小區(qū)擋土墻與地下室的設(shè)計

黃武軍

[摘要]在城市化進程不斷加快的形勢下，為了提高土地資源的利用率，在小區(qū)建設(shè)中，筆者主要是根據(jù)自己在設(shè)計工作中對地下室擋土墻設(shè)計的某些見解，再結(jié)合自己在實踐中獲得的資料，進行整理，最后得出了本文中關(guān)于地下室擋土墻的常用設(shè)計方法。

[關(guān)鍵詞]小區(qū)擋土墻 地下室 裂縫控制 防水

[中圖分類號] TU476+.4 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-3-371-1

1引言

地下室擋土墻是圍護主體結(jié)構(gòu)在地下室中的一個重要成分，在施工時工程技術(shù)人員一般是采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆擋土墻。根據(jù)我們現(xiàn)有的國家規(guī)范對于地下室及其擋土墻的相關(guān)規(guī)定，我們主要是分析地下室相對于主體結(jié)構(gòu)的某些要求，和地下室圍護結(jié)構(gòu)的抗?jié)B要求和人防要求來分析設(shè)計思路。同時，筆者選用最先進的理論，對擋土墻截面及配筋情況展開設(shè)計，這是我們小區(qū)建設(shè)的未來趨勢。

2擋土墻設(shè)計常用理論和計算假定

在設(shè)計擋土墻時，我們首當(dāng)其沖的就是要按照它在外力作用下可能的位移方向，判斷一下到底是主動土壓力還是被動土壓力。例如拱橋橋臺在荷載和自重作用下，就會產(chǎn)生土體移動的趨勢，故其為臺背土壓力，因此它受到的土壓力應(yīng)為被動土壓力，若是普通擋土墻，則墻身很有可能被外移，墻背主要是受到了主動土壓力的作用。按主動土壓力設(shè)計擋土墻，我們先要判斷一下?lián)跬翂κХ€(wěn)或基底破壞前，墻身很可能會移動，所以墻后土體的應(yīng)力狀態(tài)往往是處于主動極限狀態(tài)。所以，以主動土壓力作為擋土墻的設(shè)計荷載是比較合理的。

在通常情況下，作用在地下室擋土墻的土壓力在具體的設(shè)計中是依據(jù)靜止土壓力理論來計算的。在設(shè)計地下室擋土墻時，設(shè)計中常用的簡化模型和計算方法主要有二種：

第一種方法是把每米寬度的擋土墻作為單位長度，把它看作兩端分別是以地下室底板和頂板為支承點的受彎的構(gòu)件（如果在地下室擋土墻上部存在必須要考慮的主體結(jié)構(gòu)豎向荷載作用，就可以把此構(gòu)件看成是壓彎構(gòu)件），具體地我們可以假設(shè)地下室擋土墻與地下室底板為剛接點、頂板為鉸接點。接下來，我們要對墻體豎向彎矩值進行計算，開始墻體的豎向配筋設(shè)計工作。至于墻體的水平彎矩值、水平配筋量，則往往是依據(jù)我們在工程實踐中的具體經(jīng)驗而定的。這一方法最大的優(yōu)勢就在于無需考慮擋土墻水平側(cè)柱子對其的約束支承作用，水平土壓力將會直接通過擋土墻傳遞到地下室的底板和頂板，其最大的缺陷就在于擋土墻受力以后就會產(chǎn)生一定的撓度，而受變形的影響的擋土墻內(nèi)的柱子也要進行相應(yīng)的處理，才能保證其正常運行，具體的情形我們可以參見下面的圖1。

第二種方法是把地下室擋土墻充當(dāng)雙向受力現(xiàn)澆板，利用相互相鄰的柱子和地下室上下底板和頂板充當(dāng)其中的四條支承邊。在我們進行設(shè)計計算時，先要假設(shè)擋土墻與地下室頂板是采用交接的方式連接的，與底板及兩邊的柱子是采用剛接的方式連接的。具體地，我們先是進行柱子支承邊計算，得到一定的數(shù)據(jù)，再根據(jù)附加水平荷載的方式把擋土墻對柱子的影響考慮進來，再來考慮配筋截面和配筋設(shè)計。然而，與普通雙向板的板面的荷載明顯不同的是，擋土墻的側(cè)壓力荷載基本上處于梯形分布，Mx的實際計算也是按照墻高h呈現(xiàn)梯形分布，若我們再結(jié)合現(xiàn)場的實際施工情況，墻體水平的鋼筋配筋都是利用等距均勻配置，因此設(shè)計時一定要考慮其值選取是否合理。而My計算也和前面的方法雷同，如圖2是具體的計算示意圖。

從上可知，在剛接地下室底板和擋土墻的時候，要注意底板要比擋土墻厚。而對于位于擋土墻內(nèi)的柱子，在設(shè)計它的截面剛度時也需要超過預(yù)期，要讓對不利于荷載的影響盡可能地降低。如果進行的不是利用鋼筋混凝土材料現(xiàn)澆的地下室底板作業(yè)，我們就要改變擋土墻的邊界錨固，或者采用一些辦法，以保證墻體的邊界錨固情況與計算假定無限靠近，以保證我們的設(shè)計結(jié)果盡可能地與墻體實際受力及變形情況相一致。

3擋土墻設(shè)計荷載統(tǒng)計

（1）地面堆載：如果是地下室頂板面標(biāo)高以上的覆土荷載，或者是在其上部可能會出現(xiàn)的使用荷載，如行走的車輛引起的輪壓荷載等，就是這一情況，其中覆土堆載應(yīng)該當(dāng)作永久荷載，車輛荷載應(yīng)該看成是活荷載，我們往往是根據(jù)靜止壓力作用系數(shù)來計算其傳遞給擋土墻的側(cè)壓力。該覆土主要是處于地下水位以上，所以我們不要考慮土的浮重度這一參數(shù)。

（2）側(cè)土壓力：該荷載表示的是地下室擋土墻的高度范圍里的側(cè)土壓力，它一般被看作永久荷載，并利用靜止土壓力理論來計算其大小。對該荷載進行計算時，一定要考慮地下水位標(biāo)高對土重度的影響。在進行土壓力計算時，地下水位標(biāo)高上面的土按實際的重度值來進行計算，而水位以下的土，需取土的浮重度計算。在具體計算時，一定要注意區(qū)別好場地原土層力學(xué)性質(zhì)與地下室開挖回填土。

（3）地下水側(cè)壓力：要計算該荷載，最關(guān)鍵的問題就在于如何確定地下水位的標(biāo)高。通常情況下，我們要綜合地質(zhì)勘察報告和當(dāng)?shù)貧夂蛩臈l件以及我們在工程中的實際經(jīng)驗來展開，從而經(jīng)濟合理地確定地下水位的高低。地下水位標(biāo)高以下就要按具體的水力學(xué)理論，把地下水對地下室擋土墻形成的土壓力考慮進來，所以我們一般視其為靜荷載。考慮到水壓力與靜止土壓力存在不一樣的側(cè)壓力系數(shù)，所以會使得地下水標(biāo)高上下荷載出現(xiàn)分布不均勻的狀況，因此，我們在對其進行計算時，一定要考慮一些簡化的辦法，同時這一辦法不會對計算結(jié)果造成太大的影響。

（4）人防作用荷載：該荷載是一種在戰(zhàn)爭狀態(tài)的地下室的荷載，要求和人防設(shè)計相符合。通常情況下，我們往往是借助地下室的防護級別，來對它的大小進行確定的，而它的動力的大小，則是依照等效靜荷載進行計算的。通常情況下，人防荷載處于地下室擋土墻位置，往往可以分成兩個部分：一部分是由于核武器爆炸造成的，另一部分是因為地下室頂板造成的。在戰(zhàn)時設(shè)計人防荷載，需要考慮對荷載進行組合計算等因素。

（5）其他荷載：如果建筑結(jié)構(gòu)，位于地下室上步位置，影響擋土墻的荷載，或者利用剪力墻這種構(gòu)造，同時充當(dāng)?shù)叵率抑械膿跬翂?，則在設(shè)計過程中，我們還要分析其上部的建筑結(jié)構(gòu)帶來的荷載的變化。

4擋土墻設(shè)計的荷載組合

4.1和平時期的結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載組合

從承載力的極限狀況，我們可以發(fā)現(xiàn)按照荷載效應(yīng)的基本組合或偶然組合，我們可以進行荷載組合，同時根據(jù)各荷載工況下的最不利的值來開展設(shè)計。土壓力和水壓力都可以視為靜荷載。地面上的使用荷載可以把其視為活荷載。

如果是處于正常的使用極限狀態(tài)，必須要根據(jù)各種各樣的設(shè)計要求，采用荷載的標(biāo)準組合、頻遇組合或準永久組合，同時根據(jù)各荷載工況下的最不利組合值來展開設(shè)計。

4.2戰(zhàn)爭時期的荷載組合

戰(zhàn)時和平時有區(qū)別，我們主要是依賴于等效靜荷載法來對其動力進行分析。也就是說依據(jù)人防等效荷載與靜荷載同時作用來組合荷載，而其荷載組合的項目和取值，則是依賴于地下室防護類別和防護等級兩因素綜合判斷的。在設(shè)計時，先要確定等效荷載和靜荷載，所以我們要采用靜力計算方法算出其結(jié)構(gòu)內(nèi)力。與此同時，考慮到二種狀態(tài)的差別性。在具體設(shè)計時，材料設(shè)計強度取值要根據(jù)綜合調(diào)整系統(tǒng)來確定，混凝土和砌體的彈性模量都要根據(jù)靜荷載作用時的1.2倍取值，對結(jié)構(gòu)變形、裂縫開展等不需要再進行驗算。

5擋土墻裂縫控制與防水措施

按照我國的《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》的某些規(guī)定，以及《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB50108-2008）第4.1.7條有關(guān)混凝土構(gòu)件和防水混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制的基本要求：通常地，混凝土地下室裂縫有三個等級，其中裂縫的最大值是0.20mm。而如果是防水混凝土，我們要利用調(diào)整配合比，或摻加外加劑等其他方法制成，同時其抗?jié)B等級要超過P6。在測算防水混凝土的施工配合比時，一定要先進行試驗，然后以實驗數(shù)據(jù)來確定。防水混凝土要達到抗?jié)B的具體規(guī)定，同時還要依據(jù)小區(qū)的地下工作情況，達到一些其他的要求。

在施工時，出現(xiàn)擋土墻產(chǎn)生裂縫的原因眾多，但主要可以歸納為如下幾點：。其一是設(shè)計的混凝土坍落度值過大，同時在施工時混凝土坍落度控制得不好，所以引起了混凝土坍落度過大，這最終導(dǎo)致單位體積混凝土加入過多的水。與此同時，因為混凝土振搗不能夠充分地開展，振搗不密實，以致混凝土出現(xiàn)干縮且導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。其二是擋土墻是在混凝土澆筑了一天以后才，拆模時間有時會過早。拆模后擋土墻需要進行澆水養(yǎng)護，所以難以確保擋土墻混凝土一直保持濕潤狀態(tài)，從而引起混凝土表面出現(xiàn)較大的干縮，并最終產(chǎn)生了裂縫。其三是拆模以后，使混凝土內(nèi)部和外部的溫差加大，從而在內(nèi)部出現(xiàn)應(yīng)力集中，造成裂縫。

關(guān)于地下室擋土墻是如何進行防水的，通常主要是使用以下的思路：

（1）擋土墻主體結(jié)構(gòu)采用防水混凝土；

（2）擋土墻采取防水卷材或防水砂漿措施；

（3）擋土墻施工縫要考慮使用中埋式止水鋼板、遇水膨脹止水條等辦法；

（4）擋土墻后澆帶位置要運用補償收縮混凝土的措施，還要采用遇水膨脹止水條、防水密封材料等防水措施。

除了上面的情況以外，擋土墻厚度，混凝土強度等級，鋼筋等級、直徑和間距，或者是在具體的施工中的混凝土保護層厚度控制和混凝土養(yǎng)護條件等也是設(shè)計人員需要考慮的問題，這些問題也會或多或少地影響到地下室擋土墻的裂縫與防水抗?jié)B的質(zhì)量。

6結(jié)束語

綜上所述，通過根據(jù)日常的設(shè)計實踐情況來看，在大多數(shù)的小區(qū)擋土墻的設(shè)計中，由于各種不確定的因素都會直接影響施工的質(zhì)量和工程的進度。所以，這要求在設(shè)計和施工中，都要全面考慮其中的各個環(huán)節(jié)，因此在具體地進行小區(qū)的擋土墻和地下室的設(shè)計時，必須認真對待才能達到改進施工質(zhì)量的效果。

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