道路工程中路基擋土墻的設(shè)計(jì)分析

佛山市三水區(qū)南山鎮(zhèn)國(guó)土城建和水務(wù)局 528100

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的飛躍式發(fā)展，城市建設(shè)也得到相當(dāng)程度的發(fā)展，建筑空間和綠地的減少以及我國(guó)道路交通的快速發(fā)展，為了節(jié)約土地美化城市，擋土墻工程則成為極為重要的一部分。

關(guān)鍵詞：擋土墻的設(shè)計(jì)；前期準(zhǔn)備；策略

1、引言

近年來(lái)，隨著城市的發(fā)展，新建城區(qū)的擴(kuò)大，在設(shè)計(jì)施工中擋土墻的應(yīng)用越來(lái)越大。擋土墻是指防止土體坍塌或截?cái)嗤疗卵由?，支承填土和物料并保證其穩(wěn)定的構(gòu)筑物。作為土建設(shè)計(jì)人員，應(yīng)充分重視擋土墻設(shè)計(jì)，做好前期準(zhǔn)備工作，同時(shí)要慎重方案設(shè)計(jì)，精心計(jì)算，依據(jù)計(jì)算結(jié)果及現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況合理選擇斷面尺寸，既要確保工程安全，又不造成投資浪費(fèi)。

2、擋土墻的設(shè)計(jì)

通常進(jìn)行擋土墻設(shè)計(jì)時(shí)考慮的因素為：擋墻的強(qiáng)度、擋墻的穩(wěn)定性、擋墻基礎(chǔ)的穩(wěn)定性等其他工程施工條件和環(huán)境因素。

（1）擋土墻的墻身強(qiáng)度驗(yàn)算。對(duì)于擋墻自身的強(qiáng)度要達(dá)到能滿足抵抗土壓力的要求，在設(shè)計(jì)時(shí)常通過(guò)選取一些特殊的和代表性的截面進(jìn)行驗(yàn)算，如減力板擋墻的墻面板的部位、墻面變化的部位等。對(duì)重力式的擋土墻進(jìn)行驗(yàn)算時(shí)，主要是計(jì)算墻體的重力和土體的壓力，然后進(jìn)行抗力驗(yàn)算，以滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）擋土墻的穩(wěn)定性驗(yàn)算。通常所指的擋墻穩(wěn)定性主要包括兩個(gè)方面：擋墻抗傾覆的能力和擋墻抗滑移的能力。從以往的許多工程實(shí)例來(lái)看，擋墻的破壞，以傾覆的居多，擋墻在抗滑移方面還是有一定的安全儲(chǔ)備的。設(shè)計(jì)擋墻時(shí)，先通過(guò)工程的地質(zhì)條件，土質(zhì)的性質(zhì)以及材料供應(yīng)等方面來(lái)初步確定，試算擋墻的截面尺寸。初步確定截面后進(jìn)行驗(yàn)算，看是否滿足承載力要求，若滿足即可，若不滿足則進(jìn)行截面調(diào)整或再次進(jìn)行試算，以滿足設(shè)計(jì)要求為止。同時(shí)，在進(jìn)行驗(yàn)算時(shí)要考慮土的壓縮性，對(duì)軟弱地基的壓縮性可導(dǎo)致?lián)鯄Φ目箖A覆能力下降。

（3）擋土墻的基底壓力驗(yàn)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(jì)算。其驗(yàn)算方法及要求完全同天然地基淺基礎(chǔ)驗(yàn)算方法。

擋土墻的基底壓力應(yīng)小于地基承載力。否則，地基將喪失穩(wěn)定性而產(chǎn)生整體滑動(dòng)，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，且墻底邊緣最大壓力不大于1.2倍地基承載力。同時(shí)要求偏心距不大于擋土墻的墻身寬度的四分之一。對(duì)特殊地質(zhì)情況，如場(chǎng)地為濕陷性黃土地基時(shí)，擋土墻基底應(yīng)按濕陷性黃土規(guī)范進(jìn)行地基處理。

3、道路工程中路基擋土墻的設(shè)計(jì)前期準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行擋土墻設(shè)計(jì)前，必須充分做好準(zhǔn)備工作，才能把擋土墻設(shè)計(jì)做好。設(shè)計(jì)前需獲得工程地點(diǎn)的平面地形圖及相關(guān)的地形剖面圖，同時(shí)去現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地踏勘或測(cè)量，必要時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的地質(zhì)勘察工作，獲得工程地質(zhì)勘察部門(mén)提交的工程地質(zhì)勘察報(bào)告。設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)及擋土墻設(shè)計(jì)需要，對(duì)勘察工作提出具體要求。如勘察范圍應(yīng)根據(jù)開(kāi)挖深度及場(chǎng)地的巖土工程條件確定，并宜在開(kāi)挖邊界外按開(kāi)挖深度的1～2倍范圍內(nèi)布置勘測(cè)點(diǎn)，對(duì)于軟土，勘察范圍宜擴(kuò)大；勘察的深度應(yīng)根據(jù)擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求確定，不宜小于1倍開(kāi)挖深度，軟土地區(qū)應(yīng)穿越軟土層；勘探點(diǎn)間距應(yīng)視地層條件確定，可在15～30m內(nèi)選擇，地層變化較大時(shí)，應(yīng)增加勘探點(diǎn)，查明其分布規(guī)律。對(duì)于規(guī)模較小的工程和重要性較低的工程，如果沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的地質(zhì)勘察資料，一般可按照當(dāng)?shù)鼗驁?chǎng)地附近的相關(guān)地質(zhì)資料作為參考設(shè)計(jì)。如果因?yàn)閾跬翂こ趟颊麄€(gè)變電站工程的投資比例較小，不夠重視而不進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的鉆孔勘測(cè)是不對(duì)的。實(shí)際提供的詳細(xì)勘察報(bào)告表明，在擋土墻的持力層下臥有淤泥軟土層。因此，在做擋土墻設(shè)計(jì)時(shí)由于考慮了淤泥層，做了提前預(yù)加固處理，避免了在未知有淤泥層存在的情況下不做處理而引起擋土墻墻體下沉開(kāi)裂等工程地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)。

4、道路工程中路基擋土墻設(shè)計(jì)的策略

（1）科學(xué)選型

選型是擋土墻設(shè)計(jì)中較為關(guān)鍵的一步?；诓煌囊暯牵瑩跬翂τ胁煌姆诸?lèi)。如從設(shè)置位置看，可分為路塹墻、路堤墻、路肩墻和山坡墻等類(lèi)型；如從建筑材料看，可分為砌石、混凝土、鋼筋混凝土、鋼板等擋土墻；如從結(jié)構(gòu)型式看，可分為重力式、減力板式、錨桿式等擋土墻。在具體設(shè)計(jì)和施工中，設(shè)計(jì)者應(yīng)結(jié)合工程的類(lèi)型、當(dāng)?shù)氐耐临|(zhì)狀況以及擋墻材料的選擇等進(jìn)行合理的選型。由于重力式擋土墻材料來(lái)源廣、施工方便，因此設(shè)計(jì)者大多選用該類(lèi)型擋土墻。但應(yīng)充分其應(yīng)用特點(diǎn)，如重力式擋土墻適用于高度小于6m、地層穩(wěn)定，且開(kāi)挖土石方時(shí)不會(huì)危及相鄰建筑物安全的地段，其頂寬不宜小于400mm，底寬約為墻高的1/2-1/3；同時(shí)，基底可做成逆坡或在基底設(shè)置混凝土凸榫，墻底埋深應(yīng)不小于500mm，以增強(qiáng)墻底的抗滑能力。

（2）優(yōu)化方案

擋土墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案選擇得好，不但可以使擋土墻發(fā)揮有效的作用，確保工程安全，而且能夠節(jié)約工程投資。因此，在設(shè)計(jì)中，由于擋土墻的設(shè)置受到墻高、外力、地形、擋土墻后回填土類(lèi)別、地基持力土層類(lèi)別、水文條件、建筑材料、擋土墻的用途等影響，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際需要，按照具體情況確定合適的擋土墻方案，對(duì)幾個(gè)方案進(jìn)行比較，進(jìn)而調(diào)整優(yōu)化方案。方案比較一般包含兩個(gè)方面，即擋土墻和其他結(jié)構(gòu)（如護(hù)坡、抗滑樁等）的比較和擋土墻本身結(jié)構(gòu)形式的比較。筆者對(duì)某廠區(qū)進(jìn)行擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)曾設(shè)計(jì)3種方案：現(xiàn)場(chǎng)的廠區(qū)外自然地面與廠區(qū)內(nèi)地面設(shè)計(jì)標(biāo)高，兩者最大的高差達(dá)到6m多，而作為擋土墻持力層的粘性土層在自然地面以下約2-3m處，估算擋土墻高度約為8-10m高。第1個(gè)方案考慮的是擋土墻形式為扶壁式鋼筋混凝土擋土墻，擋土墻縱向長(zhǎng)度約110m，此方案由于擋土墻體厚度較厚、混凝土用量較大，擋土墻工程造價(jià)高，經(jīng)濟(jì)上不大合理；第2個(gè)方案的是考慮鋼筋混凝土錨桿式擋土墻，雖然減少了面板用的混凝土量，但在粘性土層中的錨桿單桿允許拉力較低，僅為330KN，而根據(jù)擋土墻的受力情況，需要布置較多的錨桿才能滿足要求，此方案不僅造價(jià)比較高，而且現(xiàn)場(chǎng)施工難度比較大；第3個(gè)方案則采用水泥砂漿砌毛石擋土墻，改變廠區(qū)地面排水走向，廠區(qū)地面做成一定比例的坡度，適當(dāng)降低廠區(qū)內(nèi)地面與廠區(qū)外自然地面的高差，使最大高差部分降至為5m，工程更加經(jīng)濟(jì)合理。由此可見(jiàn)，擋土墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的自然地形、地質(zhì)及當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗(yàn)及技術(shù)條件，綜合考慮選定一個(gè)最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，使之造價(jià)經(jīng)濟(jì)、安全可靠、施工方便。

（3）精心計(jì)算

擋土墻設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算的內(nèi)容大致包括土（水）壓力的計(jì)算、抵抗傾覆和抵抗滑移能力的檢驗(yàn)、地基對(duì)擋土墻承載力大小的檢驗(yàn)。具體是：①擋土墻的穩(wěn)定驗(yàn)算。擋土墻的穩(wěn)定驗(yàn)算包括抗傾覆驗(yàn)算和抗滑移驗(yàn)算，作用在擋土墻上的荷載有墻體的自重、主動(dòng)土壓力、墻底反力以及擋墻埋入土中部分所受被動(dòng)土壓力，墻體按實(shí)際土的重度計(jì)算，荷載效應(yīng)應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)的基本組合。②墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算。驗(yàn)算截面可選在基礎(chǔ)底面、1/2墻高處或上下墻交界處等。墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算包括法向應(yīng)力和剪應(yīng)力的驗(yàn)算。剪應(yīng)力雖然包括水平剪應(yīng)力和斜剪應(yīng)力兩種，但重力式擋土墻只驗(yàn)算水平剪應(yīng)力。③基底壓力驗(yàn)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(jì)算。其驗(yàn)算方法及要求完全同天然地基淺基礎(chǔ)驗(yàn)算方法。擋土墻的基底壓力應(yīng)小于地基承載力，否則地基將喪失穩(wěn)定性而產(chǎn)生整體滑動(dòng)，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，且墻底邊緣最大壓力不大于1.2倍地基承載力。同時(shí)要求偏心距不大于擋土墻的墻身寬度的1/4。需要指出的是，因用于計(jì)算主動(dòng)土壓力的庫(kù)侖理論較適用于砂性土，而對(duì)于黏性土的壓力計(jì)算會(huì)存在一定的誤差，因此設(shè)計(jì)以黏性土做填料的擋土墻時(shí)，設(shè)計(jì)參數(shù)如填料的內(nèi)摩擦角等的取值應(yīng)相對(duì)合理。

5、結(jié)束語(yǔ)

做好擋土墻的設(shè)計(jì)，落實(shí)施工要求是工程建設(shè)的首要任務(wù)，對(duì)工程的安全、經(jīng)濟(jì)、合理、美觀意義深遠(yuǎn)。在工程建筑中不僅要考慮邊坡的穩(wěn)定性，而且在擋土墻的選型上還要進(jìn)行各種擋土墻方案比較，分析其技術(shù)的可行性、經(jīng)濟(jì)的合理性

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