擋土墻的設(shè)計與施工技術(shù)

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1、引言
 擋土墻是防止土法體坍塌的構(gòu)筑物，作為工程的附屬設(shè)施，在房屋建筑、水利工程、鐵路工程以及橋梁等工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。但一些地方或單位，只重視主體工程的建設(shè)，而忽視附屬設(shè)施的設(shè)置。因而在擋土墻拐角產(chǎn)生裂縫的現(xiàn)象，《廣東水利水電》2000年第4期刊登了“淺談重力式毛石擋土墻的拐角處理”一文，分析了其破壞成因，并提出相應(yīng)處理措施。其實，擋土墻設(shè)計并非十分簡單，筆者在此就擋土墻的設(shè)計與施工談幾點見解。
 2、擋土墻的設(shè)計方法
 擋土墻的設(shè)計，一般先根據(jù)擋墻所處的條件選定墻體材料和結(jié)構(gòu)形式，通常先憑經(jīng)驗或試算初步擬定墻體的形狀和截面尺寸，然后計算所受的荷載，界面進行擋土墻的驗算。若驗算結(jié)果不滿足要求，則應(yīng)改變截面尺寸、形狀或采取其他措施。擋土墻的計算一般包括地基載力驗算、墻身強度驗算、抗傾覆及抗滑穩(wěn)定驗算等。
 3、擋土墻的計算
 3.1、基底壓力驗算
 擋土墻的基底壓力驗算方法與一般偏心荷載作用下基礎(chǔ)的計算相同，即要求基底邊緣的最大壓應(yīng)力6max不大于1.2倍地基承載力設(shè)計值R。
3.2、墻身強度驗算
 墻身強度驗算應(yīng)根據(jù)墻身材料分別按磚石結(jié)構(gòu)、素混凝土結(jié)構(gòu)(對重力式擋土墻)或鋼筋混凝土等相應(yīng)的結(jié)構(gòu)理構(gòu)進行驗算。
3.3、穩(wěn)定性驗算
3.3.1、擋土墻失穩(wěn)破壞的形式
墻的穩(wěn)定性包括抗滑穩(wěn)定性和抗傾覆穩(wěn)定性。通過對擋土墻破壞實例分析，擋土失穩(wěn)是造成破壞的主要因素，通常有兩形式：
A、在壓力的水平分力作用下，擋土墻有可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動破壞。
B、在土壓力作用下?lián)跬翂⒗@墻前趾外傾破壞。
 3.3.2、擋土墻穩(wěn)定性的驗算
為確保擋土墻具有足夠的穩(wěn)定性，規(guī)范規(guī)定：
A、擋土墻基底的總摩擦力與滑動力之比(既抗滑安全系數(shù))不得小于1．3。   
B、抗傾覆力矩與傾覆矩之比(既抗滑安全系數(shù))不得小于1．50
3.3.3、提高擋土墻穩(wěn)定性的措施
若經(jīng)驗算擋土墻抗滑穩(wěn)定不能滿足要求時，應(yīng)采取適當措施予以提高?？蛇x用以下措施：①加大擋土墻基礎(chǔ)埋置深度(一般不應(yīng)小于0．5M)，利用墻反向土壓力抵抗水平滑動力；②將基礎(chǔ)底面做好成逆坡反力抗滑；③加大擋土墻斷面，增加自重；或做砂、石墊層，提高基底磨擦阻力；④墻身較高，土壓力較大時，可在墻背中部附近加做牛腿或設(shè)置減壓平臺；擬分散和減小土壓力。
 3.4、擋土墻的土壓力計算
決定作用在墻上的土壓力是擋土墻設(shè)計中的關(guān)鍵問題。作用在擋土墻上的主要外荷載是土壓力(既擋土墻后的土對墻背的側(cè)向壓力)，其大小與墻后填土情況、墻背傾斜方向、墻體可能的運動方向等多種因素有關(guān)。多數(shù)擋土墻是考慮墻體向外移動或轉(zhuǎn)動時作用于墻背上的土壓力，即計算主動土壓力。土壓力的計算理論較多，通常使用規(guī)范推薦的公式計算。
4、擋土墻的防滲和排水
在雨季及地面大量滲水時，擋土墻背后填水容易積水。此時，擋土墻如排水不良，會使墻后的地下水位升高，拉大墻背的靜水壓力。墻后土體抗剪強度降低，容量增高，土壓力增大，以及粘性回填土因含水量的增加而產(chǎn)生膨脹力。例如，6M高的擋土墻，當?shù)叵滤簧仙翂Ω呷种粫r，作用在擋土墻上的總壓力增大47％左右，如果水位再上升，總壓力將更快地增大；加之存在積水，使地基軟化，墻體受力惡化，致命擋土墻破壞。故應(yīng)消除地下水對擋土墻的不利影響。
首先應(yīng)考慮排除大量的地面水，在墻頂?shù)孛嬉虽佋O(shè)防水層?？蓪蟮奶钔帘砻孀龀?：
1．5左右的緩坡，以利排水，然后在填土表面鋪筑一層厚約30CM用粘土夯實的防水層，或用混凝土或水泥砂漿做成散水坡，以防地面水滲入填土中。當墻后有山陂時，還應(yīng)在坡下設(shè)置截水溝。為防止墻后積水涌人地基，應(yīng)在最低泄水孔下部鋪粘土層并夯實。  
擋土墻應(yīng)設(shè)置泄水孔，以便排除墻后積水。在高于墻底地面0．5M的墻身上每隔2—3M布置孔眼尺寸不小于100MM的泄水孔，長度不小于泄水孔所在處的墻厚，放置時需外斜5％。泄水孔人口處應(yīng)用易于透水的粗顆粒材料做濾水層，以免因淤塞而影口向排水o
 5、墻后填土質(zhì)量要求
擋土墻后的回填土應(yīng)選擇透水性較強的土料。例如砂土、礫土、碎石等，因為這類土的強度較穩(wěn)定，易于排水o、不應(yīng)采用淤泥、耕植土、膨脹性粘土等作為填料。實際上所遇到的大多數(shù)回填土都多少含一定的粘性土，這時應(yīng)適當混以塊石。所以規(guī)范規(guī)定。“墻后填土宜選擇透水性強的填料，當采用粘性土作為填料時，宜摻人適量的塊石”。然而，對重要的、高度較大的擋土，用粘土作回填土料是不合適的，粘性土性能不能穩(wěn)定，在干燥時體積收縮，而在雨季時膨脹，由于回填土的交錯收縮與膨脹可在擋土墻上產(chǎn)生較大的側(cè)壓。這種側(cè)壓力在設(shè)計中往往無法考慮，其數(shù)值還可能比計算壓力大許多倍，它可使擋土墻壁外移，甚至使擋土墻失去作用。
填土壓實質(zhì)量也是擋土墻施工中一個關(guān)鍵問題填土時應(yīng)分屋夯實。
 6、其它構(gòu)造措施
 當所設(shè)計的擋土墻較長時，還應(yīng)考慮身材料的脹縮性，即每10—20M設(shè)置一道伸縮縫；當?shù)鼗凶兓?，或由于墻高、土壓力的差異，還應(yīng)設(shè)置沉降縫。伸縮縫和沉降縫可統(tǒng)一考慮，縫寬一般為2CM，縫的兩側(cè)要求平整，縫內(nèi)嵌填如瀝青麻絲等柔性防水材料。
 7、結(jié)語
 擋土墻看起不似乎很簡單，但容易引起疏忽。事實它是一種重要的工程結(jié)構(gòu)，許多擋土墻的失事都是由于未能做好其設(shè)計與施工而造成的。為此，我們必須重視擋土墻壁的質(zhì)量問題，對擋土墻設(shè)計與施工，在思想上一定要有足夠的重視。