擋土墻選型與設計

顏承柱

（遼寧省清河水庫管理局，遼寧 鐵嶺 112003）

擋土墻選型與設計

顏承柱

（遼寧省清河水庫管理局，遼寧 鐵嶺 112003）

文章介紹了擋土墻的設計,對擋土墻的結構選型、材料選型以及對影響擋土墻安全性的各種因素進行了分析。提出擋土墻無論從選型還是在具體設計或施工中，都要遵守安全、經濟、合理的原則。

擋土墻；選型；設計

城市化的快速發展，建筑空間擁劑和城市綠地的減少以及道路交通的迅速發展，擋土墻的設計在工程設計中遇到的機率日趨頻繁，擋土墻的設計尤為重要的是選型，它是關系工程安全，經濟損失等方面的大問題，尤其在地形復雜的山區或丘陵地區，經常遇到建筑場地起伏不平、高差較大的情況，既要保證建筑場地的美觀實用，又要最大限度地減少土方量的平整，降低造價，其辦法就是設置擋土墻。

擋土墻有重力式、減力板式、懸臂式、扶壁式、錨桿式及板樁式等多種形式。這些形式各有優缺點，在實際應用中針對其各自特點合理運用，方能取得安全、合理、經濟的效果。

1 擋土墻的選型

擋土墻除可按結構形式劃分為重力式、懸臂式、扶壁式、減力板式等外，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。實際情況中的選用應根據工程需要、土質情況、材料供應、施工技術及造價等因素合理選擇。

1.1 重力式擋土墻

重力式擋土墻一般由塊石、毛石砌筑，它靠自身的重力來抵抗土壓力。由于其結構簡單、施工方便、取材容易而得到廣泛應用。根據墻背傾角的不同,重力式擋土墻可分為仰斜、豎直和俯斜三種。按主動土壓力大小，重力式擋土墻要優先采用仰斜擋土墻，豎直次之，俯斜少用。仰斜式的墻后填土較困難，用于護坡時較為合理，墻背豎直或俯斜式用于填方較省勁。重力式擋土墻的頂寬不宜小于500 mm，底寬約為墻高的1/2～1/3，墻高較小且填土質量好的墻，初算時底寬可取墻高的1/3。為了減少墻身材料，墻體在地面以下部分可做成臺階式,以增加墻體抗傾覆的穩定性。墻底埋深應不小于500 mm，為了增大墻底的抗滑能力,基底可做成逆坡。重力式擋土墻的缺點是當墻高超過5 m時，要保證其穩定性，勢必造成很大的體量，材料用量較多，不太經濟。

1.2 減力板式擋土墻

當墻高介于5 m和8 m之間時，采用減力板式擋土墻較為合理，減力板式擋土墻最大的特點就是利用中間部位的減力板將土壓力削減，使得擋土墻底部的土壓力減弱；減力板式擋土墻的底寬約為墻高的2/5，減力板寬度一般在墻高的1/3左右；減力板的配筋計算荷載要取板上土重的1.5倍再加活荷載；墻底埋深應大于600 mm；減力板擋土墻的截面斷面小，較重力式擋土墻節省材料；工作原理介于重力式和懸臂式擋土墻之間。

1.3 懸臂式和扶壁式擋土墻

當墻高大于8 m時，墻的穩定主要依靠墻踵懸壁以上土重維持。墻體內設置鋼筋承受拉應力，故墻身截面較小，因此，選用鋼筋混凝土懸臂式較為合理。當墻高大于10 m時，豎壁所受的彎矩和產生的撓度都較大，為了經濟合理必須選用扶壁式。扶壁間填土增加抗滑和抗傾覆能力，一般用于重要的大型土建工程。

懸臂式和扶壁式擋土墻（圖1）在設計計算時，為了使擋土墻產生很好的抗傾覆和抗滑移效果，底板伸入墻內的寬度應大于墻外的寬度，其合理的寬度應是墻外寬度的1.5～2倍。墻壁及底板的受力計算可根據混凝土結構原理進行。當墻高大于10 m時，為了減小造價，必須沿墻身縱向，每隔一定距離(0.3～0.6倍墻高)設置一道扶壁。扶壁底部伸入土中寬度可取墻高的1/3較為合理、經濟。在進行扶壁式擋土墻設計時，可將墻身及墻踵作為三邊固定的板，進行計算較為正確。

1.4 錨桿擋土墻

錨桿擋土墻由鋼筋混凝土墻板及錨固于穩定土層的地錨組成。錨桿可通過鉆孔灌漿、開挖預埋或擰入等方法設置。其作用是將墻體所承受的土壓力傳遞到土內部，從而維持擋土墻的穩定。錨固段應在主動狀態滑動面以外,其長度為3～7 m，錨桿擋土墻（圖2）可作為邊坡或深基坑坑壁的支護結構。若基坑鄰近有高層建筑時，為了避免產生不利影響，不宜采用地錨，而應采用地下連續墻或水泥土攪拌樁擋土。

2 擋土墻的設計

擋土墻的設計主要是擋土墻的強度驗算、穩定驗算、基礎驗算以及施工要求，他關系到工程的安全和環境安全。

2.1 擋土墻的墻身強度驗算

墻身強度的驗算，一般選在墻截面突變處，例如墻底臺階的上截面，減力板式擋土墻的減力板上板面等部位。對于重力式擋土墻來說，驗算時，先計算此截面以上的墻體的重力和相應高度的主動土壓力，求得該截面的內力，然后進行抗壓強度和抗剪強度驗算。

對于混凝土擋土墻以及減力板擋土墻的減力板來說，可根據彎矩和剪力計算根部的截面大小，來決定配筋的多少。在構造上，可按鋼筋混凝土懸挑板設計，根部截面厚，端部截面薄，鋼筋的用量可根據內力包絡圖的結果，進行上下鋼筋量分別配置。

2.2 擋土墻的穩定性驗算

擋土墻的穩定驗算包括抗傾覆驗算和抗滑移驗算。擋土墻的截面尺寸一般按試算法確定，即先根據擋土墻的工程地質、填土性質以及墻身材料和施工條件等憑經驗初步擬定截面尺寸，然后進行驗算。如不滿足要求，則修改截面尺寸或采取其他措施。特別需注意的是在軟弱地基上傾覆時，墻趾可能陷入土中，力矩中心點內移，導致抗傾覆安全系數降低，有時甚至會沿圓弧滑動而發生整體破壞。因此，驗算時應注意土的壓縮性。作用在擋土墻上的荷載有：墻體受的重力，主動土壓力以及墻底反力和墻面埋入土中部分所受被動土壓力，后者一般可忽略不計，其結果偏于安全。墻體按實際土的重度計算，計算土壓力時，荷載采用標準值。在設計計算中，擋土墻的截面和底寬一般由抗滑移穩定驗算控制，但從許多提供的資料來看，擋土墻的破壞，絕大多數為傾覆所致,這說明在抗滑移方面一般有較大的安全儲備。

2.3 擋土墻的基底壓力驗算

擋土墻在自重及土壓力的垂直分力作用下,基底壓力按線性分布計算。其驗算方法及要求完全同天然地基淺基礎驗算方法。

擋土墻的基底壓力應小于地基承載力。否則，地基將喪失穩定性而產生整體滑動。擋土墻基底常屬偏心受壓情況。即要求墻底平均壓力小于地基承載力f，且墻底邊緣最大壓力不大于1.2 f。同時要求偏心距不大于b/4（b為擋土墻的墻身寬度）。

當場地為濕陷性黃土地基時，擋土墻基底應按濕陷性黃土規范進行地基處理。

2.4 擋土墻后背填土要求

根據調查資料顯示，擋土墻后沒有采取排水措施或是排水措施失效，是擋土墻倒塌的主要原因之一。由于地表水流入填土中使填土的抗剪強度降低，并產生水壓力的作用。因此，墻身應設置泄水孔，其孔徑不宜小于100 mm，外斜坡度為5%，間距2～3 m。一般常在墻后做寬約500 mm的碎石濾水堆囊，以利排水和防止填土中細粒土的流失。墻身高度大的，還應在中部設置盲溝。墻后填土宜選擇透水性較強的填料。當采用粘性土作為填料時，宜摻入碎石，以增大土的透水性。墻后填土均應分層夯實。在墻頂和墻底標高處宜鋪設粘土防水層。墻頂處的防水層可阻止或減少地表水滲入填土中，設置于墻底標高上的防水層，可避免水流進墻底地基土而造成地基承載力和擋土墻抗滑移能力的降低。此外，擋土墻應每隔10～20 m設置伸縮縫,縫寬可取20 mm左右。相鄰兩段擋土墻基底高差較大時,應按高比長等于1∶2放階,階高0.5 m。

3 結語

綜上所述，擋土墻無論從選型還是在具體設計或施工中都貫穿著安全、經濟、合理的原則。尤其在地形復雜的山區或丘陵地區，擋土墻工程復雜且占很大投資比重，因此，合理的選擇擋土墻的形式，做好擋土墻的優化設計，搞好施工要求是工程建設的首要任務；對工程的安全、經濟、合理、美觀意義重大。

［1］吳湘興.土力學及地基基礎［M］.武漢：武漢大學出版社，1992.

［2］陳希哲.土力學地基基礎［M］.北京：清華大學出版社，1984，8.

［3］GB5000722002，建筑地基基礎設計規范［S］.

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