装配式挡土墙设计特点及其在市政道路中的应用

张程宏

（中国市政工程西南设计研究总院，四川成都 610081）

1 概述

随着中国特色社会主义市场经济的飞速发展，各地城市化进程不断加快，扩容新建和旧城改造的城市建设力度不断提高。为响应国家可持续地科学发展、高效率、环保低碳等方针政策，根据建质[2004]46号文“关于印发《2004年国家建筑标准设计编制工作计划》的通知”，受中国建筑标准设计研究院委托，中国市政工程西南设计研究总院于2004年5月起，至2007年5月止，在若干次专家评审意见基础上，编制完成了《城市道路—装配式挡土墙》（07MR402）标准图集。根据建质函[2007]129号文“关于批准《防火建筑构造（一）》等11项国家建筑标准设计的通知”，《城市道路—装配式挡土墙》（07MR402）标准图集于2008年5月在全国正式出版发行。笔者全程参与了本标准图集的编制，于本文重点对装配式挡土墙设计的内容、特点、效益、工艺及设计中重点难点进行剖析，目的是进一步指导施工，并对今后标准图集升级再版提出建议。

2 装配式挡土墙标准图集主要内容

装配式挡土墙分别按抗震设防烈度、碰撞荷载、地基承载力、基底摩擦系数、墙背填料综合内摩擦角及重度等设计参数编制成墙高2～7 m的装配式挡土墙布置图、配筋图、构造图、截面尺寸及参数表、钢筋规格及参数表，适用于地震动峰值加速度不大于0.2 g地区的城镇各类新建、扩建或改建的快速路、主干路、次干路及支路的装配式钢筋混凝土扶壁式路肩挡土墙施工图设计，公路、铁路、水利、工民建等行业的挡土墙也可参照执行。

3 装配式挡土墙结构

装配式挡土墙结构为钢筋混凝土扶壁式路肩挡土墙：基础为现浇钢筋混凝土，面板（含肋板）为预制钢筋混凝土，上部结构与基础之间采用钢板和钢筋焊接，见图1、图2。

图1 装配式挡土墙示意图

4 装配式挡土墙特点

（1）主要优点及适用性

装配式挡土墙不同于一般整体现浇的钢筋混凝土扶壁式挡土墙，其优点在于装配、工期短，即挡土墙面板（含肋板）采用工厂化标准预制、现场安装施工，缩短了建设工期，预制施工质量易于控制；且墙身轻小、占地较少，地基承载力要求较低，地基条件较差和石料缺乏地区均可采用，特别适用于大中型城市道路及桥梁引道工期要求紧张、周围有建筑物限制、交通压力大、地基承载力较差的路肩挡土墙施工。

（2）主要缺点

装配式挡土墙面板及肋板需另设场地和模板做标准化预制，并须转运、吊装和焊接施工；工序较多，投资较普通挡土墙大。

（3）主要效益

图2 装配式挡土墙连接示意图

装配式挡土墙因工期缩短，减少了施工对周边社会和生态环境的负面影响，减轻了城市道路建设的交通压力，且符合节约型社会的低碳建设要求。

5 装配式挡土墙主要施工顺序

装配式挡土墙施工主要顺序为：基坑开挖、预制挡土墙面板及肋板→土质地基换填水泥稳定砂砾（碎石）层→现浇C25钢筋混凝土底板基础→安装预制C30钢筋混凝土面板及肋板→预制面板及肋板与现浇基础的焊接→二次现浇C25钢筋混凝土基础顶板保护连接件、铰缝填筑→墙背回填→现浇C30钢筋混凝土帽石、安装防撞护栏或栏杆。

若挡土墙下为软土地基，挡土墙施工前须对软土地基作专门处理以达到挡土墙承载力及变形要求。

6 装配式挡土墙主要设计重点、难点及解决办法

6.1 总体设计及计算

装配式挡土墙抗滑、抗倾、基底应力等按常规挡土墙整体分析计算；面板按以扶壁为支点的悬臂梁计算；肋板按悬臂T梁计算；基础前趾板按面板前缘为支点的悬臂梁计算，后踵板按以扶壁末端为支点的悬臂梁计算，顺路线方向的后踵板按以支承于扶壁的连续梁计算；肋板与基础之间连接采用钢板焊接，焊缝验算按钢结构设计规范执行。

6.2 车辆碰撞荷载

城市立交桥匝道段，一般未设置人行道，且匝道上车辆一旦失事，不仅会破坏匝道挡墙等设施，而且将对匝道下道路造成二次重大事故。由此，考虑车辆碰撞荷载与否是本设计的重点。考虑车辆碰撞荷载，势必加大挡土墙整体工程量和投资；不考虑车辆碰撞荷载，势必对无人行道的道路造成安全隐患。

设计对策为按两种情况考虑车辆碰撞荷载：

（1）对无人行道的匝道、引道或公路，采用考虑车辆碰撞荷载设计，碰撞荷载按A等级设置，墙顶护栏上车辆碰撞力P=53 kN/m。此类情况的挡土墙计算成果基本受碰撞荷载控制。

（2）对有人行道的一般道路，采用不考虑车辆碰撞荷载设计。此类情况的挡土墙计算成果基本受地震工况控制。

6.3 连接设计

根据北京、深圳等地以往工程事故分析，装配式挡土墙事故较多发生在连接部分，就其原因主要为：连接设计薄弱、连接部分焊接未按设计和规范要求执行、连接部件未封闭完整导致腐蚀锈烂等。由此，连接设计和施工是本设计的难点。

对策：按规范加强连接设计，增加地基均匀性，减小结构不均匀沉降，及时封闭连接部件避免地下水、土、气对连接件的腐蚀。

（1）严格按照《钢结构设计规范》（GB 50017—2003）进行连接材料和焊缝设计。

（2）对于土质地基，采用换填水泥稳定砂砾石（碎石）增加地基的均匀性，减少因地基不均匀沉降导致连接失效。

（3）连接施工验收合格后，及时浇筑底板顶层，后浇钢筋混凝土封闭连接构件，并于表面形成坡度5%、倾向墙踵横坡，以避免连接处积水渗入后浇混凝土内。

6.4 基础设计

为保证挡土墙稳定和减少挡土墙基底尺寸，设计采用基底设置凸榫增加挡土墙抗滑力。但对于土质地基，开挖凸榫基坑易出现扰动并破坏地基现象，由此对挡土墙整体稳定将造成负面影响，此为设计的重点和施工难点。

对策：于土质地基换填水泥稳定砂砾石（碎石），以保证凸榫的抗滑作用，增强凸榫前土体强度，并使挡土墙基底有一个良好的应力扩散过渡层，减少因地基不均匀沉降导致结构变形。

7 再版出图需改进之处

《城市道路—装配式挡土墙》（07MR402）标准图集于2008年5月在全国正式出版发行以来，较多地运用于设计和施工的工程实例上，收到了良好的效果，也获得了很多宝贵意见。若再版出图，设计认为需要改进以下几点：

（1）原设计的汽车荷载标准已废除，应采用现行公路汽车荷载标准，或采用城市道路桥梁规范修订批准后的荷载标准。通过设计复核计算，按现行公路桥梁荷载标准，装配式挡土墙在整体稳定、结构设计等方面均满足规范要求，故该标准图集仍适用于现行公路桥梁荷载标准。

（2）装配式挡土墙的基础二次现浇混凝土宜采用P8级防水混凝土，以更好地保护连接构件，此为装配式挡土墙能否在设计基准期内正常使用之关键。

《城市道路—装配式挡土墙》（07MR402）标准图集已出版3年多，较多地运用于城市道路桥梁的建设，笔者热忱欢迎社会各界对该图集反馈更多的宝贵意见，以便图集再版升级时的优化和完善。