扶壁式挡土墙经济性研究

郑 威，廖方方，张慧莹

（青岛市市政工程设计研究院有限责任公司，山东 青岛 266000）

1 研究现状及存在问题

随着国内城市化程度的提高，城市空间资源紧缺的问题逐步浮现[1]。地上空间的开发利用已经不能满足城市化对空间资源的需求，地下空间的开发将成为解决城市空间资源紧缺问题的关键[2]。扶壁式挡土墙是一种常见的挡墙形式，其工作原理是通过自身结构及墙后填土来维持稳定[3]，具有挡土范围广、形变小的优点，却存在着造价昂贵的缺点。许多学者对扶壁式挡土墙的设计和施工[4-6]，及在不同工程领域的设计应用[7-9]等进行了大量研究，但对其造价影响因素的分析还较少。由于扶壁式挡土墙自身的优点和工程需求，决定了还需要对挡土墙造价的影响因素进行探讨，以降低挡土墙使用中的造价。

本文将扶壁式挡土墙的竖向墙体及扶壁作为研究对象，分析竖向墙体厚度及扶壁间距对挡土墙造价的影响，统计分析出造价较低的挡土墙设计参数。

2 挡墙造价的计算方法

扶壁式挡土墙可分为如图1 所示的3 部分：基础、墙体以及扶壁，其中基础部分又可细分为墙趾及墙踵。挡土墙的计算采用理正岩土挡土墙设计软件，不考虑挡土侧水位的影响，设定墙后填土内摩擦角35°，墙底摩擦系数及地基土摩擦系数0.50，裂缝控制宽度0.2 mm。经试算，8 m 高扶壁式挡土墙设置基础厚度1 m，墙趾1 m，墙踵4.5 m，扶壁厚度0.4 m，计算得出滑移验算满足Kc=2.220 ＞1.300；倾覆验算满足K0=4.921 ＞1.500。

图1 扶壁式挡土墙示意图

影响挡土墙造价的主材分为混凝土和钢材两部分，参考市场原材料价格，设定混凝土510 元/m³，钢材4 200 元/t。经济性的优劣以挡土墙每延米的材料费用作为评价标准。

3 以8 m高挡墙为例分析造价影响因素

3.1 墙体厚度及扶壁间距对挡墙造价的影响

墙体厚度及扶壁间距是影响挡墙造价的重要因素，因此在进行墙体厚度分析时，忽略墙体厚度变化对基础及扶壁的影响，统计不同墙体厚度工况下墙体的工程造价。

墙体厚度分析时，变量设置为扶壁间距及墙体厚度，扶壁间距设置为3～9 m，墙体厚度设置为0.25～0.45 m，统计各条件下墙体的建材用量，分析合理墙体厚度。以扶壁间距5 m 墙体厚度0.35 m 的扶壁式挡土墙为例，表1 所示为墙体钢筋及混凝土用量统计，可计算出该工况下挡土高度为8 m 的扶壁式挡土墙墙体的材料费。

相同计算方法，分别计算变量设置范围内墙体材料费，计算结果列于表2。

表2 墙体材料费（元/m）

分析表2 数据可知：

（1）扶壁间距3～5 m 工况下，材料费随墙体厚度增加而增加。

（2）扶壁间距6～9 m 工况下，材料费随墙体厚度增加先减小后增加。

（3）各扶壁间距工况下，均含有唯一墙体厚度对应最小材料费。

综上，在扶壁间距确定的工况下，对应一个最优墙体厚度，可使墙体的材料费最低。现将各扶壁间距条件下最优墙体厚度统计于表3，如下所示。

表3 最优墙体厚度及材料费

3.2 扶壁及基础对挡墙造价的影响

由表3 可知，8 m 高扶壁式挡土墙，各扶壁间距条件下对应有经济性较优的墙体厚度。因此，可以依照表3 提供的墙体厚度，计算各扶壁间距条件下的材料费。表4 表示扶壁间距为5 m，墙体厚度为0.25 m 挡土墙的扶壁及基础的材料费。

表4 扶壁及基础材料费

3～9 m 扶壁间距挡墙建材单价计算方法与表4 所示方法一致，分别计算统计各扶壁间距下基础与扶壁材料费并列于表5。

表5 扶壁及基础材料费

综上，基础和扶壁造价与扶壁间距非线性相关，扶壁间距3～7 m 工况下，材料费随扶壁间距增大而减小；扶壁间距7～9 m 工况下，材料费随扶壁间距增大而增大；扶壁间距7 m 工况下，材料费较小。

3.3 挡墙造价影响因素统计分析

扶壁式挡土墙材料费分为基础、墙体以及扶壁3 部分。结合表3 及表5 所列数据，统计8 m 高扶壁式挡土墙每米宽度材料费，统计数据列于表6。

表6 挡土墙材料费

综合分析表6 得出挡土高度为8 m 的扶壁式挡土墙的以下结论：

（1）扶壁间距3～5 m 工况下，材料费随扶壁间距的增加而降低。

（2）扶壁间距5～9 m 工况下，材料费随扶壁间距的增加而增加。

（3）扶壁间距为5 m 墙体厚度为0.25 m时，材料造价较低。

4 常用挡土高度下挡墙造价综合分析

扶壁式挡土墙挡土高度适用范围较广，以上只针对挡土高度为8 m 的扶壁式挡土墙进行研究，结论实用性较低。实际工程中挡土墙应用高度大于6 m 时较为经济[10]，本小节采用与8 m 高挡土墙相同的研究方法，分析常用挡土高度10～12 m 扶壁式挡墙的经济性。

挡土高度为10～12 m 的挡墙，墙趾、墙踵及扶壁厚度按同比例增加。因此，10～12 m 挡墙设计参数如表7 所示。

表7 挡土墙设计参数

计算并统计挡土高度为10 m 及12 m 的挡土墙材料费，如表8 所示。

表8 挡土墙材料费

5 结语

扶壁式挡土墙设计所涉及影响因素较广，本文控制变量设定为扶壁间距及墙体厚度，分析8 m、10 m 及12 m 高扶壁式挡土墙在相同工况下的经济性，旨在推导出各挡土高度下经济性较优良的扶壁间距及墙体厚度，对扶壁式挡土墙设计有一定的辅助作用。

分析表6 及表8 数据，得出经济性较优的墙体设计参数结论为：（1）扶壁式挡土墙高度为8 m 时：墙体厚度为0.25 m，扶壁间距为4 m 或5 m。（2）扶壁式挡土墙高度为10 m 时：墙体厚度为0.3 m，扶壁间距为0.25 m；墙体厚度为0.35 m，扶壁间距为6 m。（3）扶壁式挡土墙高度为12 m 时：墙体厚度为0.3 m，扶壁间距为5 m；墙体厚度为0.4 m，扶壁间距为6 m。并且，同挡土高度工况下，不同设计参数材料费相差小于2%。