浅析悬臂式挡墙底板设计

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摘要：钢筋混凝土悬臂式挡墙具有体积小，自重轻，挡土高度较高，经济指标好的特点，在城市道路、公路中得到了广泛使用。本文根据江苏宜兴市长桥河街驳岸挡墙的实例，通过墙趾板长、墙踵板长对挡墙的稳定性和地基应力的影响进行对比分析，得出了悬臂式钢筋混凝土挡墙设计时的一些要点，并对凸榫的设计与应用提出了一些建议，在挡墙的设计与施工中有较大的实用价值。

关键词：悬臂式挡墙 墙址 墙踵凸榫

中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号：

0 引言

悬臂式钢筋混凝土挡墙由于断面简单，施工方便，在工程建设中使用较为普遍，尤其是在公园、住宅小区和小河驳岸中，更是得到了广泛的应用。

悬臂式挡墙由立板和底板两部分组成。底板一般水平设置，由墙踵板和墙趾板两部分组成，其长度和厚度根据挡滑动稳定性，倾覆稳定性，基底应力和偏心距等条件来确定。在悬臂式钢筋混凝土挡墙的设计过程中，常面临以下几个问题：（一）墙体的滑动稳定性、倾覆稳定性无法满足规范设计要求；（二）基底最大压应力超过地基容许压应力强度；（三）单纯调整挡墙结构尺寸，易造成工程造价偏高而不经济。为此，技术设计人员需结合工程实际地质条件，合理设计挡墙的基底结构尺寸，并采取一些有效的抗滑措施，如将墙底设置成斜基底或设置凸榫，以此来满足工程实际需要。

1、工程概况

江苏宜兴市长桥河商业步行街是宜兴市正在建设中的第一条现代化、高档次、有地方特色的商业步行街，呈东西走向，由长桥河划分为南北两大部分，长约670m。现状该地段的长桥河驳岸经过多年的加固、改造，不但在外观上显得陈旧，而且材料类型和形状不一，且已老化，不能满足今后的需求。规划中对长桥河两侧的旧驳岸进行改造，拆除旧驳岸，采用悬臂式挡墙作为驳岸的支挡结构，并在迎水面上贴装饰材料。

悬臂式挡墙的墙顶标高为+4.3m，河底标高为-1.1m，规划常水位标高为+3.3m，挡墙后的土层自上而下为：

①杂填土， 厚度2.4m ,松散状

②淤泥质粘土，厚度3.9m，流塑状

③粘土，厚度5.4m，可-硬塑状

④碎石土，厚度8m，中密-密实状

2、驳岸挡墙的设计与分析

悬臂式挡墙计算一般包括：土压力计算、滑动稳定性验算、倾覆稳定性验算、地基应力及偏心距验算等。现初步拟定挡墙的几何尺寸，然后再逐步进行验算。挡墙的尺寸为：墙项宽0.3m，墙趾覆土0.6m，底板厚0.5m，则墙高6.5m，墙底位于第③层粘土层中。

根据朗金理论，对驳岸挡墙进行设计验算。

根据《公路设计手册---路基》有关规范，悬臂式挡墙的土压力可按第二破裂面计算，当第二破裂面不能形成时，可用墙踵下缘与墙顶内缘的连线作为假想墙背进行计算，但一般情况下，也可用通过墙踵的竖直面作为假想墙背进行土压力计算。

图一挡墙结构尺寸图图二 挡墙受力分析图

由于该挡墙为浸水的驳岸墙，基底为摩擦系数较小，不宜设倾斜基底，而设置抗滑榫。根据墙趾和墙踵长度分别计算出抗滑安全系数、抗倾覆安全系数、偏心距、最大压应力、最小压应力和基底平均应力，如表一、表二所示。

表1墙趾板长1.0m时墙踵板长变化对挡墙验算的影响

表2墙踵板长1.5m时墙趾板长变化对挡墙验算的影响

从表1、表2中可以看出，当墙趾板长1.0m，墙踵板长1.5m时，挡墙结构尺寸达到最优，能满足要求。墙趾板长对调整墙底应力有较大的帮助，通过加长墙趾的长度，能有效地调整墙底应力，降低墙底的最大主应力，增强墙体的抗倾覆稳定性；而墙踵板长能增加墙后土体的重量，增强墙体的抗滑稳定性。

在一般悬臂式钢筋混凝土挡土墙的设计当中，考虑到施工实际工况和安全因素的影响，一般都不考虑墙前被动土压力对墙体的影响，故在设计过程中，常因为墙体的抗滑稳定性得不到满足，需要对墙体采取一定的有效措施，如重力式挡土墙常采取斜基底，悬臂式混凝土挡墙采取凸榫，下面对采用抗滑措施的的挡土墙进行设计简析：

图三 倾斜基底图四凸榫基底

为了增加挡土墙的抗滑动稳定性，常将基底做成向内倾斜，如图三所示。此时滑动稳定性系数Kc便可增大为：

式中：为基底倾斜角

斜基底一般用于重力式挡土墙中，而对于一般的悬臂式钢筋混凝土挡墙，大多使用凸榫基底来增加其抗滑稳定性，如图四所示。

表3墙踵板长1.5m,墙趾板长1.0m时凸榫的位置变化对挡墙的影响

从表3可以看出，凸榫的位置主要对挡墙抗滑稳定性影响较大，对其他参数影响较小；从上述公式及图表中可以看出凸榫的抗滑力主要与凸榫处基底的压应力呈线性关系，即凸榫处基底的压应力越大，凸榫的抗滑力也越大，凸榫处基底的压应力越小，凸榫的抗滑力亦越小。

3、结论

①通过工程实践的对比分析可知，墙趾板长主要是调整挡墙的抗倾覆稳定性和最大压应力，墙踵板长主要是调整滑动稳定性，设计时应根据挡墙的实际情况进行调整。

②凸榫能大大增强挡墙的抗滑稳定性，其抗滑力与凸榫处基底的压应力成线性关系，即凸榫处基底的压应力越大，凸榫的抗滑力也越大；凸榫处基底的压应力越小，凸榫的抗滑力也越小。

③悬臂式挡墙的设计应综合考虑挡墙结构的几何尺寸，如不能满足规范设计要求时，单纯地改变挡墙的结构尺寸容易造成工程造价偏高而不经济，而需采用一些综合措施来满足设计施工要求。

参考文献

⑴交通部第二公路勘察设计院主编公路设计手册---路基北京：人民交通出版社2001

⑵建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）北京：中国建筑工业出版社2003

⑶陈希哲土力学地基基础（第三版）北京：清华大学出版社 1999

⑷尉希成周美玲编著支挡结构设计手册北京：中国建筑工业出版社2004

⑸顾慰慈著 挡土墙土压力计算手册北京：中国建筑工业出版社2005