小区挡土墙与地下室的设计

黄武军

[摘要]在城市化进程不断加快的形势下，为了提高土地资源的利用率，在小区建设中，笔者主要是根据自己在设计工作中对地下室挡土墙设计的某些见解，再结合自己在实践中获得的资料，进行整理，最后得出了本文中关于地下室挡土墙的常用设计方法。

[关键词]小区挡土墙 地下室 裂缝控制 防水

[中图分类号] TU476+.4 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-371-1

1引言

地下室挡土墙是围护主体结构在地下室中的一个重要成分，在施工时工程技术人员一般是采用钢筋混凝土现浇挡土墙。根据我们现有的国家规范对于地下室及其挡土墙的相关规定，我们主要是分析地下室相对于主体结构的某些要求，和地下室围护结构的抗渗要求和人防要求来分析设计思路。同时，笔者选用最先进的理论，对挡土墙截面及配筋情况展开设计，这是我们小区建设的未来趋势。

2挡土墙设计常用理论和计算假定

在设计挡土墙时，我们首当其冲的就是要按照它在外力作用下可能的位移方向，判断一下到底是主动土压力还是被动土压力。例如拱桥桥台在荷载和自重作用下，就会产生土体移动的趋势，故其为台背土压力，因此它受到的土压力应为被动土压力，若是普通挡土墙，则墙身很有可能被外移，墙背主要是受到了主动土压力的作用。按主动土压力设计挡土墙，我们先要判断一下挡土墙失稳或基底破坏前，墙身很可能会移动，所以墙后土体的应力状态往往是处于主动极限状态。所以，以主动土压力作为挡土墙的设计荷载是比较合理的。

在通常情况下，作用在地下室挡土墙的土压力在具体的设计中是依据静止土压力理论来计算的。在设计地下室挡土墙时，设计中常用的简化模型和计算方法主要有二种：

第一种方法是把每米宽度的挡土墙作为单位长度，把它看作两端分别是以地下室底板和顶板为支承点的受弯的构件（如果在地下室挡土墙上部存在必须要考虑的主体结构竖向荷载作用，就可以把此构件看成是压弯构件），具体地我们可以假设地下室挡土墙与地下室底板为刚接点、顶板为铰接点。接下来，我们要对墙体竖向弯矩值进行计算，开始墙体的竖向配筋设计工作。至于墙体的水平弯矩值、水平配筋量，则往往是依据我们在工程实践中的具体经验而定的。这一方法最大的优势就在于无需考虑挡土墙水平侧柱子对其的约束支承作用，水平土压力将会直接通过挡土墙传递到地下室的底板和顶板，其最大的缺陷就在于挡土墙受力以后就会产生一定的挠度，而受变形的影响的挡土墙内的柱子也要进行相应的处理，才能保证其正常运行，具体的情形我们可以参见下面的图1。

第二种方法是把地下室挡土墙充当双向受力现浇板，利用相互相邻的柱子和地下室上下底板和顶板充当其中的四条支承边。在我们进行设计计算时，先要假设挡土墙与地下室顶板是采用交接的方式连接的，与底板及两边的柱子是采用刚接的方式连接的。具体地，我们先是进行柱子支承边计算，得到一定的数据，再根据附加水平荷载的方式把挡土墙对柱子的影响考虑进来，再来考虑配筋截面和配筋设计。然而，与普通双向板的板面的荷载明显不同的是，挡土墙的侧压力荷载基本上处于梯形分布，Mx的实际计算也是按照墙高h呈现梯形分布，若我们再结合现场的实际施工情况，墙体水平的钢筋配筋都是利用等距均匀配置，因此设计时一定要考虑其值选取是否合理。而My计算也和前面的方法雷同，如图2是具体的计算示意图。

从上可知，在刚接地下室底板和挡土墙的时候，要注意底板要比挡土墙厚。而对于位于挡土墙内的柱子，在设计它的截面刚度时也需要超过预期，要让对不利于荷载的影响尽可能地降低。如果进行的不是利用钢筋混凝土材料现浇的地下室底板作业，我们就要改变挡土墙的边界锚固，或者采用一些办法，以保证墙体的边界锚固情况与计算假定无限靠近，以保证我们的设计结果尽可能地与墙体实际受力及变形情况相一致。

3挡土墙设计荷载统计

（1）地面堆载：如果是地下室顶板面标高以上的覆土荷载，或者是在其上部可能会出现的使用荷载，如行走的车辆引起的轮压荷载等，就是这一情况，其中覆土堆载应该当作永久荷载，车辆荷载应该看成是活荷载，我们往往是根据静止压力作用系数来计算其传递给挡土墙的侧压力。该覆土主要是处于地下水位以上，所以我们不要考虑土的浮重度这一参数。

（2）侧土压力：该荷载表示的是地下室挡土墙的高度范围里的侧土压力，它一般被看作永久荷载，并利用静止土压力理论来计算其大小。对该荷载进行计算时，一定要考虑地下水位标高对土重度的影响。在进行土压力计算时，地下水位标高上面的土按实际的重度值来进行计算，而水位以下的土，需取土的浮重度计算。在具体计算时，一定要注意区别好场地原土层力学性质与地下室开挖回填土。

（3）地下水侧压力：要计算该荷载，最关键的问题就在于如何确定地下水位的标高。通常情况下，我们要综合地质勘察报告和当地气候水文条件以及我们在工程中的实际经验来展开，从而经济合理地确定地下水位的高低。地下水位标高以下就要按具体的水力学理论，把地下水对地下室挡土墙形成的土压力考虑进来，所以我们一般视其为静荷载。考虑到水压力与静止土压力存在不一样的侧压力系数，所以会使得地下水标高上下荷载出现分布不均匀的状况，因此，我们在对其进行计算时，一定要考虑一些简化的办法，同时这一办法不会对计算结果造成太大的影响。

（4）人防作用荷载：该荷载是一种在战争状态的地下室的荷载，要求和人防设计相符合。通常情况下，我们往往是借助地下室的防护级别，来对它的大小进行确定的，而它的动力的大小，则是依照等效静荷载进行计算的。通常情况下，人防荷载处于地下室挡土墙位置，往往可以分成两个部分：一部分是由于核武器爆炸造成的，另一部分是因为地下室顶板造成的。在战时设计人防荷载，需要考虑对荷载进行组合计算等因素。

（5）其他荷载：如果建筑结构，位于地下室上步位置，影响挡土墙的荷载，或者利用剪力墙这种构造，同时充当地下室中的挡土墙，则在设计过程中，我们还要分析其上部的建筑结构带来的荷载的变化。

4挡土墙设计的荷载组合

4.1和平时期的结构设计荷载组合

从承载力的极限状况，我们可以发现按照荷载效应的基本组合或偶然组合，我们可以进行荷载组合，同时根据各荷载工况下的最不利的值来开展设计。土压力和水压力都可以视为静荷载。地面上的使用荷载可以把其视为活荷载。

如果是处于正常的使用极限状态，必须要根据各种各样的设计要求，采用荷载的标准组合、频遇组合或准永久组合，同时根据各荷载工况下的最不利组合值来展开设计。

4.2战争时期的荷载组合

战时和平时有区别，我们主要是依赖于等效静荷载法来对其动力进行分析。也就是说依据人防等效荷载与静荷载同时作用来组合荷载，而其荷载组合的项目和取值，则是依赖于地下室防护类别和防护等级两因素综合判断的。在设计时，先要确定等效荷载和静荷载，所以我们要采用静力计算方法算出其结构内力。与此同时，考虑到二种状态的差别性。在具体设计时，材料设计强度取值要根据综合调整系统来确定，混凝土和砌体的弹性模量都要根据静荷载作用时的1.2倍取值，对结构变形、裂缝开展等不需要再进行验算。

5挡土墙裂缝控制与防水措施

按照我国的《混凝土结构设计规范》的某些规定，以及《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）第4.1.7条有关混凝土构件和防水混凝土结构的裂缝控制的基本要求：通常地，混凝土地下室裂缝有三个等级，其中裂缝的最大值是0.20mm。而如果是防水混凝土，我们要利用调整配合比，或掺加外加剂等其他方法制成，同时其抗渗等级要超过P6。在测算防水混凝土的施工配合比时，一定要先进行试验，然后以实验数据来确定。防水混凝土要达到抗渗的具体规定，同时还要依据小区的地下工作情况，达到一些其他的要求。

在施工时，出现挡土墙产生裂缝的原因众多，但主要可以归纳为如下几点：。其一是设计的混凝土坍落度值过大，同时在施工时混凝土坍落度控制得不好，所以引起了混凝土坍落度过大，这最终导致单位体积混凝土加入过多的水。与此同时，因为混凝土振捣不能够充分地开展，振捣不密实，以致混凝土出现干缩且导致裂缝产生。其二是挡土墙是在混凝土浇筑了一天以后才，拆模时间有时会过早。拆模后挡土墙需要进行浇水养护，所以难以确保挡土墙混凝土一直保持湿润状态，从而引起混凝土表面出现较大的干缩，并最终产生了裂缝。其三是拆模以后，使混凝土内部和外部的温差加大，从而在内部出现应力集中，造成裂缝。

关于地下室挡土墙是如何进行防水的，通常主要是使用以下的思路：

（1）挡土墙主体结构采用防水混凝土；

（2）挡土墙采取防水卷材或防水砂浆措施；

（3）挡土墙施工缝要考虑使用中埋式止水钢板、遇水膨胀止水条等办法；

（4）挡土墙后浇带位置要运用补偿收缩混凝土的措施，还要采用遇水膨胀止水条、防水密封材料等防水措施。

除了上面的情况以外，挡土墙厚度，混凝土强度等级，钢筋等级、直径和间距，或者是在具体的施工中的混凝土保护层厚度控制和混凝土养护条件等也是设计人员需要考虑的问题，这些问题也会或多或少地影响到地下室挡土墙的裂缝与防水抗渗的质量。

6结束语

综上所述，通过根据日常的设计实践情况来看，在大多数的小区挡土墙的设计中，由于各种不确定的因素都会直接影响施工的质量和工程的进度。所以，这要求在设计和施工中，都要全面考虑其中的各个环节，因此在具体地进行小区的挡土墙和地下室的设计时，必须认真对待才能达到改进施工质量的效果。

参考文献

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