高填方區建筑邊坡衡重式擋土墻的設計與應用

重力式擋土墻，指的是依靠墻身自重抵抗土體側壓力的擋土墻，可用塊石、片石、混凝土預制塊作為砌體，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，重力式擋土墻在我國建筑、鐵路、公路、水利、港灣、礦山等工程中得到廣泛的應用。

根據墻背傾斜情況，重力式擋墻可分為俯斜式擋墻、仰斜式擋墻、直立式擋墻和衡重式擋墻以及其他形式擋墻，其中衡重式擋土墻指的是利用衡重臺上部填土的重力而墻體重心后移以抵抗土體側壓力的擋土墻，其最大優點是可利用衡重平臺上的填土重、迫使墻身整體重心后移，使基底應力趨于均衡，增加了墻身的穩定性。常見的重力式擋土墻高度一般在5～6 m以下，大多采用結構簡單的梯形截面形式，對于超高重力式擋土墻（一般指6m以上的擋墻）一般采用衡重力式擋土墻支護形式。

由于重力式擋土墻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。當地基較好，擋土墻高度不大，當地又有可用石料時，應當首先選用重力式擋土墻，但支擋高度較高，地基又存在較厚軟弱土層時，選用重力式擋土墻作為支擋結構就存在一定的難度。本以湖南長沙岳麓山大學城院士?專家村2#邊坡支護工程為實例，介紹了此種情況下重力式擋土墻類型中衡重式擋土墻的設計與應用。

1．工程概況

岳麓山大學城院士?專家村2#邊坡位于長沙市岳麓區五星村，二環線以北，場地原始地貌單元屬低山丘陵，擬支護邊坡目前為現狀山體邊坡（見圖1），坡度約20~30度，本次擋土墻支護高度約10m，為填方區邊坡支護，坡底距離擬建擋土墻4m處，為一小區道路，路寬6m，擬建擋土墻墻腳外側為現狀斜坡（見圖2），坡頂將修建多棟別墅建筑，層高3~4層，距離邊坡擬建擋土墻墻角約11~15m。部分地段擬建擋土墻地基存在較厚的回填土，厚度約3~4m，

本次邊坡擋土墻工程為永久性支護，邊坡安全等級為一級，結構重要性系數為1.1，設計使用年限為50年。   

圖1 擬支護邊坡（右側）

圖2 擬建擋土墻墻腳外側現狀斜坡（道路下方）

2．地層分布及地下水情況

地層：根據勘察報告，邊坡主要土層為：① 人工填土；② 植物層；③ 第四系沖洪積粉質粘土；④ 第四系殘積粉質粘土；⑤ 強風化石英砂巖；⑥ 中風化石英砂巖。

地下水：場地地下水分為上層滯水和基巖裂隙水類型，主要賦存于人工填土及第四系土層的上層滯水類型，接受大氣降水的補給，水位因季節而異，水量較小。

3．擋土墻常見破壞模式

擋土墻常見的破壞模式主要有：

（1）傾覆式破壞，由于各種原因，擋土墻無法承受側向土壓力，從而發生傾覆式破壞。

（2）滑移式破壞，由于地基不良或者持力層土體結構變化，導致沿擋土墻基礎底面發生滑動，從而發生滑移式破壞。

（3）產生接近于圓弧狀的滑動面，由于擋土墻地基存在軟弱層，沿軟弱層發生圓弧滑動破壞，從而喪失穩定性。

（4）擋土墻自身截面強度不夠，受側向土壓力之后，墻體發生開裂、外鼓，從而發生沿墻體截面的剪切破壞。

（5）基礎承載力不足，導致擋土墻沉降不均勻，從而發生墻體開裂、錯斷。

4．支擋結構設計

案例邊坡支護高度10m，采用重力式擋土墻支護，部分地段存在較厚的回填土，如果擋土墻基礎直接落于回填土上，則會因為承載力不足而產生破壞，此外，因擋土墻墻腳外側存在斜坡，邊坡可能在回填土范圍內發生圓弧滑動，從外側斜坡體坡體剪出，發生整體失穩。

根據現場地質地形情況，案例邊坡根據兩種不同地質情況作出兩種不同的支護結構：

（1）地基較好，承載力足夠：采用“毛石砼承臺+漿砌片石衡重式擋土墻”支護結構（見圖3）。衡重式擋土墻高度8m，毛石砼基礎（見圖4）高出地面2m，總支護高度10m，毛石砼基礎埋深1.5m。為增強擋土墻與毛石砼基礎之間的抗滑力，兩者接觸面設置凸榫。該種支護方式擋土墻高度8m，毛石砼基礎作為擋土墻的基礎，避免了規范中土質邊坡重力式擋土墻支護高度不宜大于8m的規定。

圖3 支護剖面圖（代表性剖面1）

圖4 毛石砼基礎圖

（2）地基差，承載力不夠：采用“鋼筋砼樁基承臺+漿砌片石衡重式擋土墻”支護結構（見圖5）。該段地基存在較厚回填土，除了需要解決承載力問題，還需考慮整個邊坡在回填土內發生圓弧滑動破壞引起整個邊坡失穩的現象（見圖6）。綜合各種情況，該段基礎采用采用鋼筋砼樁基承臺形式，同時在樁上設置一排錨索，承臺上為衡重式擋土墻，墻高8m，該種支護結構即解決了承載力問題，又避免了坡體失穩破壞。

圖5 支護剖面圖（代表性剖面2）

圖6 可能滑動的圓弧面

5．結語

衡重式擋土墻作為邊坡支護的一種常見支擋結構，簡單經濟，施工方便，本文以岳麓山大學城院士?專家村2#邊坡衡重式擋土墻支護結構為例，較為詳細的介紹了高度高于8m，且地基存在軟弱層的擋土墻支護形式，對類似工程具有一定的借鑒意義。