港航工程擋土墻結(jié)構(gòu)選型之探討

黃章璽 韋秋蘭

【摘 要】本文首先對擋土墻主要的結(jié)構(gòu)形式，然后介紹了擋土墻形式的選用，最后介紹了擋土墻的設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】港航工程；擋土墻；結(jié)構(gòu)選型

一、前言

隨著全球經(jīng)濟(jì)化程度的加深，海運變得越來越重要。而港航工程的建設(shè)也逐漸被人們所關(guān)注。在港口及航道工程中，經(jīng)常遇到地基起伏不平，高差較大的情況，在這種條件下既要保證場地的美觀實用，又想最大限度地減少回填工程量，降低造價，其辦法就是設(shè)置擋土墻。

二、擋土墻主要的結(jié)構(gòu)形式

1、重力式的擋土墻

重力式的擋土墻主要是要依靠擋土墻自身所存在的重力將側(cè)壓力抵抗掉，在制作這種擋土墻時主要使用的是片石、石塊和混凝土，將這些材料澆筑成梯形。但是要注意的是擋土墻的尺寸不是固定的，它可以隨著墻體和墻型的改變而變化。隨著擋土墻的墻背坡度越來越小，土的壓力也減少了。這種形式的擋土墻墻面的胸坡坡度和背坡坡的度比在1：0.2到1：0.3之間。應(yīng)該進(jìn)行使墻面和墻背呈平行的狀態(tài)，這樣才能提高墻體的穩(wěn)定性，施工也更加容易。而且要注意墻背的背坡比例不能比1：0.25小?；讐簯?yīng)力在墻身的高度到了一定的值以后就成為了控制截面尺寸的因素。為了使地基的應(yīng)壓力能夠被承受，就要在墻底加設(shè)墻趾臺階。因為擋土墻要能夠抵擋住墻后的壓力，所以在選擇擋土墻時必須要保證其強(qiáng)度達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)，這樣才能夠保證工程的質(zhì)量。

（一）、重力式的擋土墻具體的特點和分類

重力式的擋土墻有很多分類方法，依據(jù)擋土墻墻背的坡度，可以將其分成三種，即俯斜式、仰斜式和直立式。

通過分析土壓力理論，我們知道俯斜背受到填土、墻背等的的壓應(yīng)力是最大的，其次是垂直墻背，最小的就是仰斜墻背。

將開挖臨時邊坡和仰斜墻背結(jié)合在一起，在修建擋土墻時就不需要在開挖時填土了。但是俯斜式的墻背卻需要。所以在修建支擋挖方工程時一般都會選擇斜墻背，而填方工程，一般會選擇垂直墻背或者是俯斜墻背。

如果在擋土墻前它的地形是比較平坦的，那么一般會選擇仰斜墻。如果它的地形是比較陡的，那么通常會選擇垂直墻或者是俯斜墻，這樣才能夠防止墻身太高。

（二）、重力式擋土墻所起到的作用

因為在衡重臺上填土?xí)?dǎo)致墻身的重心向后面移動，而擋土墻卻可以提高墻身的穩(wěn)定性。

2、錨定式的擋土墻

錨定式擋土墻是比較輕的形式，通常有兩種，即錨桿式和錨定板式。

錨定板式擋土墻：因為錨定板式的擋土墻主要的組成部分是鋼拉桿、錨定板和墻面系。墻面系的面板與鋼拉桿的外端和內(nèi)端相連接。擋土墻的穩(wěn)定維持是依靠錨定板所提供的抗拔力。錨定板擋土墻屬于既是輕型，又是適用于填土的一種擋土結(jié)構(gòu)。

由預(yù)制的鋼筋混凝土，立柱和水平或傾斜的錨桿以及擋土板綜合作用抵擋土體，其土體的穩(wěn)定性依靠巖土中埋置的錨桿的抗拉力來維持。

3、薄壁式擋土墻

懸壁式擋土墻：往往是有擋土墻的墻面和底面組成，形狀是一個倒“T”型。

扶壁式擋土墻：扶壁式擋土墻與懸壁式擋土墻相比較，懸壁式擋土墻較復(fù)雜些，除了墻面和底面之外，還有踵板以及扶壁，才組成扶壁式擋土墻。在懸壁式擋土墻的長度方向上，間隔一段距離增加一個扶肋，這就轉(zhuǎn)變成為了扶壁式擋土墻。扶肋作為墻面與墻踵板之間連接的樞紐，很好的起到了鞏固加強(qiáng)的作用。

4、加筋土擋土墻

土體側(cè)壓力分布在墻背填土，拉帶及鑲面砌塊上的擋土墻。由于拉筋與土之間存在摩擦，為了使土體的變形條件和工程性能得到改善，在擋土墻中加入了拉筋。由于加筋擋土墻中存在拉筋，所以他的應(yīng)用范圍一般限于平坦寬敝的填方路段上。而不適于地形較陡的山坡或挖方路段。加筋土擋土墻具有很多優(yōu)點，強(qiáng)大的適應(yīng)能力使它對于地基的微小變形不受到影響，這也決定了他能很好的抵抗地震，還有它小巧的造型，占地面積不大且美觀，價格比較低廉，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。

三、擋土墻形式的選用

擋土墻除可按結(jié)構(gòu)形式劃分為重力式、懸臂式、扶壁式、錨桿及板樁式等形式，又可按材料的選用分為磚砌、毛石、混凝土和鋼筋混凝土幾種，實際情況中的選用應(yīng)根據(jù)工程需要、土質(zhì)情況、材料供應(yīng)、施工技術(shù)及造價等因素合理選擇。

1、重力式擋土墻

重力式擋土墻由塊石、毛石砌筑，它靠自身的重力來抵抗土壓力。由于其結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、取材容易而得到廣泛應(yīng)用，根據(jù)墻背傾角的不同，重力式擋土墻可分為仰斜、豎直和俯斜三種。按主動土壓力大小，重力式擋土墻要優(yōu)先采用仰斜擋土墻，豎直次之，俯斜少用。仰斜式的墻后填土較困難，用于護(hù)坡時較為合理，墻背豎直或俯斜式用于填方較省勁。重力式擋土墻的頂寬不宜小于500mm，底寬約為墻高的1/3～1/2，墻高較小且填土質(zhì)量好的墻，初算時底寬約為墻高的1/3。為了減少墻身材料，墻體在地面以下部分可做成臺階式，以增加墻體的抗傾覆的穩(wěn)定性。墻底埋深應(yīng)不小于500mm，為了增大墻底的抗滑能力，基底可做成反坡。重力式擋土墻的缺點是當(dāng)墻高超過5m時，要保證其穩(wěn)定性，勢必造成很大的體重，材料用量較多，不太經(jīng)濟(jì)。

2、懸臂式和扶壁式擋土墻

當(dāng)墻高超過5m時，墻的穩(wěn)定性主要依靠墻踵懸壁以上土重維持，墻體內(nèi)設(shè)置鋼筋承受拉應(yīng)力，故墻身截面較小，因此，選用鋼筋混泥土懸壁式較為合理，當(dāng)墻高大于10m時，墻壁所受的彎矩和產(chǎn)生的撓度都較大，為了經(jīng)濟(jì)合理必須選用扶壁式。扶壁間填土增加抗滑和抗傾能力，，一般用于大型土建工程。懸臂式和扶壁式擋土墻在設(shè)計計算時，為了使擋土墻產(chǎn)生很好的抗傾覆和抗滑移效果，底板伸入墻內(nèi)的寬度應(yīng)大于墻外的寬度，其合理的寬度應(yīng)是墻面外寬度的1.5～2倍。墻壁及底板的受力計算可根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行。當(dāng)墻高大于10m時，為了減少造價，必須沿墻身縱向，每隔一定距離（0.3倍～0.6倍墻高）設(shè)置一道扶壁。扶壁底部伸入土中寬度可取墻高的1/3較為合理、經(jīng)濟(jì)。在進(jìn)行扶壁式擋土墻設(shè)計時，可將墻身及墻踵作為三邊固定的板，進(jìn)行計算較為正確。

3、錨桿擋土墻

錨桿擋土墻由鋼筋混凝土墻板及錨固于穩(wěn)定土層的地錨組成。錨桿可通過鉆孔灌漿、開挖預(yù)埋或擰入等方法設(shè)置。其作用是將墻體所承受的土壓力傳遞到土內(nèi)部，從而維持擋土墻的穩(wěn)定性。錨固段應(yīng)在主動狀態(tài)滑動面以外，其長度為3m～7m，錨桿擋土墻可作為邊坡或深基坑坑壁的支護(hù)結(jié)構(gòu)。若基坑鄰近有高層建筑時，為了避免產(chǎn)生不利影響，不宜采用地錨，而采用地下連續(xù)墻或水泥土攪拌樁擋土。

四、擋土墻的設(shè)計

通常進(jìn)行擋土墻設(shè)計時考慮的因素為：擋墻的強(qiáng)度、擋墻的穩(wěn)定性、擋墻基礎(chǔ)的穩(wěn)定性等其他工程施工條件和環(huán)境因素。

1、擋土墻的墻身強(qiáng)度驗算

對于擋墻自身的強(qiáng)度要達(dá)到能滿足抵抗土壓力的要求，在設(shè)計時常通過選取一些特殊的和代表性的截面進(jìn)行驗算，如減力板擋墻的墻面板的部位、墻面變化的部位等。對重力式的擋土墻進(jìn)行驗算時，主要是計算墻體的重力和土體的壓力，然后進(jìn)行抗力驗算，以滿足設(shè)計要求。

2、擋土墻的穩(wěn)定性驗算

通常所指的擋墻穩(wěn)定性主要包括兩個方面：擋墻抗傾覆的能力和擋墻抗滑移的能力。從以往的許多工程實例來看，擋墻的破壞，以傾覆的居多，擋墻在抗滑移方面還是有一定的安全儲備的。設(shè)計擋墻時，先通過工程的地質(zhì)條件，土質(zhì)的性質(zhì)以及材料供應(yīng)等方面來初步確定，試算擋墻的截面尺寸。初步確定截面后進(jìn)行驗算，看是否滿足承載力要求，若滿足即可，若不滿足則進(jìn)行截面調(diào)整或再次進(jìn)行試算，以滿足設(shè)計要求為止。同時，在進(jìn)行驗算時要考慮土的壓縮性，對軟弱地基的壓縮性可導(dǎo)致?lián)鯄Φ目箖A覆能力下降。

3、擋土墻的基底壓力驗算

擋土墻在自重及土壓力的垂直分力作用下，基底壓力按線性分布計算。其驗算方法及要求完全同天然地基淺基礎(chǔ)驗算方法。

擋土墻的基底壓力應(yīng)小于地基承載力。否則，地基將喪失穩(wěn)定性而產(chǎn)生整體滑動，擋土墻基底常屬偏心受壓情況。即要求墻底平均壓力小于地基承載力，且墻底邊緣最大壓力不大于1.2倍地基承載力。同時要求偏心距不大于擋土墻的墻身寬度的四分之一。對特殊地質(zhì)情況，如場地為濕陷性黃土地基時，擋土墻基底應(yīng)按濕陷性黃土規(guī)范進(jìn)行地基處理。

五、結(jié)束語

港航工程高深莫測，內(nèi)河設(shè)置多種多樣。順應(yīng)航運經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，河道安全的保障，內(nèi)河各處擋土墻的要求也越來越高。因此，合理的選擇擋土墻的形式，做好擋土墻的優(yōu)化設(shè)計，搞好施工要求是工程建設(shè)的首要任務(wù)，對工程的安全、經(jīng)濟(jì)、合理、美觀意義深遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳曉龍.松土擋土墻軟基處理施工技術(shù)[J].科技傳播，2010（21）.

[2]楊惠林.黃土地區(qū)路基邊坡生態(tài)防護(hù)技術(shù)研究[D].長安大學(xué)，2006.

[3]許長新.港航經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)理論與數(shù)據(jù)模型研究[D].河海大學(xué)，2001.

[4]高峰.復(fù)雜形狀大埋深擋土墻有限元素分析[J].山西建筑，2010（6）.