謝俊輝

(河北省建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院，河北 石家莊 050051)

0 引言

懸臂式擋土墻在水泥廠設(shè)計(jì)中極為常見，如煤及石膏堆棚、熟料堆場(chǎng)、輔料堆棚等，主要用來(lái)?yè)踝o(hù)料場(chǎng)堆料及部分擋土墻用以穩(wěn)定路堤和路塹邊坡，減少土石方工程量和占地面積，防止水流沖刷堆料，并經(jīng)常用于部分山區(qū)建廠因地形而形成滑坡等。

1 懸臂式擋土墻的構(gòu)造特點(diǎn)

1.1 材料

擋土墻采用混凝土等級(jí)不宜低于C15，鋼筋為Ⅰ，Ⅱ，墊層為C7.5。

1.2 沉降縫及伸縮縫

沉降縫與伸縮縫應(yīng)統(tǒng)一考慮，一般縫寬為20 mm～30 mm，縫內(nèi)用瀝青麻絲或浸瀝青木板等材料填塞。一般應(yīng)在下列部位設(shè)置沉降縫和伸縮縫:

1)不同地基土壤的分界處。2)擋土墻高度變化處。3)所承受的荷載有較大變化處。4)墻長(zhǎng)超過(guò)25 m時(shí)。

1.3 基礎(chǔ)墊層

基礎(chǔ)墊層厚度為100 mm，并出基礎(chǔ)外100 mm，當(dāng)?shù)鼗鶠榛鶐r時(shí)，可不設(shè)置墊層，僅用20 mm厚的1∶3水泥砂漿做找平層。

2 擋土墻的計(jì)算

懸臂式擋土墻的計(jì)算，包括確定側(cè)壓力、墻身(立壁)的內(nèi)力及配筋計(jì)算、地基承載力驗(yàn)算、基礎(chǔ)板的內(nèi)力及配筋計(jì)算、抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算、抗滑移穩(wěn)定驗(yàn)算等，一般情況下，取單位長(zhǎng)度為計(jì)算單元。

2.1 確定側(cè)壓力

1)無(wú)地下水(或排水良好)。

主動(dòng)土壓力Ea=Ea1+Ea2。

其中，Ea1為由墻后土體產(chǎn)生的土壓力，kN/m;Ea2為由填土面上均布荷載q產(chǎn)生的土壓力，kN/m。

2)有地下水時(shí)。

a.地下水位處:

b.地下水位以下:

2.2 墻身內(nèi)力及配筋計(jì)算

擋土墻的墻身按下端嵌固在基礎(chǔ)板中的懸臂板進(jìn)行計(jì)算，每延米的設(shè)計(jì)彎矩計(jì)算為:

其中，γa為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，重要建筑物取1.1，一般建筑物取1.0，次要建筑物可減小為0.9;γG，γQ均為墻后填土的荷載分項(xiàng)系數(shù)，可取 1.2。

彎矩M為墻身底部嵌固彎矩，由于沿墻身高度方向的彎矩由底部向上逐漸變小，其頂部彎矩為零，故墻身厚度和配筋可以由下向上逐步減小。墻身頂部最小寬度為200 mm，配筋一般可將底部鋼筋1/2～1/3伸至頂部，其余鋼筋可在交替的墻高中部一處或兩處切斷。受力鋼筋應(yīng)垂直配置于墻背受拉邊，水平鋼筋與受力鋼筋綁扎在一起形成鋼筋網(wǎng)片，分布鋼筋一般采用φ10@300，當(dāng)墻身較厚時(shí)，受壓一側(cè)應(yīng)配置構(gòu)造鋼筋網(wǎng)片φ10@300，其配筋率不小于0.2%。

受力鋼筋的數(shù)量，可采用以下公式計(jì)算:

其中，As為受拉鋼筋截面面積;fy為受拉鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度;h0為截面有效高度。

2.3 地基承載力驗(yàn)算

墻身截面尺寸及配筋確定后，然后來(lái)確定基礎(chǔ)底板的尺寸，由公式:

其中，∑G為擋土墻各部分重量之和;e為合力作用點(diǎn)偏心距;fa為修正后的地基承載力特征值。

2.4 基礎(chǔ)板的內(nèi)力及配筋計(jì)算

凸出的墻趾部分，作用在墻趾上的力有基底反力、凸出墻趾部分的自重及其上土體重量，其彎矩可由下式計(jì)算:

凸出墻踵部分，作用在墻踵上的力有墻踵部分自重，及其上土體重量，均布荷載、基底反力(見圖1)。其彎矩可由下式計(jì)算:

2.5 抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算

其中，G1，G2分別為墻身自重及基礎(chǔ)板自重;G3為墻踵上填土重。

2.6 抗滑移穩(wěn)定驗(yàn)算

注意在抗滑移穩(wěn)定驗(yàn)算時(shí)不考慮活荷載，且當(dāng)有地下水浮力時(shí)應(yīng)減去水的浮力。當(dāng)滑移穩(wěn)定性不能滿足要求時(shí)，可采取相應(yīng)措施:

1)增加墻踵的懸臂板長(zhǎng)度，在原有基礎(chǔ)底板墻踵后面加設(shè)抗滑移托板，托板與墻踵采用交接連接，因不承受彎矩可不進(jìn)行計(jì)算。

2)可將基礎(chǔ)底板做成傾斜面，傾斜角a≤10°。

3)設(shè)置抗滑移鍵，防滑鍵設(shè)置于基礎(chǔ)底板下端，鍵的高度和寬度一般為H/10～H/20。

3 結(jié)語(yǔ)

從對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性和施工的方便程度來(lái)說(shuō)，懸臂式輕型擋土墻的確具有其特有的優(yōu)點(diǎn)，還要注意因荷載不均勻引起的裂縫及凍脹裂縫特別是擋土墻上有不穩(wěn)定荷載如過(guò)車及寒冷地區(qū)防裂;當(dāng)墻身高度比較高或荷載過(guò)大時(shí)應(yīng)注意擋土墻傾倒與滑移。

[1] GB 50010-2010，混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] GB 50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 高大釗.土力學(xué)與基礎(chǔ)工程[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

[4] GB 50009-2002，建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范[S].

[5] 中國(guó)有色工程設(shè)計(jì)研究總院.混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造手冊(cè)[M].第3版.北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.