常用挡土墙的主要特点与设计要点分析

2014-12-07卢逢煦

中国科技纵横 2014年3期

关键词：滑力扶壁挡土墙

卢逢煦

(东莞市城建规划设计院,广东东莞 523129)

常用挡土墙的主要特点与设计要点分析

卢逢煦

(东莞市城建规划设计院,广东东莞 523129)

房建工程中的常用挡土墙有重力式挡土墙、悬臂式挡土墙及扶壁式挡土墙。本文对上述挡土墙结构的特点与性能进行了介绍及对比分析。同时,介绍了挡土墙抗倾覆验算和抗滑移验算的设计方法,提出挡土墙的稳定性验算主要由抗滑移验算控制的设计理念。

挡土墙重力式悬臂式扶壁式稳定性验算

1 引言

在房建工程设计中我们经常遇到的实际场地高低不平、落差较大的情况，尤其是大型住宅小区、学校的规划建设，需要设计出错落有致、建筑高低不一的整体效果。这样做可以使建筑场地美观实用，又可节约土方平整工作量，降低工程总造价。建筑场地一般高差不会太大(一般小于10米)，应用于房建工程中的常用挡土墙主要有重力式挡土墙、悬臂式挡土墙及扶壁式挡土墙。现就本人设计中遇到的挡土墙形式应用感受论述如下。

2 常用挡土墙的主要特点

重力式挡土墙(图1)，是指依靠墙身自重抵抗土体侧压力的挡土墙。重力式挡土墙断面都够大，所以常做成梯形断面。由于它需要承受较大的压力，宜用浆砌石、浆砌混凝土预制块、现浇混凝土来做成。重力式挡土墙结构体积和重量都较大，常引起较大的基础压应力，所以在软土地基上它的高度往往受地基承载力的限制而不能砌太高；在岩石地基上虽不受地基承载力的限制，但如果墙太高，耗费材料多，也不经济；因此，重力式挡土墙常在挡土高度不太大时使用，一般适用墙高为小于6米。

挡土高度较大时，为了节约材料，可采用悬臂式挡土墙(图2)。悬臂式挡土墙断面都够小，常采用混凝土配置钢筋浇筑而成。混凝土强度等级一般为C20～C30，钢筋一般采用Ⅱ级钢筋。悬臂式挡土墙一般由底板及固定在底板上的悬臂式直墙构成，主要靠墙身底板上的填土来维持土压力作用上的自身稳定。悬臂式挡土墙构造简单，施工方便，能适应较松软的地基，墙高一般在6m-8m之间。

图1 重力式挡土墙

图2 悬臂式挡土墙

图3 扶壁式挡土墙

图4 挡土墙稳定计算简图

表1 常用挡土墙主要特点对比表

当墙高较大时，采用扶壁式挡土墙(图3)。扶壁式挡土墙指的是沿悬臂式挡土墙的立臂，每隔一定距离加一道扶壁，将立壁与踵板连接起来的挡土墙。扶壁式挡土墙是一种钢筋混凝土薄壁式挡土墙，其主要特点是墙身断面较小，自身质量轻，可以较好的发挥材料的强度性能，能适应承载力较低的地基。踵板上的土体重力可有效地抵抗倾覆和滑移，竖板和扶壁共同承受土压力产生的弯矩和剪力，相对悬臂式挡土墙受力效果更加显著。

3 常用挡土墙的设计要点

墙体稳定性验算是挡土墙设计的要点，挡土墙的稳定验算包括抗倾覆验算和抗滑移验算。重力式挡土墙，只要抗倾覆验算和抗滑移验算达到了规定，则说明墙体尺寸是符合要求的。而钢筋混凝土悬臂式挡土墙经过抗倾覆和抗滑移验算的截面尺寸符合要求后，一般通过计算配筋和构造配筋也能满足其它方面的要求。

滑动稳定性用抵抗滑动的力(抗滑力)与引起滑动的力(滑动力)的比值KS表示，比值越大，安全性越高。增加挡土墙稳定倾向的力称抗滑力Vμ，挡土墙产生向前滑动倾向的力称滑动力H。所有作用在墙上的竖直力都是抵抗滑动的，故它们是抗滑力；所有作用在墙上的水平力根据其作用方向判定性质，墙后水平力有使挡土墙向前滑动的趋势，则是滑动力，墙前水平力有使挡土墙向后挤压的趋势，有利于墙的稳定，则是抗滑力。

一般情况下，可采用下列措施增加挡土墙的抗滑动稳定：

(1)基底做逆坡或锯齿状，此措施既经济又可增加抗滑力，提高抗滑动稳定性。

(2)采用换土或复合地基，提高墙基与地基土的摩擦系数μ，增加抗滑力。此措施提高挡土墙抗滑力的效果较好，但造价较高。

倾覆稳定性是取挡土墙的墙趾b点为力矩中心，以稳定力矩与倾覆力矩的比值Kt表示，比值越大，安全性越高。所有使挡土墙绕墙趾b点向前倾倒的力矩称为倾覆力矩，所有使挡土墙绕墙趾b点向后紧靠的力矩称为稳定力矩。从图4可知，所有绕b点作逆时针旋转的力矩为倾覆力矩Ma，所有绕b点作顺时针旋转的力矩为抗倾覆力矩Mb(稳定力矩)。

一般情况下，可采用下列措施增加挡土墙的抗倾覆稳定：

(1)改变墙胸坡度或墙背坡度，坡度越缓抗倾覆稳定性越大。

(2)增加或增长墙的前襟边，使稳定力矩加大，从而提高墙的抗倾覆稳定性。

结合众多的设计实例，对于挡土墙的稳定性验算主要由抗滑移验算控制，满足抗滑移稳定性要求的挡土墙一般也能满足抗倾覆稳定性要求。而在实际工程中，倾覆破坏的可能性又大于滑动破坏，大量的资料来看，挡土墙的破坏，绝大多数为倾覆所致。这说明在抗滑移方面一般有较大的安全储备。至于墙身强度和基底压力的验算，墙身强度设计要求在满足稳定性验算的截面设计尺寸上配置相应钢筋即可，基底压力的验算，与一般的地基基础设计方法相同，在此不再论述。