿相比，采用小石子砂漿可節約水泥和砂的用量，提高砌體強度。

3 擋土墻背后填土的選擇

直立式擋土墻的背后填土應盡量選用抗剪強度高和透水性強的礫石、砂土或石屑。如采用人工填土回填，則最好采用顆粒狀材料，這種土的抗剪強度與水無關。當采用粘性土作為回填土時，應注意排水。因為在寒冷的氣候下黏性土會發生凍結，從而使土壓力比設計中通常采用數值要大好幾倍，不利于排水。所以黏性土中宜適當摻入砂礫和碎石。墻后填土不得選用膨脹土，淤泥質粘土和耕植土。對于重要的擋土墻的填料內摩擦角，可以通過試驗取得。

4 擋土墻的施工

直立式擋土墻一般采用明挖法施工，當基底為軟弱土層時，可采用換填基礎或樁基礎。擋土墻墻身采用塊石砌筑。塊石宜分層砌筑且與里層砌塊咬接成一體，上下交錯排列。較大的塊石宜寬面朝下，塊石與塊石間以砂漿隔開。砌體中的片石應大小搭配，咬緊密實并配有小石塊，用作擠漿填縫。（1）漿砌塊石應平砌，每層石料高度應做到基本齊平。（2）料石砌筑每層鑲面料石均應事先按要求配好石料，再用鋪漿法順序砌筑。（3）基礎在軟弱土層地段時，不宜全長貫通，應采用跳槽辦法開挖，以防治上部失穩。當基底軟弱且墻身又超過一定高度時，可在墻趾伸出一臺階，以拓寬基礎。當地層為淤泥土或雜填土等，可采用砂礫、碎石等材料換填或者采用碎石樁、粉噴樁等方法處理。當巖層有空隙裂縫時，可以灌注水泥砂漿。基坑底面開挖寬度應比設計尺寸各邊寬0.5m，并保持一定開挖邊坡度。

5 構造要求

當擋土墻下地基為軟弱土層時，可采用砂礫、碎石或灰土等質量較好的材料換填，提高承載力和地基變形能力。為了滿足排水要求，應該對于漿砌塊石直立式擋土墻設置一排泄水孔。當墻較高時，可在墻上部加設幾排泄水孔。泄水孔采用圓孔，孔直徑大小約為10cm。孔眼間距2m，泄水孔呈梅花狀布置。在墻后做寬約500的碎石濾水層，便于排水。同時在墻頂和墻底標高處宜鋪設黏土防水層，墻頂防水層可減少地表水滲入填土中，墻底防水層可避免水流進墻底地基土而造成地基承載力和擋土墻抗滑移能力降低。直立式擋土墻應該每隔10m～15m設置一道沉降縫與伸縮縫，縫寬3cm。沉降縫與伸縮縫的設置是為了避免不均勻沉降導致墻身開裂。擋土墻的沉降縫和伸縮縫通常設置在一起，自墻頂做至基底，縫內宜用瀝青麻絲填塞，沿墻的內、外填塞，填塞深度不小于20cm。由于直立式擋土墻所受土壓力較大，所以為了滿足抗傾覆和抗滑移的要求。墻身材料一定要采用高強度的材料砌筑。

6 算例分析

選取一個直立式擋土墻。擋土高度3m，墻后填土為水平地面，地面堆載取10kN/m抗震設防烈度取6度，地下水較低或穩定，場地類別2類。填料內摩擦角=30。基底抹茶系數=30。地基承載力q=200kPa

墻高H=3.0m，頂寬B=0.6m，面坡度n=1：0.15，墻趾臺階b1=0.4m、h1=0.600（m），墻底坡率v=0.2：1，基底摩擦系數q=0.300。

（1）擋土墻滑動穩定性驗算

基底傾斜角度=11.3°，Wn=64.7kN，En=14.6kN，Wt=12.6kN，Et=26.6kN，滑移力=13.6kN，抗滑力=23.8kN，Kc=1.74>1.3滿足要求。

（2）擋土墻傾覆穩定性驗算

相對于墻趾點墻身重力力臂Zw=0.87m，相對于墻趾點Ey力臂，Zx=1.36m，Zy=0.82m，傾覆力矩W1=23.7kNm，抗傾覆力矩W2=70.5kNm。

K=2.97>1.6滿足要求。

（3）墻底截面強度驗算

墻身面積A=2.7m 重量G=61.8kN，相對于截面外邊緣，墻身重力力臂Zw=0.88m，Ey的力臂Zx=1.36m，Ex的力臂Zy=0.819m，法向應力檢算：豎向力=70.9kN，彎矩=42.9kNm。

相對于驗算截面外邊緣的力臂Zn=0.61m，截面寬度B=1.360m偏心距e1=0.075<0.3×1.36=0.41m滿足要求。截面上壓應力：面坡P1=69.5 背坡P2=34.8kPa。壓應力驗算滿足：計算值P3=69.5<2100kPa。切向應力檢算P4=0.453<110kPa滿足要求。

（4）整體穩定驗算

圓心：-0.25，-0.5；半徑=2.8m，安全系數=1.665總的下滑力F1=63.9kN，總的抗滑力F2=106.5kN，土體部分下滑力F3=63.9kN，土體部分抗滑力F4=106.5kN，整體穩定：1.665>1.25滿足要求。

當在同等條件下選擇圖集時：擋土墻選用<<擋土墻（重力式衡重式懸臂式）>>（04J008）P48的路肩墻，選用型號分別為ZJB4。墻身高：4m，墻頂寬：1.56m，面坡傾斜坡度：1：0.15，墻趾臺階b1：0.4m；h1：0.6m，墻底傾斜坡率：0.2：1。擋土墻墻身截面面積為7.09m。設計擋土墻截面面積為2.837m，遠小于選用圖集的擋土墻的截面面積。

7 結束語

設計人員在設計擋土墻的過程中，不能一味的追求選用圖集，在考慮重力式擋土墻設計要點時，應對方案進行技術經濟比較，分析其技術的可行性及造價的合理性，避免造成不必要的浪費。在滿足使用功能和安全性的情況下，通過計算與圖集進行對比分析。才能設計出更符合實際工程的擋土墻。

參考文獻

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