劉剛　王建

【摘 要】本文通過對水工擋土墻設(shè)計的總結(jié)，簡單介紹了設(shè)計中應(yīng)注意的幾個方面。

【關(guān)鍵詞】水工擋土墻設(shè)計；衡重式擋墻；高度比；墊層法；水位差；地基承裁力

【Abstract】This paper summarizes the design of hydraulic retaining wall， a brief introduction to the design should pay attention to several aspects.

【Key words】Hydraulic design of retaining walls；Steady weight retaining wall；Height ratio；Cushion method； level difference； foundation CD bearing force

1. 衡重式擋土墻

上墻與下墻高度比關(guān)于衡重式擋土墻上墻與下墻高度比的取值，在很多參考書中都提到，說法且比較統(tǒng)一，一般采用4：6時較為經(jīng)濟合理。其實這是一種經(jīng)驗取值，并不是每種情況下都采用4：6是經(jīng)濟合理的。那取值到底多少比較經(jīng)濟合理？實際上，衡重式擋土墻尺寸應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和地基強度的要求確定，根據(jù)結(jié)構(gòu)計算和工程實例，總結(jié)出上墻高為0.4～0.5倍墻高較為經(jīng)濟合理。這主要與地基的允許承載力有關(guān)，地基基礎(chǔ)允許承載力較低時宜采用0.4，較高是宜采用0.5（允許承載力較低較高只是相對的，與擋墻的設(shè)計高度有關(guān)）。

2. 墊層法設(shè)計

2.1 土墊層法概念。

（1）墊層法是挖除建筑物底板下的淺層軟弱土或不良土，換填較好的土料或其他材料，換填的土料或其他材料通過一定的密實措施，以滿足建筑物對地基的要求。墊層法的原理和作用就是以砂（或砂石）、碎石（或砂卵石、塊石）、素土（或灰土、二灰）等強度較高的材料，置換地基表層松土、軟土和承載力達(dá)不到設(shè)計要求的土層，來提高持力層的承載力，并減少持力層的沉降量。采用換土墊層法處理水工擋土墻，設(shè)計時常用的墊層材料主要是素土和砂。

（2）設(shè)計時認(rèn)為墊層法就是把建筑物底板下的表層軟弱土或不良土全部挖掉，這是一種片面的理解，并不是每種情況下都要全部挖掉，只有在軟弱土層或不良土層厚度小于3.0m時才考慮是，通常應(yīng)比按應(yīng)力擴散角法計算的寬度（或長度'）要大一些，考慮到水工擋土墻運行時的復(fù)雜情況以及襟邊要求，墊層底面的采用寬度（或長度）宜比計算寬度（或長度）大2m～3m（按工程的重要性確定是否取大值）。

2.2 墊層法設(shè)計應(yīng)注意的問題。

2.2.1 計算墊層的厚度和寬度。

（1）對于墊層厚度和寬度的確定，既要求有足夠的厚度來置換可能被剪切破壞的軟弱土層或不良土層，又要求有足夠的寬度以防止墊層向兩側(cè)擠出。

（2）一般情況下，換土墊層厚度不宜大于3m（否則宜采用其他地基處理方法，也可經(jīng)方案比較確定）。墊層底面的寬度（或長度），通常應(yīng)比按應(yīng)力擴散角法計算的寬度（或長度）要大一些。

2.2.2 確定墊層的密實度要求。

為了保證換土墊層達(dá)到設(shè)計要求的密實度，施工時可根據(jù)土料的成分選用不同的密實方法。對于素土墊層，遁?？刹捎媚雺悍ㄊ┕?；對于砂墊層，可采用水撼法施工。施工中應(yīng)通過試驗確定墊層材料的控制含水量，進(jìn)行分層壓實或振密；分層厚度應(yīng)控制在20cm一30cm，不宜超過30cm；并應(yīng)在下層墊層的密實度檢驗合格后，方可進(jìn)行上層墊層施工。在通常情況下，施工后只需根據(jù)土質(zhì)類別檢測其壓實度或相對密度，即可判別其地基強度是否滿足要求。對于墊層材料的密實度檢驗，素土墊層可檢驗其壓實度，砂墊層可檢驗其相對密度。

2.2.3 核算墊層及墊層下地基的滲流穩(wěn)定性。

采用換土墊層法處理時，不但要滿足地基的強度條件，還要驗算基礎(chǔ)的滲流穩(wěn)定。比如，采用砂（或砂石）墊層、碎石（或砂卵石、塊石）墊層的擋土墻，由于這類墊層材料的滲透性強，其底板下應(yīng)優(yōu)先采用垂直防滲體以保證滲流安全。

2.2.4 驗算墊層及墊層下地基的滑動穩(wěn)定性。

采用換土墊層進(jìn)行地基處理的擋土墻，要求驗算基礎(chǔ)可能產(chǎn)生深層滑動時的最小抗滑安全系數(shù)，可采用瑞典圓弧法或簡化畢肖普法計算，計算結(jié)果應(yīng)滿足規(guī)范要求。

2.2.5 復(fù)核地基沉降量。

采用換土墊層進(jìn)行地基處理的擋土墻，還要求核算基礎(chǔ)的沉降量，計算的最終沉降量應(yīng)小于規(guī)范規(guī)定的允許值。

3. 墻前墻后水位差取值

（1）在水工擋土墻設(shè)計中，墻前、墻后水位的組合。條件是非常關(guān)鍵的。為了水工擋土墻的結(jié)構(gòu)安全，設(shè)計者往往會采用一些后水位。如在長江、金沙江設(shè)計水工擋土墻時，采用5m～6m的水位差，這顯然不符合實際情況。擋土墻墻前、墻后水位的組合條件應(yīng)根據(jù)擋土墻在運行中實際可能出現(xiàn)的水位情況確定。這就要求設(shè)計人員要有非常正確的水文（或行洪論證）資料，墻后填土的土質(zhì)滲透性以及所采用的防滲與排水布置形式等。

（2）根據(jù)已建水工擋土墻運行的實踐經(jīng)驗，結(jié)合設(shè)計時計算的水位組合條件，對擋土墻抗滑穩(wěn)定起控制作用的，往往不是墻前抵御最高洪水位時的水位組合條件，而是墻后填土內(nèi)為可能出現(xiàn)的最高地下水位（長時間暴雨后或潮汐河道漲潮后），墻前為最低水位（可能是在宣泄一定流量情況下尾水被退走時或潮汐河道落潮時）或無水時的水位組合條件。因為這時墻前、墻后水位差最大，對結(jié)構(gòu)的抗滑穩(wěn)定最不利。

4. 地基承載力設(shè)計

4.1 擋土墻墻前、墻后水位的組合條件，應(yīng)根據(jù)擋土墻在運行中實際可能出現(xiàn)的水位情況確定。這就要求設(shè)計人員要有非常準(zhǔn)確的水文（或行洪論證）資料，墻后填土的土質(zhì)滲透性以及所采用的防滲與排水

布置型式等。endprint

4.2 根據(jù)已建水工擋土墻運行的實踐經(jīng)驗，結(jié)合設(shè)計時計算的水位組合條件，對擋土墻抗滑穩(wěn)定起控制作用的，往往不是墻前抵御最高洪水位時的水位組合條件，而是墻后填土內(nèi)為可能出現(xiàn)的最高地下水位（長時間暴雨后或潮汐河道漲潮后）.墻前為最低水位（可能是在宣泄一定流量情況下尾水被推走時或潮汐河道落潮時）或無水時的水位組合條件。

4.3 對于潮汐河道上的岸墻或翼墻運行期的墻前、墻后水位差，在取值上沒有一個固定的參考位，大多憑經(jīng)驗取值，偏差較大。有的取最大潮差，水工擋前、墻后都無的枯水位）驗算（注意有特例，不要簡單認(rèn)為每一個工程都是這樣）。下而就土質(zhì)地基和巖質(zhì)地基的承載力設(shè)計作一簡單介紹。

4.4 土質(zhì)地基承載力設(shè)計。

對于土質(zhì)地基上的擋土墻，在各種計算情況下（一般控制在完建情況下），平均基底應(yīng)力不大于地基允許承載力，最大基底應(yīng)力不大于地基允許承載力的1.2倍。土質(zhì)地基承載力設(shè)計時主要應(yīng)注意以下三個方面。

4.4.1 地基允許承載力的確定。

基礎(chǔ)資料（地質(zhì)報告）中所提的地基承載力建議值（標(biāo)準(zhǔn)值），只能作為計算允許承載力的參考，不能片面地認(rèn)為就是地基允許承載力，而應(yīng)按實際情況進(jìn)行換算（修正）。在洪期和水位驟降期，地基承載力不進(jìn)行修正是合適的，即地基承載力建議值就是地基允許承載力（地基承載力設(shè)計值）。

4.4.2 結(jié)合現(xiàn)有工程的運行情況，實踐證明，粘土地基上擋土墻基底應(yīng)力最大值與最小值之比的允許值大小，應(yīng)根據(jù)粘土軟硬程度確定。同樣，對于砂土地基，要求擋土墻基底應(yīng)力最大值與最小值之比不大于1.5～2.0，有時也難于得到滿足。對于地震區(qū)的松砂地基，因排水不暢且不易密實易產(chǎn)生液化；在地震設(shè)計烈度為Ⅶ度及其以上的砂土地基，地震時亦易產(chǎn)生“液化”，可能導(dǎo)致地基嚴(yán)重破壞。為了工程的安全，堅持這樣的要求也是十分必要的。

4.4.3 對于地震設(shè)計烈度Ⅶ度以下的緊密砂土地基上的擋土墻，適當(dāng)放寬基底應(yīng)力最大值與最小值之比的要求也是比較符合實際和確實可行的。因此，砂土地基上擋土墻基底壓力最大值與最小值之比的允許值大小，應(yīng)根據(jù)砂土的松密程度，并考慮有無地震影響來確定。基底應(yīng)力最大值與最小值之比的允許值的規(guī)定，主要是防止結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過大的不均勻沉降及可能的傾覆破壞。

5. 結(jié)語

綜上所述，在具體的施工過程中要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牟牧弦约暗鼗囊髲姸炔扇〔煌膿跬翂κ┕し椒?，只有這樣才能又快又好的滿足施工進(jìn)度和要求。只要設(shè)計得當(dāng)、施工規(guī)范就能達(dá)到很好的效果，既經(jīng)濟又施工方便、簡單，值得推廣采用。

參考文獻(xiàn)

[1] 管楓年，薛廣瑞，王殿印.水工擋土墻設(shè)計.北京：中國水利水電出版社，1996.

[2] 陳忠迭.公路擋土墻設(shè)計，人民交通出版社，1999.

[3] 尉希成，周美嶺，支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊（第二版）.中國建筑工業(yè)出版社.2004.

[文章編號]1619-2737（2014）07-12-598endprint