［摘要］文章結(jié)合筆者的設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，論述擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前期準(zhǔn)備工作、擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案、擋土墻結(jié)構(gòu)計(jì)算的一些要點(diǎn)以及擋土墻排水設(shè)計(jì)重要性等。

［關(guān)鍵詞］擋土墻；扶壁式鋼筋混凝土擋土墻；鋼筋混凝土錨桿式擋土墻；排水設(shè)計(jì)

［作者簡(jiǎn)介］陸文斌，廣西百源供電設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司工程師，廣西南寧，530001

［中圖分類號(hào)］ U417.1+1 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1007-7723（2012）03-0099-0003

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，廣泛用于各類工程，如水利、水電、公路、鐵路、橋梁、房屋、礦山、碼頭、船塢等。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)。

一、擋土墻設(shè)計(jì)的前期準(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)行專門的地質(zhì)勘察工作，獲得工程地質(zhì)勘察部門提交的工程地質(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)有專門的地質(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)。筆者做過(guò)的110KV古潭變電站的三通一平土建設(shè)計(jì)中，擬建變電站地處山坡地，坡度高差約有5m；同時(shí)按電力行業(yè)做法站內(nèi)設(shè)計(jì)標(biāo)高需比站外自然地面至少要高出0.5m，場(chǎng)地平整需部分開(kāi)挖，部分回填，因此變電站四周圍墻均需設(shè)置擋土墻。擬建變電站是在既有35KV古潭變電站站址附近上新建的。既有35KV古潭變電站占地約5000m2，擬建110KV古潭變電站占地約11000m2，用地面積是既有變電站的2倍，而且兩個(gè)變電站是相鄰的，僅一墻之隔，在做土建設(shè)計(jì)時(shí)雖然可以參考原有35KV古潭變電站的地質(zhì)資料，但是同時(shí)需進(jìn)行專門的地質(zhì)勘察工作，并且針對(duì)擋土墻設(shè)計(jì)對(duì)勘察工作提出詳細(xì)的要求。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)行專門的鉆孔勘測(cè)是不對(duì)的。實(shí)際提供的詳細(xì)勘察報(bào)告表明，在東北角一處的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)。

二、擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的確定

對(duì)于一個(gè)擋土墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)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。這個(gè)方案應(yīng)是符合國(guó)家的經(jīng)濟(jì)技術(shù)方針、政策、規(guī)范及條例，技術(shù)先進(jìn)，安全可靠，造價(jià)經(jīng)濟(jì)，施工方便的擋土墻結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)中，由于擋土墻的設(shè)置受到墻高、外力、地形、擋土墻后回填土類別、地基持力土層類別、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：一是擋土墻和其他結(jié)構(gòu)（如護(hù)坡、抗滑樁等）的比較；二是擋土墻本身結(jié)構(gòu)形式的比較。筆者做過(guò)的欽州工務(wù)段廠區(qū)擋土墻結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)中，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。最初考慮的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，擋土墻體厚度比較厚，混凝土用量較大，經(jīng)過(guò)預(yù)算人員的計(jì)算，擋土墻工程造價(jià)高，經(jīng)濟(jì)上不大合理。第二個(gè)方案考慮鋼筋混凝土錨桿式擋土墻，雖然面板用的混凝土量減少了，但經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)計(jì)算，在粘性土層中的錨桿單桿允許拉力為330KN，允許拉應(yīng)力比較低，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，同樣也使擋土墻工程造價(jià)比較高，而且現(xiàn)場(chǎng)施工難度比較大，施工周期長(zhǎng)，該方案也不大合理。后來(lái)經(jīng)與建筑設(shè)計(jì)人員商量，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，開(kāi)挖一部分土，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，確定擋土墻形式為水泥砂漿砌毛石擋土墻。雖然廠區(qū)內(nèi)的場(chǎng)地地面平整增加了一些土方開(kāi)挖的量，但由于擋土墻的高度降低了些，改為水泥砂漿砌毛石擋土墻后，整個(gè)擋土墻的工程造價(jià)降低了很多，使工程更加經(jīng)濟(jì)合理。因此，合理確定擋土墻的結(jié)構(gòu)方案，包括擋土墻的斷面形式和使用材料很重要。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。

三、擋土墻結(jié)構(gòu)計(jì)算的一些要點(diǎn)

在擋土墻的結(jié)構(gòu)計(jì)算中，需考慮擋墻位移問(wèn)題。建筑物容許位移情況，根據(jù)位移情況確定是選用主動(dòng)土壓力還是靜止土壓力來(lái)計(jì)算設(shè)計(jì)擋土墻。在大部分的擋土墻工程中都是按主動(dòng)土壓力來(lái)計(jì)算，同時(shí)不考慮被動(dòng)土壓力，這樣做工程比較偏安全。也有用靜止土壓力來(lái)計(jì)算的情況，比如由于結(jié)構(gòu)上部約束使擋土墻不能發(fā)生移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)（如樓房地下室側(cè)墻、地鐵側(cè)墻、地下廊道側(cè)墻、巖基上擋土墻供作等）?；蛘弋?dāng)?shù)鼗鶙l件較差（如軟弱地基），擋土墻容易發(fā)生移動(dòng)的情況，可用靜止土壓力來(lái)計(jì)算，以獲得較大的擋土墻斷面。在計(jì)算主動(dòng)土壓力系數(shù)：

對(duì)于上面計(jì)算式中墻后填土的內(nèi)摩擦角?漬以及墻被與填土間的摩擦角δ，它們的取值對(duì)計(jì)算結(jié)構(gòu)有較大的影響，應(yīng)予以相當(dāng)?shù)闹匾?，取值可以通過(guò)試驗(yàn)確定。如果是通過(guò)查閱相關(guān)資料及數(shù)據(jù)表格來(lái)確定，應(yīng)嚴(yán)格按照?qǐng)龅赝恋膶?shí)際情況來(lái)取值，如果選取的墻后填土的內(nèi)摩擦角?漬及墻被與填土間的摩擦角δ值與實(shí)際值有一定相差，會(huì)造成主動(dòng)土壓力系數(shù)Ka計(jì)算的不準(zhǔn)確，甚至?xí)拐麄€(gè)計(jì)算結(jié)果與實(shí)際完全不相同，造成不安全的擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生。在計(jì)算擋土墻抗滑動(dòng)穩(wěn)定計(jì)算式：(Gn+Ean)μ/Eat-Gt≥1.3，對(duì)于基底摩擦系數(shù)μ的取值，也對(duì)計(jì)算結(jié)果有較大的影響。計(jì)算中確定μ值時(shí)必須結(jié)合地基土的具體情況，一般可通過(guò)試驗(yàn)確定。這些土的主要物理力學(xué)性質(zhì)參數(shù)可以從工程地質(zhì)詳細(xì)勘察報(bào)告中獲得，如報(bào)告中未提供，設(shè)計(jì)人員可要求勘察單位提供。抗滑移穩(wěn)定和抗傾覆穩(wěn)定是確定擋土墻是否成功的主要指標(biāo)，尤其是重力式擋土墻，只要抗滑移穩(wěn)定和抗傾覆穩(wěn)定滿足規(guī)范要求，則說(shuō)明墻體斷面尺寸是符合要求的。

四、擋土墻排水設(shè)計(jì)的重要性

排水設(shè)置的好壞直接涉及擋土墻的安全與使用，尤其是在南方雨水充足的地方，下大雨或暴雨時(shí)雨水會(huì)迅速?gòu)牡孛嬷苯訚B入，對(duì)墻被產(chǎn)生較大壓力。如果擋土墻的排水不良，會(huì)對(duì)擋土墻基礎(chǔ)和建筑物的穩(wěn)定造成很大影響，嚴(yán)重時(shí)可對(duì)地基造成破壞，從而導(dǎo)致?lián)跬翂κХ€(wěn)，帶來(lái)較大的社會(huì)影響和經(jīng)濟(jì)損失。因此，設(shè)計(jì)時(shí)必須認(rèn)真對(duì)待擋土墻的排水設(shè)計(jì)，除了按照規(guī)范在墻體設(shè)置一定數(shù)量的泄水孔外，還可以增加一些措施來(lái)加強(qiáng)擋土墻排水。比如為使地面水不浸入地基，適當(dāng)增加水泥硬化地面的面積，在擋土墻前距墻約1m以外設(shè)置混凝土散水或排水明溝；當(dāng)擋土墻后處于滲水量大或有集中水流時(shí)，可設(shè)置盲溝或引流；必要時(shí)在浸水擋土墻的墻身前后兩面做防水層，使水流盡量從泄水孔排出等措施。在110KV蒙村變電站的擋土墻設(shè)計(jì)中，變電站地處山坡上，占地12000m2，變電站四周圍墻因?yàn)榈匦螚l件均需設(shè)置擋土墻。擋土墻墻身按規(guī)范要求設(shè)置了足夠數(shù)量的泄水孔，孔的進(jìn)口均按規(guī)范要求設(shè)置級(jí)配碎石反濾層以及粘土隔水層；同時(shí)在變電站靠近擋土墻處，即站區(qū)周邊均設(shè)置了散水引流及排水明溝，加強(qiáng)了整個(gè)站區(qū)排水系統(tǒng)的性能。變電站建成后在當(dāng)年夏天的幾次特大暴雨時(shí)，由于雨水及時(shí)的排出，未對(duì)變電站里設(shè)備及擋土墻造成不良事故。

五、結(jié)語(yǔ)

擋土墻是一種應(yīng)用廣泛的結(jié)構(gòu)形式，擋土墻在各類建設(shè)工程中的設(shè)置主要起著安全防護(hù)作用，同時(shí)還有節(jié)約工程投資、減少建筑用地的作用。在很多情況下，沒(méi)有擋土墻的安全就沒(méi)有建筑工程的安全，因此做好擋土墻設(shè)計(jì)很重要。

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