云南建工集团第十建筑有限公司 云南 昆明 650100
【摘 要】重力式挡土墙选用图集、6万吨硫酸11#挡墙设计
【关键词】重力式挡土墙、主动力压力、抗滑安全系数、抗倾覆安全系数、土对挡墙墙背的摩擦角等。
[Keyword]: Gravity retaining wall，The active force pressure ，Factor of safety against sliding，Factor of safety against overturning，Friction angle of Soil on the back of retaining wall
挡土墙的应用较广，有公路挡土墙、边坡挡土墙、场地挡土墙、坝体挡土墙等，根据施用部位不同和主动土压力的大小，挡土墙可采用砌石挡土墙、砼挡土墙、钢筋砼挡土墙等，而其高度从1米可以到20米。
在一般情况下，挡土墙施工比较单一、简便，如公路挡土墙只考虑主动压力；边坡挡土墙只考虑边坡土的侧移，基本上只有挡土作用。
在工业厂区内施工的挡土墙，首先考虑到环保，厂区的位置一般远离城市，厂区大致都布置在山坡、山谷中，这就必然要用挡土墙来分台分层。而在设计时，为了满足工艺要求，厂房及设备基础是依地势而建，这时，挡土墙就会设置在厂房和设备基础部位，在工业厂区内的挡土墙，其作用和承受的外力就不只是一种而是几种，例如：我们施工的氧化锌试验厂6#挡土墙，既有主动土压力，又有灼烧窑传来的竖向动荷载；6万吨硫酸工程中的11#挡墙，既有主动土压力，又有公路产生的动荷载，且设计达到17米，在施工这些挡土墙时，我们不能象原来一样按图集照图施工，这样往往达不到预期的要求，有些反而会出现质量事故。比如我们施工的氧化锌试验厂5#挡墙，我们按甲方提供的图集选用甲方要求的挡墙，挡墙高度为5.8m，基础宽度1.8m，采用毛石砼挡墙，在我们施工至4.2m时，挡墙就开始外移，通过现场查看分析验算，其原因主要还是没有考虑到挡墙周边公路所产生的动荷载，对基础未采取加厚处理。
针对工业厂区挡墙的特殊用途，我们可以从以下几点来考虑施工：
1设计资料
针对设计中指定选用的挡墙，我们首先应到现场勘察基础地质、墙背土质、出水情况，通过土工试验确定地基承载力、墙背土的含水量、土质类别及土的容重等；得出以上数据后，我们就可以按挡墙的用途，验算地基承载力、挡墙背主动土压力、挡墙抗倾覆能力、抗侧滑能力等，例如：我们在施工氧化锌试验厂6#挡墙时，我们根据甲方确定的图集所示的挡墙进行验算，经验算后，承载力可以达到要求，而在厂房内荷载及回填地的压力作用下，Ea所产生的挡墙抗倾覆和抗侧滑Ks、Kt均未大于1.3、1.5，只达到1.0，经过多次复核后交给甲方审核，我们所验算的结果是完全正确的。
在此条件下，我们提出如上图所示的修改图，并附上计算公式，甲方经过验算确认我们所提出的方案是可行的，完全满足了设计、施工工艺要求，决定按此方案进行施工，并提出挡墙施工过程中和施工完毕后、主体施工过程中和施工完毕后进行沉降和位移观测，经过观测，挡墙沉降36mm、位移15mm，完全满足原确定的50mm和20mm要求。
从这上点可以看出，对有特殊要求的挡墙，我们首先应将地基土质、墙背回填土质进行试验，确定土体的容重、比重、含水量、压实系数等，再根据这些数据结合挡墙自重，挡墙倾角，挡墙上水平、垂直荷载及产生的动荷载，进行全面的验算、分析，确定出最合理的挡墙倾角、基础大小、墙身大小及挡墙内摩擦角，这样即可安全施工，又节省费用，做到有技术数据、施工数据、安全可靠的目的。
2挡墙基础施工
2.1土方开挖
2.1.1开挖深度
机械开挖时，留500mm人工开挖，确保地基土质不被破坏，而在施工中，若开挖深度达不到验算后的要求深度，地基承载力、挡墙的抗倾覆、抗侧滑都达不到。
基础的埋深与开挖深度密切相关，埋深与挡墙墙背土压力也有关联。
挡土墙基底倾角α0：即施工中提到的基底倒坡，我们在施工中，往往会忽略此项，而倾角α0在挡墙施工中很关健，从抗滑安全系数Ks中可以看出，α0越大，Ks≥1.3就越大，挡墙越安全。我们在开挖土方时，倒坡开挖好后，其高差应大于250mm。
2.1.2地下水位及基坑排水
出现了地下水后，我们应当采取集中排水的方式，将基坑内水及时排出，同时基坑挖好后立即施工基础，将地下水封堵在原位，对地表水我们可以将其引出基坑外，不流入基坑内，这是基坑开挖时的关键一步。
2.1.3土方支护
对于出水量大，土方倒塌，背面土体高的挡墙，我们应当及时采取支撑措施，支撑好坏直接影响着挡墙基础施工及开挖的安全。
综合来说，挡墙基础施工关键在于施工速度要快，并且是连续施工。
2.2基础浇筑
针对厂区内挡土墙的特殊用途，结合地下水多，基坑土质较差的基础，我们采用砼原槽浇筑的方式，这样即可以加快施工速度，对挡墙的抗倾覆也有好处。原槽浇筑的砼与土体本身能够产生了摩擦力，增加了挡土墙的抗倾覆能力和抗倾滑能力。
3墙身施工
3.1泄水孔的设置
设计中泄水孔一般为2.5~3m的间距，设置成梅花形，这对一般的挡墙可行，而对出水量大，挡背回填量大，墙顶有集中荷载的挡墙来说，泄水孔的设置应根据出水量、墙背厂房荷载来确定，我们以氧化锌试验厂6#挡墙来说：墙身高度6m，墙顶承受灼烧窑车间荷载，墙背出水量大，我们经过实测出水量后，在基础顶起800mm处设置Φ100第一排泄水孔，间距2m；第二排自第一排起1.5m 设置，间距1.5m ，此标高出水量最大；第三排自第二排起2m设置，间距2.5m，泄水孔Φ50，出水量最小，布置成梅花形。经过如上的调整，我们有效地将出水量最大的水份及时排出挡墙，挡墙顶面的荷载也能有效地传递，不因泄水孔而产生竖向裂缝。泄水孔应确保排水通畅，能将墙背的地下水、地表水渗入部分全部排出，不出现积水现象，这一点对厂房挡墙施工十分重要。
3.2墙身施工缝和沉降缝
3.2.1水平施工缝
作为挡土墙来说，水平施工缝应当设置较少，或者不设置，若须设置，一般设置在基础与墙身之间。墙身高度大于4m的挡墙，墙身设置施工缝应在墙顶下1.5~3m范围内，以减少主动土对挡墙的堆力而产生水平裂缝。在设有施工缝处，我们通常用钢筋来连结两个施工缝，钢筋一般用Φ16~Φ20，两边锚入墙身不少于35d。
3.2.2沉降缝
沉降缝对每种挡土墙都应设置，一般以10~20m设置一道，对顶面承受垂直荷载、墙背土体压力较大、墙身较高的挡土墙，设置的沉降缝要求更高，一般以20m设置一道，对地基土质出入较大、土质较差的挡土墙，沉降缝以10m设置一道，对工业厂区即有水平动荷载、垂直荷载，又有厂房荷载和土体的侧向压力作用的挡墙，在设置施工缝时，应如何处理呢？我们还是拿6#挡墙来说，我们首先从基础土质出发，基础土质较差，基坑出水量较大，土质为淤泥质土，液化快，从此出发，沉降缝应10m设置一道。墙身高度为6m，墙身自重大，并且墙背为回填土，灼烧窑内设备较多，窑体重量达到12吨，对挡墙的侧压力较大，从此出发，沉降缝应20米设一道。如此一来，沉降缝就出现两种设置方法，采用哪一种，对灼烧窑柱及屋面系统来说都不利，对主体来说，灼烧窑一边支撑在6#挡墙上，以挡墙作为基础，其沉降量应当≤30mm。从这一点出发，我们根据土质情况，在基底设置500厚毛石垫层后，再浇筑基础砼，沉降缝16m设置一道，缝内用30mm厚泡沫板，外浇筑沥青油膏，而在墙顶设置一道钢筋砼地梁，以减小灼烧窑的沉降。经过这样的处理，灼烧窑主体施工完毕后，主体整体沉降了22mm。
3.3墙高4m以上的砼施工
由于厂区内挡墙有其特殊的用途，其高度和断面都较大，砼量大，挡墙施工完毕后方可施工厂房，只考虑一般的施工方法是远远不够的，为加快施工速度，降低人工费，我们应大量采用机械施工，如基础土方采用机械开挖，砼原槽浇筑，墙身采用大模板施工、对拉加固，用砼泵浇筑，大大提高机械化施工水平，加快施工速度，提高劳动生产力。
4墙背回填
4.1墙背回填土的选择
墙背回填土一般采用粘性土、砂土等，而对做厂房基础的挡墙来说，对回填料的选择应加以分析，最主要是即要达到承载力要求，不使主体沉降，又能够使地下水全部排出，这样一来，填料应有较大的干密度，一般在1.85~2.3kN/m3之间，吸水饱和度较小，较难液化的填料。在这种情况下，我们通常采用石渣和粘性土按3：1的比例进行搅合后回填墙背，并分层进行夯实、碾压。经过试验，回填土最大干密度≥2.3KN/m3，最佳含水率≤10%，压实系数达到96%，完全达到厂房地基承载力要求。
4.2墙背设置反滤堆
一般挡墙反滤堆只设置在有泄水孔部分，大小为0.6*0.6*0.8m，如此一来，墙背水份只有在土体中充满后方可进入反滤堆而排出，对厂房内挡墙来说，若回填土中充满水份，回填土由吸水饱和状态变成流塑状态，进而完全失去塑性，内摩擦角为零，变成流态，完全依附于挡墙背后。此时土体对挡墙产生的侧压力最大，对挡墙而言，此种情况是最不利的，在厂房内若发生此种情况，挡墙就会出现侧移、倾覆、出现裂缝、地坪下沉等现象，造成无法挽回的损失。
若要将水份全部排出，不使回填土浸泡在水中，我们只有将反滤堆顺挡墙连通，并在出水面设置一层反滤堆，厚度一般为0.5~1.0m之间，其上下用土工布隔开，此土工而具有滤水作用，经过碾压夯实，水依然能排出挡墙外，达到反滤层的排水作用。
待厂房主体、地坪施工完毕后，须设置排水沟，回填土顶部全部用砼地坪覆盖，完全封闭地表水流入回填土内，让地表水通畅排入水沟内。
5总结
挡土墙施工要根据现场情况（地质、地形、排水情况）、气候条件、工艺要求等进行施工，而对工业厂区内的挡土墙我们首先应作充分的验算，在满足设计要求的情况下，编制专项施工方案，报甲方审批后进行施工，方案中应着重考虑挡墙基础施工（土方开挖、排水、支护等）、墙身施工和墙背回填，还应考虑挡墙下沉时对上部结构的影响程度等。
总而言之，挡土墙其主要作用还是挡土，作为其他用途时，应具有相应的设计图和承担相应的经济费用。
论文作者:李洪洲
论文发表刊物:《低碳地产》2015年第4期
论文发表时间:2016/8/19
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