青島某擋土墻設計實例

于波，閆強剛，王殿斌

(青島市勘察測繪研究院，山東青島 266032)

青島某擋土墻設計實例

于波?，閆強剛，王殿斌

(青島市勘察測繪研究院，山東青島 266032)

擋土墻設計屬于巖土工程設計范疇，本文介紹了扶壁式鋼筋混凝土擋土墻設計實例，實現了結構設計與巖土設計的結合，尤其是從巖土工程角度優化結構設計，采用了地基處理與樁基礎結合方式，在國內也是較為少見。本工程的成功建成，為山區大挖大填區建設永久性支擋結構工程的施工積累了經驗。

扶壁式擋土墻；設計；樁基礎

1 工程概況

青島日本人學校工程由青島市教育局建設，工程場區位于青島市市北區現枕海山莊工程場區西側，同安路北側，總用地面積 9 773.5 m2，擬建物為2層～3層教學樓，擬采用獨立基礎，框架結構，設計室內坪95.75 m；本場區規劃室外標高約92.0 m～95.5 m。

1.1 擋土墻概況

如圖1所示，擬建場區用地紅線A－B－C外側規劃設計標高約為82.50 m，場區規劃設計標高為92.0 m～95.5 m，因此，場區AB、BC兩側內外高差為 10.5 m～13.0 m，形成一擋土墻，根據規劃要求，用地紅線即為擋土墻墻頂線如圖2所示。另外，AB段長約112 m，外側現為空地，其內側西段距紅線(即擋土墻)約0.5 m即為規劃道路，距紅線約6 m為教學樓，東段距紅線1.5 m為操場跑道；BC段長約 104 m，外側距本場區紅線約0.5 m為枕海山莊小區規劃道路，約10 m為住宅樓，內側北段距紅線3.5 m為操場跑道，南段為規劃道路。

1.2 工程地質及水文地質條件

工程場區位于山坡北麓，原始地形整體自南向北傾斜，中部發育一沖溝，走向近南北，現沖溝已經回填，原始地形標高約65 m～95 m；現場區地形由于人工改造，形成一山前人工堆積平臺(南側依山)；平臺上標高約98 m～101 m，北側平臺下現標高78 m～85 m，東側平臺下標高約84 m～85 m，西側平臺下標高約90 m～96 m。場區地貌成因形態類型為山前剝蝕斜坡～剝蝕沖溝，后經人工回填整平改造。

場區第四系土層厚度約0.40 m～32.00 m，第四系主要由全新統人工填土層組成，下伏基巖主要為燕山晚期花崗巖局部穿插煌斑巖巖脈。其中:

第①層雜填土呈雜色，稍濕，松散，以回填花崗巖碎石、塊石及磚塊、混凝土塊等大量建筑垃圾為主，混少量粘性土、風化碎屑、砂土等，回填成分雜亂、不均。總體上場地大部分地段該層回填時間超過15年，場區東部、北部表層約5 m回填時間較短，小于3年。

圖1 擋土墻平面位置圖

圖2 擋土墻環境剖面圖

基巖:揭露基巖為粗粒花崗巖，巖面形態受原始侵蝕沖溝地貌控制，呈“V”字型展布，沿沖溝走向基巖面平均坡降25%，垂直沖溝走向基巖面坡降35%～70%。

根據勘察報告揭露，場區未見穩定分布的地下水，在場區北側約100 m處有一處水塘，該水塘常年有水，其補給來源主要來自場區南側的山坡匯水，根據上述環境及地質條件分析，場區正好位于山坡的排水通道上，在沖溝內有著比較穩定的地下水徑流，并且在雨季時，水位會有所抬升。

圖3 沿擋墻走向地質剖面圖

2 擋土墻設計

2.1 本工程難點及特點

從設計角度考慮，本工程的主要特點(也是難點)如下:

(1)墻后擬建物距離擋土墻距離較近，最近處僅6 m，而且建筑物擬采用強夯地基作為基礎持力層，因此擋土墻對墻后填土變形限制要求較高；

(2)由圖3可看出，AB段有一處沖溝，為場區南側山坡的泄水通道，全部采用雜填土回填，如何在減小墻高、確保地基穩定與區域地下水疏排方面協調統一成為又一難點；

(3)根據建筑規劃，用地紅線即為場區外墻，這樣，在有效利用場地面積方面對擋土墻的形式要求又有了一定限制。

2.2 方案論證

根據周邊環境、地質條件及上述工程特點，本擋土墻設計有兩種方案可供選擇:①重力式擋墻；②扶壁式擋墻。重力式擋墻特點是形式簡單，取材容易，施工簡便，造價較低，但比較適合高度小于10 m，對變形要求不是很嚴格的邊坡，而且重力式擋墻勢必會影響對建筑場地的充分使用，且需協調擬建物地基處理與基礎選擇等關系。扶壁式擋墻特點是形式簡單，施工簡便，適合對變形要求較嚴格的邊坡，缺點是造價比較高。考慮本工程擋墻高度將不小于15 m，且墻后全部為回填土，坡頂建筑距擋墻較近，對擋墻變形要求嚴格，因此，本工程確定采用扶壁式鋼筋混凝土擋墻。

2.3 方案設計思路

根據場區周邊環境及工程地質條件，擋墻分為兩段進行設計，一是AB段沖溝部分基礎采用樁基礎，以下伏基巖作為樁端持力層；二是其余部分全部采用天然地基，以強風化巖石作為基礎持力層。設計基底標高統一確定為80.00 m。主要設計內容如下:

(1)截面尺寸確定

擋墻墻高15 m，埋深2.5 m，根據相關要求，扶壁間距取6.0 m，立板頂端厚取 400 mm，下端厚由計算確定。底板分為墻趾板與墻踵板，其厚度由計算決定。擋土墻底寬暫取10 m，最后通過計算調整。該擋土墻采用上部懸臂、下部帶扶壁的鋼筋混凝土擋土墻。如圖2、圖3所示。

(2)計算參數確定

混凝土等級為C30，墻后填土(按夯后考慮)內摩擦角φ＝30°，粘聚力c＝0 kPa，容重γ＝18 kN/m3，墻基(強風化花崗巖)的地基承載力特征值fak＝1 000 kPa，墻底摩擦系數為0.5。

(3)計算土壓力

扶壁式擋土墻墻背垂直、光滑，地面水平，適合采用朗肯理論公式計算。對于高大擋土墻，通常不允許出現達到極限狀態時的位移值，由于位移值不能達到極限狀態，土壓力值應取主動土壓力和靜止土壓力的某一中間值。因此，在土壓力計算式中應計入增大系數，該擋土墻取1.2。地面活荷載取20 kPa。

(4)穩定性驗算

主要包括抗滑穩定性驗算，安全系數為1.3；抗傾覆穩定性驗算，安全系數為1.6；地基承載力驗算。

(5)結構設計

主要包括立板設計(分上部懸臂部分和下部扶壁部分)，底板設計(分為采用天然地基和采用樁基礎兩部分)，扶壁設計(分為采用天然地基和采用樁基礎兩部分)，樁基礎設計。在扶壁設計過程中，針對扶壁受拉荷載比較大，受拉鋼筋配筋量很大的問題，采用結合土壓力分布特點，分段進行布置。樁基礎的設計是本工程一大難點，主要問題是承受水平荷載較大，針對這一問題，我們采用加固樁間土以提高樁基水平承載力的方法，初步確定采用強夯法加固樁間雜填土。

(6)地下水處理

擋土墻立板沿高度每3 m設置一排泄水孔，呈網格狀布置，泄水孔為直徑150 mm的圓孔，斜率為5%，泄水孔采用PVC管，進水口用土工織物包扎。最下一排泄水孔的出口距離地面300 mm，進水口底部鋪設厚不小于500 mm的粘土隔水層，墻背進水口位置鋪設卵石濾水層，厚度不小于1 000 mm。

圖4 扶壁式擋土墻平立面圖

圖5 樁基礎布置圖

圖6 采用天然地基部分結構設計圖

3 地基處理與擋墻施工中有關問題

墻后建筑設計確定采用夯后人工地基，為保證擋土墻穩定性，決定首先對擬建物地基土進行強夯處理，同時為保證開挖擋土墻時邊坡穩定性，強夯范圍應處理至擋土墻位置。強夯地基檢測合格后，開始開挖擋土墻地基，開挖至設計標高80.00 m處，分段進行擋土墻墻體施工及樁基礎施工。原設計方案要求對采用樁基礎部分的基底填土先進行夯實，基槽開挖后，考慮到周邊開挖形成的填土坡較高，進行夯實會對邊坡產生不利影響。經研究決定先進行樁基礎施工，施工完成后在對樁間土進行注漿處理。考慮到注漿施工可能有礙地下水流通，結合樁基受水力特征，僅對樁基上部4 m～5 m范圍內土層進行注漿加固，樁長4 m～5 m以下仍有5 m～10 m深度未進行處理，有效解決了地下水問題。

4 變形監測

4.1 監測內容及監測數據

監測內容主要包括擋土墻墻頂水平位移、垂直位移監測、擋土墻傾斜度監測及擋土墻墻后土體垂直位移監測。該擋土墻監測時間從2008年1月3日開始，設計監測周期為2年，到2009年12月17日為止，共監測18次，該時間跨越枯水期到豐水期，從冬季到夏季，監測結果如下:

(1)擋土墻頂位移監測

監測點平面布置圖如圖7所示。

圖7 水平及垂直位移監測點布置圖

水平位移統計表 表1

垂直位移統計表 表2

(2)擋土墻內土體垂直位移監測

監測點平面布置圖如圖7

垂直位移統計表 表3

4.2 監測結果分析

(1)通過擋土墻墻頂水平位移偏移量可看出，基本各點均有偏移，中間偏移量稍大，兩側偏移量較小，但整體位移較小；

(2)從擋土墻墻頂水平位移偏移量可看出，擋土墻本身基本上沒有沉降，穩定性較好；

(3)從擋土墻后土體垂直位移偏移量可看出，墻后土體均有沉降，但均較小，認為是土體內部自重固結造成，與擋土墻無關；

(4)由目前監測資料可看出，本擋土墻工程穩定可靠，滿足了設計及施工要求。

5 小 結

監測反饋資料表明:擋土墻穩定、安全，能夠保證墻后建筑物及其他設施的結構及使用安全，對周邊環境影響很小，達到了預期的目的，工程質量優良。

本工程采用扶壁式鋼筋混凝土擋土墻方式，高度達到15 m，而且同時采用天然地基與樁基礎結合方式進行設計，在國內也是較為少見。本工程的成功建成，為山區大挖大填區建設永久性支擋結構工程的施工積累了經驗。

[1]GB50007－2002.建筑地基基礎設計規范.

[2]JGJ94－2008.建筑樁基技術規范.

[3]GB0010－2002.混凝土結構設計規范.

[4]陳仲頤，周景星，王洪瑾.土力學.北京:清華大學出版社，2006

[5]尉希成.支擋結構設計手冊.北京:中國建筑工業出版社，1987

Retaining Wall Design Example in Qingdao

Yu Bo，Yan QiangGang，Wang DianBin
(Qingdao Institute of Survey and Investigation，Qingdao 266032，China)

Retaining wall design belongs to the scope of geotechnical design.This article describes the buttress－type reinforced concrete retaining wall design example，and achieve the structural design and geotechnical design combination，especially from the perspective of optimizing the structure design of geotechnical engineering.Used the ground treatment and the pile foundation union way in the country is also very rare.The success of this project completed，in order to fill in areas of mountain big dig construction of large permanent bracing structural engineering construction gained valuable experience.

buttress－type reinforced concrete retaining wall；design；pile foundation

1672－8262(2010)03－159－04

TU222

B

2010—03—24

于波(1977—)，男，工程師，主要從事巖土工程勘察、設計、施工、治理工作。