某化工厂挡土墙设计浅析

何峭峰

摘 要：文章主要通过对某化工厂挡土墙设计选型、设计要点以及挡土墙设计中存在的问题方面提出自己的见解，并提出了相应的解决方案进行探讨。

关键词：挡土墙；选型；设计要点；处理方法

伴随着城市的发展进程以及道路交通的迅速发展，城市的绿地和房屋的面积逐步减少在工程设计中，因此挡土墙的设计在工程中也越来越需要，如江门地区，它地域上属于沿海，地形比较复杂，地势不平坦，所以可用的土地资源相对较少，在这样的地区挡土墙的应用就相当重要，搞好挡土墙的设计意义十分重大。同时也要看到搞好挡土墙的设计关系到方方面面的问题，尤其关乎到安全问题。

在工程项目设计中，挡土墙的应用是十分普遍的，尤其表现在项目厂房等基础设施的设计上。本文笔者主要通过对某化工厂挡土墙设计选型、设计要点以及挡土墙设计中存在的问题方面提出自己的见解，并提出了相应的解决方案进行探讨。

1 工程概况

某化工厂拟在厂内修建1#～3#厂房，这些厂房对周围环境具有防爆特殊工艺要求，每个单体厂房四周均要求修筑高度7m～10.00m不等的防爆挡土墙，且要求挡土墙上部1/3 土质中不能含有超过5cm 的硬质石块等，挡土墙下部能承受Ⅲ级防爆能量要求，坡顶有一个不小于1.0m 的平台。故本挡土墙不单是传统意义上的边坡支护，而且要在天然坡顶堆积一定厚度的填土，同时满足吸纳爆炸冲击能的功能。其总长约150米，为回填土，且施工场地狭窄，故采用锚杆式混凝土挡土墙。

2 挡土墙的选型

根据墙面的材质不同，挡土墙分为：混凝土型、石砌挡型、钢板型、钢筋混凝土型等；按照结构的不同，则分成：薄壁型、锚定型、重力型等等。由墙体刚度，挡土墙还可以分为柔性挡土墙和刚性挡土墙。柔性挡土墙指因墙体本身的刚度小，当土承受压力时，墙体本身容易变形，如板桩墙，锚定板等。刚性挡土墙与柔性挡土墙正好相反，墙体刚度大，在土压力下，墙体几乎不易发生变形和改变，如可用混凝土、石、钢筋混凝土、砖等这些材料构成的重力式挡土墙。

重力式挡土墙是使用时间非常久的设计，其结构简易，施工方便，因此应用也就最广。当墙高在5m左右时，可以充分应用其长处。当挡土墙较高时，仍然采用重力式的话，其稳定性、经济性、实用性就没办法保证。如果整体基础较庞大，就会影响到单体工程基础的设计和施工以及地下管线的布置，所以，挡土墙较高的话，以钢筋混凝土为材质的扶壁式或悬臂式是比较适用的，也可以应用毛石混凝土挡土墙，诸如当重力式挡土墙超出8米时，就可以采用毛石混凝土挡土墙的设计。

常见的挡土墙形式还有锚杆式挡土墙，它是由三部分，即用特制的钢筋混凝土来作挡土板墙和设立柱，同时设置水平或倾斜的钢锚杆（如图1）所示。锚杆的一个端口要与立柱相接，另一端口要被锚固定在山坡处的稳定土层或者岩层中。土压力要由挡土板传结设柱，锚杆与上层之间的锚或者稳固的岩层来固定力量，从而保证墙的稳定性。这种建造主要是适用于墙高大，挖地基十分困难或者石料匮乏地区，如要处理一个较难处理的边坡时，边坡下方的基础较差，挖基也十分困难。使用锚杆挡土墙的话，就可以解决重力式挡墙对基础承载力要求较高的问题题，有了显著的效果。

图1 锚杆式挡土墙

挡土墙的材料的选用在考虑受力的同时，还应该考虑经济因素，在中石方大、场地平整的时候，就可以取材，使用挡土墙的材质为块石或毛石，以节省开支。但如果土质差，石材少，或者工程十分重大，则更加恰当的是截下的表面尺寸较小的钢筋混凝土挡土墙。

3 挡土墙的设计要点

3.1 首先应具备的资料是：（1）地质资料：如现场的地形、地貌、地质，地下水位状况，土壤重度r，地基承载力R，内摩擦角H等；（2）场地资料：墙背填土的类型、排水要求、冰冻深度、施工方式等等；（3）挡土墙砌筑的石料或者用做他用的材料数量、名称等。

3.2 规划挡土墙时要与其他设计案比较，深入分析了解工程的实用性、造价、经济性。然后在实际情况上选择挡土墙的型号，并确定最后的方案。所以挡土墙的设计是不能忽视总图的设计的，总图在考虑设计方案时，如果既能做到土方的挖填十分平衡，房屋的排列合理，道路的坡道适宜，同时挡土墙的高度和长度控制在最佳的数值，在工程的造价上就会是合理的。但是如果仅仅只考虑了房屋的排列合理，道路的坡道适宜，却忽视了挡土墙的高度和长度，使挡土墙的长度和高度上安排不当，存在很大的误差，就会提高工程的造价。这种情况在设计中屡见不鲜，在优化设计方案时，有时外运土方的工程设计量虽加增了，将挡土墙的高度调整，增加高度，在平衡造价后就会节省一部分。所以设计时候要综合全面考虑各方面，做出合适宜的设计。

3.3 确定适宜的墙顶荷载性。如果挡土墙是路堤，就要考虑汽车的载重情况，计算方法是，采用/汽一100、/拖一600或者/ 汽一150、/拖一600车辆荷载等级来计算的。先要计算在10m区间内可以承载的最大数值，再假设均匀分布10m每增加的米数上而得的超过值，挡土墙的超载在通常状况下，如果按施工过程中的堆载计算，可取值在10～20KN/m2之间。

3.4 确定剖面形式合理性。要使其具有合理性，首先以重力式挡土墙为例子，墙背情况可分为三种即仰斜、俯斜和垂直。边坡是挖方就是以仰斜为宜，是填方的话就是俯斜或垂直为宜。同时也要因着挡土墙结构类型及其特点考虑，若在山区，地面横坡不平坦，相对陡峻，采用仰斜式挡土墙的话，会造成断面程度大，经费紧张。造成经费增加。这时候采用俯斜式挡土墙会更在造价上就经济合理。若按照主动土压力大小来恒定，重力式挡土墙最适宜采用仰斜挡土墙、其次是直立式，俯斜式就要尽量避免。

3.5 要充分考虑建筑风格结构和它基础的布置挡土墙，利用基础顶板、底板和墙体组成空间布局，如设计一个体育活动场馆，要增加体育馆的面积，延长轴线的话，就会导致挡土墙没办法进行放线，可通过用墙体代替挡土墙，把场馆端头两面墙体做成钢筋混凝土墙体，但是需要在墙体后要0.2米的矿渣滤水层，做好暗排水沟，并在墙背上做好防水的安排。

3.6 如果建筑物基础和挡土墙基础、地下管线的间距上要设计好，当建构筑物位于挡土墙上方时，基础间距就是S>B/2+ b+htgH，在这个式子中B、b由结构专业估算确定，h是两基底的落差，H是压力扩散角，而当htgH<1m时，就可取htgH=1m （主要考虑到挡土墙背设置透水层）。

3.7 设计中也有必要说明挡土墙的施工过程中的先后顺序，同时在地形复杂的区域也要考虑到各种地下管线穿越挡土墙的各种可能。

4 施工中问题及应对策略

4.1 互相紧挨着的二段挡土墙的基底高差大时，大约在0.5m时，就按照公式高：长=1：2放阶计算，阶高为0.5m。

4.2 在施工过程中，若挡土墙墙基的底落在填土地基，就要使填土地耐力符合设计的要求。但是测试填土地耐力十分的复杂，所以如果挡土墙不太高，限制填土的压实系数就可以从另一个方面符合耐力的标准。再者，当处于填土深处时，其系数要求是上高下低。在挡土墙施工中，其填土地基有一定的标准，当挡土墙结构的测量高度为3m时，对填土压实系数的测量是每深入20m长就取基底往下1.0m深度。在满足这个范围内的填土压实系数应该为0.96（即f约为130kN/m2时），同时该深度再往下的填土压实系数就应该是0.90（ f约为100kN/m2）。

4.3 挡土墙的透水层设置在设计中尤为重要。施工中用的材质不能是淤泥、膨胀性粘土等，粗砾石或者碎石是最好的选择，厚薄程度为不少于30cm，并应保证粗砾石或砾石在透水层中含量不小于60%。

4.4 在挡土墙结构工程设计中，由于重力式毛石挡土墙造价低，结构简易因此被广泛使用。但毛石砌体是一种比较脆的材料，抗拉的程度较差，因此在设计时，对容易发生拉应力的拐弯处要进行加固处理。根据工程自身状况可进行以下两种处理： 如果墙段的高度较大，通常采用不小于4m时的加固办法不适宜，这时候可用设缝法。当墙段的高度较小时，可用的加固方法最适宜是低于4m，在拐角两边墙段断面按承受静止土压力要求适当加大，且于拐角附近加设抗拉钢筋网。

4.5 挡土墙自身的排水设计要十分关注。孔眼尺寸要大于U100mm，上下左右交织建成梅花的形状，在泄水孔的后面应该设计一个直径大于500mm的滤水堆襄。要设计泄水孔，其外斜应该为5%，间距应该控制在不大于3m。最下一排泄水孔的出口要高出排水沟水面或者地面300mm，孔后底部则应该大于200mm厚的粘土隔水层。

参考文献

[1] 黄熙龄，秦宝玖等.地基基础的设计和计算[M].北京：中国建筑工业出版社，1983.

[2] 王秀丽.基础工程[M].重庆：重庆大学出版社，2004.

[3] 顾慰慈.挡土墙土压力计算手册[M].北京：中国建材工业出版社， 2005.

3.6 如果建筑物基础和挡土墙基础、地下管线的间距上要设计好，当建构筑物位于挡土墙上方时，基础间距就是S>B/2+ b+htgH，在这个式子中B、b由结构专业估算确定，h是两基底的落差，H是压力扩散角，而当htgH<1m时，就可取htgH=1m （主要考虑到挡土墙背设置透水层）。

3.7 设计中也有必要说明挡土墙的施工过程中的先后顺序，同时在地形复杂的区域也要考虑到各种地下管线穿越挡土墙的各种可能。

4 施工中问题及应对策略

4.1 互相紧挨着的二段挡土墙的基底高差大时，大约在0.5m时，就按照公式高：长=1：2放阶计算，阶高为0.5m。

4.2 在施工过程中，若挡土墙墙基的底落在填土地基，就要使填土地耐力符合设计的要求。但是测试填土地耐力十分的复杂，所以如果挡土墙不太高，限制填土的压实系数就可以从另一个方面符合耐力的标准。再者，当处于填土深处时，其系数要求是上高下低。在挡土墙施工中，其填土地基有一定的标准，当挡土墙结构的测量高度为3m时，对填土压实系数的测量是每深入20m长就取基底往下1.0m深度。在满足这个范围内的填土压实系数应该为0.96（即f约为130kN/m2时），同时该深度再往下的填土压实系数就应该是0.90（ f约为100kN/m2）。

4.3 挡土墙的透水层设置在设计中尤为重要。施工中用的材质不能是淤泥、膨胀性粘土等，粗砾石或者碎石是最好的选择，厚薄程度为不少于30cm，并应保证粗砾石或砾石在透水层中含量不小于60%。

4.4 在挡土墙结构工程设计中，由于重力式毛石挡土墙造价低，结构简易因此被广泛使用。但毛石砌体是一种比较脆的材料，抗拉的程度较差，因此在设计时，对容易发生拉应力的拐弯处要进行加固处理。根据工程自身状况可进行以下两种处理： 如果墙段的高度较大，通常采用不小于4m时的加固办法不适宜，这时候可用设缝法。当墙段的高度较小时，可用的加固方法最适宜是低于4m，在拐角两边墙段断面按承受静止土压力要求适当加大，且于拐角附近加设抗拉钢筋网。

4.5 挡土墙自身的排水设计要十分关注。孔眼尺寸要大于U100mm，上下左右交织建成梅花的形状，在泄水孔的后面应该设计一个直径大于500mm的滤水堆襄。要设计泄水孔，其外斜应该为5%，间距应该控制在不大于3m。最下一排泄水孔的出口要高出排水沟水面或者地面300mm，孔后底部则应该大于200mm厚的粘土隔水层。

参考文献

[1] 黄熙龄，秦宝玖等.地基基础的设计和计算[M].北京：中国建筑工业出版社，1983.

[2] 王秀丽.基础工程[M].重庆：重庆大学出版社，2004.

[3] 顾慰慈.挡土墙土压力计算手册[M].北京：中国建材工业出版社， 2005.

3.6 如果建筑物基础和挡土墙基础、地下管线的间距上要设计好，当建构筑物位于挡土墙上方时，基础间距就是S>B/2+ b+htgH，在这个式子中B、b由结构专业估算确定，h是两基底的落差，H是压力扩散角，而当htgH<1m时，就可取htgH=1m （主要考虑到挡土墙背设置透水层）。

3.7 设计中也有必要说明挡土墙的施工过程中的先后顺序，同时在地形复杂的区域也要考虑到各种地下管线穿越挡土墙的各种可能。

4 施工中问题及应对策略

4.1 互相紧挨着的二段挡土墙的基底高差大时，大约在0.5m时，就按照公式高：长=1：2放阶计算，阶高为0.5m。

4.2 在施工过程中，若挡土墙墙基的底落在填土地基，就要使填土地耐力符合设计的要求。但是测试填土地耐力十分的复杂，所以如果挡土墙不太高，限制填土的压实系数就可以从另一个方面符合耐力的标准。再者，当处于填土深处时，其系数要求是上高下低。在挡土墙施工中，其填土地基有一定的标准，当挡土墙结构的测量高度为3m时，对填土压实系数的测量是每深入20m长就取基底往下1.0m深度。在满足这个范围内的填土压实系数应该为0.96（即f约为130kN/m2时），同时该深度再往下的填土压实系数就应该是0.90（ f约为100kN/m2）。

4.3 挡土墙的透水层设置在设计中尤为重要。施工中用的材质不能是淤泥、膨胀性粘土等，粗砾石或者碎石是最好的选择，厚薄程度为不少于30cm，并应保证粗砾石或砾石在透水层中含量不小于60%。

4.4 在挡土墙结构工程设计中，由于重力式毛石挡土墙造价低，结构简易因此被广泛使用。但毛石砌体是一种比较脆的材料，抗拉的程度较差，因此在设计时，对容易发生拉应力的拐弯处要进行加固处理。根据工程自身状况可进行以下两种处理： 如果墙段的高度较大，通常采用不小于4m时的加固办法不适宜，这时候可用设缝法。当墙段的高度较小时，可用的加固方法最适宜是低于4m，在拐角两边墙段断面按承受静止土压力要求适当加大，且于拐角附近加设抗拉钢筋网。

4.5 挡土墙自身的排水设计要十分关注。孔眼尺寸要大于U100mm，上下左右交织建成梅花的形状，在泄水孔的后面应该设计一个直径大于500mm的滤水堆襄。要设计泄水孔，其外斜应该为5%，间距应该控制在不大于3m。最下一排泄水孔的出口要高出排水沟水面或者地面300mm，孔后底部则应该大于200mm厚的粘土隔水层。

参考文献

[1] 黄熙龄，秦宝玖等.地基基础的设计和计算[M].北京：中国建筑工业出版社，1983.

[2] 王秀丽.基础工程[M].重庆：重庆大学出版社，2004.

[3] 顾慰慈.挡土墙土压力计算手册[M].北京：中国建材工业出版社， 2005.