史云青

【摘 要】近年來，隨著城市的發(fā)展，新建城區(qū)的擴(kuò)大，在設(shè)計(jì)施工中擋土墻的應(yīng)用越來越大。擋土墻是指防止土體坍塌或截?cái)嗤疗卵由?，支承填土和物料并保證其穩(wěn)定的構(gòu)筑物，廣泛用于各類工程，如水利、水電、公路、鐵路、橋梁、房屋、礦山、碼頭、船塢等。作為土建設(shè)計(jì)人員，應(yīng)充分重視擋土墻設(shè)計(jì)，做好前期準(zhǔn)備工作，同時(shí)要慎重方案設(shè)計(jì)，精心計(jì)算，依據(jù)計(jì)算結(jié)果及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況合理選擇斷面尺寸，既要確保工程安全，又不造成投資浪費(fèi)。

【關(guān)鍵詞】擋土墻；設(shè)計(jì)

一、擋土墻設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行擋土墻設(shè)計(jì)前，必須充分做好準(zhǔn)備工作，才能把擋土墻設(shè)計(jì)做好。設(shè)計(jì)前需獲得工程地點(diǎn)的平面地形圖及相關(guān)的地形剖面圖，同時(shí)去現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地踏勘或測(cè)量，必要時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行專門的地質(zhì)勘察工作，獲得工程地質(zhì)勘察部門提交的工程地質(zhì)勘察報(bào)告。設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)及擋土墻設(shè)計(jì)需要，對(duì)勘察工作提出具體要求。如勘察范圍應(yīng)根據(jù)開挖深度及場(chǎng)地的巖土工程條件確定，并宜在開挖邊界外按開挖深度的1～2倍范圍內(nèi)布置勘測(cè)點(diǎn)，對(duì)于軟土，勘察范圍宜擴(kuò)大；勘察的深度應(yīng)根據(jù)擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求確定，不宜小于1倍開挖深度，軟土地區(qū)應(yīng)穿越軟土層；勘探點(diǎn)間距應(yīng)視地層條件確定，可在15～30m內(nèi)選擇，地層變化較大時(shí)，應(yīng)增加勘探點(diǎn)，查明其分布規(guī)律。對(duì)于規(guī)模較小的工程和重要性較低的工程，如果沒有專門的地質(zhì)勘察資料，一般可按照當(dāng)?shù)鼗驁?chǎng)地附近的相關(guān)地質(zhì)資料作為參考設(shè)計(jì)。筆者做過的110KV古潭變電站的三通一平土建設(shè)計(jì)中，擬建變電站地處山坡地，坡度高差約有5m；同時(shí)按電力行業(yè)做法站內(nèi)設(shè)計(jì)標(biāo)高需比站外自然地面至少要高出0.5m，場(chǎng)地平整需部分開挖，部分回填，因此變電站四周圍墻均需設(shè)置擋土墻。擬建變電站是在既有35KV古潭變電站站址附近上新建的。既有35KV古潭變電站占地約5000m2，擬建110KV古潭變電站占地約11000m2，用地面積是既有變電站的2倍，而且兩個(gè)變電站是相鄰的，僅一墻之隔，在做土建設(shè)計(jì)時(shí)雖然可以參考原有35KV古潭變電站的地質(zhì)資料，但是同時(shí)需進(jìn)行專門的地質(zhì)勘察工作，并且針對(duì)擋土墻設(shè)計(jì)對(duì)勘察工作提出詳細(xì)的要求。

二、擋土墻的設(shè)計(jì)

2.1 擋土墻型式和斷面的設(shè)計(jì)

擋土墻除可按結(jié)構(gòu)型式劃分為重力式、懸臂式、扶臂式、空箱式、板樁式等外，又可按材料的選用分為磚砌，毛石、混凝土和鋼筋混凝土等幾種。實(shí)際情況中的選用應(yīng)根據(jù)工程需要、土質(zhì)情況、材料供應(yīng)、施工技術(shù)及造價(jià)等因素合理選擇。

2.1.1 重力式擋土墻

重力式擋土墻多采用混凝土和漿砌石建造，在石料豐富的地區(qū)采用漿砌石擋土墻較混凝土擋土墻經(jīng)濟(jì)，混凝土擋土墻耐久性較漿砌石擋土墻好。重力式擋土墻靠墻體自身的重量平衡外力以滿足穩(wěn)定要求。由于其結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、取材容易，造價(jià)經(jīng)濟(jì)而得到廣泛應(yīng)用。

根據(jù)墻背傾角的不同，重力式擋土墻可分為仰斜、豎直和俯斜三種。按主動(dòng)土壓力大小，重力式擋土墻要優(yōu)先采用仰斜擋土墻，豎直次之，俯斜少用。仰斜式的墻后填土較困難，不易壓實(shí)，不便施工，用于護(hù)坡時(shí)較為合理，俯斜式擋土墻墻后填土易壓實(shí)，利于防滲，且便于施工。當(dāng)墻后允許開挖邊坡較陡，或?yàn)楂@得較好的水流條件，可以采用由俯斜到仰斜過渡的扭曲翼墻。重力式俯斜擋土墻墻后坡比一般經(jīng)驗(yàn)尺寸為1：0.4～1：0.7，當(dāng)墻后填土強(qiáng)度指標(biāo)低、地基承載力低或浸水運(yùn)用條件下，坡比應(yīng)取大值，反之取小值。仰斜擋土墻墻后坡比一般為1：0.2～1：0.4。仰斜擋土墻墻后坡比還應(yīng)結(jié)合施工中的開挖邊坡、地基巖性、回填等施工條件加以確定。重力式擋土墻的頂寬一般為40～60cm。底寬約為墻高的1/2～l/3，墻高較小且填土質(zhì)量好的墻，初算時(shí)底寬可取墻高的l/3。為了增大墻底的抗滑能力，基底可做成逆坡，亦可加上齒腳。重力式擋土墻的缺點(diǎn)是由于體積和重量較大，在土地基上往往由于受地基承載力的限制，不能太高；在巖基上雖然承載力不是控制條件，但高的重力式擋土墻由于斷面大，材料耗費(fèi)較多，亦不經(jīng)濟(jì)。一般高度控制在6m以下較為經(jīng)濟(jì)。

2.1.2 懸臂式擋士墻

懸臂式擋土墻由斷面較小的立墻和底板組成。墻體內(nèi)設(shè)置鋼筋承受拉應(yīng)力，故墻身截面較小，屬于輕型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定性主要靠底板以上填土重來保證?？梢栽谳^高范圍內(nèi)使用。懸臂式擋土墻在水工建筑物中應(yīng)用最為廣泛，8m以下高度范圍內(nèi)應(yīng)用最多，過矮亦不經(jīng)濟(jì)。懸臂式擋土墻分立墻、趾板和踵板三部分。水工建筑物中懸臂式擋土墻臨水面多做成垂直面，填土面多做成1：0.05～1：0.07的斜坡面。立墻頂寬一般不小于20cm，以便澆筑混凝土，立墻底寬由結(jié)構(gòu)計(jì)算決定。底板長度由穩(wěn)定計(jì)算決定，底板和立墻的長度比值取決于地基巖性、填土強(qiáng)度指標(biāo)及墻前后水位等條件，一般比值為0.6～0.8，對(duì)地基土質(zhì)及填土強(qiáng)度指標(biāo)低的浸水擋土墻，其底板長度與立墻高度之比有時(shí)可大于1。立墻前趾板長度一般取底板總長度的0.15～0.30倍。底板一般做成變厚度的，底面做成水平，頂面則自立墻處向兩邊傾斜，底板靠立墻處的厚度常取為墻高的1/14～1/10，底板前后邊緣厚度一般不小于20cm。

2.2 擋土墻的穩(wěn)定計(jì)算

擋土墻的穩(wěn)定計(jì)算包括抗滑穩(wěn)定計(jì)算，抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算和地基承載力計(jì)算。擋土墻的截面尺寸一般按試算法確定，即先根據(jù)擋±墻的工程地質(zhì)、填土性質(zhì)以及墻身材料和施工條件等憑經(jīng)驗(yàn)初步擬定截面尺寸，然后進(jìn)行計(jì)算。如不滿足要求，則修改截面尺寸或采取其他措施。特別需注意的是當(dāng)擋土墻建在在軟弱地基上時(shí)，如果基底應(yīng)力過大，超過地基承載能力，或前后趾應(yīng)力大小過大，將會(huì)產(chǎn)生地基下沉，進(jìn)而導(dǎo)致?lián)跬翂ο鲁疗茐?。因此，?jì)算時(shí)應(yīng)注意土的壓縮性。在不同運(yùn)用條件下，作用于墻上的荷載主要有：墻體自重、填土重，土壓力，水壓力，活荷載以及墻底反力和墻面埋入土中部分所受被動(dòng)土壓力，后者一般可忽略不計(jì)，其結(jié)果偏于安全。在設(shè)計(jì)計(jì)算中，擋土墻的截面和底寬一般由抗滑穩(wěn)定計(jì)算控制。

2.3 擋士墻的墻結(jié)構(gòu)計(jì)算

擋土墻的結(jié)構(gòu)計(jì)算主要就是結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析，而擋土墻的應(yīng)力分析應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)布置型式、尺寸、受力特點(diǎn)及工程地質(zhì)條件進(jìn)行。重力式、半重力式擋土墻底板的前趾可簡化為固定在墻體上的懸臂板，按受彎構(gòu)件進(jìn)行計(jì)算，墻底及墻身截面變化處應(yīng)按偏心受壓構(gòu)件核算截面應(yīng)力；懸臂式擋土墻的前趾和底板可簡化為固支在墻體上的懸臂板，按受彎構(gòu)件計(jì)算，墻身可按固支在底板上的懸臂板按受彎構(gòu)件計(jì)算，或按偏心受壓構(gòu)件核算截面應(yīng)力；在結(jié)構(gòu)計(jì)算中，以上幾種擋土墻計(jì)算比較簡單，好多參考書上都有例題，在此不再贅述。而扶臂式擋土墻的結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析就相應(yīng)比較復(fù)雜，扶臂式擋土墻由于墻面板和踵板的結(jié)構(gòu)計(jì)算方法不同，一般分為替代荷載截條法和三面固端板法兩種。在美國W.C.亨廷頓編著的《土壓力與擋土墻》及《鐵路工程設(shè)計(jì)手冊(cè)（擋土墻）》中推薦替代荷載截條法并附有例題。三面固端板法在《水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)》（水利電力出版社）一書中僅做一般簡要方法提示。

三、擋土墻排水設(shè)計(jì)的重要性

排水設(shè)置的好壞直接涉及擋土墻的安全與使用，尤其是在南方雨水充足的地方，下大雨或暴雨時(shí)雨水會(huì)迅速從地面直接滲入，對(duì)墻被產(chǎn)生較大壓力。如果擋土墻的排水不良，會(huì)對(duì)擋土墻基礎(chǔ)和建筑物的穩(wěn)定造成很大影響，嚴(yán)重時(shí)可對(duì)地基造成破壞，從而導(dǎo)致?lián)跬翂κХ€(wěn)，帶來較大的社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)損失。因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須認(rèn)真對(duì)待擋土墻的排水設(shè)計(jì)，除了按照規(guī)范在墻體設(shè)置一定數(shù)量的泄水孔外，還可以增加一些措施來加強(qiáng)擋土墻排水。比如為使地面水不浸入地基，適當(dāng)增加水泥硬化地面的面積，在擋土墻前距墻約1m以外設(shè)置混凝土散水或排水明溝；當(dāng)擋土墻后處于滲水量大或有集中水流時(shí)，可設(shè)置盲溝或引流；必要時(shí)在浸水擋土墻的墻身前后兩面做防水層，使水流盡量從泄水孔排出等措施。在110KV蒙村變電站的擋土墻設(shè)計(jì)中，變電站地處山坡上，占地12000m2，變電站四周圍墻因?yàn)榈匦螚l件均需設(shè)置擋土墻。

結(jié)語：擋土墻是一種應(yīng)用廣泛的結(jié)構(gòu)形式，擋土墻在各類建設(shè)工程中的設(shè)置主要起著安全防護(hù)作用，同時(shí)還有節(jié)約工程投資、減少建筑用地的作用。在很多情況下，沒有擋土墻的安全就沒有建筑工程的安全，因此做好擋土墻設(shè)計(jì)很重要。

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