港航工程挡土墙结构选型之探讨

黄章玺 韦秋兰

【摘 要】本文首先对挡土墙主要的结构形式，然后介绍了挡土墙形式的选用，最后介绍了挡土墙的设计。

【关键词】港航工程；挡土墙；结构选型

一、前言

随着全球经济化程度的加深，海运变得越来越重要。而港航工程的建设也逐渐被人们所关注。在港口及航道工程中，经常遇到地基起伏不平，高差较大的情况，在这种条件下既要保证场地的美观实用，又想最大限度地减少回填工程量，降低造价，其办法就是设置挡土墙。

二、挡土墙主要的结构形式

1、重力式的挡土墙

重力式的挡土墙主要是要依靠挡土墙自身所存在的重力将侧压力抵抗掉，在制作这种挡土墙时主要使用的是片石、石块和混凝土，将这些材料浇筑成梯形。但是要注意的是挡土墙的尺寸不是固定的，它可以随着墙体和墙型的改变而变化。随着挡土墙的墙背坡度越来越小，土的压力也减少了。这种形式的挡土墙墙面的胸坡坡度和背坡坡的度比在1：0.2到1：0.3之间。应该进行使墙面和墙背呈平行的状态，这样才能提高墙体的稳定性，施工也更加容易。而且要注意墙背的背坡比例不能比1：0.25小。基底压应力在墙身的高度到了一定的值以后就成为了控制截面尺寸的因素。为了使地基的应压力能够被承受，就要在墙底加设墙趾台阶。因为挡土墙要能够抵挡住墙后的压力，所以在选择挡土墙时必须要保证其强度达到一定标准，这样才能够保证工程的质量。

（一）、重力式的挡土墙具体的特点和分类

重力式的挡土墙有很多分类方法，依据挡土墙墙背的坡度，可以将其分成三种，即俯斜式、仰斜式和直立式。

通过分析土压力理论，我们知道俯斜背受到填土、墙背等的的压应力是最大的，其次是垂直墙背，最小的就是仰斜墙背。

将开挖临时边坡和仰斜墙背结合在一起，在修建挡土墙时就不需要在开挖时填土了。但是俯斜式的墙背却需要。所以在修建支挡挖方工程时一般都会选择斜墙背，而填方工程，一般会选择垂直墙背或者是俯斜墙背。

如果在挡土墙前它的地形是比较平坦的，那么一般会选择仰斜墙。如果它的地形是比较陡的，那么通常会选择垂直墙或者是俯斜墙，这样才能够防止墙身太高。

（二）、重力式挡土墙所起到的作用

因为在衡重台上填土会导致墙身的重心向后面移动，而挡土墙却可以提高墙身的稳定性。

2、锚定式的挡土墙

锚定式挡土墙是比较轻的形式，通常有两种，即锚杆式和锚定板式。

锚定板式挡土墙：因为锚定板式的挡土墙主要的组成部分是钢拉杆、锚定板和墙面系。墙面系的面板与钢拉杆的外端和内端相连接。挡土墙的稳定维持是依靠锚定板所提供的抗拔力。锚定板挡土墙属于既是轻型，又是适用于填土的一种挡土结构。

由预制的钢筋混凝土，立柱和水平或倾斜的锚杆以及挡土板综合作用抵挡土体，其土体的稳定性依靠岩土中埋置的锚杆的抗拉力来维持。

3、薄壁式挡土墙

悬壁式挡土墙：往往是有挡土墙的墙面和底面组成，形状是一个倒“T”型。

扶壁式挡土墙：扶壁式挡土墙与悬壁式挡土墙相比较，悬壁式挡土墙较复杂些，除了墙面和底面之外，还有踵板以及扶壁，才组成扶壁式挡土墙。在悬壁式挡土墙的长度方向上，间隔一段距离增加一个扶肋，这就转变成为了扶壁式挡土墙。扶肋作为墙面与墙踵板之间连接的枢纽，很好的起到了巩固加强的作用。

4、加筋土挡土墙

土体侧压力分布在墙背填土，拉带及镶面砌块上的挡土墙。由于拉筋与土之间存在摩擦，为了使土体的变形条件和工程性能得到改善，在挡土墙中加入了拉筋。由于加筋挡土墙中存在拉筋，所以他的应用范围一般限于平坦宽敝的填方路段上。而不适于地形较陡的山坡或挖方路段。加筋土挡土墙具有很多优点，强大的适应能力使它对于地基的微小变形不受到影响，这也决定了他能很好的抵抗地震，还有它小巧的造型，占地面积不大且美观，价格比较低廉，具有很好的经济效益。

三、挡土墙形式的选用

挡土墙除可按结构形式划分为重力式、悬臂式、扶壁式、锚杆及板桩式等形式，又可按材料的选用分为砖砌、毛石、混凝土和钢筋混凝土几种，实际情况中的选用应根据工程需要、土质情况、材料供应、施工技术及造价等因素合理选择。

1、重力式挡土墙

重力式挡土墙由块石、毛石砌筑，它靠自身的重力来抵抗土压力。由于其结构简单、施工方便、取材容易而得到广泛应用，根据墙背倾角的不同，重力式挡土墙可分为仰斜、竖直和俯斜三种。按主动土压力大小，重力式挡土墙要优先采用仰斜挡土墙，竖直次之，俯斜少用。仰斜式的墙后填土较困难，用于护坡时较为合理，墙背竖直或俯斜式用于填方较省劲。重力式挡土墙的顶宽不宜小于500mm，底宽约为墙高的1/3～1/2，墙高较小且填土质量好的墙，初算时底宽约为墙高的1/3。为了减少墙身材料，墙体在地面以下部分可做成台阶式，以增加墙体的抗倾覆的稳定性。墙底埋深应不小于500mm，为了增大墙底的抗滑能力，基底可做成反坡。重力式挡土墙的缺点是当墙高超过5m时，要保证其稳定性，势必造成很大的体重，材料用量较多，不太经济。

2、懸臂式和扶壁式挡土墙

当墙高超过5m时，墙的稳定性主要依靠墙踵悬壁以上土重维持，墙体内设置钢筋承受拉应力，故墙身截面较小，因此，选用钢筋混泥土悬壁式较为合理，当墙高大于10m时，墙壁所受的弯矩和产生的挠度都较大，为了经济合理必须选用扶壁式。扶壁间填土增加抗滑和抗倾能力，，一般用于大型土建工程。悬臂式和扶壁式挡土墙在设计计算时，为了使挡土墙产生很好的抗倾覆和抗滑移效果，底板伸入墙内的宽度应大于墙外的宽度，其合理的宽度应是墙面外宽度的1.5～2倍。墙壁及底板的受力计算可根据混凝土结构原理进行。当墙高大于10m时，为了减少造价，必须沿墙身纵向，每隔一定距离（0.3倍～0.6倍墙高）设置一道扶壁。扶壁底部伸入土中宽度可取墙高的1/3较为合理、经济。在进行扶壁式挡土墙设计时，可将墙身及墙踵作为三边固定的板，进行计算较为正确。

3、锚杆挡土墙

锚杆挡土墙由钢筋混凝土墙板及锚固于稳定土层的地锚组成。锚杆可通过钻孔灌浆、开挖预埋或拧入等方法设置。其作用是将墙体所承受的土压力传递到土内部，从而维持挡土墙的稳定性。锚固段应在主动状态滑动面以外，其长度为3m～7m，锚杆挡土墙可作为边坡或深基坑坑壁的支护结构。若基坑邻近有高层建筑时，为了避免产生不利影响，不宜采用地锚，而采用地下连续墙或水泥土搅拌桩挡土。

四、挡土墙的设计

通常进行挡土墙设计时考虑的因素为：挡墙的强度、挡墙的稳定性、挡墙基础的稳定性等其他工程施工条件和环境因素。

1、挡土墙的墙身强度验算

对于挡墙自身的强度要达到能满足抵抗土压力的要求，在设计时常通过选取一些特殊的和代表性的截面进行验算，如减力板挡墙的墙面板的部位、墙面变化的部位等。对重力式的挡土墙进行验算时，主要是计算墙体的重力和土体的压力，然后进行抗力验算，以满足设计要求。

2、挡土墙的稳定性验算

通常所指的挡墙稳定性主要包括两个方面：挡墙抗倾覆的能力和挡墙抗滑移的能力。从以往的许多工程实例来看，挡墙的破坏，以倾覆的居多，挡墙在抗滑移方面还是有一定的安全储备的。设计挡墙时，先通过工程的地质条件，土質的性质以及材料供应等方面来初步确定，试算挡墙的截面尺寸。初步确定截面后进行验算，看是否满足承载力要求，若满足即可，若不满足则进行截面调整或再次进行试算，以满足设计要求为止。同时，在进行验算时要考虑土的压缩性，对软弱地基的压缩性可导致挡墙的抗倾覆能力下降。

3、挡土墙的基底压力验算

挡土墙在自重及土压力的垂直分力作用下，基底压力按线性分布计算。其验算方法及要求完全同天然地基浅基础验算方法。

挡土墙的基底压力应小于地基承载力。否则，地基将丧失稳定性而产生整体滑动，挡土墙基底常属偏心受压情况。即要求墙底平均压力小于地基承载力，且墙底边缘最大压力不大于1.2倍地基承载力。同时要求偏心距不大于挡土墙的墙身宽度的四分之一。对特殊地质情况，如场地为湿陷性黄土地基时，挡土墙基底应按湿陷性黄土规范进行地基处理。

五、结束语

港航工程高深莫测，内河设置多种多样。顺应航运经济的发展，河道安全的保障，内河各处挡土墙的要求也越来越高。因此，合理的选择挡土墙的形式，做好挡土墙的优化设计，搞好施工要求是工程建设的首要任务，对工程的安全、经济、合理、美观意义深远。

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