擋土墻的優化設計實例分析

馮玲章+楊貴強+陳瓊

摘 要：在擋土墻實際設計及施工過程中，為了既保證建筑物本身的質量及安全，又要達到經濟的最優化，需要根據場地條件、地質情況等進行綜合考慮，選擇合理的擋土墻形式。

關鍵詞：擋土墻；質量；安全；經濟；合理

中圖分類號：TU476 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）11-0015-02

在工程設計及施工過程中，為了保證建筑物的質量及安全，防止建筑物周邊回填土的傾覆或滑移，通常應設置擋土墻。擋土墻的形式多樣，有重力式、懸臂式、扶壁式、錨桿式及板樁式等多種形式，應根據場地條件、地質情況、土壤含水率等綜合考慮，進行合理選擇及應用。

1 擋土墻形式的選用

1.1 重力式擋土墻

重力式擋土墻一般用塊石、磚或素混凝土筑成，它主要是依靠擋土墻自身的重力保持穩定，通常適用于高度小于5 m的低擋土墻。根據墻背傾斜情況，重力式擋墻分為俯斜式擋墻、仰斜式擋墻、直立式擋墻和衡重式擋墻以及其他形式擋墻。主要的特點是結構簡單、施工方便、施工工期短、就地取材、對地基承載力要求高、工程量大、沉降量大。

1.2 懸臂式和扶壁式擋土墻

當墻高大于5 m時，墻的穩定主要依靠墻踵懸臂以上土重維持，此時多選用懸臂式擋土墻，它的懸臂部分的拉應力由鋼筋來承受。主要的特點是截面尺寸小、施工方便、對地基承載力要求不高，但所需工作面較大。當擋土墻的墻高大于10 m時，為了增加懸臂的抗彎剛度，通常需沿墻每隔0.8～1.0 H設置一道扶壁，即采用扶壁式擋土墻。主要的特點是工程量小、對地基承載力要求不高、工藝較懸臂式擋土墻結構復雜。

1.3 錨桿、錨定板式擋土墻

錨定板擋土墻由預制的鋼筋混凝土墻面板、立柱、鋼拉桿和埋在填土中的錨定板所組成。錨桿擋土墻通常由立柱、墻面板和錨桿三部分組成的輕型支擋結構。主要的特點是結構輕、柔性大、工程量少、造價低、施工工藝較復雜。適用于地基承載力較低的重要工程，墻高可達27 m。

2 土壓力計算理論

在計算土壓力過程中，均將鐵路列車活載、汽車活載等等效成均布荷載。土壓力計算理論主要包括庫侖理論、朗金理論、第二破裂面理論。

2.1 庫侖理論計算式

3 實例分析

舉例分析一房地產開發項目，項目結構設計為兩層整體地下室，基礎采用樁筏基礎，在實際施工過程中，地下室結構分南、北兩段進行施工。在南段施工完成后，需在已施工的南段地下室底板上設置擋土墻用于抵擋北段未施工段的側向土壓力，以保護南段已完地下室結構的質量及安全，此擋土墻為臨時性擋墻，后期進行北段施工時需進行拆除。挖方邊坡坡頂不遠處緊靠長江，因此地下水較為充沛，但為保證地下室結構安全，擋土墻上不能設置泄水孔。場地地基為淤泥質粘性土層和雜填土，地基承載力較差。地下室挖深約為7 m左右，南北分隔擋土墻東西長120 m，因為高差較大，為了減少工程難度、降低造價，在擋土墻北段采取了分級放坡的措施，第二級坡高度與地下二層頂板高度水平，北側土體高度約為4 m。根據施工條件及本場地地質條件，宜采用懸臂式或扶壁式擋土墻。

4 擋土墻的計算及選擇

擋土墻北側假定地面活荷載為4 kN/m2，土體側向壓力系數0.5，回填土容重20 kN/m3，回填土浮容重10 kN/m3，地下水容重10 kN/m3，擋土墻頂部、底部考慮為簡支支座。擋土墻按承載力極限狀態設計，土壓力按照庫侖理論計算式計算，荷載分布如圖1所示。假定擋土墻按上下寬度一樣設置，需進行基底應力的滿足驗算、抗滑動及抗傾覆穩定系數驗算、墻身的強度驗算等方面的驗算。

第一種設計方案、假設采用懸臂式擋土墻，材料選用鋼筋混凝土。經過計算，確定擋土墻厚度為250 mm，水平鋼筋采用水平鋼筋14@20，豎向鋼筋16@150，基礎采用已施工完成的筏板。

第二種設計方案、假設采用扶壁式擋土墻，材料采用燒結普通實心磚。經過計算，確定擋土墻厚度為1 100 mm，砂漿強度應大于等于Mu10，扶壁間距為4 m，基礎采用已施工完成的筏板，上部并應設置壓頂梁。

按照第一種設計方案，施工工藝較為復雜，所用施工配件較多，工期較長，拆除難度較大，單價4 417 元/延米，合計造價約為53萬元。若采用第二種設計方案，施工工藝簡單，工期較長，拆除較為方便，單價4 000 元/延米，合計造價約為48萬元。從這兩種設計方案考慮施工及造價，應采用第二種方案。但在實際設計過程中，本項目采用了第一種與第二種方案進行了優化，提出了另外一種方案。采用通長鋼筋布置的扶壁式擋土墻，材料采用燒結普通實心磚。經過計算，確定擋土墻厚度為500 mm，普通燒結實心磚強度大于等于Mu10，沿墻高每半米設置通長布置的8雙排鋼筋，扶壁間距為4 m，基礎采用已施工完成的筏板，設計方案如圖2所示。此種設計方案施工簡單，易于拆除，工期較短，單價2 583 元/延米，合計造價約為31萬元。

在實際施工過程及使用過程中，擋土墻結構完好，強度較高，且偏移量較小，達到了安全、經濟、適用的要求。

5 結 語

在進行整體地下室分段施工時，應根據本場地條件，選擇合適的擋土墻類型。在確定擋土墻類型的情況下，若采用實心磚砌體進行設計及施工，在擋土墻中設置一定量的鋼筋，即可以減少擋土墻厚度，又可加強擋土墻的抗彎及抗剪性能，還保持了擋土墻自身的穩定性，達到了工程節省造價，并降低施工難度，值得在類型項目中進行運用。

參考文獻：

[1] GB 50330-2002，建筑邊坡工程技術規范[S].

[2] 陳仲頤.土力學[M].北京：清華大學出版社，2007.

[3] GB 50010-2010，混凝土結構設計規范[S].

[4] GB 50003-2001，砌體結構設計規范[S].endprint

摘 要：在擋土墻實際設計及施工過程中，為了既保證建筑物本身的質量及安全，又要達到經濟的最優化，需要根據場地條件、地質情況等進行綜合考慮，選擇合理的擋土墻形式。

關鍵詞：擋土墻；質量；安全；經濟；合理

中圖分類號：TU476 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）11-0015-02

在工程設計及施工過程中，為了保證建筑物的質量及安全，防止建筑物周邊回填土的傾覆或滑移，通常應設置擋土墻。擋土墻的形式多樣，有重力式、懸臂式、扶壁式、錨桿式及板樁式等多種形式，應根據場地條件、地質情況、土壤含水率等綜合考慮，進行合理選擇及應用。

1 擋土墻形式的選用

1.1 重力式擋土墻

重力式擋土墻一般用塊石、磚或素混凝土筑成，它主要是依靠擋土墻自身的重力保持穩定，通常適用于高度小于5 m的低擋土墻。根據墻背傾斜情況，重力式擋墻分為俯斜式擋墻、仰斜式擋墻、直立式擋墻和衡重式擋墻以及其他形式擋墻。主要的特點是結構簡單、施工方便、施工工期短、就地取材、對地基承載力要求高、工程量大、沉降量大。

1.2 懸臂式和扶壁式擋土墻

當墻高大于5 m時，墻的穩定主要依靠墻踵懸臂以上土重維持，此時多選用懸臂式擋土墻，它的懸臂部分的拉應力由鋼筋來承受。主要的特點是截面尺寸小、施工方便、對地基承載力要求不高，但所需工作面較大。當擋土墻的墻高大于10 m時，為了增加懸臂的抗彎剛度，通常需沿墻每隔0.8～1.0 H設置一道扶壁，即采用扶壁式擋土墻。主要的特點是工程量小、對地基承載力要求不高、工藝較懸臂式擋土墻結構復雜。

1.3 錨桿、錨定板式擋土墻

錨定板擋土墻由預制的鋼筋混凝土墻面板、立柱、鋼拉桿和埋在填土中的錨定板所組成。錨桿擋土墻通常由立柱、墻面板和錨桿三部分組成的輕型支擋結構。主要的特點是結構輕、柔性大、工程量少、造價低、施工工藝較復雜。適用于地基承載力較低的重要工程，墻高可達27 m。

2 土壓力計算理論

在計算土壓力過程中，均將鐵路列車活載、汽車活載等等效成均布荷載。土壓力計算理論主要包括庫侖理論、朗金理論、第二破裂面理論。

2.1 庫侖理論計算式

3 實例分析

舉例分析一房地產開發項目，項目結構設計為兩層整體地下室，基礎采用樁筏基礎，在實際施工過程中，地下室結構分南、北兩段進行施工。在南段施工完成后，需在已施工的南段地下室底板上設置擋土墻用于抵擋北段未施工段的側向土壓力，以保護南段已完地下室結構的質量及安全，此擋土墻為臨時性擋墻，后期進行北段施工時需進行拆除。挖方邊坡坡頂不遠處緊靠長江，因此地下水較為充沛，但為保證地下室結構安全，擋土墻上不能設置泄水孔。場地地基為淤泥質粘性土層和雜填土，地基承載力較差。地下室挖深約為7 m左右，南北分隔擋土墻東西長120 m，因為高差較大，為了減少工程難度、降低造價，在擋土墻北段采取了分級放坡的措施，第二級坡高度與地下二層頂板高度水平，北側土體高度約為4 m。根據施工條件及本場地地質條件，宜采用懸臂式或扶壁式擋土墻。

4 擋土墻的計算及選擇

擋土墻北側假定地面活荷載為4 kN/m2，土體側向壓力系數0.5，回填土容重20 kN/m3，回填土浮容重10 kN/m3，地下水容重10 kN/m3，擋土墻頂部、底部考慮為簡支支座。擋土墻按承載力極限狀態設計，土壓力按照庫侖理論計算式計算，荷載分布如圖1所示。假定擋土墻按上下寬度一樣設置，需進行基底應力的滿足驗算、抗滑動及抗傾覆穩定系數驗算、墻身的強度驗算等方面的驗算。

第一種設計方案、假設采用懸臂式擋土墻，材料選用鋼筋混凝土。經過計算，確定擋土墻厚度為250 mm，水平鋼筋采用水平鋼筋14@20，豎向鋼筋16@150，基礎采用已施工完成的筏板。

第二種設計方案、假設采用扶壁式擋土墻，材料采用燒結普通實心磚。經過計算，確定擋土墻厚度為1 100 mm，砂漿強度應大于等于Mu10，扶壁間距為4 m，基礎采用已施工完成的筏板，上部并應設置壓頂梁。

按照第一種設計方案，施工工藝較為復雜，所用施工配件較多，工期較長，拆除難度較大，單價4 417 元/延米，合計造價約為53萬元。若采用第二種設計方案，施工工藝簡單，工期較長，拆除較為方便，單價4 000 元/延米，合計造價約為48萬元。從這兩種設計方案考慮施工及造價，應采用第二種方案。但在實際設計過程中，本項目采用了第一種與第二種方案進行了優化，提出了另外一種方案。采用通長鋼筋布置的扶壁式擋土墻，材料采用燒結普通實心磚。經過計算，確定擋土墻厚度為500 mm，普通燒結實心磚強度大于等于Mu10，沿墻高每半米設置通長布置的8雙排鋼筋，扶壁間距為4 m，基礎采用已施工完成的筏板，設計方案如圖2所示。此種設計方案施工簡單，易于拆除，工期較短，單價2 583 元/延米，合計造價約為31萬元。

在實際施工過程及使用過程中，擋土墻結構完好，強度較高，且偏移量較小，達到了安全、經濟、適用的要求。

5 結 語

在進行整體地下室分段施工時，應根據本場地條件，選擇合適的擋土墻類型。在確定擋土墻類型的情況下，若采用實心磚砌體進行設計及施工，在擋土墻中設置一定量的鋼筋，即可以減少擋土墻厚度，又可加強擋土墻的抗彎及抗剪性能，還保持了擋土墻自身的穩定性，達到了工程節省造價，并降低施工難度，值得在類型項目中進行運用。

參考文獻：

[1] GB 50330-2002，建筑邊坡工程技術規范[S].

[2] 陳仲頤.土力學[M].北京：清華大學出版社，2007.

[3] GB 50010-2010，混凝土結構設計規范[S].

[4] GB 50003-2001，砌體結構設計規范[S].endprint

摘 要：在擋土墻實際設計及施工過程中，為了既保證建筑物本身的質量及安全，又要達到經濟的最優化，需要根據場地條件、地質情況等進行綜合考慮，選擇合理的擋土墻形式。

關鍵詞：擋土墻；質量；安全；經濟；合理

中圖分類號：TU476 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）11-0015-02

在工程設計及施工過程中，為了保證建筑物的質量及安全，防止建筑物周邊回填土的傾覆或滑移，通常應設置擋土墻。擋土墻的形式多樣，有重力式、懸臂式、扶壁式、錨桿式及板樁式等多種形式，應根據場地條件、地質情況、土壤含水率等綜合考慮，進行合理選擇及應用。

1 擋土墻形式的選用

1.1 重力式擋土墻

重力式擋土墻一般用塊石、磚或素混凝土筑成，它主要是依靠擋土墻自身的重力保持穩定，通常適用于高度小于5 m的低擋土墻。根據墻背傾斜情況，重力式擋墻分為俯斜式擋墻、仰斜式擋墻、直立式擋墻和衡重式擋墻以及其他形式擋墻。主要的特點是結構簡單、施工方便、施工工期短、就地取材、對地基承載力要求高、工程量大、沉降量大。

1.2 懸臂式和扶壁式擋土墻

當墻高大于5 m時，墻的穩定主要依靠墻踵懸臂以上土重維持，此時多選用懸臂式擋土墻，它的懸臂部分的拉應力由鋼筋來承受。主要的特點是截面尺寸小、施工方便、對地基承載力要求不高，但所需工作面較大。當擋土墻的墻高大于10 m時，為了增加懸臂的抗彎剛度，通常需沿墻每隔0.8～1.0 H設置一道扶壁，即采用扶壁式擋土墻。主要的特點是工程量小、對地基承載力要求不高、工藝較懸臂式擋土墻結構復雜。

1.3 錨桿、錨定板式擋土墻

錨定板擋土墻由預制的鋼筋混凝土墻面板、立柱、鋼拉桿和埋在填土中的錨定板所組成。錨桿擋土墻通常由立柱、墻面板和錨桿三部分組成的輕型支擋結構。主要的特點是結構輕、柔性大、工程量少、造價低、施工工藝較復雜。適用于地基承載力較低的重要工程，墻高可達27 m。

2 土壓力計算理論

在計算土壓力過程中，均將鐵路列車活載、汽車活載等等效成均布荷載。土壓力計算理論主要包括庫侖理論、朗金理論、第二破裂面理論。

2.1 庫侖理論計算式

3 實例分析

舉例分析一房地產開發項目，項目結構設計為兩層整體地下室，基礎采用樁筏基礎，在實際施工過程中，地下室結構分南、北兩段進行施工。在南段施工完成后，需在已施工的南段地下室底板上設置擋土墻用于抵擋北段未施工段的側向土壓力，以保護南段已完地下室結構的質量及安全，此擋土墻為臨時性擋墻，后期進行北段施工時需進行拆除。挖方邊坡坡頂不遠處緊靠長江，因此地下水較為充沛，但為保證地下室結構安全，擋土墻上不能設置泄水孔。場地地基為淤泥質粘性土層和雜填土，地基承載力較差。地下室挖深約為7 m左右，南北分隔擋土墻東西長120 m，因為高差較大，為了減少工程難度、降低造價，在擋土墻北段采取了分級放坡的措施，第二級坡高度與地下二層頂板高度水平，北側土體高度約為4 m。根據施工條件及本場地地質條件，宜采用懸臂式或扶壁式擋土墻。

4 擋土墻的計算及選擇

擋土墻北側假定地面活荷載為4 kN/m2，土體側向壓力系數0.5，回填土容重20 kN/m3，回填土浮容重10 kN/m3，地下水容重10 kN/m3，擋土墻頂部、底部考慮為簡支支座。擋土墻按承載力極限狀態設計，土壓力按照庫侖理論計算式計算，荷載分布如圖1所示。假定擋土墻按上下寬度一樣設置，需進行基底應力的滿足驗算、抗滑動及抗傾覆穩定系數驗算、墻身的強度驗算等方面的驗算。

第一種設計方案、假設采用懸臂式擋土墻，材料選用鋼筋混凝土。經過計算，確定擋土墻厚度為250 mm，水平鋼筋采用水平鋼筋14@20，豎向鋼筋16@150，基礎采用已施工完成的筏板。

第二種設計方案、假設采用扶壁式擋土墻，材料采用燒結普通實心磚。經過計算，確定擋土墻厚度為1 100 mm，砂漿強度應大于等于Mu10，扶壁間距為4 m，基礎采用已施工完成的筏板，上部并應設置壓頂梁。

按照第一種設計方案，施工工藝較為復雜，所用施工配件較多，工期較長，拆除難度較大，單價4 417 元/延米，合計造價約為53萬元。若采用第二種設計方案，施工工藝簡單，工期較長，拆除較為方便，單價4 000 元/延米，合計造價約為48萬元。從這兩種設計方案考慮施工及造價，應采用第二種方案。但在實際設計過程中，本項目采用了第一種與第二種方案進行了優化，提出了另外一種方案。采用通長鋼筋布置的扶壁式擋土墻，材料采用燒結普通實心磚。經過計算，確定擋土墻厚度為500 mm，普通燒結實心磚強度大于等于Mu10，沿墻高每半米設置通長布置的8雙排鋼筋，扶壁間距為4 m，基礎采用已施工完成的筏板，設計方案如圖2所示。此種設計方案施工簡單，易于拆除，工期較短，單價2 583 元/延米，合計造價約為31萬元。

在實際施工過程及使用過程中，擋土墻結構完好，強度較高，且偏移量較小，達到了安全、經濟、適用的要求。

5 結 語

在進行整體地下室分段施工時，應根據本場地條件，選擇合適的擋土墻類型。在確定擋土墻類型的情況下，若采用實心磚砌體進行設計及施工，在擋土墻中設置一定量的鋼筋，即可以減少擋土墻厚度，又可加強擋土墻的抗彎及抗剪性能，還保持了擋土墻自身的穩定性，達到了工程節省造價，并降低施工難度，值得在類型項目中進行運用。

參考文獻：

[1] GB 50330-2002，建筑邊坡工程技術規范[S].

[2] 陳仲頤.土力學[M].北京：清華大學出版社，2007.

[3] GB 50010-2010，混凝土結構設計規范[S].

[4] GB 50003-2001，砌體結構設計規范[S].endprint