李 慧 軍

(山西勤豐基礎工程有限公司，山西 晉城 048006)

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某工程扶壁式擋土墻結構設計優(yōu)化及施工技術

李 慧 軍

(山西勤豐基礎工程有限公司，山西 晉城 048006)

針對某工程扶壁式擋土墻原設計方案的不足之處，從擋墻截面、扶壁厚度與間距、預拉式擋板錨桿布置等方面，提出了扶壁式擋土墻的優(yōu)化設計方案，并分析了優(yōu)化后擋墻的穩(wěn)定性，闡述了其施工技術要點，取得了良好的施工效果。

扶壁式擋土墻，優(yōu)化設計，穩(wěn)定性，施工工藝

0 引言

隨著我國西部偏遠山區(qū)交通和基礎建設進程的加快，國內(nèi)學者對于這些地區(qū)的邊坡設計理論和實踐工作在一定程度上已滿足不了新的工程問題，且之前的研究系統(tǒng)性不強。很多地區(qū)邊坡支擋結構形式過于單一，沒有根據(jù)地層變化情況分段選用最優(yōu)的支護方案，邊坡設計坡率較小，導致占地面積大，工程造價過高，這些都與安全、經(jīng)濟和高效的邊坡支護設計理念嚴重不符[1-3]。

鑒于此，本文結合工程實例，根據(jù)相關的支護設計理論，針對具體的工程地質情況，選擇邊坡填方支擋結構中可靠度高兼具經(jīng)濟性的扶壁式擋土墻進行優(yōu)化設計，充分發(fā)揮扶壁式擋土結構的材料強度，以期對類似工程起到一定的指導作用和借鑒意義。

1 工程概況

某礦東區(qū)盤區(qū)接替項目風井場地為正方形，南北及東西向均為230 m，占地面積約80畝。建設工程因地而建，場地分為兩個平臺，即：705.0 m平臺和682.0 m平臺，高差23.0 m，建設空間較小，存在邊坡穩(wěn)定問題，為此對705.0 m平臺與682.0 m平臺之間的邊坡進行治理設計。

根據(jù)GB 50330—2013建筑邊坡工程技術規(guī)范，并結合擬建邊坡的工程地質條件及擬建場地工程重要性，確定邊坡工程安全等級為一級考慮，設計邊坡穩(wěn)定安全系數(shù)為1.35。

場地邊坡分二級坡面支護，一級坡高12 m，AB段、HJ段均采用扶壁式擋墻，BCDEFGH采用錨索框架梁+錨桿噴射混凝土；二級坡高11 m，BD段采用扶壁式混凝土擋墻+微型樁支護，EFGH段二級坡面錨索框架梁+錨桿噴射混凝土；平臺寬度2.9 m。

2 原設計方案

1)擋墻采用C30鋼筋混凝土澆筑，墻頂寬0.5 m，墻底寬2.0 m，擋墻地面以上高11.0 m，墻趾寬1.0 m，厚度1.0 m，墻踵寬5.0 m，厚度1.0 m，基礎總寬度為8.0 m。

2)擋墻基礎埋深1.0 m，一級坡面AB段，HJ段及二級坡面BCD段基底設置0.5 m厚C15混凝土墊層，二級坡面DE段基礎坐于基巖。

3)二級坡面邊坡BCDE段擋墻基底采用4排φ150微型鋼管樁，孔徑150 mm，間距2.0 m，排距分別為2.0 m。邊坡BC段樁長15 m，邊坡CDE段樁長9 m，底部進入基巖不小于4 m，頂部伸入扶壁式擋墻基礎900 mm。

4)扶壁式擋墻墻面設置3排錨桿，傾角12°，采用Φ28鋼筋制作，二級坡面BCD段錨拉式擋板，錨桿長度分別為12 m，15 m，18 m，錨桿底部設置預制混凝土錨定板；一級坡面HJ段及二級坡面DE段錨桿長度均為12 m，孔徑130。

5)擋墻每9 m設置一伸縮縫，縫寬20 mm，內(nèi)填瀝青木板。擋墻背后設置300 mm厚砂礫石反濾層。

6)墻體設置4排泄水孔，安裝φ90 mm的PVC管，長度穿過墻體，進入反濾層100 mm，墻面外露100 mm，孔內(nèi)端部包裹土工布。

3 設計優(yōu)化

3.1 優(yōu)化依據(jù)及方案

在施工過程中發(fā)現(xiàn)扶壁式擋墻下部坡體巖土體物理力學性質較差，巖體內(nèi)部裂隙較發(fā)育且存在土巖結合面。組成坡體的土體為回填土，且含水量過大，在一級坡錨桿索注漿施工過程中，漿液幾乎不發(fā)生擴散，說明該部分土體趨于飽和，物理力學性質與勘察報告嚴重不符，經(jīng)計算，經(jīng)微型樁處理后的地基承載力仍無法滿足原設計扶壁式擋墻的要求。因此，需要對該區(qū)域扶壁式擋墻結構進行優(yōu)化，以確保擋墻的穩(wěn)定性。

對設計參數(shù)進行了如下調整：

1)擋墻截面調整：由原來的梯形變?yōu)槠叫兴倪呅危孛娉叽缬稍瓉淼膲敽?00 mm，墻底厚2 000 mm變更為墻頂、底厚度均為400 mm，配筋也做相應的調整。該部分設計變更能夠大大減小混凝土的使用方量，每延米減少混凝土方量9.35 m3，大大降低一級坡體上部荷載，提高了坡體的整體穩(wěn)定性。

2)擋墻后扶壁的厚度及間距也做相應調整：每片擋墻中由原來的兩個扶壁調整為三個扶壁，每片中扶壁的間距由原來的5 m調整為3 m；厚度由原來的800 mm調整為500 mm；鋼筋間距及型號調整如圖2所示。

3)預拉式擋板錨桿布置方式及長度調整：布置位置由原來的兩個扶壁之間的墻面穿過調整為插入到扶壁內(nèi)部，起到加長扶壁，提高擋墻抗傾覆穩(wěn)定性的作用。同時，由原來的沿擋墻高度布置3排，改為4排，長度也由原來的18 m，15 m和12 m調整為18 m，15 m，12 m，12 m。

方案優(yōu)化后的扶壁式擋墻尺寸及配筋圖如圖1所示。

3.2 穩(wěn)定性分析

為驗證優(yōu)化設計方案的合理性，采用理正巖土計算6.0邊坡分析軟件對扶壁式擋墻的穩(wěn)定性進行分析。由于優(yōu)化方案中的擋墻墻身傾角為82°，并非直立的，理正中沒有相關的模塊，因此，對其進行一定的簡化，該簡化增加了滑裂面以外的土體，使得計算結果更加保守，在理論上是可行的。

1)簡化后的擋墻原始條件。

2)墻身各部分尺寸，見圖2。墻身總高12 m,墻體厚度為0.4 m，基礎寬8 m，墻趾懸挑長1 m，墻踵懸挑長6.6 m，扶壁式擋墻基礎高1 m，扶壁的間距為3 m，扶壁厚度為0.5 m。

3)物理參數(shù)?；炷翂w容重25 kN/m3；混凝土強度等級為C30；縱筋和抗剪腹筋強度等級均為HRB335。

4)穩(wěn)定性驗算。

a.抗滑移穩(wěn)定性驗算。通過理正巖土計算6.0軟件計算得知，在扶壁式擋墻支護下，邊坡下滑力為370.715 kN，而抗滑力為847.173 kN。

抗滑移安全系數(shù)Kc=2.285>1.300，滿足設計要求。

b.抗傾覆穩(wěn)定性驗算。通過理正巖土計算6.0軟件計算得知，在扶壁式擋墻支護下，傾覆力矩為1 482.858 kN·m，抗傾覆力矩為7 453.884 kN·m。

抗傾覆安全系數(shù)K0=5.027>1.500，滿足設計要求。

c.地基承載力及偏心距驗算。墻趾處地基承載力：壓應力=287.389≤360.000 kPa，滿足設計要求。墻踵處地基承載力：壓應力=136.197≤390.000 kPa，滿足設計要求。地基平均承載力：壓應力=211.793≤300.000 kPa，滿足設計要求。

d.邊坡整體穩(wěn)定性驗算。通過理正巖土計算6.0軟件計算得知，在扶壁式擋墻支護下，邊坡整體穩(wěn)定：最小安全系數(shù)=1.424≥1.350，滿足設計要求。

經(jīng)上述計算可知，優(yōu)化后的扶壁式擋土墻穩(wěn)定性能夠滿足設計要求，說明該方案是可行的。

4 施工工藝及技術要求

4.1 施工工藝

扶壁式擋土墻施工流程如圖3所示。

4.2 技術要求

1)扶壁式擋墻采用C30鋼筋混凝土澆筑，墻頂寬400 mm，墻底寬400 mm，擋墻高11.0 m，墻趾寬1.0 m，厚度1.0 m，墻踵寬6.6 m，厚度1.0 m，基礎總寬度為8.0 m。2)墻背設置300 mm厚砂礫石反濾層。3)墻體設置泄水孔，長度穿透墻體，墻面外露100 mm，內(nèi)部深入反濾層100 mm，頭部包裹土工布。4)擋墻基礎埋深1.0 m，基底設置200 mm～300 mm C15混凝土墊層，具體厚度根據(jù)基底標高而定。5)擋墻基底設置4排φ150微型鋼管樁，孔徑150 mm，間排距2.0 m，邊坡AB段樁長15 m，邊坡BCD段樁長9 m，底部進入基巖不小于4 m，頂部伸入擋墻基礎900 mm。6)擋墻每9 m設置一伸縮縫，縫寬20 mm，內(nèi)填瀝青木板。7)在坡頂平臺上澆筑C15混凝土墊層。澆筑完成后按養(yǎng)護要求進行養(yǎng)護。8)鋼筋加工及安裝搭接按照設計圖紙和相關規(guī)范要求進行。鋼筋安裝首先綁扎基礎內(nèi)鋼筋，然后放置7 cm厚的砂漿墊塊，且每平方米不少于4塊。為保證鋼筋綁扎時鋼筋骨架的整體性，要在基礎內(nèi)鋼筋綁扎完畢后安裝架立鋼筋和擋墻扶壁豎向主筋。9)墻身混凝土采用C30商混凝土。由于墻身較高，基礎和墻身混凝土分五次進行澆筑，第一次澆筑為底板，模板采用尺寸為長×寬×高為244 cm×112 cm×1.8 cm木模板，模板后采用10 cm×10 cm方木，間距25 cm，加固采用穿心絲+架管。10)基礎澆筑完畢并達到強度要求后進行腳手架搭設及墻身和扶壁鋼筋綁扎。擋墻正面模板采用與基礎相同規(guī)格的木模板，模板之間采用方木進行連接，方木截面尺寸為10 cm×10 cm，設置間距為25 cm。11)由于墻身存在一定傾角(79°)，在澆筑前，腳手架必須加斜撐，防止?jié)仓r墻體傾斜過大甚至出現(xiàn)倒塌事故。12)墻身混凝土澆筑時，設置串筒，確?；炷翝仓|量。與此同時，墻身預留振搗孔，以確保搗鼓密實。13)墻身設置4排泄水孔，左右間距為3 m，上下間距分別為3 m，2.5 m，3 m，在基礎頂面以上0.3 m位置處設置15 m長仰斜排水孔，并用透水土工布包裹PVC管進口，在墻后泄水孔處設置碎石反濾層。14)墻后填土需墻體強度達到70%后進行。

5 結語

本文以某工程為研究背景，首先在對工程地質條件準確把握的基礎上，詳細闡述原設計方案的不足和設計方案調整的依據(jù)，在此基礎上，采用理正巖土計算6.0分析軟件對優(yōu)化后的扶壁式擋土墻結構的穩(wěn)定性進行分析，符合設計要求。最后，針對本工程的特點，對優(yōu)化后的扶壁式擋墻施工工藝和技術要求進行了詳細介紹，對類似工程具有一定的借鑒意義。

[1] 陸建軍,何勇華.扶壁式鋼筋混凝土擋土墻施工技術[J].山西建筑,2009，35(36):102-103.

[2] 陳 群,李建剛,彭欽幫.扶壁式擋墻在工程運用中的探討[J].西部交通科技,2009(11):21-24.

[3] 張珊菊,李彰明.扶壁式擋墻在建筑土質高邊坡中的分析設計與工程應用[J].廣東土木與建筑,2003(10):12-15.

[4] 張曉瑩.扶壁式擋土結構受力分析及其設計計算[J].山西建筑,2006，32(19):69-70.

[5] 肖壽莊.扶壁式擋土墻優(yōu)化設計[J].福建建設科技,2007(2):7-9,11.

The optimization and construction technology of an engineering buttressed retaining wall structure design

Li Huijun

(ShanxiQinfengBasicEngineeringLimitedCompany,Jincheng048006,China)

According to the deficiency of project of an engineering buttressed retaining wall original design scheme, from the retaining wall interface, buttress thickness and spacing, pre-tension type baffle bolt layout and other aspects, proposed the optimization design scheme of buttressed retaining wall, and analyzed the stability of the retaining wall after the optimization, elaborated the construction technology key points, achieved good construction effect.

buttressed retaining wall, optimization design, stability, construction technology

1009-6825(2016)24-0068-03

2016-06-05

李慧軍(1976- )，男，工程師

TU476.4

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