边江
摘 要：文章通过算例，对重力式挡土墙进行计算，然后与选用04J008挡土墙进行对比分析，提出挡土墙设计的要点与建议。希望通过文章的分析，能够为相关人士提供一定的参考和借鉴。
关键词：重力式挡土墙；回填土；土压力
在厂区、道路、河道等土建工程中，往往会遇到上下地面高差较大的情况，当不能采取放坡处理或为了节约用地时，通常采用挡土墙结构来支挡。而重力式挡土墙是实际工程中应用得较多的一种形式。重力式挡土墙可分为三种不同的形式，仰斜式、直立式和俯斜式。而普遍情况，选择直立式挡土墙作为支挡结构的应用最多。
1 直立式挡土墙
直立式挡土墙是依靠墙体自重抵抗土压力的一种挡土墙形式，其自身截面较大，一般由块石与砂浆砌筑而成。因为能够就地取材而且结构形式简单、施工技术比较成熟等优点，直立式挡土墙在土建工程中通常被广泛采用。当然由于挡土墙的开挖土方和自身体积都较大，其施工周期也会比较长。当挡土高度不超过6m、地质情况良好、周围没有相邻的构建筑物时，适合采用直立式挡土墙。直立式挡土墙的顶宽大于500mm，底宽约为墙高的1/3。为了减少墙身自重和增加墙体的抗倾覆的能力，地面以下部分可做成台阶式。挡土墙底可做成逆坡或在基底设置混凝土凸榫来增大墙底的抗滑能力。墙底埋深必须大于500mm。
2 挡土墙墙身材料
挡土墙墙身材料通常选择块石。主要有花岗岩、砂岩、石灰岩等；泥质砾岩不宜用作石料。（1）块石的石料要求新鲜、完整。风化和有裂缝的石料禁止使用。也不能使用软化的岩石。对石料外形应力求规整。（2）胶结材料采用水泥砂浆、混合砂浆，小石子砂浆。砂浆的性能要求与水工砂浆相同；对所用砂和小石子的要求与水工混凝土相同。砌体常用的水泥砂浆的标号有M2.5、M5、M7.5、M10等。在水泥砂浆中加入小石子为小石子水泥砂浆。小石子的粒径一般不超过2cm。小石子砂浆主要用于石料形状不规则的较大砌体。与水泥砂浆相比，采用小石子砂浆可节约水泥和砂的用量，提高砌体强度。
3 挡土墙背后填土的选择
直立式挡土墙的背后填土应尽量选用抗剪强度高和透水性强的砾石、砂土或石屑。如采用人工填土回填，则最好采用颗粒状材料，这种土的抗剪强度与水无关。当采用粘性土作为回填土时，应注意排水。因为在寒冷的气候下黏性土会发生冻结，从而使土压力比设计中通常采用数值要大好几倍，不利于排水。所以黏性土中宜适当掺入砂砾和碎石。墙后填土不得选用膨胀土，淤泥质粘土和耕植土。对于重要的挡土墙的填料内摩擦角，可以通过试验取得。
4 挡土墙的施工
直立式挡土墙一般采用明挖法施工，当基底为软弱土层时，可采用换填基础或桩基础。挡土墙墙身采用块石砌筑。块石宜分层砌筑且与里层砌块咬接成一体，上下交错排列。较大的块石宜宽面朝下，块石与块石间以砂浆隔开。砌体中的片石应大小搭配，咬紧密实并配有小石块，用作挤浆填缝。（1）浆砌块石应平砌，每层石料高度应做到基本齐平。（2）料石砌筑每层镶面料石均应事先按要求配好石料，再用铺浆法顺序砌筑。（3）基础在软弱土层地段时，不宜全长贯通，应采用跳槽办法开挖，以防治上部失稳。当基底软弱且墙身又超过一定高度时，可在墙趾伸出一台阶，以拓宽基础。当地层为淤泥土或杂填土等，可采用砂砾、碎石等材料换填或者采用碎石桩、粉喷桩等方法处理。当岩层有空隙裂缝时，可以灌注水泥砂浆。基坑底面开挖宽度应比设计尺寸各边宽0.5m，并保持一定开挖边坡度。
5 构造要求
当挡土墙下地基为软弱土层时，可采用砂砾、碎石或灰土等质量较好的材料换填，提高承载力和地基变形能力。为了满足排水要求，应该对于浆砌块石直立式挡土墙设置一排泄水孔。当墙较高时，可在墙上部加设几排泄水孔。泄水孔采用圆孔，孔直径大小约为10cm。孔眼间距2m，泄水孔呈梅花状布置。在墙后做宽约500的碎石滤水层，便于排水。同时在墙顶和墙底标高处宜铺设黏土防水层，墙顶防水层可减少地表水渗入填土中，墙底防水层可避免水流进墙底地基土而造成地基承载力和挡土墙抗滑移能力降低。直立式挡土墙应该每隔10m～15m设置一道沉降缝与伸缩缝，缝宽3cm。沉降缝与伸缩缝的设置是为了避免不均匀沉降导致墙身开裂。挡土墙的沉降缝和伸缩缝通常设置在一起，自墙顶做至基底，缝内宜用沥青麻丝填塞，沿墙的内、外填塞，填塞深度不小于20cm。由于直立式挡土墙所受土压力较大，所以为了满足抗倾覆和抗滑移的要求。墙身材料一定要采用高强度的材料砌筑。
6 算例分析
选取一个直立式挡土墙。挡土高度3m，墙后填土为水平地面，地面堆载取10kN/m抗震设防烈度取6度，地下水较低或稳定，场地类别2类。填料内摩擦角=30。基底抹茶系数=30。地基承载力q=200kPa
墙高H=3.0m，顶宽B=0.6m，面坡度n=1：0.15，墙趾台阶b1=0.4m、h1=0.600（m），墙底坡率v=0.2：1，基底摩擦系数q=0.300。
（1）挡土墙滑动稳定性验算
基底倾斜角度=11.3°，Wn=64.7kN，En=14.6kN，Wt=12.6kN，Et=26.6kN，滑移力=13.6kN，抗滑力=23.8kN，Kc=1.74>1.3满足要求。
（2）挡土墙倾覆稳定性验算
相对于墙趾点墙身重力力臂Zw=0.87m，相对于墙趾点Ey力臂，Zx=1.36m，Zy=0.82m，倾覆力矩W1=23.7kNm，抗倾覆力矩W2=70.5kNm。
K=2.97>1.6满足要求。
（3）墙底截面强度验算
墙身面积A=2.7m 重量G=61.8kN，相对于截面外边缘，墙身重力力臂Zw=0.88m，Ey的力臂Zx=1.36m，Ex的力臂Zy=0.819m，法向应力检算：竖向力=70.9kN，弯矩=42.9kNm。
相对于验算截面外边缘的力臂Zn=0.61m，截面宽度B=1.360m偏心距e1=0.075<0.3×1.36=0.41m满足要求。截面上压应力：面坡P1=69.5 背坡P2=34.8kPa。压应力验算满足：计算值P3=69.5<2100kPa。切向应力检算P4=0.453<110kPa满足要求。
（4）整体稳定验算
圆心：-0.25，-0.5；半径=2.8m，安全系数=1.665总的下滑力F1=63.9kN，总的抗滑力F2=106.5kN，土体部分下滑力F3=63.9kN，土体部分抗滑力F4=106.5kN，整体稳定：1.665>1.25满足要求。
当在同等条件下选择图集时：挡土墙选用<<挡土墙（重力式衡重式悬臂式）>>（04J008）P48的路肩墙，选用型号分别为ZJB4。墙身高：4m，墙顶宽：1.56m，面坡倾斜坡度：1：0.15，墙趾台阶b1：0.4m；h1：0.6m，墙底倾斜坡率：0.2：1。挡土墙墙身截面面积为7.09m。设计挡土墙截面面积为2.837m，远小于选用图集的挡土墙的截面面积。
7 结束语
设计人员在设计挡土墙的过程中，不能一味的追求选用图集，在考虑重力式挡土墙设计要点时，应对方案进行技术经济比较，分析其技术的可行性及造价的合理性，避免造成不必要的浪费。在满足使用功能和安全性的情况下，通过计算与图集进行对比分析。才能设计出更符合实际工程的挡土墙。
参考文献
[1]郑宽新.浅析挡土墙设计要点[J].中国水运，2010（4）.
[2]余钰.重力式挡土墙结构体系可靠度分析[D].兰州理工大学，2008.
[3]东南大学，等.土力学[M].中国建筑工业出版社，2005.
