蘭宏

摘要：擋土墻是一種常用的輔助結(jié)構(gòu)，使用廣泛，合理選擇擋墻的結(jié)構(gòu)型式，可降低工程造價，縮短工期，厘清擋墻計算原理，設(shè)計中可事倍功半。

關(guān)鍵詞：擋墻；組合結(jié)構(gòu)；承臺；樁；地基處理

引言

擋土墻在市政、港口、水利工程中應(yīng)用廣泛，種類繁多，包括重力式擋土墻、錨桿擋土墻、加筋土擋土墻、板樁式擋土墻等[2]。

隨著城市的發(fā)展，擋土墻結(jié)構(gòu)在城市道路中的應(yīng)用越來越廣，主要用于上跨橋的橋梁引道，下穿通道的地道引道、地形高差較大等的支護構(gòu)造等等。由于受到空間位置，經(jīng)濟因素等影響，城市中支擋結(jié)構(gòu)主要采用薄壁式擋土墻（又稱半重力式擋土墻）。薄壁式擋土墻主要包括懸臂式和扶壁式兩種型式，根據(jù)基礎(chǔ)類型又可分為天然基礎(chǔ)擋土墻和樁承臺擋土墻。

某工程中地質(zhì)情況復(fù)雜，工期緊張，施工環(huán)境惡劣，本文結(jié)合工程實例，對擋墻組合結(jié)構(gòu)型式的選用加以闡述。

1 擋墻結(jié)構(gòu)選型

擋土墻結(jié)構(gòu)型式的選擇需根據(jù)工程地質(zhì)情況、擋土高度、變形敏感性、施工環(huán)境、工期、材料獲得代價等綜合考慮，多方案比選。錨桿擋土墻適用于一般地區(qū)巖質(zhì)路塹地段。加筋土擋墻一般應(yīng)用于地形較為平坦且寬敞的填方路段上，在挖方路段或地形陡峭的山坡，由于不利于布置拉筋，一般不宜使用。板樁式擋墻適用于開挖土石方可能危及相鄰建筑物或環(huán)境安全的邊坡、填方邊坡支擋以及工程滑坡治理。

1工程地質(zhì)情況

若地質(zhì)情況好，基巖埋藏淺，可采用重力式擋墻，造價低廉；若地質(zhì)情況較差，可采用對地基承載力要求較低的半重力式擋土墻；若地層為較深厚的軟弱黏土，則需進行地基處理甚至采用樁基礎(chǔ)[1]。

2擋土高度

重力式擋墻適用于擋土高度2～10m的情況；衡重式擋墻適用于擋土高度4～12m的情況；懸臂式擋墻適用于擋土高度2～6m的情況；扶壁式擋墻適用于擋土高度5～12m的情況。

3變形敏感性

工程對整體沉降容忍度較高時，在承載力及整體穩(wěn)定滿足要求的情況下，只在擋墻下設(shè)置墊層即可。工程對變形控制要求嚴(yán)格時，需采用地基處理甚至樁基礎(chǔ)減小沉降。但無論哪種情況，都應(yīng)嚴(yán)格控制不均勻沉降，較大的不均勻沉降會對運營期的使用造成極大困擾。

4施工環(huán)境

設(shè)計前，應(yīng)與相關(guān)單位取得聯(lián)系，對工程環(huán)境及施工環(huán)境有一定的了解，確定相應(yīng)的施工機械和施工方法，以此作為設(shè)計的依據(jù)。

5工期

擋土墻根據(jù)施工可分為現(xiàn)場澆筑（砌筑）和預(yù)制兩種型式，當(dāng)工期緊張時，可選擇能夠在場地批量預(yù)制的鋼筋混凝土擋土墻。

6材料

宜根結(jié)合目所在地便于取材的原則選擇合理的擋墻形式。

2 幾種推薦擋墻組合結(jié)構(gòu)型式

某工程地質(zhì)情況及工程環(huán)境復(fù)雜，施工環(huán)境惡劣，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1地質(zhì)較差，多為深厚淤泥，地基承載力較低，根據(jù)工程需要，對不同區(qū)域采用了不同的地基處理方式；2工程緊鄰河道、現(xiàn)狀建筑物及其他工程，對施工方法的選擇要求較高；3工期緊張。

鑒于以上情況，此工程在不同位置采用了不同的擋墻組合型式：

1與其他工程緊鄰處，當(dāng)擋土高度較小時，鋪設(shè)砂墊層后直接施工懸臂式擋墻，墻后回填部分輕質(zhì)土。

2與其他工程緊鄰處，當(dāng)擋土高度較大時，采用水泥土攪拌樁進行地基處理，然后依次鋪設(shè)褥墊層，施工懸臂式擋墻。

3沿河段，由于采用了高壓旋噴樁，PC管樁和水泥土攪拌樁進行地基處理，因此直接施工扶壁式擋土墻。

4護岸段，由于未進行地基處理，擋土高度大，采用樁-承臺-擋墻組合結(jié)構(gòu)，樁基為鉆孔灌注樁。

3 擋墻組合結(jié)構(gòu)型式設(shè)計原理

上述1、2、3擋墻組合結(jié)構(gòu)，擋墻與基礎(chǔ)分離，受力明確，可獨立計算，目前對于擋墻的計算理論已十分成熟，本文不再贅述。需要注意的是，輕質(zhì)土包擴泡沫混凝土、EPS塊和EPS顆?；旌贤?，可根據(jù)實際需要選擇，參數(shù)取值亦需對應(yīng)。

對于第4種擋墻組合結(jié)構(gòu)，又可分為兩種型式，第一種是樁-承臺和擋墻分離，擋墻將豎向力和摩擦力傳遞給承臺，承臺再傳遞給樁基；第二種是樁-承臺和擋墻為整體結(jié)構(gòu)，共同受力，兩種結(jié)構(gòu)型式如圖1：

3.1 樁-承臺和擋墻分離結(jié)構(gòu)型式

此種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：1.上下分離，受力明確，便于簡化計算；2.能夠充分發(fā)揮薄壁式擋墻預(yù)制的優(yōu)點，樁基-承臺和擋墻的施工可同步完成，大幅減少工期，而且工廠預(yù)制可較好地保證擋墻的質(zhì)量。擋墻較低時，采用懸臂式擋墻，擋墻較高時，則采用扶壁式擋墻。

擋墻抗滑穩(wěn)定計算時，與承臺的摩擦系數(shù)可按混凝土-混凝土取值。若抗滑計算不能通過，可采取措施增大墻底與承臺頂?shù)哪Σ料禂?shù)，如鑿毛處理、設(shè)置凸榫等。施工時需注意墻底與承臺間應(yīng)清理干凈，保證使用期的有效摩擦。

承臺-樁的計算，建議采用整體模型計算。當(dāng)布樁規(guī)則時，可取典型斷面計算；當(dāng)布樁不規(guī)則，若能夠找到控制工況，可采用簡化斷面計算；當(dāng)布樁不規(guī)則，不容易確定最危險斷面時，需建立空間模型模擬計算，上部荷載為擋墻底板的均布力和摩擦力。

承臺-樁計算模型可采用m法計算，土的水平地基抗力系數(shù)根據(jù)土層物理力學(xué)參數(shù)、樁徑及深度確定。

…………………3-1

K-土的水平地基抗力系數(shù)（kN/m3）；m-土的水平地基抗力系數(shù)隨深度增長的比例系數(shù)（kN/m4）；z-計算點深度（m）。

土體受壓時可假想為彈簧，電算輸入每個彈簧質(zhì)點的彈性系數(shù)，便可考慮土體的約束作用。

………………3-2

k-彈簧系數(shù)（kN/m）；D-樁的直徑或邊長（m）； -土體分段長度（m）。

由于樁基一般進入較好持力層，沉降小，一般可滿足工程需求。水平位移可通過電算查看，若水平位移不滿足要求，可通過改變墻后填料減小水平力或在承臺范圍內(nèi)換填土體以加強水平抗力的方法減小水平位移。

3.2 樁-承臺-擋墻整體結(jié)構(gòu)型式

優(yōu)勢在于：樁-承臺-擋墻形成一個受力的整體，擋墻抗傾抗滑能力增強，可以說，只要結(jié)構(gòu)強度滿足要求，擋墻承受的水平力最終都傳遞到樁上。

該結(jié)構(gòu)型式的計算模式有別于常規(guī)的薄壁式擋墻，需先計算立板，再將荷載傳遞給承臺[3]，承臺-樁采用整體模型計算，結(jié)構(gòu)計算、沉降及位移的計算方法同樁-承臺和擋墻分離的結(jié)構(gòu)型式。

此種結(jié)構(gòu)的墻高不宜過高，一般不超過9m，當(dāng)墻身過高時，墻身下部的彎矩增大，配筋增加，墻頂變形也較大，樁徑和樁數(shù)也可能較加，這樣就明顯失去經(jīng)濟實用的效果[3]。

4 結(jié)語

在建設(shè)工程中，擋墻作為一種支擋輔助結(jié)構(gòu)，使用非常頻繁，擋墻工程質(zhì)量不僅關(guān)乎自身的結(jié)構(gòu)安全，更關(guān)系到主體工程的安全。合理選擇擋墻型式，不僅可以降低造價，減少工期，還能有效地保證工程質(zhì)量。本文推薦了幾種常用的擋墻組合型式，并對設(shè)計計算方法簡要闡述，希望在實際工程中起到一定的借鑒意義。

參考文獻

[1]葉書麟.地基處理工程實例應(yīng)用手冊[M]. 北京：中國建筑工業(yè)出版社.

[2]楊杰，馬興華，黃荳荳.低樁臺擋土墻基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計計算[J].水運工程，2012：12（增刊）：74-77，82.

[3]李洪亮，魏洪濤，沈可，季小川.采用樁基礎(chǔ)的懸臂式擋墻計算分析[J].公路，2009：11：111-114.

[4]趙明華.土力學(xué)與基礎(chǔ)工程[M]. 武漢：武漢理工大學(xué)出版社.

[5]丁克，戚紅祥.單排及雙排灌注樁擋墻型式的設(shè)計與應(yīng)用[J].江西水利科技.2001（第4期）：221-224，228.

（作者單位：北京城建設(shè)計發(fā)展集團股份有限公司）