重力式擋土牆

重力式擋土牆是以擋土牆自身重力來維持擋土牆在土壓力作用下的穩定。它是我國目前常用的一種擋土牆。重力式擋土牆可用石砌或混凝土建成，一般都做成簡單的梯形。

基本介紹

• 中文名：重力式擋土牆
• 外文名：gravity retaining wall
• 依靠：牆身自重抵抗土體側壓力
• 原料：塊石、片石、混凝土
• 套用領域：鐵路、公路、水利、港灣、礦山等
• 特點：體積、重量都大
• 角度：1：0.05～1：0.2

簡介

重力式擋土牆，指的是依靠牆身自重抵抗土體側壓力的擋土牆。重力式擋土牆可用塊石、片石、混凝土預製塊作為砌體，或採用片石混凝土、混凝土進行整體澆築。半重力式擋土牆可採用混凝土或少筋混凝土澆築。重力式擋土牆可用石砌或混凝土建成，一般都做成簡單的梯形。它的優點是就地取材，施工方便，經濟效果好。所以，重力式擋土牆在我國鐵路、公路、水利、港灣、礦山等工程中得到廣泛的套用。

由於重力式擋土牆靠自重維持平衡穩定，因此，體積、重量都大，在軟弱地基上修建往往受到承載力的限制。如果牆太高，它耗費材料多，也不經濟。當地基較好，擋土牆高度不大，本地又有可用石料時，應當首先選用重力式擋土牆。

重力式擋土牆一般不配鋼筋或只在局部範圍內配以少量的鋼筋，牆高在6m以下，地層穩定、開挖土石方時不會危及相鄰建築物安全的地段，其經濟效益明顯。

類型

重力式擋土牆可根據其牆背的坡度分為仰斜、俯斜、直立三種類型。

重力式擋土牆類型

1.按土壓力理論，仰斜牆背的主動土壓力最小，而俯斜牆背的主動土壓力最大，垂直牆背位於兩者之間。

2.如擋土牆修建時需要開挖，因仰斜牆背可與開挖的臨時邊坡相結合，而俯斜牆背後需要回填土，因此，對於支擋挖方工程的邊坡，以仰斜牆背為好。反之，如果是填方工程，則宜用俯斜牆背或垂直牆背，以便填土易夯實。在個別情況下，為減小土壓力，採用仰斜牆也是可行的，但應注意牆背附近的回填土質量。

3.當牆前原有地形比較平坦，用仰斜牆比較合理；若原有地形較陡，用仰斜牆會使牆身增高很多，此時宜採用垂直牆或俯斜牆。

重力式

構造

重力式擋土牆的尺寸隨牆型和牆高而變。重力式擋土牆牆面胸坡和牆背的背坡一般選用1：0.2～1：0.3，仰斜牆背坡度愈緩，土壓力愈小。但為避免施工困難及本身的穩定，牆背坡不小於1：0.25，牆面儘量與牆背平行。

對於垂直牆，如地面坡度較陡時，牆面坡度可有1：0.05～1：0.2，對於中、高擋土牆，地形平坦時，牆面坡度可較緩，但不宜緩於1：0.4。

垂直牆或俯斜牆

採用混凝土塊和石砌體的擋土牆，牆頂寬不宜小於0.4m；整體灌注的混凝土擋土牆，牆頂寬不應小於0.2m；鋼筋混凝土擋土牆，牆頂不應小於0.2m。通常頂寬約為H/12，而牆底寬約為（0.5～0.7）H，應根據計算最後決定牆底寬。

當牆身高度超過一定限度時，基底壓應力往往是控制截面尺寸的重要因素。為了使地基壓應力不超過地基承載力，可在牆底加設牆趾台階。加設牆趾台階時擋土牆抗傾覆穩定也有利。牆趾的高度與寬度比，應按圬工（砌體）的剛性角確定，要求牆趾台階連線與豎直線之間的夾角θ（圖6—3），對於石砌圬工不大於35°，對於混凝土圬工不大於45°。一般牆趾的寬度不大於牆高的二十分之一，也不應小於0.1m。牆趾高應按剛性角定，但不宜小於0.4m。

牆體材料：擋土牆牆身及基礎，採用混凝土不低於C15，採用砌石、石料的抗壓強度一般不小於MU30，寒冷及地震區，石料的重度不小於20kN/m3，經25次凍融循環，應無明顯破損。擋土牆高小於6m砂漿採用M5；超過6m高時宜採用M7.5，在寒冷及地震地區應選用M10。

設計

擋土牆在牆後填土土壓力作用下，必須具有足夠的整體穩定性和結構的強度。設計時應驗算擋土牆在荷載作用下，沿基底的滑動穩定性，繞牆趾轉動的傾覆穩定性和地基的承載力。當基底下存在軟弱土層時，應當驗算該土層的滑動穩定性。在地基承載力較小時，應考慮採用工程措施，以保證擋土牆的穩定性。

一、作用於擋土牆上的力系計算作用於擋土牆力系，即一般的荷載和約束反力。

懸臂式與扶壁式擋土牆設計懸臂式與扶壁式擋土牆，如圖7—1所示，是鋼筋混凝土擋土牆主要的形式，是一種輕型支擋結構物。它是依靠牆身的重量及底板以上的填土（含表面超載）的重量來維持其平衡，其主要特點是厚度小，自重輕，擋土高度可以很高，而且經濟指標也比較好。6m左右用懸臂式；6m以上多用扶壁式。它們適用於缺乏石料、地基承載力低及地震地區。長期以來，懸臂式、扶壁式擋土牆在國內已開始大量套用。為論述方便，分為懸臂式、扶壁式兩種類型擋土牆分別討論。

懸臂式

立板

懸臂式擋土牆是由立板和底板兩部分組成。為便於施工，立板內側（即牆背）做成豎直面，外側（即牆面）可做成1：0.02～1：0.05的斜坡，具體坡度值將根據立板的強度和剛度要求確定。當擋土牆牆高不大時，立板可做成等厚度。牆頂的最小厚度通常採用20～25cm。當牆高較高時，宜在立板下部將截面加厚。

懸臂式、撫壁式擋土牆

牆底板

牆底板一般水平設定。通常做成變厚度，底面水平，頂面則自與立板連線處向兩側傾斜。

牆底板是由牆踵板和牆趾板兩部分組成。牆踵板頂面傾斜，底面水平，其長度由全牆抗滑穩定驗算確定，並具有一定的剛度。靠立板處厚度一般取為牆高的1/12～1/10，且不應小於20-30cm。

牆趾板的長度應根據全牆的傾覆穩定、基底應力（即地基承載力）和偏心距等條件來確定，一般可取為0.15～0.3B，其厚度與牆踵相同。通常底板的寬度月由牆的整體穩定來決定，一般可取牆高度H的0.6～0.8倍。當牆後為地下水位較高，且地基承載力很小的軟弱地基時，月值可能會增大到1倍牆高或者更大。

凸榫

為提高擋土牆抗滑穩定的能力，底板設定凸榫。為使凸榫前的土體產生最大的被動土壓力，牆後的主動土壓力不因設凸榫而增大，凸榫應設在正確位置上。

設計方案

懸臂式擋土牆設計，分為牆身截面尺寸擬定及鋼筋混凝土結構設計兩部分。

確定牆身的斷面尺寸，是通過試算法進行的。其作法是先擬定截面的試算尺寸，計算作用其上的土壓力，通過全部穩定驗算來確定牆踵板和牆趾板的長度。

鋼筋混凝土結構設計，則是對已確定的牆身截面尺寸，進行內力計算和設計鋼筋。在配筋設計時，可能會調整截面尺寸，特別是牆身的厚度。一般情況下這種牆身厚度的調整對整體穩定影響不大，可不再進行全牆的穩定驗算。

懸臂式擋土牆，一般也以牆長方向取一延長米計算。

牆身截面尺寸的擬定

根據上節的構造要求，也可以參考以往成功的設計，初步擬定出試算的牆身截面尺寸：牆高是根據工程需要確定的；牆頂寬可選用20～25cm；牆背取豎直面；牆面取1：0.02～1：0.05的斜度的傾斜面，從而定出立板的截面尺寸。

底板在與立板相接處厚度為1/12～1/10H，而牆趾板及牆踵板端部厚度不小於20～30cm；其寬度B可近似取0.6～0.8H，當地下水位高或軟弱地基時，月值應增大。牆踵板、牆趾板的具體長度將由全牆的穩定條件試算確定。

施工要求

一、擋土牆明挖基礎施工應符合下列規定：

1、當基礎開挖較深或邊坡穩定性較差時，應分段、跳槽開挖，並採取臨時支護措施。

2、臨時棄土或堆放材料距坑邊的距離不應小於2m，機械行駛不得影響施工安全。

3、基坑應隨基礎施工分層回填夯實，頂面做成向外不小於4%的排水坡。

二、牆身施工應符合下列規定：

1、牆面應平順整齊，牆頂排水及防滲設施應及時施作。

2、泄水孔應在砌築牆身時留置，必須保持排水通暢。

3、牆背拆模時，應在牆背側設定必要的臨時支撐。

三、重力式擋土牆施工應按下表進行檢查，並認真填寫檢查記錄表。對檢查中發現的不符合規定的情況，應簽發安全檢查整改通知單，限期整改，並跟蹤驗證。

重力式擋土牆施工作業安全檢查表

項目（工程）名稱
施工地點
序號	檢查項目			對應條文號	檢查情況
1	班前安全講話
2	勞動保護用品佩戴
3	現場安全防護
4	機械設備管理與防護
5	清理危石
6	截、排水、防滲設施
7	施工用電
8	混凝土、砌體（模板）
9	明挖基礎	開挖
		施工防護
		基坑施工
10	牆身; 施工	牆面及牆頂防排水
		泄水孔設定
		牆背拆模
11	挖孔樁基礎施工
12	鑽孔樁基礎施工