淺談懸臂式擋土墻設計

趙廣強 黃明

摘 要：懸臂式擋土墻具有結構自重輕，底板剛度大等優(yōu)點，廣泛的應用于地基承載力較低的填方工程。通過對懸臂式擋土墻設計要點的探討，總結了懸臂式擋土墻設計的步驟以及構造要求，可為設計人員提供一些參考。

關鍵詞：懸臂式擋土墻；抗傾覆；抗滑移

1 前言

懸臂式擋土墻作為一種輕型支擋結構，其抗傾覆、抗滑移滑主要取決于墻身自重和墻底板以上填土的重力效應。由于擋土墻采用鋼筋混凝土結構，使其結構厚度減小，自重減輕，節(jié)省了圬工材料。另外，鋼筋混凝土底板剛度較大，提高了擋土墻在地基承載力較低條件下的適應性。因此，懸臂式擋土墻的優(yōu)點主要體現(xiàn)在結構尺寸小，自重輕，便于在石料缺乏和地基承載力較低的填方地段使用[1]。

2 懸臂式擋墻設計要點

2.1 擬定墻身截面尺寸

懸臂式擋墻由墻面板、墻趾板和墻踵板組成，為了便于施工，墻背做成豎直面，墻面可做成1：0.02～1：0.05的斜坡，具體坡度值根據墻身的強度和剛度確定。當擋土墻高度不大時，立臂可做成等厚的，墻頂?shù)膶挾炔粦∮?00mm，當墻較高時，宜在立臂下部將截面加厚[2]。

墻址板和墻踵板一般水平設置，通常做成變厚度，底面水平，頂面則從與立臂連接處向兩側傾斜。通常底板的寬度由墻的整體穩(wěn)定性決定，一般可取墻高度H的0.6～0.8倍，當遇軟弱地基或地下水較高時，可適當增大。

墻踵板長度由墻身抗滑穩(wěn)定驗算確定，并具有一定的剛度。靠近立臂處一般取墻高的1/12～1/10，且不應小于300mm，遠離立臂段的厚度不應小于200mm。

墻趾板長度根據全墻抗傾覆穩(wěn)定性、基底壓力和偏心距等條件確定，寬度一般取0.15B～0.3B，其厚度與墻踵板相同。

2.2 荷載計算

①土壓力計算：一般在墻長方向按每延米進行計算，通常采取以下三種方法：

（1）按庫侖土壓力理論計算。用墻踵的豎直面作為假想墻背，還可以將墻踵下緣與立臂上邊緣的連線為假想墻背進行計算，此時墻背摩擦角δ值取土的內摩擦角φ，ρ應為假想墻背的傾角。

（2）按朗肯土壓力理論計算。用墻踵的豎直面作為假想墻背，按朗肯理論進行計算。

（3）按第二破裂面理論計算。當墻踵下邊緣與立臂上邊緣的連線的傾角大于臨界角，墻后填土中將出現(xiàn)第二破裂面，則應按第二破裂面理論計算。

臨界角按下式進行計算（其中φ和β分別為土的內摩擦角和坡頂面傾角）

②豎向荷載的計算：包括立臂自重、底板自重和作用在墻踵板上的豎向荷載（包括上部的填土自重和地表均布荷載），并計算每一荷載到墻趾處的水平距離，分別為x1、x2、x3。

2.3 抗傾覆和抗滑移穩(wěn)定驗算

②抗滑移穩(wěn)定性驗算[3]

其中[Gik]豎向力總和；[μ]土對擋土墻基底的摩擦系數(shù)；[Eax]主動土壓力水平分量

2.4 地基承載力驗算

總的豎向力到墻趾處的距離為

2.5 懸臂式擋墻結構設計

（1）力臂設計。立臂為固定在墻底板上的懸臂梁，主要承受墻后的主動土壓力，不考慮墻前的被動土壓力，立臂較薄，自重忽略不計，立臂按懸臂梁受彎構件計算。

計算立臂底部的彎矩設計值[Mlb]進行配筋，計算立臂底部的彎矩標準值[Mlbk]進行裂縫驗算。

（2）墻踵板設計。墻踵板是以立臂底端為固定端的懸臂梁，墻踵板上作用有假想墻背與墻背之間的土體的自重、墻踵板自重、地基反力、地下水浮力等荷載作用。計算墻踵板固定端的彎矩設計值進行墻踵板設計配筋，并取彎矩標準值進行裂縫驗算。

（3）墻趾板設計。墻趾板的內力計算類似于墻踵板，墻趾處也視為以立臂底端為固定端的懸臂梁。墻趾板上作用有墻趾板自重、上覆土體自重、地基反力等荷載作用，計算墻踵板固定端的彎矩設計值進行墻踵板設計配筋，并取彎矩標準值進行裂縫驗算。

3 懸臂式擋墻設計步驟

懸臂式擋土墻設計包括四個步驟：（1）根據支擋環(huán)境的需要擬定墻高和相應的墻身結構尺寸，在墻體的延伸方向一般取一延米計算。（2）根據擬定的墻體結構尺寸，確定結構荷載（墻身自重、土壓力、填土重力），由此進行墻體的抗滑、抗傾覆穩(wěn)定性驗算，確認是否需要在底板上加凸榫。（3）底板地基承載力驗算，確認底板尺寸是否滿足要求。（4）墻身結構設計及裂縫寬度驗算。

4 構造要求

懸臂式擋土墻設計的一般規(guī)定：

（1）懸臂式擋土墻高度不宜大于6m，當墻高大于6m時，宜在墻面板前加肋。

（2）懸臂式擋土墻的基礎埋置深度應符合下列要求：①一般情況下，基礎埋置深度不小于1.0m；②當水流沖刷時，基礎埋置深度在沖刷線下不小于1.0m。

（3）懸臂式擋墻位于縱向坡度大于5%的斜坡時，基底應做成臺階形。對軟弱地基和填方地基，當?shù)鼗休d力不滿足設計要求時，應進行地基處理或采用樁基礎方案。

（4）懸臂式擋墻縱向伸縮縫間距宜采用10m～15m[4]。宜在不同結構單元處和基底的地層變化處設置沉降縫。伸縮縫和沉降縫可合并設置。縫寬均采用20mm～30mm，縫內填塞瀝青麻筋或瀝青木板，塞入深度不得小于20mm。

（5）擋土墻上應設置排水孔，按上下左右每隔2m～3m交錯設置。排水孔的坡度為5%，向墻外為下坡，其進水側應設置反濾層，厚度不得小于0.3m，在最低一排排水孔的進水口下部應設置隔水層。當墻背填料為細粒土時，應在最底排排水孔至墻頂以下0.5m高度以內，填筑不小于0.3m的砂礫石或土工合成材料作為反濾層，反濾層的頂部與下部應設置隔水層。

（6）墻后填土應在墻身混凝土強度達到設計強度的70%后方可進行，填料應分層夯實。

（7）懸臂式擋墻的混凝土強度等級應根據結構承載力和所處環(huán)境類別確定，且不低于C25。立臂的混凝土保護層厚度不應小于35mm，底板的保護層厚度不應小于40mm。受力鋼筋直徑不應小于12mm，間距不宜大于250mm。

5 結論

本文通過對懸臂式擋土墻設計要點的論述，總結了懸臂式擋土墻的設計步驟，歸納了懸臂式擋土墻的構造要求，為設計者提供了一些參考。

參考文獻：

[1] 陳忠達.公路擋土墻設計[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2] 姜旭東，豐正偉.鋼筋混凝土懸臂式擋土墻截面設計實用方法[J].山西建筑，2010（6）.

[3] GB 50007—2011.建筑地基基礎設計規(guī)范[S].

[4] 朱彥鵬等.支擋結構設計[M].高等教育出版社.