重力式擋土牆設計

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作者簡介：董建軍、喬殿金、初建榮，台市興盛建築工程****。

摘要：在土建工程中，經常用擋土牆來支擋上下高差的土體，而重力式擋土牆是用得較多的一種形式。本文通過對重力式擋土牆的施工經驗分析，提出擋土牆設計中的重點問題，並提供較為合理的構築建議與措施。

關鍵詞：重力式擋土牆；施工分析；要點

擋土牆的形式多種多樣，按其結構特點，可分為重力式擋土牆，懸臂式擋土牆，扶臂式擋土牆，加筋土擋土牆等型別。重力式擋土牆是依靠牆體自重抵抗土壓力作用的一種牆體，所需要的牆身截面較大，一般由磚、石材料砌築而成。由於重力式擋土牆具有結構簡單、施工方便，能夠就地取材等優點，在土建工程中被廣泛採用。

根據牆背傾斜方向可分為仰斜、直立、俯斜三種形式。

1重力式擋土牆的設計要點

設計重力式擋土牆，一般先通過滿足擋土牆的抗滑移要求確定擋土牆的總工程量，再進行細部尺寸調整，以滿足擋土牆的抗傾覆要求。

1.1斷面形式的確定

根據重力式擋土牆結構型別及其特點，我們可以根據實際條件，選擇不同型別的斷面結構。如果地面橫坡比較陡峭，若採用仰斜式擋土牆，一定會過多增加牆高，斷面增大，造成浪費，而採用俯斜式擋土牆會比較經濟合理。只有在路塹牆、牆趾處地面平緩的路肩牆或路堤牆等情況下，才考慮採用仰斜式擋土牆。

1.2擋土牆的截面尺寸的確定

重力式擋土牆是靠自身重力來抵抗土壓力，在設計時，重力式擋土牆的截面尺寸一般按試演算法確定，可結合工程地質、填土性質、牆身材料和施工條件等方面的情況按經驗初步擬定截面尺寸，然後進行驗算，如不滿足要求，則應修改截面尺寸或採取其它措施，直到滿足為止。

1.3土壓力的確定

擋土牆設計的經濟合理，關鍵是正確地計算土壓力，確定土壓力的大小、方向與分布。土壓力計算是乙個十分複雜的問題，它涉及牆身、填土與地基三者之間的共同作用。計算土壓力的理論和方法很多，由於庫倫理論概念清析，計算簡單，適用範圍較廣，因此庫倫理論和公式是目前應用最廣的土壓力計算方法。

2重力式擋土牆的計算內容

從安全地角度考慮，當埋入土中不算很深時，作用於擋土牆上的荷載有主動土壓力、擋土牆自重、牆面埋入土中部分所受的被動土壓力，一般可忽略不計。重力式擋土牆的計算內容主要進行穩定性驗算、地基承載力驗算和牆身強度驗算。

2.1擋土牆的穩定驗算及強度驗算

擋土牆的設計應保證其在自重和外荷載作用下不發生全牆的滑動和傾覆，並保證牆身截面有足夠的強度、基底應力小於地基承載力和偏心距不超過容許值。因此在擬定牆身斷面形式及尺寸之後，應進行牆的穩定及強度驗算（採用容許應力法）。

2.2 牆身截面強度驗算

通常選取

一、兩個截面進行驗算。驗算截面可選在基礎底面、1/2牆高處或上下牆交界處等。牆身截面強度驗算包括法向應力和剪應力的驗算。

剪應力雖然包括水平剪應力和斜剪應力兩種，重力式擋土牆只驗算水平剪應力。

2.3基底應力及偏心驗算

基底的合力偏心距e計算公式為：e=b/2-zn=b/2-（wzw+eyzx-exzy）/（w+ey）

在土質地基上，e≤b/6；在軟弱岩石地基上，e≤b/5；在不易風化的岩石地基上，e≤b/4。

3擋土牆穩定性增大的措施

設計、驗算之後，為保證擋土牆的安全性，必須採取必要的措施。

3.1傾覆穩定性增大的措施

為減少基底壓應力，增加抗傾覆的穩定性，可以在牆趾處伸出一台階，以拓寬基底，以增大穩定力臂。另外可以改變牆背或牆面的坡度,以減小土壓力或增大力臂。改變牆身形式,如採用衡重式、拱橋式等。

3.2滑動穩定性增大的措施

重力式抗滑擋土牆的牆背坡度一般採用1:0.25，牆後常設卸荷平台，牆基一般做成倒坡或台階形，牆高和基礎的埋深必須按地基的性質，承載力的要求,地形和水文地質等條件,通過驗算來確定。

此外，為避免因地基不均勻沉陷而引起牆身開裂，應根據地質條件的變化和牆高，牆身斷面的變化而設定沉降縫和伸縮縫。

3.3擋土牆的排水處理措施

擋土牆的排水設施通常內地面排水和牆身排水兩部分組成。擋土牆的排水處理是否得當，直接影響到擋土牆的安全及使用效果。

地面排水可設定地面排水溝，引排地面水。夯實回填土頂面和地面鬆土，防止雨水和地面水下滲，必要時可加設鋪砌，對路塹擋土牆牆趾前的邊溝應予以鋪砌加固,以防止邊溝水滲入基礎。牆身排水主要是為了迅速排除牆後積水，漿砌擋土牆應根據滲水量在牆身的適當高度處布置洩水孔。

總之擋土牆是防止土體坍塌的構築物，考慮重力式擋土牆設計要點時，應與其他工程方案進行技術經濟比較，分析其技術的可行性及經濟的合理性，按照國家技術規範組織工程的實施，才能建造出優質的重力式擋土牆工程。

[1]李中山,王義偉.擋土牆的設計與養護技術［j］.甘肅科技,2005.

[2]陳紅蛟.擋土牆抗傾覆穩定性可靠度分析［j］.鐵道建築,1998.