探析挡土墙支护设计

[摘要]系统分析了岩土工程勘察资料对挡墙工程设计极为重要，岩土工程参数为挡墙工程选型提供合理、经济、安全的设计方案，岩土工程设计是为建设工程提供准确科学的施工指导和依据，为施工提供有效可行的指导作用。岩土数据的准确性、客观性直接影响工程项目的安全、建造成本和施工进度。目前我国很多地方建筑规模密度越来越密，但在岩土工程设计、安全施工等方面仍存在着一系列技术问题，往往未经设计便野蛮开挖施工使得对周边建筑产生严重影响甚至导致开裂、倾斜或塌方等地质灾害的大量存在。从岩土工程勘察，分析岩土工程设计、支护施工等方面探讨挡土墙工程支护设计及施工的重点环节工作方法。

[关键词]岩土工程勘察 挡土墙支护设计 分析重要环节

[中图分类号] TU43 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-7-332-2

1引言

根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）中所述内容，边坡类型分为岩质边坡和土质边坡。

边坡支护结构常用型式有：

①重力式挡墙，又分毛石挡墙和混凝土挡墙（适用於H≤8m土质边坡、H≤10m岩质边坡，并且场地有足够的放坡条件）；

②扶壁式挡墙（适用於H≤10m土质边坡，施工后需进行大面积填土的填方区）；

③悬壁式支护（适用於场地空间限制的H≤8m土质边坡、H≤10m岩质边坡）；

④板肋式或格构式锚杆挡墙支护（适用於场地具备减载放坡空间的H≤15m土质边坡、H≤30m岩质边坡）；

⑤排桩式锚杆挡墙支护（适用於场地狭窄需直立支护的H≤15m土质边坡、H≤30m岩质边坡）；

⑥岩石喷锚支护（适用於15m〈H≤30m岩质边坡）；

⑦坡率法（适用於场地具备放坡条件且地质条件较好的H≤10m土质边坡、H≤25m岩质边坡）。综合该挡墙的场地周边情况及地质条件，本着安全、经济、快捷的设计理念，施工简便、质量可靠的施工工艺。下面结合某挡土墙壁支护设计项目对其岩土工程设计要点进行探析。

2挡土墙支护设计要点

2.1分析场地岩土工程地质条件

该工程的岩土工程勘察资料：

（1）填土层：素填土层：灰黄、褐黄色，干-稍湿，主要由碎石、砂粒、粘性土、石块组成，近期填筑，层厚为5～13m。

（2）坡积层：粉质粘土：黄色、棕红色，稍湿，可塑，局部硬塑，主要由粘性土及少量砂粒组成，偶含砾石，坡积成因。

（3）残积层：粉质粘土：灰黄、棕红色，稍湿，硬塑，主要由粘性土及少量砂粒组成，残留原岩结构，手可捏碎，岩芯泡水易软，由砂岩风化残积而成。

（4）强风化砂岩：灰黄、褐红色，岩质软，风化裂隙极发育，原岩结构构造大部分已改变，岩芯呈坚硬土状、半岩半土状、碎块状，局部夹中风化岩碎块，岩芯手可折断，干钻钻进困难。

（5）中风化砂岩：暗红、褐红色，岩质较软，风化裂隙发育，原岩结构构造部分改变，岩芯呈碎块状，敲击可断，局部含薄层状强风化岩，合金可钻进。

水文地质条件：场地地下水上部为孔隙潜水类型，下部为基岩裂隙水类型。场地地下水受大气降水、地表水的垂向、横向渗透补给为主，以蒸发及向地势较低处排泄。

挡墙场地各岩土层力学参数：

2.2合理选取支护结构

根据现场有利条件，坡顶规划地坪标高48.00m，坡脚规划标高约36.00m，挡墙位置处于坡脚，墙背基本全为填土。为解决挡土墙的抗滑移和抗倾覆问题，上部“1：1放坡+锚杆格构梁+坡面植草绿化”，下部采用“挖孔桩+混凝土挡土墙+锚杆”，的钢筋混凝土挡墙进行支护。上部格构梁放坡段高度为4m，挡土墙高度拟定为8m，通过挡墙下部的人工挖孔桩（桩顶设置一道通长冠梁）来解决挡土结构的底部受弯、受压及抗滑移等问题，在挡墙高度范围设置两道钢筋锚杆，增强挡土墙的抗倾覆能力，同时还可改善挡土墙的受力条件；挡墙坡脚需修建一条排水渠，采用浆砌毛石修筑，内抹1：1水泥砂浆抹面30厚；挡墙顶拟设置安全护栏。

2.3挡土墙支护设计计算要点

（1）挡墙土层物理参数分析取值：

混凝土墙体容重：25.000（kN/m3）；混凝土强度等级：C30；纵筋级别：HRB335；抗剪腹筋等级：HPB235；裂缝计算钢筋直径：20（mm）；挡土墙类型：一般挡土墙；墙后填土内摩擦角：30.000（度）；墙后填土粘聚力：0.000（kPa）；墙后填土容重：18.000（kN/m3）；墙背与墙后填土摩擦角：12.000（度）；地基土容重：18.000（kN/m3）；修正后地基土容许承载力：300.000（kPa）；墙底摩擦系数：0.300；

地基土类型：土质地基

地基土内摩擦角：30.000（度）

土压力计算方法：库仑

（2）挡墙材料选择：

挡土墙立壁、底座及下部榫均采用C30级混凝土；受力钢筋采用二级螺纹钢筋，构造钢筋采用一级钢筋。保护层厚度40mm。

（3）超载选取：

取挡墙墙背坡顶部路面超载为25kN/m2。

（4）人工挖孔桩承载验算：由上述计算可知作用于基础底的总竖向力=777.240kN（每延米），此竖向力假定均由人工挖孔桩承担，则每根桩受荷为：777.24×2=1554.48kN。桩长应保证入强风化岩不少于3m，或粉质粘土9m。3.0m桩身均位于强风化岩中，取桩身摩阻力为120kPa，桩底端阻力为500kPa，则人工挖孔桩提供总阻力为：3.14×1.5×120×3.0+0.25×3.14×1.5×500=2284kN>1554.48kN，满足地基承载要求。假定9.0m桩身均位于粉质粘土中，取平均桩身摩阻力为40kPa，桩底端阻力为250kPa，则人工挖孔桩提供总阻力为：3.14×1.5×40×9.0+0.25×3.14×1.5×250=1990kN>1554.48kN，满足地基承载要求。

（5）滑动稳定性计算：

基底摩擦系数=0.300

采用防滑凸榫增强抗滑动稳定性，计算过程如下：

基础底面宽度B=1.720（m）

墙身重力的力臂Zw=0.904（m）

Ey的力臂Zx=1.561（m）

Ex的力臂Zy=2.858（m）

作用于基础底的总竖向力=777.240（kN）

作用于墙趾下点的总弯矩=845.969（kN-m）

基础底面合力作用点距离墙趾点的距离Zn=1.088（m）

基础底压应力：墙趾=91.803

凸榫前沿=217.413墙踵=811.963（kPa）

凸榫前沿被动土压应力=463.824（kPa）

滑移力=150.485（kN）抗滑力=4393.675（kN）

滑移验算满足：Kc=29.197>1.300

（6）倾覆稳定性计算：

相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw=0.904（m）

相对于墙趾点，墙踵上土重的力臂Zw1=1.368（m）

相对于墙趾点，Ey的力臂Zx=1.561（m）

相对于墙趾点，Ex的力臂Zy=2.858（m）

验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性

倾覆力矩=898.224（kN-m）

抗倾覆力矩=1744.194（kN-m）

倾覆验算满足：K0=1.942>1.500

（7）计算结果：

滑移验算满足：Kc=29.197>1.300；

倾覆验算满足：K0=1.942>1.500；

3总结

首先，岩土工程设计从业人员必须具备土木工程及岩土工程等相应专业技术知识，同时还应进行职业道德和法制教育，提高质量意识；其次，收集的勘探资料、实地踏勘，详细了解地质条件及周边建筑环境尤其重要；第三，岩土参数是为设计方案提供准确科学依据，合理选用支护结构是为建设工程提供经济、安全的指导作用。岩土工程设计应突出其科学性、针对性和可行性，并要有创新前瞻性。

参考文献

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