挡土墙的设计与施工技术

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1、引言
 挡土墙是防止土法体坍塌的构筑物，作为工程的附属设施，在房屋建筑、水利工程、铁路工程以及桥梁等工程建设中得到广泛应用。但一些地方或单位，只重视主体工程的建设，而忽视附属设施的设置。因而在挡土墙拐角产生裂缝的现象，《广东水利水电》2000年第4期刊登了“浅谈重力式毛石挡土墙的拐角处理”一文，分析了其破坏成因，并提出相应处理措施。其实，挡土墙设计并非十分简单，笔者在此就挡土墙的设计与施工谈几点见解。
 2、挡土墙的设计方法
 挡土墙的设计，一般先根据挡墙所处的条件选定墙体材料和结构形式，通常先凭经验或试算初步拟定墙体的形状和截面尺寸，然后计算所受的荷载，界面进行挡土墙的验算。若验算结果不满足要求，则应改变截面尺寸、形状或采取其他措施。挡土墙的计算一般包括地基载力验算、墙身强度验算、抗倾覆及抗滑稳定验算等。
 3、挡土墙的计算
 3.1、基底压力验算
 挡土墙的基底压力验算方法与一般偏心荷载作用下基础的计算相同，即要求基底边缘的最大压应力6max不大于1.2倍地基承载力设计值R。
3.2、墙身强度验算
 墙身强度验算应根据墙身材料分别按砖石结构、素混凝土结构(对重力式挡土墙)或钢筋混凝土等相应的结构理构进行验算。
3.3、稳定性验算
3.3.1、挡土墙失稳破坏的形式
墙的稳定性包括抗滑稳定性和抗倾覆稳定性。通过对挡土墙破坏实例分析，挡土失稳是造成破坏的主要因素，通常有两形式：
A、在压力的水平分力作用下，挡土墙有可能沿基础底面发生滑动破坏。
B、在土压力作用下挡土墙将绕墙前趾外倾破坏。
 3.3.2、挡土墙稳定性的验算
为确保挡土墙具有足够的稳定性，规范规定：
A、挡土墙基底的总摩擦力与滑动力之比(既抗滑安全系数)不得小于1．3。   
B、抗倾覆力矩与倾覆矩之比(既抗滑安全系数)不得小于1．50
3.3.3、提高挡土墙稳定性的措施
若经验算挡土墙抗滑稳定不能满足要求时，应采取适当措施予以提高。可选用以下措施：①加大挡土墙基础埋置深度(一般不应小于0．5M)，利用墙反向土压力抵抗水平滑动力；②将基础底面做好成逆坡反力抗滑；③加大挡土墙断面，增加自重；或做砂、石垫层，提高基底磨擦阻力；④墙身较高，土压力较大时，可在墙背中部附近加做牛腿或设置减压平台；拟分散和减小土压力。
 3.4、挡土墙的土压力计算
决定作用在墙上的土压力是挡土墙设计中的关键问题。作用在挡土墙上的主要外荷载是土压力(既挡土墙后的土对墙背的侧向压力)，其大小与墙后填土情况、墙背倾斜方向、墙体可能的运动方向等多种因素有关。多数挡土墙是考虑墙体向外移动或转动时作用于墙背上的土压力，即计算主动土压力。土压力的计算理论较多，通常使用规范推荐的公式计算。
4、挡土墙的防渗和排水
在雨季及地面大量渗水时，挡土墙背后填水容易积水。此时，挡土墙如排水不良，会使墙后的地下水位升高，拉大墙背的静水压力。墙后土体抗剪强度降低，容量增高，土压力增大，以及粘性回填土因含水量的增加而产生膨胀力。例如，6M高的挡土墙，当地下水位上升至墙高三分之一时，作用在挡土墙上的总压力增大47％左右，如果水位再上升，总压力将更快地增大；加之存在积水，使地基软化，墙体受力恶化，致命挡土墙破坏。故应消除地下水对挡土墙的不利影响。
首先应考虑排除大量的地面水，在墙顶地面宜铺设防水层。可将墙后的填土表面做成1：
1．5左右的缓坡，以利排水，然后在填土表面铺筑一层厚约30CM用粘土夯实的防水层，或用混凝土或水泥砂浆做成散水坡，以防地面水渗入填土中。当墙后有山陂时，还应在坡下设置截水沟。为防止墙后积水涌人地基，应在最低泄水孔下部铺粘土层并夯实。  
挡土墙应设置泄水孔，以便排除墙后积水。在高于墙底地面0．5M的墙身上每隔2—3M布置孔眼尺寸不小于100MM的泄水孔，长度不小于泄水孔所在处的墙厚，放置时需外斜5％。泄水孔人口处应用易于透水的粗颗粒材料做滤水层，以免因淤塞而影口向排水o
 5、墙后填土质量要求
挡土墙后的回填土应选择透水性较强的土料。例如砂土、砾土、碎石等，因为这类土的强度较稳定，易于排水o、不应采用淤泥、耕植土、膨胀性粘土等作为填料。实际上所遇到的大多数回填土都多少含一定的粘性土，这时应适当混以块石。所以规范规定。“墙后填土宜选择透水性强的填料，当采用粘性土作为填料时，宜掺人适量的块石”。然而，对重要的、高度较大的挡土，用粘土作回填土料是不合适的，粘性土性能不能稳定，在干燥时体积收缩，而在雨季时膨胀，由于回填土的交错收缩与膨胀可在挡土墙上产生较大的侧压。这种侧压力在设计中往往无法考虑，其数值还可能比计算压力大许多倍，它可使挡土墙壁外移，甚至使挡土墙失去作用。
填土压实质量也是挡土墙施工中一个关键问题填土时应分屋夯实。
 6、其它构造措施
 当所设计的挡土墙较长时，还应考虑身材料的胀缩性，即每10—20M设置一道伸缩缝；当地基有变化，或由于墙高、土压力的差异，还应设置沉降缝。伸缩缝和沉降缝可统一考虑，缝宽一般为2CM，缝的两侧要求平整，缝内嵌填如沥青麻丝等柔性防水材料。
 7、结语
 挡土墙看起不似乎很简单，但容易引起疏忽。事实它是一种重要的工程结构，许多挡土墙的失事都是由于未能做好其设计与施工而造成的。为此，我们必须重视挡土墙壁的质量问题，对挡土墙设计与施工，在思想上一定要有足够的重视。