浅谈重力式挡土墙在淤泥质软土地区的应用

浅谈重力式挡土墙在淤泥质软土地区的应用

刘梓琪 李向东 周雨枫 武旭邦 孙正杰

中建二局第三建筑工程有限公司 北京 100070

摘要：重力式挡土墙在工程施工中是较为关键的内容，分析重力式挡土墙的设计方式与内容，了解设计要点以及关键内容，综合实际状况合理设计分析，可以在根本上提升重力式挡土墙的性能，凸显其价值，进而为工程施工以及合理应用奠定基础。

关键词：重力式挡土墙；淤泥质软土；应用

前言

重力式挡土墙是基于墙体自身的重量维持挡土墙在土压力作用之下的稳定性，是较为常见的挡土形式，可以分为不同的类型，在设计过程中要根据实际状况，分析技术可行性、可靠性以及经济合理性等参数合理分析。

1重力式挡土墙分析

重力式挡土墙具有重要的作用与价值，在实践中要根据实际状况合理分析，系统选择，了解重力挡土墙特点以及具体的应用形式，合理的选择挡土墙截面形式。

1.1挡土墙截面形式选择

重力挡土墙主要可以分为垂直式、俯斜式以及恒重式、仰斜式几种类型。要根据挡土墙的具体用途，确定挡土墙的实际需求，分析高度、地形地质、水文等状况与条件，在满足稳定性以及强度等基础前提之下，基于结构要求、施工等基础原则确定分析。

1.2重力挡土墙特点

重力挡土墙界面类型简单便捷，压力作用方式单一，墙面材料便于获得，施工工艺简单便捷，主要就是利用自身的重力要求达到平衡压力的目的。

1.3重力挡土墙应用条件

重力挡土墙具有较强的实用性，在路基工程中可以将路肩墙、山坡挡土墙等作为重力挡土墙。

2工程概况

项目所在长江河漫滩流域内，地形平坦，土地肥沃，软土发育，为减少改建新增占地，节约土地，需设置挡土墙，因条件受限，部分路段拼接宽度过小，轻质挡土墙墙踵板施工空间受限，因此，需采用重力式挡土墙以减小项目实施的难度及对既有工程的影响。如何有效加固软土地基，提高地基承载力，满足挡墙抗滑稳定性、墙身截面强度，实现重力式挡墙在施工受限条件下的适用性是本项目亟待解决的问题。

3工程地质条件

根据地质勘察报告，挡土墙基础位于软土区，淤泥质土埋深为3.5～8.9m，项目区地层自上而下分为以下几层:第1层为填土Q^me₄，灰褐色，松散－稍密，主要由黏性土组成，夹植物根系，局部含碎石块，层厚0.30～4.90m，承载力较低。第2层为粉质黏土Q^al₄，灰黄色、灰褐色，可塑，土质较均，含少量铁锰氧化物，局部黏粒含量较高，层厚0.70～4.20m，承载力基本容许值［fa0］=110kPa，摩阻力标准值qik=40kPa，承载力较低。第3层为淤泥质粉质黏土Qal4，青灰色，流塑，局部软塑，土质不均，含有机质，局部富集，夹粉土、粉质黏土薄层，有轻微淤臭味，层厚0.90～5.50m，承载力基本容许值［fa0］=70kPa，摩阻力标准值qik=20kPa，承载力低。第4层为粉土Q^al₄，灰褐色，湿，稍密，土质不均，含粉质黏土薄层，层厚1.20～1.90m，承载力基本容许值［fa0］=140kPa，摩阻力标准值qik=40kPa。承载力一般，工程性质一般。第5层为黏土Q^al₄，灰黄色，硬塑，局部坚硬，土质较均，含少量铁锰氧化物，层厚0.70～5.00m，承载力基本容许值［fa0］=200kPa，摩阻力标准值qik=50kPa。承载力较高，工程性质较好。

4挡土墙设计

4.1挡墙方案比选

公路常用挡土墙型式包括重力式挡土墙及薄壁式挡土墙。重力式挡土墙以墙身自重来维持挡土墙在土压力作用下的稳定，多采用浆砌片石砌筑，挡墙形式简单、施工方便，造价低，是我国目前常用的一种挡墙形式，由于其依靠自身重力来维持平衡稳定，因此墙身断面大，圬工数量也大，在软弱地基上修建往往受到承载力的限制;薄壁式挡土墙是钢筋混凝土挡墙，属轻型挡土墙，包括悬臂式和扶壁式两种，薄壁挡土墙的结构稳定性是依靠墙身自重和踵板上方填土的重力来保证，而且墙趾板也显著的增大了抗倾覆稳定性，大大的减小了基底应力，其墙身断面小，自身质量轻，可以较好地发挥材料的强度性能，能适应承载力较低的地基，因此，该类挡土墙广泛应用于软基路段。沿线设置挡墙的路段，挡墙高度为9m，若采用薄壁挡土墙，需沿墙长方向，每隔一定距离加设扶肋，受扩建宽度影响，施工墙踵板及扶肋的作业空间有限，结合项目实际情况推荐采用重力式挡墙，因此需完善地基处理方案及挡墙结构设计，以满足重力式挡墙在软基区的应用。

4.2挡墙设计

(1)设计参数采用仰斜式路肩墙，墙高9m，顶宽1.45m，底宽1.857m，墙背、墙面坡率1:0.25，基底内倾1:5，墙趾宽0.5m，墙趾高1m。挡土墙墙体材料采用C20片石混凝土，石料强度等级MU40。(2)地基处理项目区软土具有天然含水量大、孔隙比大、透水性低、压缩性高、强度低等特点，难以满足挡土墙基底承载力要求，综合前文论述，需要对地基进行处理。为满足挡土墙地基承载力的要求，挡墙基底需采用加密的水泥搅拌桩处理。采用该方法进行地基处理可最大限度的利用原土，搅拌时无振动、无噪音、无污染，对周围环境及既有路基影响小。水泥搅拌桩直径采用0.5m，正三角形布置，桩间距为0.7m，桩长尽可能穿透软土层使桩端位于软基下的较硬土层上，以充分发挥水泥搅拌桩的桩端承载力特性，根据地质情况不同打设深度为6～10m。水泥搅拌桩桩顶设置50cm厚垫层，并在桩顶铺设一层土工格室，用于调整桩顶应力的分布。布桩按平行于线路走向布设，横向处理至路基坡脚外一排桩。软基处理路段采用等载预压方案，预压期不小于3个月，以利于地基强度的恢复和桩土相互作用的协调。水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥，水泥掺量采用80kg/m。28d无侧限抗压强度为1.25MPa，90d无侧限抗压强度为2.5MPa，单桩承载力特征值为140KN，对应于间距0.7m的复合地基承载力为300kPa，满足挡墙对地基承载力的要求。(3)设计计算计算采用极限状态设计的分项系数法，荷载仅计入永久荷载和基本可变荷载，作用于墙背的土压力采用库伦理论计算，经计算，滑移稳定性Kc=1.283＜=1.300，验算不满足;墙趾处地基承载力压应力=317.734＞312.000kPa，验算不满足;墙底截面强度稳定计算值=426.533＞397.719kN，验算不满足。(4)方案优化针对地基承载力，挡墙抗滑稳定性、墙身截面强度不足的问题，为实现重力式挡墙在软基区的应用，设计调整了挡墙设计方案，主要包括:①为克服基底压应力大，地基承载力不足问题，通过设置钢筋混凝土扩大基础予以调整;②采用C20混凝土砌筑挡墙，即通过增大材料极限抗压强度，解决了挡墙截面强度不足问题;③采用带凸榫的基础方案，即在基础底面设置一个与基础连成整体的榫状凸块，利用榫前土体所产生的被动土压力来增加挡土墙抗滑稳定性。经计算，调整后的方案可满足地基承载力、挡墙抗滑稳定性及墙身截面强度的验算要求，综上所述，该型挡墙方案设计在软基场区的应用具有可行性。

结束语

该工程中，采用带凸榫的异型扩大基础混凝土重力式挡墙+水泥搅拌桩复合地基成功解决了软土路段地基承载力、挡墙基底滑移、墙身抗剪不足的问题，使软土路段设置重力式挡墙技术方案取得了重要性突破。对施工空间受限的软基路段，该型挡墙施工作业面小，可减小对既有路堤的扰动，施工更方便安全。该方案的使用，扩大了重力式挡墙的应用范围，为今后类似工程提供可借鉴的设计经验。

参考文献：

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[2]吴巍巍,彭文祥.紧临重力式挡土墙基坑设计计算研究[J].河南科技,2018,No.633(07):124-125.

[3]李锐.山区公路重力式挡土墙设计要点分析[J].山西建筑,2018.