赵广强 黄明

摘 要：悬臂式挡土墙具有结构自重轻，底板刚度大等优点，广泛的应用于地基承载力较低的填方工程。通过对悬臂式挡土墙设计要点的探讨，总结了悬臂式挡土墙设计的步骤以及构造要求，可为设计人员提供一些参考。

关键词：悬臂式挡土墙；抗倾覆；抗滑移

1 前言

悬臂式挡土墙作为一种轻型支挡结构，其抗倾覆、抗滑移滑主要取决于墙身自重和墙底板以上填土的重力效应。由于挡土墙采用钢筋混凝土结构，使其结构厚度减小，自重减轻，节省了圬工材料。另外，钢筋混凝土底板刚度较大，提高了挡土墙在地基承载力较低条件下的适应性。因此，悬臂式挡土墙的优点主要体现在结构尺寸小，自重轻，便于在石料缺乏和地基承载力较低的填方地段使用[1]。

2 悬臂式挡墙设计要点

2.1 拟定墙身截面尺寸

悬臂式挡墙由墙面板、墙趾板和墙踵板组成，为了便于施工，墙背做成竖直面，墙面可做成1：0.02～1：0.05的斜坡，具体坡度值根据墙身的强度和刚度确定。当挡土墙高度不大时，立臂可做成等厚的，墙顶的宽度不应小于200mm，当墙较高时，宜在立臂下部将截面加厚[2]。

墙址板和墙踵板一般水平设置，通常做成变厚度，底面水平，顶面则从与立臂连接处向两侧倾斜。通常底板的宽度由墙的整体稳定性决定，一般可取墙高度H的0.6～0.8倍，当遇软弱地基或地下水较高时，可适当增大。

墙踵板长度由墙身抗滑稳定验算确定，并具有一定的刚度。靠近立臂处一般取墙高的1/12～1/10，且不应小于300mm，远离立臂段的厚度不应小于200mm。

墙趾板长度根据全墙抗倾覆稳定性、基底压力和偏心距等条件确定，宽度一般取0.15B～0.3B，其厚度与墙踵板相同。

2.2 荷载计算

①土压力计算：一般在墙长方向按每延米进行计算，通常采取以下三种方法：

（1）按库仑土压力理论计算。用墙踵的竖直面作为假想墙背，还可以将墙踵下缘与立臂上边缘的连线为假想墙背进行计算，此时墙背摩擦角δ值取土的内摩擦角φ，ρ应为假想墙背的倾角。

（2）按朗肯土压力理论计算。用墙踵的竖直面作为假想墙背，按朗肯理论进行计算。

（3）按第二破裂面理论计算。当墙踵下边缘与立臂上边缘的连线的倾角大于临界角，墙后填土中将出现第二破裂面，则应按第二破裂面理论计算。

臨界角按下式进行计算（其中φ和β分别为土的内摩擦角和坡顶面倾角）

②竖向荷载的计算：包括立臂自重、底板自重和作用在墙踵板上的竖向荷载（包括上部的填土自重和地表均布荷载），并计算每一荷载到墙趾处的水平距离，分别为x1、x2、x3。

2.3 抗倾覆和抗滑移稳定验算

②抗滑移稳定性验算[3]

其中[Gik]竖向力总和；[μ]土对挡土墙基底的摩擦系数；[Eax]主动土压力水平分量

2.4 地基承载力验算

总的竖向力到墙趾处的距离为

2.5 悬臂式挡墙结构设计

（1）力臂设计。立臂为固定在墙底板上的悬臂梁，主要承受墙后的主动土压力，不考虑墙前的被动土压力，立臂较薄，自重忽略不计，立臂按悬臂梁受弯构件计算。

计算立臂底部的弯矩设计值[Mlb]进行配筋，计算立臂底部的弯矩标准值[Mlbk]进行裂缝验算。

（2）墙踵板设计。墙踵板是以立臂底端为固定端的悬臂梁，墙踵板上作用有假想墙背与墙背之间的土体的自重、墙踵板自重、地基反力、地下水浮力等荷载作用。计算墙踵板固定端的弯矩设计值进行墙踵板设计配筋，并取弯矩标准值进行裂缝验算。

（3）墙趾板设计。墙趾板的内力计算类似于墙踵板，墙趾处也视为以立臂底端为固定端的悬臂梁。墙趾板上作用有墙趾板自重、上覆土体自重、地基反力等荷载作用，计算墙踵板固定端的弯矩设计值进行墙踵板设计配筋，并取弯矩标准值进行裂缝验算。

3 悬臂式挡墙设计步骤

悬臂式挡土墙设计包括四个步骤：（1）根据支挡环境的需要拟定墙高和相应的墙身结构尺寸，在墙体的延伸方向一般取一延米计算。（2）根据拟定的墙体结构尺寸，确定结构荷载（墙身自重、土压力、填土重力），由此进行墙体的抗滑、抗倾覆稳定性验算，确认是否需要在底板上加凸榫。（3）底板地基承载力验算，确认底板尺寸是否满足要求。（4）墙身结构设计及裂缝宽度验算。

4 构造要求

悬臂式挡土墙设计的一般规定：

（1）悬臂式挡土墙高度不宜大于6m，当墙高大于6m时，宜在墙面板前加肋。

（2）悬臂式挡土墙的基础埋置深度应符合下列要求：①一般情况下，基础埋置深度不小于1.0m；②当水流冲刷时，基础埋置深度在冲刷线下不小于1.0m。

（3）悬臂式挡墙位于纵向坡度大于5%的斜坡时，基底应做成台阶形。对软弱地基和填方地基，当地基承载力不满足设计要求时，应进行地基处理或采用桩基础方案。

（4）悬臂式挡墙纵向伸缩缝间距宜采用10m～15m[4]。宜在不同结构单元处和基底的地层变化处设置沉降缝。伸缩缝和沉降缝可合并设置。缝宽均采用20mm～30mm，缝内填塞沥青麻筋或沥青木板，塞入深度不得小于20mm。

（5）挡土墙上应设置排水孔，按上下左右每隔2m～3m交错设置。排水孔的坡度为5%，向墙外为下坡，其进水侧应设置反滤层，厚度不得小于0.3m，在最低一排排水孔的进水口下部应设置隔水层。当墙背填料为细粒土时，应在最底排排水孔至墙顶以下0.5m高度以内，填筑不小于0.3m的砂砾石或土工合成材料作为反滤层，反滤层的顶部与下部应设置隔水层。

（6）墙后填土应在墙身混凝土强度达到设计强度的70%后方可进行，填料应分层夯实。

（7）悬臂式挡墙的混凝土强度等级应根据结构承载力和所处环境类别确定，且不低于C25。立臂的混凝土保护层厚度不应小于35mm，底板的保护层厚度不应小于40mm。受力钢筋直径不应小于12mm，间距不宜大于250mm。

5 结论

本文通过对悬臂式挡土墙设计要点的论述，总结了悬臂式挡土墙的设计步骤，归纳了悬臂式挡土墙的构造要求，为设计者提供了一些参考。

参考文献：

[1] 陈忠达.公路挡土墙设计[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2] 姜旭东，丰正伟.钢筋混凝土悬臂式挡土墙截面设计实用方法[J].山西建筑，2010（6）.

[3] GB 50007—2011.建筑地基基础设计规范[S].

[4] 朱彦鹏等.支挡结构设计[M].高等教育出版社.