摘要:在路基工程中，擋土墻可以用以穩定路基和路塹邊坡，以減少土方工程量和占地面積，防止水流沖刷路基;此外，擋土墻還可以用來整治塌方、劃破等路基病害。尤其在山區更為常見，擋土墻在山區更能發揮自身價值。重力式擋土墻是眾多分類中較為常見的一種，重力式擋土墻又是如何來設計的呢?它的設計依據又是什么呢?又是如何施工的呢?

　　關鍵字：擋土墻,設計,施工,重力式擋土墻

　　引言：

　　在擋土墻設計中，土壓力是其主要的設計依據，由于庫倫土壓力與郎金土壓力的理論假設不同，所推演出的土壓力公式適用于不同的墻背和邊界條件，因此，當我們設計擋土墻時，應按照上述不同的條件分別選用相使用的土壓力計算公式。擋土墻的穩定性驗算包括抗滑、抗傾覆、基地應力以及偏心距等，但是，究竟是哪一個因素在起控制因素則因擋土墻的類型、墻身的斷面形式以及地基條件而定，同時設計應該根據荷載組合情況來選擇相適應的指標。同樣，根據現場環境的不同，采用不同的施工方式。下面，我們以重力式擋土墻的設計與施工為例作說明。

　　一、重力式擋土墻的簡單介紹。

　　重力式擋土墻是我國目前最常用的一種擋土墻形式，多用漿砌塊砌筑，在缺乏石料的地區，可以選用混凝土預制塊作為砌體，亦可用混凝土直接澆筑，一般不用配以鋼筋或者只需少量或局部配以鋼筋。這種擋土墻形式簡單，施工方便，可以就地取材、適應性強。

　　當地基較好，強力不高，且當地又有石料時，一般優先選用重力式擋土墻。

　　二、重力式擋土墻的構造形式與布置。

　　2.1墻背形式與墻身構造以及施工要求

　　重力式擋土墻的墻背形式可以分為俯斜、仰斜、垂直、凸形和衡重式五種。

　　擋土墻的墻身構造必須滿足強度與穩定性的要求，同時要考慮到就地取材，這樣，經濟合理、施工后期的養護方便、安全。重力式擋土墻的墻背坡度一般選用1:0.25仰斜，仰斜墻背坡度不宜緩于1:0.3;俯斜墻背的坡度一般為1:0.25—1:0.3;衡重式擋土墻的下墻墻背多采用1:0.25—1:0.3仰斜;上墻墻背的坡度受到強身的控制等原因，根據上墻的高度，宜采用1:0.25—1:0.45傾斜。

　　墻面通常為直線型，其坡度應當與墻背坡度之間相協調，而且還應該考慮到墻趾處的地面橫坡，在地面橫坡處較陡時，墻面坡度一般為1:0.05—1:0.20，當采用矮墻時也應該采用直立，當地面橫坡平緩時，墻面也適當的可以采用放坡，但是一般不會低于1:0.35，。仰斜式擋土墻一般與墻背坡度一致或者緩于墻背坡度;衡重式擋土墻一般采用1:0.05，正是因為這個原因，當工程所在地區橫坡較大的山區，通常采用衡重式擋土墻較為經濟，而此條件下一般采用4:6較為經濟且合理。

　　當我們在一處施工時，相對于擋土墻而言，其界面形式不宜變化過多，以免造成施工困難等，而且要更加注意不要影響擋土墻的外觀。

　　三、重力式擋土墻的設計

　　3.1抗滑穩定性驗算

　　為保證擋土墻的抗滑穩定性，應當驗算在土壓力下以及其他外力的作用下，基底抵抗擋土墻的抗滑移能力。

　　公式：(0.9G+￡Ey)u+0.9G￡Ex

　　其中：G表示擋土墻的自重;Ex、Ex表示墻背主動土壓力的水平與垂直分力;a表示基底的傾斜角度;u表示基底的摩擦系數(可以通過經驗數據獲得或者通過實驗獲得);￡表示主動土壓力分項系數，取1.4.

　　增加抗滑穩定性的方法，可以設置傾斜基底或利用凸榫基礎。

　　3.2抗傾覆穩定性驗算

　　為了保證擋土墻的抗傾覆穩定性，須驗算擋土墻抵抗墻身繞強趾向外轉動傾覆能力的驗算。

　　0.9GZg+￡(EyZx-ExZy)>0

　　其中,Zg表示墻身、基礎以及其上的土重合力重心到墻趾的水平距離(單位：m);Zx表示土壓力垂直分力作用點到墻趾的水平距離;Zy表示土壓力水平分力作用點到墻趾的垂直距離。

　　在驗算擋土墻的穩定性時，一般均未計算趾前土層對墻面所產生的被動土壓力。驗算結果若不滿足以上要求，則表明抗滑穩定性或抗傾覆穩定性不夠，這時應該改變強身的斷面尺寸重新核算。

　　增加抗傾覆穩定性的方法，可以展寬墻趾、改變墻面及墻背坡度以及改變墻身斷面類型等。

　　3.3基底合力偏心距。

　　3.4地基承載力抗力值。

　　地基承載力抗力值應該滿足地基承載力抗力值的要求，即要滿足下式：

　　3.4.1當軸向荷載作用時P

　　3.4.2當偏心荷載作用時：p《1.2f

　　3.4.3地基承載力抗力值得一般規定：

　　這時當擋土墻的基礎寬度大于3m時，或者埋置深度大于0.5時，除了巖石地基外，地基承載力抗力值應該按照下式計算取得，f=Fk+k1*r1(b-3)+k2*r2(h-0.5)

　　其中，f表示地基承載力抗力值;Fk表示地基承載力標準值;K1、K2表示承載力修正系數;r1表示基底下持力層土的天然重度;r2表示基礎底面土層的平均重度;b表示基礎底面寬度小于3m時取3m，大于6m時取6m;h表示底面的埋置深度，從天然地面算起。

　　四、施工工藝與施工方法。

　　依據施工工藝的不同，重力式擋土墻可以分為漿砌重力式擋土墻和現澆重力式擋土墻，施工工藝流程各部相同，分別如下：

　　漿砌重力式擋土墻：開挖墻基à處理基底à砂漿的制作與運輸à填筑墻背;

　　現澆重力式擋土墻：開挖基坑à處理基底à模板制作與安裝à鋼筋綁扎à拌制混凝土à澆筑à養生à墻背填料且壓實。

　　以漿砌重力式擋土墻為例，在基坑開挖前，首先要做好場地排水工作，基礎的個部分尺寸、形狀以及埋設深度，均應該按照設計要求進行施工處理，基坑的底部一般要大于基礎外緣變邊線0.5—1.0m，目的是為了避免影響施工。對于任何土質基坑，挖至標高后不得長時間將坑底暴露、浸泡，避免消減基底的承載能力。我們可以采用挖至距離基坑底15cm處，然后在基礎砌筑前突擊開挖，在松軟出，要選擇采用跳槽開挖，以此來避免基坑坍塌，造成人員傷亡等可避免的損失，另外，在基坑開挖時不得破壞基底土的結構，若出現超挖現象，必須采用原土回填，且必須夯實或換填處理;對于基底的處理，若基底為土質，包括碎石土、砂性土等，應將其整平夯實。對于，巖石地基，有巖層或空洞時，應根據空洞的大中小來以水泥混凝土或者碎石子來做填充處理，若在基底巖層有外露的軟弱夾層時，宜在墻趾前對此面層做特殊保護;砂漿的拌制和運輸，砂漿的拌制，應以均勻、充分為準，配置精度不宜超過相應規定(如水泥、外加劑等以質量比為上下2%)，砂漿的流動性應該符合要求，對砂漿的流動性要建立隨機檢查制度，砂漿的攪拌時間不應小于2.1分鐘。對于砂漿的運輸，應檢查其稠度和是否分層，冬季施工時，應注意防止砂漿影響砌筑強度;對于砌筑，在砌筑前，應進行基底表面風化、松散土層予以清除干凈，在砌筑第一層砌塊時，應將表面洗凈、潤濕、再坐漿砌筑，以此保證砌體與基層間的抗拉彎能力和抗剪能力。對于土質基底，可以直接采用坐漿砌筑。若采用臺階式基礎時，臺階轉彎處不得砌筑成通縫，砌體與臺階壁間的縫隙應當插滿漿塞滿。基礎完成后，應立即做回填處理，應以小型機械進行壓實。并在表面留下3%的向外傾斜坡，以防積水滲入基底;墻身砌筑，一般有鋪漿法、抹漿法、擠漿法和灌漿法四種;最后，對于沉降縫、伸縮縫等的砌筑，一般為2—3cm，兩種接縫應當垂直，并且在兩側的砌體表面需要平整，不能搭接，必要時需要加修槽工序。接縫中若需要做防水處理，當采用膠泥做填充材料時，應該沿著墻內、外、頂三邊填塞并搗實。但是無論采用任何一種填塞材料時，其填塞深度不得小于15cm，以此來滿足防水要求。

　　結語

　　重力式擋土墻是目前我國最常采用的一種擋土墻形式。因為這種擋土墻形式簡便，施工方便，可以就地取材，適應性非常強，因此被廣泛應用。本文介紹了設計、施工等重要的問題，因為它關乎整個工程的質量問題，所選擇的開挖方式、砌筑的要求都是值得注意的方面。除了施工方法外，還有很多的注意事項，比如排水孔的設置和勾縫等問題。擋土墻一般均是在墻體與巖土坡體暫時穩定狀態下或者暴露過不久的工作面上進行施工，需要連續作業，盡量達到預計的力學平衡條件要求，避免坡體或地形產生變形、坍塌或降低其自持或承載能力。

　　參考文獻

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　　本文選自《長沙鐵道學院學報》。  《長沙鐵道學院學報》為理工結合以工科為主要內容的綜合性學術刊物。主要刊登本院鐵道運輸、運輸經濟與管理、鐵道工程、工業與民用建筑、電子工程、系統工程、機車車輛設計與制造、鐵道工程機械、機械制造工藝與設備、力學、數學、理化等學科領域的學術論文、科研成果、新產品設計試制的技術總結。