重力式擋土墻應用中的一些經驗探討

阮鐵鋒

（中國聯合工程有限公司，浙江杭州 310052）

0 引 言

重力式擋土墻，指的是依靠墻身自重抵抗土體側壓力的擋土墻, 一般用塊石、片石、混凝土預制塊作為砌體，或采用片石混凝土、混凝土進行整體澆筑。本文結合實際工作經驗，在重力式擋土墻的設計、使用過程中，將一些需要關注和重點處理點，如擋土墻的尺寸的核查，墻后有限填土的判別和處理，臨水擋墻降水速率的控制，擋土墻加高采取的措施等總結出來，以供探討。

1 擋土墻尺寸核查

在擋土墻設計中，總結各部位尺寸與各安全系數的關系，有如下通用原則：（1）墻面坡度，對偏心距、基底應力、抗傾覆能力影響最大。（2）墻背坡度，對抗滑移能力影響顯著；（3）擋墻整體寬度，能調節墻身自重，改變抗滑移效果；（4）基底坡度，可有效調整抗滑移及抗傾覆性能；（5）墻趾尺寸，可有效影響抗傾覆和偏心距以及地基承載力?；谶@些原則，不計擋墻有水壓力、墻頂堆土的前提下，對常用的的仰斜、俯斜擋土墻進行數據統計分析，計算采用常見的物理參數，計算擋土墻的高度在2～6 m 之間，荷載按路基標準布置。在大量的調整尺寸計算后，整理了滿足規范要求的俯斜式、仰斜式擋墻數據見表1。

從表1 可以看出，俯斜式、仰斜式擋墻的高度平方與截面積的比基本維持在一個比較穩定的系數，取兩種核載的上限，那么附斜式擋墻可用0.5，仰斜式擋墻可用0.4 作為參考數據，對設計好的擋墻進行經濟性的核查。

表1 擋土墻高度平方與截面積比值表

2 墻后有限范圍填土的界別

有限范圍填土常見于陡山坡的的半路堤擋土墻，究其原因，是山坡面的原狀土與墻后的新回填土因為土的密實度不同，性質不同，結合面又沒有相互咬合，導致接觸面變成容易滑移的薄弱面，接觸面上的C、φ 值低于回填土本身固有值。其相互作用機理類似墻背與回填土的相互作用關系。對于自然陡峭半路堤上的擋墻，一般設計的工程師都會關注到，并選取合適的參數進行計算，然而在施工階段人為形成的有限范圍填土擋墻，往往容易忽略。重力式擋墻基礎施工需要開挖時，施工開挖面坡率一般會在1∶0.5～1∶0.7，接近擋土墻的破裂角，施工中若不采取其他措施，或者計算中不注意，就會產生工程隱患，最典型的就是新開河道兩側的擋墻。

穩妥的辦法，就是設計中先采集擋墻典型斷面的原地面線，判斷是否會出現有限范圍填土狀況，并要求把墻后的開挖面挖成較深較寬的臺階，這樣就可以有效避免有限范圍填土的情況出現。

3 臨水擋墻駁坎水位下降速率控制

臨水擋墻，特別是漿砌塊石類擋墻，近年來常發生抽水后倒塌的現象，究其原因，是擋墻長期浸潤水中，正常工作狀態下，墻內外無水頭差。而一旦墻外水位迅速降低，由于漿砌塊石擋墻內側水難以迅速排走，就產生內外水頭壓力，擋墻容易因抗滑移不足而破壞。類似的工程案例較多，2014 年某個房地產項目中有個水塘，駁坎采用漿砌塊石，因為景觀施工需要，一夜間將水塘抽干，結果第二天大片擋墻出現變形、移位；2017 年某城市啟動河道清淤工程，為了趕工期，先迅速將水抽干，結果擋墻部分倒塌；2019年某地因為臺風，幾日內河道水位上漲接近警戒線，于是啟動強排措施，迅速將水位降至常水位，結果水位下去了，但是沿岸的部分擋墻也塌了。

以上工程事故很明確可以得出一個結論：要保證擋墻的安全，必須控制24 h 降水的速率。依照擋墻降水后損壞的形態來分析，大部分是由于急劇增加的水壓力導致擋墻整體滑移，從而坍塌破壞。

一般擋墻的主動土壓力的水平分力可以表達為EX= 0.5γ土H2KX，其中KX為主動土壓力的水平分力系數，這個系數與擋墻形狀、回填土性質有關，與墻高無關。擋土墻設計中的抗滑移穩定系數為1.3，從確保擋墻不產生滑移的理論效果分析，（忽略墻外水頭降低減小的基底浮力）必須滿足水頭差產生的水壓力要小于0.3 倍的富余抗滑移力，即：

E水為擋墻內外兩側水頭差，E水= 0.5γ土-0.5γ土（H內H外指擋墻內外的水位高，為便于計算，忽略墻面墻背形狀對水壓力的影響）

代入E 水可得

KX取值，結合實際項目經驗，常見的仰斜式擋墻與附斜式擋墻大約在0.2～0.4 左右，考慮安全后取低值，經計算整理后大致可得如下的公式：

舉例：若擋墻高4 m，墻外水深2 m，則24 h 內的降水高度應小于0.37 m。

4 擋土墻原位加高

在山區城市里，經常出現由于場地標高抬升和紅線控制，需要將原來的擋土墻原位加高。山區城市一般地質條件較好，原位直接加高除了基底承載力依然滿足要求外，其余的抗滑移、抗傾覆以及截面強度，偏心距統統滿足不了。當原有的擋土墻無質量問題時候，直接挖掉重建，無疑是不經濟的，在這種情況下，比較有效的辦法是將山區基底承載力高的優勢發揮出來，下部擋墻通過某種辦法給隔離掉，讓上層擋墻獨立受力。

某地沿河處有一道漿砌塊石擋墻，凈高4 m，已使用8 a，狀況完好，基底為中風化巖層，后來因為場地填高3 m，需要擋墻整體加高，實際設計中，采用了將上下兩層擋墻隔離的思路，在原擋墻頂部布置一塊混凝土板，板穿過計算破裂面，將上下兩側土體隔離。而加高擋墻直接做在混凝土板上，該項目2016年完工后，至今運行良好，見圖1。

圖1 擋土墻加高示意圖

5 結 語

重力式擋土墻在使用中，會遇到各種層出不窮的問題，設計者在具體面對時候，需要秉著安全可靠，經濟合理，施工方便等原則，全面把握各種理論知識，清晰理解各項規范指標要求。