港航工程擋土墻結構選型之探討

黃章璽 韋秋蘭

【摘 要】本文首先對擋土墻主要的結構形式，然后介紹了擋土墻形式的選用，最后介紹了擋土墻的設計。

【關鍵詞】港航工程；擋土墻；結構選型

一、前言

隨著全球經濟化程度的加深，海運變得越來越重要。而港航工程的建設也逐漸被人們所關注。在港口及航道工程中，經常遇到地基起伏不平，高差較大的情況，在這種條件下既要保證場地的美觀實用，又想最大限度地減少回填工程量，降低造價，其辦法就是設置擋土墻。

二、擋土墻主要的結構形式

1、重力式的擋土墻

重力式的擋土墻主要是要依靠擋土墻自身所存在的重力將側壓力抵抗掉，在制作這種擋土墻時主要使用的是片石、石塊和混凝土，將這些材料澆筑成梯形。但是要注意的是擋土墻的尺寸不是固定的，它可以隨著墻體和墻型的改變而變化。隨著擋土墻的墻背坡度越來越小，土的壓力也減少了。這種形式的擋土墻墻面的胸坡坡度和背坡坡的度比在1：0.2到1：0.3之間。應該進行使墻面和墻背呈平行的狀態，這樣才能提高墻體的穩定性，施工也更加容易。而且要注意墻背的背坡比例不能比1：0.25小?；讐簯υ趬ι淼母叨鹊搅艘欢ǖ闹狄院缶统蔀榱丝刂平孛娉叽绲囊蛩?。為了使地基的應壓力能夠被承受，就要在墻底加設墻趾臺階。因為擋土墻要能夠抵擋住墻后的壓力，所以在選擇擋土墻時必須要保證其強度達到一定標準，這樣才能夠保證工程的質量。

（一）、重力式的擋土墻具體的特點和分類

重力式的擋土墻有很多分類方法，依據擋土墻墻背的坡度，可以將其分成三種，即俯斜式、仰斜式和直立式。

通過分析土壓力理論，我們知道俯斜背受到填土、墻背等的的壓應力是最大的，其次是垂直墻背，最小的就是仰斜墻背。

將開挖臨時邊坡和仰斜墻背結合在一起，在修建擋土墻時就不需要在開挖時填土了。但是俯斜式的墻背卻需要。所以在修建支擋挖方工程時一般都會選擇斜墻背，而填方工程，一般會選擇垂直墻背或者是俯斜墻背。

如果在擋土墻前它的地形是比較平坦的，那么一般會選擇仰斜墻。如果它的地形是比較陡的，那么通常會選擇垂直墻或者是俯斜墻，這樣才能夠防止墻身太高。

（二）、重力式擋土墻所起到的作用

因為在衡重臺上填土會導致墻身的重心向后面移動，而擋土墻卻可以提高墻身的穩定性。

2、錨定式的擋土墻

錨定式擋土墻是比較輕的形式，通常有兩種，即錨桿式和錨定板式。

錨定板式擋土墻：因為錨定板式的擋土墻主要的組成部分是鋼拉桿、錨定板和墻面系。墻面系的面板與鋼拉桿的外端和內端相連接。擋土墻的穩定維持是依靠錨定板所提供的抗拔力。錨定板擋土墻屬于既是輕型，又是適用于填土的一種擋土結構。

由預制的鋼筋混凝土，立柱和水平或傾斜的錨桿以及擋土板綜合作用抵擋土體，其土體的穩定性依靠巖土中埋置的錨桿的抗拉力來維持。

3、薄壁式擋土墻

懸壁式擋土墻：往往是有擋土墻的墻面和底面組成，形狀是一個倒“T”型。

扶壁式擋土墻：扶壁式擋土墻與懸壁式擋土墻相比較，懸壁式擋土墻較復雜些，除了墻面和底面之外，還有踵板以及扶壁，才組成扶壁式擋土墻。在懸壁式擋土墻的長度方向上，間隔一段距離增加一個扶肋，這就轉變成為了扶壁式擋土墻。扶肋作為墻面與墻踵板之間連接的樞紐，很好的起到了鞏固加強的作用。

4、加筋土擋土墻

土體側壓力分布在墻背填土，拉帶及鑲面砌塊上的擋土墻。由于拉筋與土之間存在摩擦，為了使土體的變形條件和工程性能得到改善，在擋土墻中加入了拉筋。由于加筋擋土墻中存在拉筋，所以他的應用范圍一般限于平坦寬敝的填方路段上。而不適于地形較陡的山坡或挖方路段。加筋土擋土墻具有很多優點，強大的適應能力使它對于地基的微小變形不受到影響，這也決定了他能很好的抵抗地震，還有它小巧的造型，占地面積不大且美觀，價格比較低廉，具有很好的經濟效益。

三、擋土墻形式的選用

擋土墻除可按結構形式劃分為重力式、懸臂式、扶壁式、錨桿及板樁式等形式，又可按材料的選用分為磚砌、毛石、混凝土和鋼筋混凝土幾種，實際情況中的選用應根據工程需要、土質情況、材料供應、施工技術及造價等因素合理選擇。

1、重力式擋土墻

重力式擋土墻由塊石、毛石砌筑，它靠自身的重力來抵抗土壓力。由于其結構簡單、施工方便、取材容易而得到廣泛應用，根據墻背傾角的不同，重力式擋土墻可分為仰斜、豎直和俯斜三種。按主動土壓力大小，重力式擋土墻要優先采用仰斜擋土墻，豎直次之，俯斜少用。仰斜式的墻后填土較困難，用于護坡時較為合理，墻背豎直或俯斜式用于填方較省勁。重力式擋土墻的頂寬不宜小于500mm，底寬約為墻高的1/3～1/2，墻高較小且填土質量好的墻，初算時底寬約為墻高的1/3。為了減少墻身材料，墻體在地面以下部分可做成臺階式，以增加墻體的抗傾覆的穩定性。墻底埋深應不小于500mm，為了增大墻底的抗滑能力，基底可做成反坡。重力式擋土墻的缺點是當墻高超過5m時，要保證其穩定性，勢必造成很大的體重，材料用量較多，不太經濟。

2、懸臂式和扶壁式擋土墻

當墻高超過5m時，墻的穩定性主要依靠墻踵懸壁以上土重維持，墻體內設置鋼筋承受拉應力，故墻身截面較小，因此，選用鋼筋混泥土懸壁式較為合理，當墻高大于10m時，墻壁所受的彎矩和產生的撓度都較大，為了經濟合理必須選用扶壁式。扶壁間填土增加抗滑和抗傾能力，，一般用于大型土建工程。懸臂式和扶壁式擋土墻在設計計算時，為了使擋土墻產生很好的抗傾覆和抗滑移效果，底板伸入墻內的寬度應大于墻外的寬度，其合理的寬度應是墻面外寬度的1.5～2倍。墻壁及底板的受力計算可根據混凝土結構原理進行。當墻高大于10m時，為了減少造價，必須沿墻身縱向，每隔一定距離（0.3倍～0.6倍墻高）設置一道扶壁。扶壁底部伸入土中寬度可取墻高的1/3較為合理、經濟。在進行扶壁式擋土墻設計時，可將墻身及墻踵作為三邊固定的板，進行計算較為正確。

3、錨桿擋土墻

錨桿擋土墻由鋼筋混凝土墻板及錨固于穩定土層的地錨組成。錨桿可通過鉆孔灌漿、開挖預埋或擰入等方法設置。其作用是將墻體所承受的土壓力傳遞到土內部，從而維持擋土墻的穩定性。錨固段應在主動狀態滑動面以外，其長度為3m～7m，錨桿擋土墻可作為邊坡或深基坑坑壁的支護結構。若基坑鄰近有高層建筑時，為了避免產生不利影響，不宜采用地錨，而采用地下連續墻或水泥土攪拌樁擋土。

四、擋土墻的設計

通常進行擋土墻設計時考慮的因素為：擋墻的強度、擋墻的穩定性、擋墻基礎的穩定性等其他工程施工條件和環境因素。

1、擋土墻的墻身強度驗算

對于擋墻自身的強度要達到能滿足抵抗土壓力的要求，在設計時常通過選取一些特殊的和代表性的截面進行驗算，如減力板擋墻的墻面板的部位、墻面變化的部位等。對重力式的擋土墻進行驗算時，主要是計算墻體的重力和土體的壓力，然后進行抗力驗算，以滿足設計要求。

2、擋土墻的穩定性驗算

通常所指的擋墻穩定性主要包括兩個方面：擋墻抗傾覆的能力和擋墻抗滑移的能力。從以往的許多工程實例來看，擋墻的破壞，以傾覆的居多，擋墻在抗滑移方面還是有一定的安全儲備的。設計擋墻時，先通過工程的地質條件，土質的性質以及材料供應等方面來初步確定，試算擋墻的截面尺寸。初步確定截面后進行驗算，看是否滿足承載力要求，若滿足即可，若不滿足則進行截面調整或再次進行試算，以滿足設計要求為止。同時，在進行驗算時要考慮土的壓縮性，對軟弱地基的壓縮性可導致擋墻的抗傾覆能力下降。

3、擋土墻的基底壓力驗算

擋土墻在自重及土壓力的垂直分力作用下，基底壓力按線性分布計算。其驗算方法及要求完全同天然地基淺基礎驗算方法。

擋土墻的基底壓力應小于地基承載力。否則，地基將喪失穩定性而產生整體滑動，擋土墻基底常屬偏心受壓情況。即要求墻底平均壓力小于地基承載力，且墻底邊緣最大壓力不大于1.2倍地基承載力。同時要求偏心距不大于擋土墻的墻身寬度的四分之一。對特殊地質情況，如場地為濕陷性黃土地基時，擋土墻基底應按濕陷性黃土規范進行地基處理。

五、結束語

港航工程高深莫測，內河設置多種多樣。順應航運經濟的發展，河道安全的保障，內河各處擋土墻的要求也越來越高。因此，合理的選擇擋土墻的形式，做好擋土墻的優化設計，搞好施工要求是工程建設的首要任務，對工程的安全、經濟、合理、美觀意義深遠。

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