某工程扶壁式挡土墙结构设计优化及施工技术

李 慧 军

(山西勤丰基础工程有限公司，山西 晋城 048006)



某工程扶壁式挡土墙结构设计优化及施工技术

李 慧 军

(山西勤丰基础工程有限公司，山西 晋城 048006)

针对某工程扶壁式挡土墙原设计方案的不足之处，从挡墙截面、扶壁厚度与间距、预拉式挡板锚杆布置等方面，提出了扶壁式挡土墙的优化设计方案，并分析了优化后挡墙的稳定性，阐述了其施工技术要点，取得了良好的施工效果。

扶壁式挡土墙，优化设计，稳定性，施工工艺

0 引言

随着我国西部偏远山区交通和基础建设进程的加快，国内学者对于这些地区的边坡设计理论和实践工作在一定程度上已满足不了新的工程问题，且之前的研究系统性不强。很多地区边坡支挡结构形式过于单一，没有根据地层变化情况分段选用最优的支护方案，边坡设计坡率较小，导致占地面积大，工程造价过高，这些都与安全、经济和高效的边坡支护设计理念严重不符[1-3]。

鉴于此，本文结合工程实例，根据相关的支护设计理论，针对具体的工程地质情况，选择边坡填方支挡结构中可靠度高兼具经济性的扶壁式挡土墙进行优化设计，充分发挥扶壁式挡土结构的材料强度，以期对类似工程起到一定的指导作用和借鉴意义。

1 工程概况

某矿东区盘区接替项目风井场地为正方形，南北及东西向均为230 m，占地面积约80亩。建设工程因地而建，场地分为两个平台，即：705.0 m平台和682.0 m平台，高差23.0 m，建设空间较小，存在边坡稳定问题，为此对705.0 m平台与682.0 m平台之间的边坡进行治理设计。

根据GB 50330—2013建筑边坡工程技术规范，并结合拟建边坡的工程地质条件及拟建场地工程重要性，确定边坡工程安全等级为一级考虑，设计边坡稳定安全系数为1.35。

场地边坡分二级坡面支护，一级坡高12 m，AB段、HJ段均采用扶壁式挡墙，BCDEFGH采用锚索框架梁+锚杆喷射混凝土；二级坡高11 m，BD段采用扶壁式混凝土挡墙+微型桩支护，EFGH段二级坡面锚索框架梁+锚杆喷射混凝土；平台宽度2.9 m。

2 原设计方案

1)挡墙采用C30钢筋混凝土浇筑，墙顶宽0.5 m，墙底宽2.0 m，挡墙地面以上高11.0 m，墙趾宽1.0 m，厚度1.0 m，墙踵宽5.0 m，厚度1.0 m，基础总宽度为8.0 m。

2)挡墙基础埋深1.0 m，一级坡面AB段，HJ段及二级坡面BCD段基底设置0.5 m厚C15混凝土垫层，二级坡面DE段基础坐于基岩。

3)二级坡面边坡BCDE段挡墙基底采用4排φ150微型钢管桩，孔径150 mm，间距2.0 m，排距分别为2.0 m。边坡BC段桩长15 m，边坡CDE段桩长9 m，底部进入基岩不小于4 m，顶部伸入扶壁式挡墙基础900 mm。

4)扶壁式挡墙墙面设置3排锚杆，倾角12°，采用Φ28钢筋制作，二级坡面BCD段锚拉式挡板，锚杆长度分别为12 m，15 m，18 m，锚杆底部设置预制混凝土锚定板；一级坡面HJ段及二级坡面DE段锚杆长度均为12 m，孔径130。

5)挡墙每9 m设置一伸缩缝，缝宽20 mm，内填沥青木板。挡墙背后设置300 mm厚砂砾石反滤层。

6)墙体设置4排泄水孔，安装φ90 mm的PVC管，长度穿过墙体，进入反滤层100 mm，墙面外露100 mm，孔内端部包裹土工布。

3 设计优化

3.1 优化依据及方案

在施工过程中发现扶壁式挡墙下部坡体岩土体物理力学性质较差，岩体内部裂隙较发育且存在土岩结合面。组成坡体的土体为回填土，且含水量过大，在一级坡锚杆索注浆施工过程中，浆液几乎不发生扩散，说明该部分土体趋于饱和，物理力学性质与勘察报告严重不符，经计算，经微型桩处理后的地基承载力仍无法满足原设计扶壁式挡墙的要求。因此，需要对该区域扶壁式挡墙结构进行优化，以确保挡墙的稳定性。

对设计参数进行了如下调整：

1)挡墙截面调整：由原来的梯形变为平行四边形，截面尺寸由原来的墙顶厚500 mm，墙底厚2 000 mm变更为墙顶、底厚度均为400 mm，配筋也做相应的调整。该部分设计变更能够大大减小混凝土的使用方量，每延米减少混凝土方量9.35 m3，大大降低一级坡体上部荷载，提高了坡体的整体稳定性。

2)挡墙后扶壁的厚度及间距也做相应调整：每片挡墙中由原来的两个扶壁调整为三个扶壁，每片中扶壁的间距由原来的5 m调整为3 m；厚度由原来的800 mm调整为500 mm；钢筋间距及型号调整如图2所示。

3)预拉式挡板锚杆布置方式及长度调整：布置位置由原来的两个扶壁之间的墙面穿过调整为插入到扶壁内部，起到加长扶壁，提高挡墙抗倾覆稳定性的作用。同时，由原来的沿挡墙高度布置3排，改为4排，长度也由原来的18 m，15 m和12 m调整为18 m，15 m，12 m，12 m。

方案优化后的扶壁式挡墙尺寸及配筋图如图1所示。

3.2 稳定性分析

为验证优化设计方案的合理性，采用理正岩土计算6.0边坡分析软件对扶壁式挡墙的稳定性进行分析。由于优化方案中的挡墙墙身倾角为82°，并非直立的，理正中没有相关的模块，因此，对其进行一定的简化，该简化增加了滑裂面以外的土体，使得计算结果更加保守，在理论上是可行的。

1)简化后的挡墙原始条件。

2)墙身各部分尺寸，见图2。墙身总高12 m,墙体厚度为0.4 m，基础宽8 m，墙趾悬挑长1 m，墙踵悬挑长6.6 m，扶壁式挡墙基础高1 m，扶壁的间距为3 m，扶壁厚度为0.5 m。

3)物理参数。混凝土墙体容重25 kN/m3；混凝土强度等级为C30；纵筋和抗剪腹筋强度等级均为HRB335。

4)稳定性验算。

a.抗滑移稳定性验算。通过理正岩土计算6.0软件计算得知，在扶壁式挡墙支护下，边坡下滑力为370.715 kN，而抗滑力为847.173 kN。

抗滑移安全系数Kc=2.285>1.300，满足设计要求。

b.抗倾覆稳定性验算。通过理正岩土计算6.0软件计算得知，在扶壁式挡墙支护下，倾覆力矩为1 482.858 kN·m，抗倾覆力矩为7 453.884 kN·m。

抗倾覆安全系数K0=5.027>1.500，满足设计要求。

c.地基承载力及偏心距验算。墙趾处地基承载力：压应力=287.389≤360.000 kPa，满足设计要求。墙踵处地基承载力：压应力=136.197≤390.000 kPa，满足设计要求。地基平均承载力：压应力=211.793≤300.000 kPa，满足设计要求。

d.边坡整体稳定性验算。通过理正岩土计算6.0软件计算得知，在扶壁式挡墙支护下，边坡整体稳定：最小安全系数=1.424≥1.350，满足设计要求。

经上述计算可知，优化后的扶壁式挡土墙稳定性能够满足设计要求，说明该方案是可行的。

4 施工工艺及技术要求

4.1 施工工艺

扶壁式挡土墙施工流程如图3所示。

4.2 技术要求

1)扶壁式挡墙采用C30钢筋混凝土浇筑，墙顶宽400 mm，墙底宽400 mm，挡墙高11.0 m，墙趾宽1.0 m，厚度1.0 m，墙踵宽6.6 m，厚度1.0 m，基础总宽度为8.0 m。2)墙背设置300 mm厚砂砾石反滤层。3)墙体设置泄水孔，长度穿透墙体，墙面外露100 mm，内部深入反滤层100 mm，头部包裹土工布。4)挡墙基础埋深1.0 m，基底设置200 mm～300 mm C15混凝土垫层，具体厚度根据基底标高而定。5)挡墙基底设置4排φ150微型钢管桩，孔径150 mm，间排距2.0 m，边坡AB段桩长15 m，边坡BCD段桩长9 m，底部进入基岩不小于4 m，顶部伸入挡墙基础900 mm。6)挡墙每9 m设置一伸缩缝，缝宽20 mm，内填沥青木板。7)在坡顶平台上浇筑C15混凝土垫层。浇筑完成后按养护要求进行养护。8)钢筋加工及安装搭接按照设计图纸和相关规范要求进行。钢筋安装首先绑扎基础内钢筋，然后放置7 cm厚的砂浆垫块，且每平方米不少于4块。为保证钢筋绑扎时钢筋骨架的整体性，要在基础内钢筋绑扎完毕后安装架立钢筋和挡墙扶壁竖向主筋。9)墙身混凝土采用C30商混凝土。由于墙身较高，基础和墙身混凝土分五次进行浇筑，第一次浇筑为底板，模板采用尺寸为长×宽×高为244 cm×112 cm×1.8 cm木模板，模板后采用10 cm×10 cm方木，间距25 cm，加固采用穿心丝+架管。10)基础浇筑完毕并达到强度要求后进行脚手架搭设及墙身和扶壁钢筋绑扎。挡墙正面模板采用与基础相同规格的木模板，模板之间采用方木进行连接，方木截面尺寸为10 cm×10 cm，设置间距为25 cm。11)由于墙身存在一定倾角(79°)，在浇筑前，脚手架必须加斜撑，防止浇筑时墙体倾斜过大甚至出现倒塌事故。12)墙身混凝土浇筑时，设置串筒，确保混凝土浇筑质量。与此同时，墙身预留振捣孔，以确保捣鼓密实。13)墙身设置4排泄水孔，左右间距为3 m，上下间距分别为3 m，2.5 m，3 m，在基础顶面以上0.3 m位置处设置15 m长仰斜排水孔，并用透水土工布包裹PVC管进口，在墙后泄水孔处设置碎石反滤层。14)墙后填土需墙体强度达到70%后进行。

5 结语

本文以某工程为研究背景，首先在对工程地质条件准确把握的基础上，详细阐述原设计方案的不足和设计方案调整的依据，在此基础上，采用理正岩土计算6.0分析软件对优化后的扶壁式挡土墙结构的稳定性进行分析，符合设计要求。最后，针对本工程的特点，对优化后的扶壁式挡墙施工工艺和技术要求进行了详细介绍，对类似工程具有一定的借鉴意义。

[1] 陆建军,何勇华.扶壁式钢筋混凝土挡土墙施工技术[J].山西建筑,2009，35(36):102-103.

[2] 陈 群,李建刚,彭钦帮.扶壁式挡墙在工程运用中的探讨[J].西部交通科技,2009(11):21-24.

[3] 张珊菊,李彰明.扶壁式挡墙在建筑土质高边坡中的分析设计与工程应用[J].广东土木与建筑,2003(10):12-15.

[4] 张晓莹.扶壁式挡土结构受力分析及其设计计算[J].山西建筑,2006，32(19):69-70.

[5] 肖寿庄.扶壁式挡土墙优化设计[J].福建建设科技,2007(2):7-9,11.

The optimization and construction technology of an engineering buttressed retaining wall structure design

Li Huijun

(ShanxiQinfengBasicEngineeringLimitedCompany,Jincheng048006,China)

According to the deficiency of project of an engineering buttressed retaining wall original design scheme, from the retaining wall interface, buttress thickness and spacing, pre-tension type baffle bolt layout and other aspects, proposed the optimization design scheme of buttressed retaining wall, and analyzed the stability of the retaining wall after the optimization, elaborated the construction technology key points, achieved good construction effect.

buttressed retaining wall, optimization design, stability, construction technology

1009-6825(2016)24-0068-03

2016-06-05

李慧军(1976- )，男，工程师

TU476.4

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