摘要：為滿足臺(tái)地式建筑物邊坡支護(hù)需要，提出一種適用于臺(tái)地式建筑邊坡的“士”字型鋼筋混凝土擋墻，由樁基礎(chǔ)、承臺(tái)、豎板、短梁、卸荷板及泄水孔等構(gòu)件組成。闡述了該擋墻結(jié)構(gòu)的組成及構(gòu)造設(shè)計(jì)，介紹了擋墻的穩(wěn)定性、基礎(chǔ)豎向承載力及各構(gòu)件的計(jì)算方法，并給出了安全合理的實(shí)施步驟。“士”字型擋墻的主要特點(diǎn)：① “士”字型擋墻的短梁與下臺(tái)地建筑主體結(jié)構(gòu)的樓板同標(biāo)高、貼緊，可平衡水平土壓力；② 卸荷板的豎向力對(duì)樁基礎(chǔ)產(chǎn)生抵抗彎矩，減少土壓力對(duì)樁基礎(chǔ)的偏心影響；③ 擋墻自重、卸荷板上方土體重量傳遞至樁基礎(chǔ)；④ 豎板與下臺(tái)地建筑之間的空腔即排水暗渠，通過(guò)泄水孔將墻后地下水引入暗渠。研究成果為邊坡支護(hù)工程提供了新的設(shè)計(jì)思路。

關(guān)鍵詞：“士”字型擋墻； 臺(tái)地建筑； 邊坡工程

中圖法分類號(hào)：TU476.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.S2.011

文章編號(hào)：1006-0081（2024）S2-0036-03

0引言

山地建筑設(shè)計(jì)面對(duì)的地形條件復(fù)雜，為在減少挖填方工程量的同時(shí)獲得滿足功能要求的空間，山地建筑設(shè)計(jì)不會(huì)局限于正南北的布置方式，主要平行于等高線布置，在垂直于等高線方向形成臺(tái)地式地貌。因此，上下建筑臺(tái)地之間的高差采用的擋墻形式?jīng)Q定了山地建筑的使用功能、建筑安全能否實(shí)現(xiàn)。GB 50330-2013《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，建筑臺(tái)地之間高差常用的擋墻包括重力式擋墻、懸臂式擋墻、扶壁式擋墻、柱板式擋墻及錨（桿）索式擋墻等。對(duì)于臺(tái)地式建筑邊坡工程，以上支護(hù)形式都有不足之處：重力式擋墻、懸臂式擋墻、扶壁式擋墻的自身結(jié)構(gòu)占地面積大（擋墻寬度一般為擋土高度的0.6～0.8倍），占用建筑用地，而且擋墻施工需要先挖后填，完工后方可施工上臺(tái)地的建筑物，施工工序繁瑣、拖延項(xiàng)目工期；柱板式擋墻工程造價(jià)較高，施工難度較大（多為大截面的方樁或圓樁），完工后方可開(kāi)挖墻前土，開(kāi)展下臺(tái)地建筑物的施工，施工工序繁瑣、拖延項(xiàng)目工期；錨（桿）索式擋墻影響上臺(tái)地建筑的（樁）基礎(chǔ)布置。同時(shí)，排水系統(tǒng)是建筑邊坡工程的組成部分，而常用擋墻的擋土結(jié)構(gòu)和排水系統(tǒng)是相互獨(dú)立的兩個(gè)部分，排水系統(tǒng)（包括排水溝、排洪渠等）需要占用建筑用地面積，影響景觀效果。

已有學(xué)者對(duì)山地建筑邊坡開(kāi)展了大量的研究工作。張凱封［1］對(duì)邊坡支擋結(jié)構(gòu)的多種形式的機(jī)理、優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了概要描述和分析，總結(jié)了國(guó)內(nèi)各種支護(hù)結(jié)構(gòu)形式的研究成果。郭帥杰等［2］為系統(tǒng)研究卸荷擋墻卸荷機(jī)理及工程設(shè)計(jì)方法、確定影響卸荷擋墻結(jié)構(gòu)承載和穩(wěn)定性的關(guān)鍵影響因素，建立卸荷擋墻結(jié)構(gòu)承載分析模型，揭示卸荷擋墻工作機(jī)理。趙鵬等［3］針對(duì)傳統(tǒng)雙排樁擋土墻頂部連梁不能滿足道路橫向較大高差需求的問(wèn)題，將懸臂式擋墻和雙排樁擋墻結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種用于河岸護(hù)坡的新型雙排樁擋土墻。熊瑜等［4］以復(fù)雜覆蓋層地基上某中型水利工程的扭面漸變式擋土墻為研究對(duì)象，采用理論公式法和有限元法研究擋土墻與復(fù)雜覆蓋層地基整體的穩(wěn)定性。

現(xiàn)有規(guī)范及以上研究均基于邊坡支護(hù)與建筑結(jié)構(gòu)獨(dú)立設(shè)計(jì)的原則，即邊坡穩(wěn)定性計(jì)算僅考慮擋墻自身的擋土作用，不考慮建筑主體結(jié)構(gòu)的有利作用，沒(méi)有顧及臺(tái)地式建筑布局緊湊的特點(diǎn)，未充分發(fā)揮邊坡支護(hù)、建筑結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。對(duì)此，本文提出了適用于臺(tái)地式建筑邊坡工程的“士”字型擋墻并進(jìn)行分析。

1“士”字型擋墻結(jié)構(gòu)

“士”字型擋墻由樁基礎(chǔ)、承臺(tái)、豎板、短梁、卸荷板及泄水孔等構(gòu)件組成，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖1?！笆俊弊中蛽鯄χ饕幸韵?個(gè)方面優(yōu)勢(shì)：① 將臺(tái)地式建筑物的主體結(jié)構(gòu)與邊坡?lián)跬两Y(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合，充分發(fā)揮建筑主體結(jié)構(gòu)的有利作用，利用下臺(tái)地的建筑主體結(jié)構(gòu)來(lái)平衡擋墻后方傳來(lái)的土壓力，擋墻無(wú)需考慮抗滑移構(gòu)造設(shè)計(jì)，節(jié)省工程造價(jià)。② 擋墻施工場(chǎng)地需求較小，減少施工期間占地，降低施工難度；擋墻與上下臺(tái)地的建筑物可以同步施工，施工工序簡(jiǎn)單，大大縮短施工工期。③ 擋墻的排水暗渠不占用建筑使用面積，不降低臺(tái)地式建筑景觀效果；暗渠為開(kāi)放式，便于清障、檢修；通過(guò)泄水孔將墻后土地地下水引入暗渠，減少水土壓力，保證擋墻安全。

2構(gòu)造設(shè)計(jì)

“士”字型擋墻構(gòu)造設(shè)計(jì)包括豎板、短梁、卸荷板及樁基礎(chǔ)等內(nèi)容。豎板（卸荷板以上）高度不宜大于6.0 m，板厚可采用非等寬設(shè)置，豎板頂部厚度不宜小于200 mm，豎板端部厚度不宜小于500 mm。豎板（卸荷板以下）高度不宜大于6.0 m，板厚采用等寬設(shè)置，板厚不宜小于500 mm。短梁應(yīng)與下臺(tái)地建筑的樓板板面同標(biāo)高，間隔布置，間距不宜大于3.0 m，梁寬不宜小于150 mm，梁高不宜小于300 mm。卸荷板與短梁梁面同標(biāo)高，卸荷板寬度宜取豎板（卸荷板以上）高度的0.6～0.8倍，板厚可采用非等寬設(shè)置，懸挑端板厚不宜小于300 mm，根部板厚不宜小于500 mm。承臺(tái)為轉(zhuǎn)換構(gòu)件，滿足構(gòu)造配筋、尺寸要求。樁基礎(chǔ)的樁徑、樁長(zhǎng)、間距及配筋等滿足JGJ 94-2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定。泄水孔間距不宜大于3.0 m，宜設(shè)置在承臺(tái)面以上500 mm高度的位置。

3設(shè)計(jì)計(jì)算

擋墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算和驗(yàn)算主要包括：① 豎板、短梁、卸荷板及承臺(tái)等結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗壓、抗彎、抗剪及局部抗壓承載力計(jì)算；② 樁基礎(chǔ)的豎向承載力計(jì)算；③ 擋墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性驗(yàn)算。

3.1穩(wěn)定性驗(yàn)算

“士”字型擋墻的力學(xué)分析示意見(jiàn)圖2。水平力包括：下臺(tái)地建筑主體結(jié)構(gòu)提供的反力F，kN/m；墻后（卸荷板以上豎板）主動(dòng)土壓力Ea1，kN/m；墻后（卸荷板以下豎板）主動(dòng)土壓力Ea2，kN/m；滿足擋墻穩(wěn)定性要求（F≥Ea1+Ea2）。因下臺(tái)地建筑物體量足夠大，主體結(jié)構(gòu)提供的反力遠(yuǎn)大于土壓力，一般來(lái)說(shuō)，擋墻結(jié)構(gòu)水平穩(wěn)定性無(wú)需驗(yàn)算。

3.2基礎(chǔ)的豎向承載力計(jì)算

擋墻豎向力包括：擋墻自重G₂，kN/m；卸荷板上方土重G₁，kN/m；卸荷板上方土體產(chǎn)生的彎矩M₁，kN·m；墻后主動(dòng)土壓力E_a1+E_a2產(chǎn)生的傾覆彎矩M₂，kN·m；在重力和彎矩作用下，對(duì)樁基礎(chǔ)產(chǎn)生的偏心豎向力N_max，kN；樁基礎(chǔ)的豎向承載力計(jì)算要求N_max≤1.2Ra，且軸心豎向力N≤R_a，其中R_a為樁基礎(chǔ)的單樁承載力特征值，kN。承臺(tái)為轉(zhuǎn)換構(gòu)件，無(wú)需力學(xué)計(jì)算，滿足構(gòu)造配筋即可，其配筋率、鋼筋搭接和錨固應(yīng)符合GB 50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。

3.3擋墻構(gòu)件計(jì)算

豎板、短梁及卸荷板相交點(diǎn)視作固結(jié)點(diǎn)，假定豎板（卸荷板以上）、短梁、卸荷板為懸挑結(jié)構(gòu)，進(jìn)行構(gòu)件結(jié)構(gòu)自重G₂、卸荷板上方土體自重G₁及墻后（卸荷板以上豎板）主動(dòng)土壓力E_a1作用下的力學(xué)計(jì)算，根據(jù)結(jié)果進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)，其配筋率、鋼筋搭接和錨固應(yīng)符合GB 50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。

假定豎板（卸荷板以下）為兩端鉸接的簡(jiǎn)支梁，進(jìn)行墻后（卸荷板以下豎板）主動(dòng)土壓力Ea2作用下的力學(xué)計(jì)算，根據(jù)結(jié)果進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)，其配筋率、鋼筋搭接和錨固應(yīng)符合GB 50010-2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定。

4施工步驟

（1） 對(duì)于擬建臺(tái)地式建筑的山體，將山體開(kāi)挖至承臺(tái)底標(biāo)高，并平整好開(kāi)挖面，見(jiàn)圖3。

（2） 施工擋墻的樁基礎(chǔ)，同步施工上下臺(tái)地建筑的基礎(chǔ)（包括樁基礎(chǔ)和淺基礎(chǔ)），見(jiàn)圖4。

（3） 模筑施工擋墻結(jié)構(gòu)，包括承臺(tái)、豎板（卸荷板位置預(yù)留鋼筋）、短梁及泄水孔等構(gòu)件，同步施工上下臺(tái)地建筑框架結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖5。

（4） 保證擋墻的短梁頂緊（不需要連接）下臺(tái)地建筑結(jié)構(gòu)樓板，回填擋墻后方（短梁標(biāo)高以下）空腔，回填土密實(shí)度不小于0.9，施工卸荷板，見(jiàn)圖6。

（5） 回填擋墻后方（短梁標(biāo)高以上）空腔至室外設(shè)計(jì)標(biāo)高，回填土密實(shí)度不小于0.9，擋墻竣工，見(jiàn)圖1。

5結(jié)論

“士”字型擋墻可以有效地利用下臺(tái)地建筑主體結(jié)構(gòu)來(lái)平衡土壓力，將擋墻與建筑主體結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合，其安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。該擋墻與常用的重力式擋墻或扶壁式擋墻等相比，可以實(shí)現(xiàn)擋墻和上下臺(tái)地的建筑同步施工，工序高效、工期更短；擋墻與下臺(tái)地建筑組合形成暗渠，不影響建筑景觀效果，不占用建筑使用面積，是常用擋墻結(jié)構(gòu)所不具備的優(yōu)點(diǎn)?！笆俊弊中蛽鯄σ褢?yīng)用于廣東省廣州市黃埔區(qū)某邊坡工程，效果良好。

參考文獻(xiàn)：

［1］張凱封.邊坡工程中支護(hù)結(jié)構(gòu)形式淺析［J］.四川建筑，2023，43（5）：119-120.

［2］郭帥杰，宋緒國(guó)，張海洋，等.卸荷擋墻工作機(jī)理及設(shè)計(jì)分析方法研究［J］.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2023，67（11）：24-29.

［3］趙鵬，吳崗.一種新型雙排樁擋土墻［J］.天津建設(shè)科技，2023，33（2）：27-29.

［4］熊瑜，張正香.復(fù)雜覆蓋層地基上扭面漸變式擋土墻穩(wěn)定性分析［J］.水電站設(shè)計(jì)，2023，39（4）：26-30.

（編輯：高小雲(yún)）