裝配式擋土墻設計特點及其在市政道路中的應用

張程宏

（中國市政工程西南設計研究總院，四川成都 610081）

1 概述

隨著中國特色社會主義市場經濟的飛速發展，各地城市化進程不斷加快，擴容新建和舊城改造的城市建設力度不斷提高。為響應國家可持續地科學發展、高效率、環保低碳等方針政策，根據建質[2004]46號文“關于印發《2004年國家建筑標準設計編制工作計劃》的通知”，受中國建筑標準設計研究院委托，中國市政工程西南設計研究總院于2004年5月起，至2007年5月止，在若干次專家評審意見基礎上，編制完成了《城市道路—裝配式擋土墻》（07MR402）標準圖集。根據建質函[2007]129號文“關于批準《防火建筑構造（一）》等11項國家建筑標準設計的通知”，《城市道路—裝配式擋土墻》（07MR402）標準圖集于2008年5月在全國正式出版發行。筆者全程參與了本標準圖集的編制，于本文重點對裝配式擋土墻設計的內容、特點、效益、工藝及設計中重點難點進行剖析，目的是進一步指導施工，并對今后標準圖集升級再版提出建議。

2 裝配式擋土墻標準圖集主要內容

裝配式擋土墻分別按抗震設防烈度、碰撞荷載、地基承載力、基底摩擦系數、墻背填料綜合內摩擦角及重度等設計參數編制成墻高2～7 m的裝配式擋土墻布置圖、配筋圖、構造圖、截面尺寸及參數表、鋼筋規格及參數表，適用于地震動峰值加速度不大于0.2 g地區的城鎮各類新建、擴建或改建的快速路、主干路、次干路及支路的裝配式鋼筋混凝土扶壁式路肩擋土墻施工圖設計，公路、鐵路、水利、工民建等行業的擋土墻也可參照執行。

3 裝配式擋土墻結構

裝配式擋土墻結構為鋼筋混凝土扶壁式路肩擋土墻：基礎為現澆鋼筋混凝土，面板（含肋板）為預制鋼筋混凝土，上部結構與基礎之間采用鋼板和鋼筋焊接，見圖1、圖2。

圖1 裝配式擋土墻示意圖

4 裝配式擋土墻特點

（1）主要優點及適用性

裝配式擋土墻不同于一般整體現澆的鋼筋混凝土扶壁式擋土墻，其優點在于裝配、工期短，即擋土墻面板（含肋板）采用工廠化標準預制、現場安裝施工，縮短了建設工期，預制施工質量易于控制；且墻身輕小、占地較少，地基承載力要求較低，地基條件較差和石料缺乏地區均可采用，特別適用于大中型城市道路及橋梁引道工期要求緊張、周圍有建筑物限制、交通壓力大、地基承載力較差的路肩擋土墻施工。

（2）主要缺點

裝配式擋土墻面板及肋板需另設場地和模板做標準化預制，并須轉運、吊裝和焊接施工；工序較多，投資較普通擋土墻大。

（3）主要效益

圖2 裝配式擋土墻連接示意圖

裝配式擋土墻因工期縮短，減少了施工對周邊社會和生態環境的負面影響，減輕了城市道路建設的交通壓力，且符合節約型社會的低碳建設要求。

5 裝配式擋土墻主要施工順序

裝配式擋土墻施工主要順序為：基坑開挖、預制擋土墻面板及肋板→土質地基換填水泥穩定砂礫（碎石）層→現澆C25鋼筋混凝土底板基礎→安裝預制C30鋼筋混凝土面板及肋板→預制面板及肋板與現澆基礎的焊接→二次現澆C25鋼筋混凝土基礎頂板保護連接件、鉸縫填筑→墻背回填→現澆C30鋼筋混凝土帽石、安裝防撞護欄或欄桿。

若擋土墻下為軟土地基，擋土墻施工前須對軟土地基作專門處理以達到擋土墻承載力及變形要求。

6 裝配式擋土墻主要設計重點、難點及解決辦法

6.1 總體設計及計算

裝配式擋土墻抗滑、抗傾、基底應力等按常規擋土墻整體分析計算；面板按以扶壁為支點的懸臂梁計算；肋板按懸臂T梁計算；基礎前趾板按面板前緣為支點的懸臂梁計算，后踵板按以扶壁末端為支點的懸臂梁計算，順路線方向的后踵板按以支承于扶壁的連續梁計算；肋板與基礎之間連接采用鋼板焊接，焊縫驗算按鋼結構設計規范執行。

6.2 車輛碰撞荷載

城市立交橋匝道段，一般未設置人行道，且匝道上車輛一旦失事，不僅會破壞匝道擋墻等設施，而且將對匝道下道路造成二次重大事故。由此，考慮車輛碰撞荷載與否是本設計的重點。考慮車輛碰撞荷載，勢必加大擋土墻整體工程量和投資；不考慮車輛碰撞荷載，勢必對無人行道的道路造成安全隱患。

設計對策為按兩種情況考慮車輛碰撞荷載：

（1）對無人行道的匝道、引道或公路，采用考慮車輛碰撞荷載設計，碰撞荷載按A等級設置，墻頂護欄上車輛碰撞力P=53 kN/m。此類情況的擋土墻計算成果基本受碰撞荷載控制。

（2）對有人行道的一般道路，采用不考慮車輛碰撞荷載設計。此類情況的擋土墻計算成果基本受地震工況控制。

6.3 連接設計

根據北京、深圳等地以往工程事故分析，裝配式擋土墻事故較多發生在連接部分，就其原因主要為：連接設計薄弱、連接部分焊接未按設計和規范要求執行、連接部件未封閉完整導致腐蝕銹爛等。由此，連接設計和施工是本設計的難點。

對策：按規范加強連接設計，增加地基均勻性，減小結構不均勻沉降，及時封閉連接部件避免地下水、土、氣對連接件的腐蝕。

（1）嚴格按照《鋼結構設計規范》（GB 50017—2003）進行連接材料和焊縫設計。

（2）對于土質地基，采用換填水泥穩定砂礫石（碎石）增加地基的均勻性，減少因地基不均勻沉降導致連接失效。

（3）連接施工驗收合格后，及時澆筑底板頂層，后澆鋼筋混凝土封閉連接構件，并于表面形成坡度5%、傾向墻踵橫坡，以避免連接處積水滲入后澆混凝土內。

6.4 基礎設計

為保證擋土墻穩定和減少擋土墻基底尺寸，設計采用基底設置凸榫增加擋土墻抗滑力。但對于土質地基，開挖凸榫基坑易出現擾動并破壞地基現象，由此對擋土墻整體穩定將造成負面影響，此為設計的重點和施工難點。

對策：于土質地基換填水泥穩定砂礫石（碎石），以保證凸榫的抗滑作用，增強凸榫前土體強度，并使擋土墻基底有一個良好的應力擴散過渡層，減少因地基不均勻沉降導致結構變形。

7 再版出圖需改進之處

《城市道路—裝配式擋土墻》（07MR402）標準圖集于2008年5月在全國正式出版發行以來，較多地運用于設計和施工的工程實例上，收到了良好的效果，也獲得了很多寶貴意見。若再版出圖，設計認為需要改進以下幾點：

（1）原設計的汽車荷載標準已廢除，應采用現行公路汽車荷載標準，或采用城市道路橋梁規范修訂批準后的荷載標準。通過設計復核計算，按現行公路橋梁荷載標準，裝配式擋土墻在整體穩定、結構設計等方面均滿足規范要求，故該標準圖集仍適用于現行公路橋梁荷載標準。

（2）裝配式擋土墻的基礎二次現澆混凝土宜采用P8級防水混凝土，以更好地保護連接構件，此為裝配式擋土墻能否在設計基準期內正常使用之關鍵。

《城市道路—裝配式擋土墻》（07MR402）標準圖集已出版3年多，較多地運用于城市道路橋梁的建設，筆者熱忱歡迎社會各界對該圖集反饋更多的寶貴意見，以便圖集再版升級時的優化和完善。