于波，閆強(qiáng)剛，王殿斌

(青島市勘察測(cè)繪研究院，山東青島 266032)

青島某擋土墻設(shè)計(jì)實(shí)例

于波?，閆強(qiáng)剛，王殿斌

(青島市勘察測(cè)繪研究院，山東青島 266032)

擋土墻設(shè)計(jì)屬于巖土工程設(shè)計(jì)范疇，本文介紹了扶壁式鋼筋混凝土擋土墻設(shè)計(jì)實(shí)例，實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與巖土設(shè)計(jì)的結(jié)合，尤其是從巖土工程角度優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用了地基處理與樁基礎(chǔ)結(jié)合方式，在國(guó)內(nèi)也是較為少見(jiàn)。本工程的成功建成，為山區(qū)大挖大填區(qū)建設(shè)永久性支擋結(jié)構(gòu)工程的施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

扶壁式擋土墻；設(shè)計(jì)；樁基礎(chǔ)

1 工程概況

青島日本人學(xué)校工程由青島市教育局建設(shè)，工程場(chǎng)區(qū)位于青島市市北區(qū)現(xiàn)枕海山莊工程場(chǎng)區(qū)西側(cè)，同安路北側(cè)，總用地面積 9 773.5 m2，擬建物為2層～3層教學(xué)樓，擬采用獨(dú)立基礎(chǔ)，框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)室內(nèi)坪95.75 m；本場(chǎng)區(qū)規(guī)劃室外標(biāo)高約92.0 m～95.5 m。

1.1 擋土墻概況

如圖1所示，擬建場(chǎng)區(qū)用地紅線A－B－C外側(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)高約為82.50 m，場(chǎng)區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)標(biāo)高為92.0 m～95.5 m，因此，場(chǎng)區(qū)AB、BC兩側(cè)內(nèi)外高差為 10.5 m～13.0 m，形成一擋土墻，根據(jù)規(guī)劃要求，用地紅線即為擋土墻墻頂線如圖2所示。另外，AB段長(zhǎng)約112 m，外側(cè)現(xiàn)為空地，其內(nèi)側(cè)西段距紅線(即擋土墻)約0.5 m即為規(guī)劃道路，距紅線約6 m為教學(xué)樓，東段距紅線1.5 m為操場(chǎng)跑道；BC段長(zhǎng)約 104 m，外側(cè)距本場(chǎng)區(qū)紅線約0.5 m為枕海山莊小區(qū)規(guī)劃道路，約10 m為住宅樓，內(nèi)側(cè)北段距紅線3.5 m為操場(chǎng)跑道，南段為規(guī)劃道路。

1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

工程場(chǎng)區(qū)位于山坡北麓，原始地形整體自南向北傾斜，中部發(fā)育一沖溝，走向近南北，現(xiàn)沖溝已經(jīng)回填，原始地形標(biāo)高約65 m～95 m；現(xiàn)場(chǎng)區(qū)地形由于人工改造，形成一山前人工堆積平臺(tái)(南側(cè)依山)；平臺(tái)上標(biāo)高約98 m～101 m，北側(cè)平臺(tái)下現(xiàn)標(biāo)高78 m～85 m，東側(cè)平臺(tái)下標(biāo)高約84 m～85 m，西側(cè)平臺(tái)下標(biāo)高約90 m～96 m。場(chǎng)區(qū)地貌成因形態(tài)類型為山前剝蝕斜坡～剝蝕沖溝，后經(jīng)人工回填整平改造。

場(chǎng)區(qū)第四系土層厚度約0.40 m～32.00 m，第四系主要由全新統(tǒng)人工填土層組成，下伏基巖主要為燕山晚期花崗巖局部穿插煌斑巖巖脈。其中:

第①層雜填土呈雜色，稍濕，松散，以回填花崗巖碎石、塊石及磚塊、混凝土塊等大量建筑垃圾為主，混少量粘性土、風(fēng)化碎屑、砂土等，回填成分雜亂、不均。總體上場(chǎng)地大部分地段該層回填時(shí)間超過(guò)15年，場(chǎng)區(qū)東部、北部表層約5 m回填時(shí)間較短，小于3年。

圖1 擋土墻平面位置圖

圖2 擋土墻環(huán)境剖面圖

基巖:揭露基巖為粗?；◢弾r，巖面形態(tài)受原始侵蝕沖溝地貌控制，呈“V”字型展布，沿沖溝走向基巖面平均坡降25%，垂直沖溝走向基巖面坡降35%～70%。

根據(jù)勘察報(bào)告揭露，場(chǎng)區(qū)未見(jiàn)穩(wěn)定分布的地下水，在場(chǎng)區(qū)北側(cè)約100 m處有一處水塘，該水塘常年有水，其補(bǔ)給來(lái)源主要來(lái)自場(chǎng)區(qū)南側(cè)的山坡匯水，根據(jù)上述環(huán)境及地質(zhì)條件分析，場(chǎng)區(qū)正好位于山坡的排水通道上，在沖溝內(nèi)有著比較穩(wěn)定的地下水徑流，并且在雨季時(shí)，水位會(huì)有所抬升。

圖3 沿?fù)鯄ψ呦虻刭|(zhì)剖面圖

2 擋土墻設(shè)計(jì)

2.1 本工程難點(diǎn)及特點(diǎn)

從設(shè)計(jì)角度考慮，本工程的主要特點(diǎn)(也是難點(diǎn))如下:

(1)墻后擬建物距離擋土墻距離較近，最近處僅6 m，而且建筑物擬采用強(qiáng)夯地基作為基礎(chǔ)持力層，因此擋土墻對(duì)墻后填土變形限制要求較高；

(2)由圖3可看出，AB段有一處沖溝，為場(chǎng)區(qū)南側(cè)山坡的泄水通道，全部采用雜填土回填，如何在減小墻高、確保地基穩(wěn)定與區(qū)域地下水疏排方面協(xié)調(diào)統(tǒng)一成為又一難點(diǎn)；

(3)根據(jù)建筑規(guī)劃，用地紅線即為場(chǎng)區(qū)外墻，這樣，在有效利用場(chǎng)地面積方面對(duì)擋土墻的形式要求又有了一定限制。

2.2 方案論證

根據(jù)周邊環(huán)境、地質(zhì)條件及上述工程特點(diǎn)，本擋土墻設(shè)計(jì)有兩種方案可供選擇:①重力式擋墻；②扶壁式擋墻。重力式擋墻特點(diǎn)是形式簡(jiǎn)單，取材容易，施工簡(jiǎn)便，造價(jià)較低，但比較適合高度小于10 m，對(duì)變形要求不是很嚴(yán)格的邊坡，而且重力式擋墻勢(shì)必會(huì)影響對(duì)建筑場(chǎng)地的充分使用，且需協(xié)調(diào)擬建物地基處理與基礎(chǔ)選擇等關(guān)系。扶壁式擋墻特點(diǎn)是形式簡(jiǎn)單，施工簡(jiǎn)便，適合對(duì)變形要求較嚴(yán)格的邊坡，缺點(diǎn)是造價(jià)比較高。考慮本工程擋墻高度將不小于15 m，且墻后全部為回填土，坡頂建筑距擋墻較近，對(duì)擋墻變形要求嚴(yán)格，因此，本工程確定采用扶壁式鋼筋混凝土擋墻。

2.3 方案設(shè)計(jì)思路

根據(jù)場(chǎng)區(qū)周邊環(huán)境及工程地質(zhì)條件，擋墻分為兩段進(jìn)行設(shè)計(jì)，一是AB段沖溝部分基礎(chǔ)采用樁基礎(chǔ)，以下伏基巖作為樁端持力層；二是其余部分全部采用天然地基，以強(qiáng)風(fēng)化巖石作為基礎(chǔ)持力層。設(shè)計(jì)基底標(biāo)高統(tǒng)一確定為80.00 m。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容如下:

(1)截面尺寸確定

擋墻墻高15 m，埋深2.5 m，根據(jù)相關(guān)要求，扶壁間距取6.0 m，立板頂端厚取 400 mm，下端厚由計(jì)算確定。底板分為墻趾板與墻踵板，其厚度由計(jì)算決定。擋土墻底寬暫取10 m，最后通過(guò)計(jì)算調(diào)整。該擋土墻采用上部懸臂、下部帶扶壁的鋼筋混凝土擋土墻。如圖2、圖3所示。

(2)計(jì)算參數(shù)確定

混凝土等級(jí)為C30，墻后填土(按夯后考慮)內(nèi)摩擦角φ＝30°，粘聚力c＝0 kPa，容重γ＝18 kN/m3，墻基(強(qiáng)風(fēng)化花崗巖)的地基承載力特征值fak＝1 000 kPa，墻底摩擦系數(shù)為0.5。

(3)計(jì)算土壓力

扶壁式擋土墻墻背垂直、光滑，地面水平，適合采用朗肯理論公式計(jì)算。對(duì)于高大擋土墻，通常不允許出現(xiàn)達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)的位移值，由于位移值不能達(dá)到極限狀態(tài)，土壓力值應(yīng)取主動(dòng)土壓力和靜止土壓力的某一中間值。因此，在土壓力計(jì)算式中應(yīng)計(jì)入增大系數(shù)，該擋土墻取1.2。地面活荷載取20 kPa。

(4)穩(wěn)定性驗(yàn)算

主要包括抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算，安全系數(shù)為1.3；抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算，安全系數(shù)為1.6；地基承載力驗(yàn)算。

(5)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

主要包括立板設(shè)計(jì)(分上部懸臂部分和下部扶壁部分)，底板設(shè)計(jì)(分為采用天然地基和采用樁基礎(chǔ)兩部分)，扶壁設(shè)計(jì)(分為采用天然地基和采用樁基礎(chǔ)兩部分)，樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。在扶壁設(shè)計(jì)過(guò)程中，針對(duì)扶壁受拉荷載比較大，受拉鋼筋配筋量很大的問(wèn)題，采用結(jié)合土壓力分布特點(diǎn)，分段進(jìn)行布置。樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)是本工程一大難點(diǎn)，主要問(wèn)題是承受水平荷載較大，針對(duì)這一問(wèn)題，我們采用加固樁間土以提高樁基水平承載力的方法，初步確定采用強(qiáng)夯法加固樁間雜填土。

(6)地下水處理

擋土墻立板沿高度每3 m設(shè)置一排泄水孔，呈網(wǎng)格狀布置，泄水孔為直徑150 mm的圓孔，斜率為5%，泄水孔采用PVC管，進(jìn)水口用土工織物包扎。最下一排泄水孔的出口距離地面300 mm，進(jìn)水口底部鋪設(shè)厚不小于500 mm的粘土隔水層，墻背進(jìn)水口位置鋪設(shè)卵石濾水層，厚度不小于1 000 mm。

圖4 扶壁式擋土墻平立面圖

圖5 樁基礎(chǔ)布置圖

圖6 采用天然地基部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

3 地基處理與擋墻施工中有關(guān)問(wèn)題

墻后建筑設(shè)計(jì)確定采用夯后人工地基，為保證擋土墻穩(wěn)定性，決定首先對(duì)擬建物地基土進(jìn)行強(qiáng)夯處理，同時(shí)為保證開(kāi)挖擋土墻時(shí)邊坡穩(wěn)定性，強(qiáng)夯范圍應(yīng)處理至擋土墻位置。強(qiáng)夯地基檢測(cè)合格后，開(kāi)始開(kāi)挖擋土墻地基，開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高80.00 m處，分段進(jìn)行擋土墻墻體施工及樁基礎(chǔ)施工。原設(shè)計(jì)方案要求對(duì)采用樁基礎(chǔ)部分的基底填土先進(jìn)行夯實(shí)，基槽開(kāi)挖后，考慮到周邊開(kāi)挖形成的填土坡較高，進(jìn)行夯實(shí)會(huì)對(duì)邊坡產(chǎn)生不利影響。經(jīng)研究決定先進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工，施工完成后在對(duì)樁間土進(jìn)行注漿處理。考慮到注漿施工可能有礙地下水流通，結(jié)合樁基受水力特征，僅對(duì)樁基上部4 m～5 m范圍內(nèi)土層進(jìn)行注漿加固，樁長(zhǎng)4 m～5 m以下仍有5 m～10 m深度未進(jìn)行處理，有效解決了地下水問(wèn)題。

4 變形監(jiān)測(cè)

4.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包括擋土墻墻頂水平位移、垂直位移監(jiān)測(cè)、擋土墻傾斜度監(jiān)測(cè)及擋土墻墻后土體垂直位移監(jiān)測(cè)。該擋土墻監(jiān)測(cè)時(shí)間從2008年1月3日開(kāi)始，設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)周期為2年，到2009年12月17日為止，共監(jiān)測(cè)18次，該時(shí)間跨越枯水期到豐水期，從冬季到夏季，監(jiān)測(cè)結(jié)果如下:

(1)擋土墻頂位移監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置圖如圖7所示。

圖7 水平及垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖

水平位移統(tǒng)計(jì)表 表1

垂直位移統(tǒng)計(jì)表 表2

(2)擋土墻內(nèi)土體垂直位移監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面布置圖如圖7

垂直位移統(tǒng)計(jì)表 表3

4.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

(1)通過(guò)擋土墻墻頂水平位移偏移量可看出，基本各點(diǎn)均有偏移，中間偏移量稍大，兩側(cè)偏移量較小，但整體位移較??；

(2)從擋土墻墻頂水平位移偏移量可看出，擋土墻本身基本上沒(méi)有沉降，穩(wěn)定性較好；

(3)從擋土墻后土體垂直位移偏移量可看出，墻后土體均有沉降，但均較小，認(rèn)為是土體內(nèi)部自重固結(jié)造成，與擋土墻無(wú)關(guān)；

(4)由目前監(jiān)測(cè)資料可看出，本擋土墻工程穩(wěn)定可靠，滿足了設(shè)計(jì)及施工要求。

5 小 結(jié)

監(jiān)測(cè)反饋資料表明:擋土墻穩(wěn)定、安全，能夠保證墻后建筑物及其他設(shè)施的結(jié)構(gòu)及使用安全，對(duì)周邊環(huán)境影響很小，達(dá)到了預(yù)期的目的，工程質(zhì)量?jī)?yōu)良。

本工程采用扶壁式鋼筋混凝土擋土墻方式，高度達(dá)到15 m，而且同時(shí)采用天然地基與樁基礎(chǔ)結(jié)合方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，在國(guó)內(nèi)也是較為少見(jiàn)。本工程的成功建成，為山區(qū)大挖大填區(qū)建設(shè)永久性支擋結(jié)構(gòu)工程的施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

[1]GB50007－2002.建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范.

[2]JGJ94－2008.建筑樁基技術(shù)規(guī)范.

[3]GB0010－2002.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范.

[4]陳仲頤，周景星，王洪瑾.土力學(xué).北京:清華大學(xué)出版社，2006

[5]尉希成.支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè).北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1987

Retaining Wall Design Example in Qingdao

Yu Bo，Yan QiangGang，Wang DianBin
(Qingdao Institute of Survey and Investigation，Qingdao 266032，China)

Retaining wall design belongs to the scope of geotechnical design.This article describes the buttress－type reinforced concrete retaining wall design example，and achieve the structural design and geotechnical design combination，especially from the perspective of optimizing the structure design of geotechnical engineering.Used the ground treatment and the pile foundation union way in the country is also very rare.The success of this project completed，in order to fill in areas of mountain big dig construction of large permanent bracing structural engineering construction gained valuable experience.

buttress－type reinforced concrete retaining wall；design；pile foundation

1672－8262(2010)03－159－04

TU222

B

2010—03—24

于波(1977—)，男，工程師，主要從事巖土工程勘察、設(shè)計(jì)、施工、治理工作。