挡土墙的优化设计实例分析

冯玲章+杨贵强+陈琼

摘 要：在挡土墙实际设计及施工过程中，为了既保证建筑物本身的质量及安全，又要达到经济的最优化，需要根据场地条件、地质情况等进行综合考虑，选择合理的挡土墙形式。

关键词：挡土墙；质量；安全；经济；合理

中图分类号：TU476 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）11-0015-02

在工程设计及施工过程中，为了保证建筑物的质量及安全，防止建筑物周边回填土的倾覆或滑移，通常应设置挡土墙。挡土墙的形式多样，有重力式、悬臂式、扶壁式、锚杆式及板桩式等多种形式，应根据场地条件、地质情况、土壤含水率等综合考虑，进行合理选择及应用。

1 挡土墙形式的选用

1.1 重力式挡土墙

重力式挡土墙一般用块石、砖或素混凝土筑成，它主要是依靠挡土墙自身的重力保持稳定，通常适用于高度小于5 m的低挡土墙。根据墙背倾斜情况，重力式挡墙分为俯斜式挡墙、仰斜式挡墙、直立式挡墙和衡重式挡墙以及其他形式挡墙。主要的特点是结构简单、施工方便、施工工期短、就地取材、对地基承载力要求高、工程量大、沉降量大。

1.2 悬臂式和扶壁式挡土墙

当墙高大于5 m时，墙的稳定主要依靠墙踵悬臂以上土重维持，此时多选用悬臂式挡土墙，它的悬臂部分的拉应力由钢筋来承受。主要的特点是截面尺寸小、施工方便、对地基承载力要求不高，但所需工作面较大。当挡土墙的墙高大于10 m时，为了增加悬臂的抗弯刚度，通常需沿墙每隔0.8～1.0 H设置一道扶壁，即采用扶壁式挡土墙。主要的特点是工程量小、对地基承载力要求不高、工艺较悬臂式挡土墙结构复杂。

1.3 锚杆、锚定板式挡土墙

锚定板挡土墙由预制的钢筋混凝土墙面板、立柱、钢拉杆和埋在填土中的锚定板所组成。锚杆挡土墙通常由立柱、墙面板和锚杆三部分组成的轻型支挡结构。主要的特点是结构轻、柔性大、工程量少、造价低、施工工艺较复杂。适用于地基承载力较低的重要工程，墙高可达27 m。

2 土压力计算理论

在计算土压力过程中，均将铁路列车活载、汽车活载等等效成均布荷载。土压力计算理论主要包括库仑理论、朗金理论、第二破裂面理论。

2.1 库仑理论计算式

3 实例分析

举例分析一房地产开发项目，项目结构设计为两层整体地下室，基础采用桩筏基础，在实际施工过程中，地下室结构分南、北两段进行施工。在南段施工完成后，需在已施工的南段地下室底板上设置挡土墙用于抵挡北段未施工段的侧向土压力，以保护南段已完地下室结构的质量及安全，此挡土墙为临时性挡墙，后期进行北段施工时需进行拆除。挖方边坡坡顶不远处紧靠长江，因此地下水较为充沛，但为保证地下室结构安全，挡土墙上不能设置泄水孔。场地地基为淤泥质粘性土层和杂填土，地基承载力较差。地下室挖深约为7 m左右，南北分隔挡土墙东西长120 m，因为高差较大，为了减少工程难度、降低造价，在挡土墙北段采取了分级放坡的措施，第二级坡高度与地下二层顶板高度水平，北侧土体高度约为4 m。根据施工条件及本场地地质条件，宜采用悬臂式或扶壁式挡土墙。

4 挡土墙的计算及选择

挡土墙北侧假定地面活荷载为4 kN/m2，土体侧向压力系数0.5，回填土容重20 kN/m3，回填土浮容重10 kN/m3，地下水容重10 kN/m3，挡土墙顶部、底部考虑为简支支座。挡土墙按承载力极限状态设计，土压力按照库仑理论计算式计算，荷载分布如图1所示。假定挡土墙按上下宽度一样设置，需进行基底应力的满足验算、抗滑动及抗倾覆稳定系数验算、墙身的强度验算等方面的验算。

第一种设计方案、假设采用悬臂式挡土墙，材料选用钢筋混凝土。经过计算，确定挡土墙厚度为250 mm，水平钢筋采用水平钢筋14@20，竖向钢筋16@150，基础采用已施工完成的筏板。

第二种设计方案、假设采用扶壁式挡土墙，材料采用烧结普通实心砖。经过计算，确定挡土墙厚度为1 100 mm，砂浆强度应大于等于Mu10，扶壁间距为4 m，基础采用已施工完成的筏板，上部并应设置压顶梁。

按照第一种设计方案，施工工艺较为复杂，所用施工配件较多，工期较长，拆除难度较大，单价4 417 元/延米，合计造价约为53万元。若采用第二种设计方案，施工工艺简单，工期较长，拆除较为方便，单价4 000 元/延米，合计造价约为48万元。从这两种设计方案考虑施工及造价，应采用第二种方案。但在实际设计过程中，本项目采用了第一种与第二种方案进行了优化，提出了另外一种方案。采用通长钢筋布置的扶壁式挡土墙，材料采用烧结普通实心砖。经过计算，确定挡土墙厚度为500 mm，普通烧结实心砖强度大于等于Mu10，沿墙高每半米设置通长布置的8双排钢筋，扶壁间距为4 m，基础采用已施工完成的筏板，设计方案如图2所示。此种设计方案施工简单，易于拆除，工期较短，单价2 583 元/延米，合计造价约为31万元。

在实际施工过程及使用过程中，挡土墙结构完好，强度较高，且偏移量较小，达到了安全、经济、适用的要求。

5 结 语

在进行整体地下室分段施工时，应根据本场地条件，选择合适的挡土墙类型。在确定挡土墙类型的情况下，若采用实心砖砌体进行设计及施工，在挡土墙中设置一定量的钢筋，即可以减少挡土墙厚度，又可加强挡土墙的抗弯及抗剪性能，还保持了挡土墙自身的稳定性，达到了工程节省造价，并降低施工难度，值得在类型项目中进行运用。

参考文献：

[1] GB 50330-2002，建筑边坡工程技术规范[S].

[2] 陈仲颐.土力学[M].北京：清华大学出版社，2007.

[3] GB 50010-2010，混凝土结构设计规范[S].

[4] GB 50003-2001，砌体结构设计规范[S].endprint

摘 要：在挡土墙实际设计及施工过程中，为了既保证建筑物本身的质量及安全，又要达到经济的最优化，需要根据场地条件、地质情况等进行综合考虑，选择合理的挡土墙形式。

关键词：挡土墙；质量；安全；经济；合理

中图分类号：TU476 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）11-0015-02

在工程设计及施工过程中，为了保证建筑物的质量及安全，防止建筑物周边回填土的倾覆或滑移，通常应设置挡土墙。挡土墙的形式多样，有重力式、悬臂式、扶壁式、锚杆式及板桩式等多种形式，应根据场地条件、地质情况、土壤含水率等综合考虑，进行合理选择及应用。

1 挡土墙形式的选用

1.1 重力式挡土墙

重力式挡土墙一般用块石、砖或素混凝土筑成，它主要是依靠挡土墙自身的重力保持稳定，通常适用于高度小于5 m的低挡土墙。根据墙背倾斜情况，重力式挡墙分为俯斜式挡墙、仰斜式挡墙、直立式挡墙和衡重式挡墙以及其他形式挡墙。主要的特点是结构简单、施工方便、施工工期短、就地取材、对地基承载力要求高、工程量大、沉降量大。

1.2 悬臂式和扶壁式挡土墙

当墙高大于5 m时，墙的稳定主要依靠墙踵悬臂以上土重维持，此时多选用悬臂式挡土墙，它的悬臂部分的拉应力由钢筋来承受。主要的特点是截面尺寸小、施工方便、对地基承载力要求不高，但所需工作面较大。当挡土墙的墙高大于10 m时，为了增加悬臂的抗弯刚度，通常需沿墙每隔0.8～1.0 H设置一道扶壁，即采用扶壁式挡土墙。主要的特点是工程量小、对地基承载力要求不高、工艺较悬臂式挡土墙结构复杂。

1.3 锚杆、锚定板式挡土墙

锚定板挡土墙由预制的钢筋混凝土墙面板、立柱、钢拉杆和埋在填土中的锚定板所组成。锚杆挡土墙通常由立柱、墙面板和锚杆三部分组成的轻型支挡结构。主要的特点是结构轻、柔性大、工程量少、造价低、施工工艺较复杂。适用于地基承载力较低的重要工程，墙高可达27 m。

2 土压力计算理论

在计算土压力过程中，均将铁路列车活载、汽车活载等等效成均布荷载。土压力计算理论主要包括库仑理论、朗金理论、第二破裂面理论。

2.1 库仑理论计算式

3 实例分析

举例分析一房地产开发项目，项目结构设计为两层整体地下室，基础采用桩筏基础，在实际施工过程中，地下室结构分南、北两段进行施工。在南段施工完成后，需在已施工的南段地下室底板上设置挡土墙用于抵挡北段未施工段的侧向土压力，以保护南段已完地下室结构的质量及安全，此挡土墙为临时性挡墙，后期进行北段施工时需进行拆除。挖方边坡坡顶不远处紧靠长江，因此地下水较为充沛，但为保证地下室结构安全，挡土墙上不能设置泄水孔。场地地基为淤泥质粘性土层和杂填土，地基承载力较差。地下室挖深约为7 m左右，南北分隔挡土墙东西长120 m，因为高差较大，为了减少工程难度、降低造价，在挡土墙北段采取了分级放坡的措施，第二级坡高度与地下二层顶板高度水平，北侧土体高度约为4 m。根据施工条件及本场地地质条件，宜采用悬臂式或扶壁式挡土墙。

4 挡土墙的计算及选择

挡土墙北侧假定地面活荷载为4 kN/m2，土体侧向压力系数0.5，回填土容重20 kN/m3，回填土浮容重10 kN/m3，地下水容重10 kN/m3，挡土墙顶部、底部考虑为简支支座。挡土墙按承载力极限状态设计，土压力按照库仑理论计算式计算，荷载分布如图1所示。假定挡土墙按上下宽度一样设置，需进行基底应力的满足验算、抗滑动及抗倾覆稳定系数验算、墙身的强度验算等方面的验算。

第一种设计方案、假设采用悬臂式挡土墙，材料选用钢筋混凝土。经过计算，确定挡土墙厚度为250 mm，水平钢筋采用水平钢筋14@20，竖向钢筋16@150，基础采用已施工完成的筏板。

第二种设计方案、假设采用扶壁式挡土墙，材料采用烧结普通实心砖。经过计算，确定挡土墙厚度为1 100 mm，砂浆强度应大于等于Mu10，扶壁间距为4 m，基础采用已施工完成的筏板，上部并应设置压顶梁。

按照第一种设计方案，施工工艺较为复杂，所用施工配件较多，工期较长，拆除难度较大，单价4 417 元/延米，合计造价约为53万元。若采用第二种设计方案，施工工艺简单，工期较长，拆除较为方便，单价4 000 元/延米，合计造价约为48万元。从这两种设计方案考虑施工及造价，应采用第二种方案。但在实际设计过程中，本项目采用了第一种与第二种方案进行了优化，提出了另外一种方案。采用通长钢筋布置的扶壁式挡土墙，材料采用烧结普通实心砖。经过计算，确定挡土墙厚度为500 mm，普通烧结实心砖强度大于等于Mu10，沿墙高每半米设置通长布置的8双排钢筋，扶壁间距为4 m，基础采用已施工完成的筏板，设计方案如图2所示。此种设计方案施工简单，易于拆除，工期较短，单价2 583 元/延米，合计造价约为31万元。

在实际施工过程及使用过程中，挡土墙结构完好，强度较高，且偏移量较小，达到了安全、经济、适用的要求。

5 结 语

在进行整体地下室分段施工时，应根据本场地条件，选择合适的挡土墙类型。在确定挡土墙类型的情况下，若采用实心砖砌体进行设计及施工，在挡土墙中设置一定量的钢筋，即可以减少挡土墙厚度，又可加强挡土墙的抗弯及抗剪性能，还保持了挡土墙自身的稳定性，达到了工程节省造价，并降低施工难度，值得在类型项目中进行运用。

参考文献：

[1] GB 50330-2002，建筑边坡工程技术规范[S].

[2] 陈仲颐.土力学[M].北京：清华大学出版社，2007.

[3] GB 50010-2010，混凝土结构设计规范[S].

[4] GB 50003-2001，砌体结构设计规范[S].endprint

摘 要：在挡土墙实际设计及施工过程中，为了既保证建筑物本身的质量及安全，又要达到经济的最优化，需要根据场地条件、地质情况等进行综合考虑，选择合理的挡土墙形式。

关键词：挡土墙；质量；安全；经济；合理

中图分类号：TU476 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）11-0015-02

在工程设计及施工过程中，为了保证建筑物的质量及安全，防止建筑物周边回填土的倾覆或滑移，通常应设置挡土墙。挡土墙的形式多样，有重力式、悬臂式、扶壁式、锚杆式及板桩式等多种形式，应根据场地条件、地质情况、土壤含水率等综合考虑，进行合理选择及应用。

1 挡土墙形式的选用

1.1 重力式挡土墙

重力式挡土墙一般用块石、砖或素混凝土筑成，它主要是依靠挡土墙自身的重力保持稳定，通常适用于高度小于5 m的低挡土墙。根据墙背倾斜情况，重力式挡墙分为俯斜式挡墙、仰斜式挡墙、直立式挡墙和衡重式挡墙以及其他形式挡墙。主要的特点是结构简单、施工方便、施工工期短、就地取材、对地基承载力要求高、工程量大、沉降量大。

1.2 悬臂式和扶壁式挡土墙

当墙高大于5 m时，墙的稳定主要依靠墙踵悬臂以上土重维持，此时多选用悬臂式挡土墙，它的悬臂部分的拉应力由钢筋来承受。主要的特点是截面尺寸小、施工方便、对地基承载力要求不高，但所需工作面较大。当挡土墙的墙高大于10 m时，为了增加悬臂的抗弯刚度，通常需沿墙每隔0.8～1.0 H设置一道扶壁，即采用扶壁式挡土墙。主要的特点是工程量小、对地基承载力要求不高、工艺较悬臂式挡土墙结构复杂。

1.3 锚杆、锚定板式挡土墙

锚定板挡土墙由预制的钢筋混凝土墙面板、立柱、钢拉杆和埋在填土中的锚定板所组成。锚杆挡土墙通常由立柱、墙面板和锚杆三部分组成的轻型支挡结构。主要的特点是结构轻、柔性大、工程量少、造价低、施工工艺较复杂。适用于地基承载力较低的重要工程，墙高可达27 m。

2 土压力计算理论

在计算土压力过程中，均将铁路列车活载、汽车活载等等效成均布荷载。土压力计算理论主要包括库仑理论、朗金理论、第二破裂面理论。

2.1 库仑理论计算式

3 实例分析

举例分析一房地产开发项目，项目结构设计为两层整体地下室，基础采用桩筏基础，在实际施工过程中，地下室结构分南、北两段进行施工。在南段施工完成后，需在已施工的南段地下室底板上设置挡土墙用于抵挡北段未施工段的侧向土压力，以保护南段已完地下室结构的质量及安全，此挡土墙为临时性挡墙，后期进行北段施工时需进行拆除。挖方边坡坡顶不远处紧靠长江，因此地下水较为充沛，但为保证地下室结构安全，挡土墙上不能设置泄水孔。场地地基为淤泥质粘性土层和杂填土，地基承载力较差。地下室挖深约为7 m左右，南北分隔挡土墙东西长120 m，因为高差较大，为了减少工程难度、降低造价，在挡土墙北段采取了分级放坡的措施，第二级坡高度与地下二层顶板高度水平，北侧土体高度约为4 m。根据施工条件及本场地地质条件，宜采用悬臂式或扶壁式挡土墙。

4 挡土墙的计算及选择

挡土墙北侧假定地面活荷载为4 kN/m2，土体侧向压力系数0.5，回填土容重20 kN/m3，回填土浮容重10 kN/m3，地下水容重10 kN/m3，挡土墙顶部、底部考虑为简支支座。挡土墙按承载力极限状态设计，土压力按照库仑理论计算式计算，荷载分布如图1所示。假定挡土墙按上下宽度一样设置，需进行基底应力的满足验算、抗滑动及抗倾覆稳定系数验算、墙身的强度验算等方面的验算。

第一种设计方案、假设采用悬臂式挡土墙，材料选用钢筋混凝土。经过计算，确定挡土墙厚度为250 mm，水平钢筋采用水平钢筋14@20，竖向钢筋16@150，基础采用已施工完成的筏板。

第二种设计方案、假设采用扶壁式挡土墙，材料采用烧结普通实心砖。经过计算，确定挡土墙厚度为1 100 mm，砂浆强度应大于等于Mu10，扶壁间距为4 m，基础采用已施工完成的筏板，上部并应设置压顶梁。

按照第一种设计方案，施工工艺较为复杂，所用施工配件较多，工期较长，拆除难度较大，单价4 417 元/延米，合计造价约为53万元。若采用第二种设计方案，施工工艺简单，工期较长，拆除较为方便，单价4 000 元/延米，合计造价约为48万元。从这两种设计方案考虑施工及造价，应采用第二种方案。但在实际设计过程中，本项目采用了第一种与第二种方案进行了优化，提出了另外一种方案。采用通长钢筋布置的扶壁式挡土墙，材料采用烧结普通实心砖。经过计算，确定挡土墙厚度为500 mm，普通烧结实心砖强度大于等于Mu10，沿墙高每半米设置通长布置的8双排钢筋，扶壁间距为4 m，基础采用已施工完成的筏板，设计方案如图2所示。此种设计方案施工简单，易于拆除，工期较短，单价2 583 元/延米，合计造价约为31万元。

在实际施工过程及使用过程中，挡土墙结构完好，强度较高，且偏移量较小，达到了安全、经济、适用的要求。

5 结 语

在进行整体地下室分段施工时，应根据本场地条件，选择合适的挡土墙类型。在确定挡土墙类型的情况下，若采用实心砖砌体进行设计及施工，在挡土墙中设置一定量的钢筋，即可以减少挡土墙厚度，又可加强挡土墙的抗弯及抗剪性能，还保持了挡土墙自身的稳定性，达到了工程节省造价，并降低施工难度，值得在类型项目中进行运用。

参考文献：

[1] GB 50330-2002，建筑边坡工程技术规范[S].

[2] 陈仲颐.土力学[M].北京：清华大学出版社，2007.

[3] GB 50010-2010，混凝土结构设计规范[S].

[4] GB 50003-2001，砌体结构设计规范[S].endprint