高扶壁式擋土墻的構(gòu)造及計(jì)算要點(diǎn)一、高扶壁式擋土墻的構(gòu)造組成高扶壁式擋土墻屬于鋼筋混凝土薄壁結(jié)構(gòu)，適用于墻高≥6m、場(chǎng)地狹窄且對(duì)擋墻占地要求嚴(yán)格的市政、公路、水利工程，主要由墻板、扶壁、基礎(chǔ)三部分組成，各部件協(xié)同受力，可有效減小墻體自重，提升抗變形能力。1.1墻板（墻面）功能：直接承受墻后填土的土壓力，將荷載傳遞至扶壁和基礎(chǔ)，同時(shí)起到擋土、防滲的作用。構(gòu)造要求：截面形式：通常采用矩形薄壁，厚度按墻高確定，頂部厚度≥200mm，底部厚度≥300mm（或取墻高的1/20-1/30），避免因厚度過(guò)小導(dǎo)致開裂；墻面坡度：墻面可設(shè)計(jì)為垂直或仰斜（坡度1:0.05-1:0.2），仰斜墻面可減小主動(dòng)土壓力，降低墻體受力；防滲處理：墻背（與填土接觸側(cè)）需設(shè)置20-30mm厚水泥砂漿抹面，或涂刷水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料，墻身間隔2-3m設(shè)置直徑50-100mm的排水孔（坡度5%，向外傾斜），孔后鋪設(shè)300mm厚碎石反濾層，防止填土滲水導(dǎo)致墻身受凍或土壓力增大；鋼筋配置：墻板縱向（沿墻長(zhǎng)方向）配置受力鋼筋（直徑≥12mm，間距≤200mm），橫向（沿墻高方向）配置分布筋（直徑≥8mm，間距≤250mm），鋼筋保護(hù)層厚度≥30mm（露天環(huán)境），確保墻板抗裂與承載能力。1.2扶壁（肋板）功能：連接墻板與基礎(chǔ)，作為墻板的橫向支撐，減小墻板跨度，分散墻板傳遞的土壓力至基礎(chǔ)，同時(shí)增強(qiáng)墻體整體剛度，防止墻板彎曲變形。構(gòu)造要求：布置間距：扶壁沿墻長(zhǎng)方向均勻布置，間距通常為墻高的0.5-1.0倍（一般3-6m），間距過(guò)大易導(dǎo)致墻板跨中開裂，過(guò)小則增加施工成本；截面形式：采用三角形或梯形截面，根部（與基礎(chǔ)連接端）寬度≥墻高的1/10，頂部（與墻板連接端）寬度≥200mm，高度與墻板一致，肋板厚度≥200mm；連接節(jié)點(diǎn)：扶壁與墻板、基礎(chǔ)連接處需設(shè)置加強(qiáng)鋼筋（如附加箍筋、預(yù)埋鋼板），節(jié)點(diǎn)附近鋼筋間距加密至150mm以內(nèi)，避免應(yīng)力集中導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)開裂；鋼筋配置：扶壁縱向配置主筋（直徑≥16mm，間距≤180mm），橫向配置分布筋（直徑≥10mm，間距≤250mm），主筋需伸入墻板和基礎(chǔ)內(nèi)≥30d（d為鋼筋直徑），確保連接可靠。1.3基礎(chǔ)功能：承受墻板、扶壁傳遞的豎向荷載與水平荷載，將荷載均勻傳遞至地基，防止墻體出現(xiàn)滑移、傾覆或地基沉降。構(gòu)造要求：基礎(chǔ)形式：采用鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，分為底板和趾板（墻趾）兩部分，底板寬度按地基承載力確定（通常為墻高的0.8-1.2倍），趾板長(zhǎng)度≥300mm，厚度與底板一致（≥400mm）；地基處理：基礎(chǔ)底面需鋪設(shè)100-200mm厚級(jí)配碎石墊層（壓實(shí)系數(shù)≥0.95），若地基承載力不足（如軟土地基），需采用換填（碎石或灰土，厚度≥1m）、CFG樁或灰土擠密樁處理，確保地基承載力特征值≥150kPa（一般工程）；鋼筋配置：底板縱向配置受力鋼筋（直徑≥14mm，間距≤180mm），橫向配置分布筋（直徑≥10mm，間距≤250mm），趾板處增設(shè)附加鋼筋（直徑≥16mm，延伸長(zhǎng)度≥500mm），防止趾板受拉破壞；沉降縫與伸縮縫：沿墻長(zhǎng)方向每隔10-15m設(shè)置一道縫（寬度20-30mm），沉降縫與伸縮縫合并設(shè)置，縫內(nèi)填充瀝青木板或橡膠止水帶，防止因溫度變化或地基不均勻沉降導(dǎo)致墻體開裂。二、高扶壁式擋土墻的計(jì)算要點(diǎn)高扶壁式擋土墻計(jì)算需結(jié)合《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD30-2015）、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010），重點(diǎn)驗(yàn)證整體穩(wěn)定性（抗滑、抗傾覆）、地基承載力、構(gòu)件強(qiáng)度（墻板、扶壁）三大核心指標(biāo)，計(jì)算荷載主要包括墻身自重、填土自重、主動(dòng)土壓力、車輛荷載（若為道路工程）、水壓力（地下水位較高時(shí)）。2.1荷載計(jì)算2.1.1主動(dòng)土壓力計(jì)算（核心荷載）采用庫(kù)侖土壓力理論或朗肯土壓力理論計(jì)算，通常優(yōu)先采用庫(kù)侖理論（適用于任意填土坡度與墻面坡度），公式如下：E_a=\frac{1}{2}\gammaH^2K_aE_a：主動(dòng)土壓力合力（kN/m，沿墻長(zhǎng)方向取1m計(jì)算）；\gamma：填土重度（kN/m3，天然狀態(tài)下一般取18-20kN/m3，飽和狀態(tài)下取20-22kN/m3）；H：擋墻計(jì)算高度（m，從基礎(chǔ)底面至填土頂面）；K_a：主動(dòng)土壓力系數(shù)，按庫(kù)侖公式計(jì)算：K_a=\frac{\sin^2(\alpha+\varphi)}{\sin^2\alpha\sin(\alpha-\delta)\left[1+\sqrt{\frac{\sin(\varphi+\delta)\sin(\varphi-\beta)}{\sin(\alpha-\delta)\sin(\alpha+\beta)}}\right]^2}\alpha：墻面與水平面的夾角（垂直墻面時(shí)\alpha=90^\circ，仰斜墻面\alpha>90^\circ）；\varphi：填土內(nèi)摩擦角（°，碎石土取30-40°，粘性土取20-30°，需通過(guò)土工試驗(yàn)確定）；\delta：土與墻面的摩擦角（°，混凝土墻面與填土摩擦角取0.3\varphi-0.5\varphi）；\beta：填土頂面與水平面的夾角（°，無(wú)荷載時(shí)\beta=0^\circ，有荷載時(shí)按實(shí)際坡度計(jì)算）。2.1.2車輛荷載換算若擋墻為道路擋土墻，需將車輛荷載換算為等效均布土壓力，作用于填土頂面，換算高度h_0（m）公式如下：h_0=\frac{q}{\gamma}q：等效均布荷載（kPa，公路-Ⅰ級(jí)取10kPa，公路-Ⅱ級(jí)取8kPa，城市道路按設(shè)計(jì)荷載確定）；換算后總土壓力高度為H+h_0，按上述主動(dòng)土壓力公式重新計(jì)算E_a。2.1.3其他荷載墻身自重：按鋼筋混凝土重度\gamma_c=25kN/m?3計(jì)算，分別計(jì)算墻板、扶壁、基礎(chǔ)的體積，匯總得到每延米擋墻自重G（kN/m）；水壓力：當(dāng)?shù)叵滤桓哂诨A(chǔ)底面時(shí)，需計(jì)算靜水壓力，水平水壓力合力E_w=0.5\gamma_wH_w^2（\gamma_w=10kN/m?3，H_w為水位高度），垂直水壓力按浮力計(jì)算，扣除相應(yīng)自重。2.2整體穩(wěn)定性計(jì)算2.2.1抗滑穩(wěn)定性計(jì)算驗(yàn)證擋墻在水平荷載（主動(dòng)土壓力、水壓力）作用下，基礎(chǔ)底面沿地基表面滑動(dòng)的抵抗能力，安全系數(shù)K_s需滿足K_s\geq1.3（一般工程），公式如下：K_s=\frac{(G+E_{v})f}{E_{h}}G：擋墻每延米自重（kN/m）；E_v：主動(dòng)土壓力的豎向分力（kN/m，E_v=E_a\sin(\alpha-\delta)）；E_h：主動(dòng)土壓力的水平分力（kN/m，E_h=E_a\cos(\alpha-\delta)，若有水壓力需疊加E_w）；f：基礎(chǔ)底面與地基土的摩擦系數(shù)（需通過(guò)土工試驗(yàn)確定，碎石土取0.4-0.6，粘性土取0.25-0.4）。注意：若K_s<1.3，需采取加固措施，如加寬基礎(chǔ)底板、設(shè)置防滑榫（嵌入地基深度≥500mm）、換填摩擦系數(shù)更大的地基土。2.2.2抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算驗(yàn)證擋墻在水平荷載作用下，繞基礎(chǔ)趾板邊緣（傾覆點(diǎn)）轉(zhuǎn)動(dòng)的抵抗能力，安全系數(shù)K_t\geq1.5（一般工程），公式如下：K_t=\frac{Gx_0+E_vx_1}{E_hz_1}x_0：擋墻自重合力作用點(diǎn)至傾覆點(diǎn)的水平距離（m，按基礎(chǔ)底板形心位置計(jì)算）；x_1：E_v作用點(diǎn)至傾覆點(diǎn)的水平距離（m，E_v作用于主動(dòng)土壓力合力作用點(diǎn)的豎向投影位置）；z_1：E_h作用點(diǎn)至傾覆點(diǎn)的垂直距離（m，主動(dòng)土壓力合力作用點(diǎn)高度為H/3，水壓力作用點(diǎn)高度為H_w/2）。注意：若K_t<1.5，可通過(guò)增加基礎(chǔ)趾板長(zhǎng)度、增大墻身自重（如加厚底板）、減小填土內(nèi)摩擦角（保守取值）等方式調(diào)整。2.3地基承載力計(jì)算驗(yàn)證基礎(chǔ)底面地基應(yīng)力是否超過(guò)地基承載力特征值，需滿足兩個(gè)條件：基底平均應(yīng)力：p_k\leqf_ap_k=\frac{G+E_v}{A}A：基礎(chǔ)底板每延米受力面積（m2，A=B\times1，B為底板寬度）；f_a：地基承載力特征值（kPa，需考慮基礎(chǔ)埋深修正，修正后f_a=f_{ak}+\eta_d\gamma_m(d-0.5)，f_{ak}為天然地基承載力，\eta_d為埋深修正系數(shù)，\gamma_m為基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度，d為基礎(chǔ)埋深）。基底最大應(yīng)力：p_{kmax}\leq1.2f_a（避免地基局部破壞）p_{kmax}=\frac{G+E_v}{A}+\frac{M_k}{W}M_k：基底力矩（kN?m/m，M_k=E_hz_1-G(x_0-B/2)-E_v(x_1-B/2)）；W：基礎(chǔ)底板每延米截面抵抗矩（m3/m，W=B^2/6）。注意：若p_{kmax}>1.2f_a，需加寬基礎(chǔ)底板、調(diào)整基礎(chǔ)形心位置（使荷載合力作用點(diǎn)靠近底板中心），或處理地基提高f_a。2.4構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算（鋼筋混凝土部分）2.4.1墻板強(qiáng)度計(jì)算墻板按單向受彎構(gòu)件計(jì)算（沿墻高方向?yàn)槭軓澐较颍?，?jì)算跨徑為扶壁間距L，跨中彎矩M_{max}公式如下：M_{max}=\frac{qL^2}{8}q：墻板單位長(zhǎng)度上的均布荷載（kN/m，由主動(dòng)土壓力的水平分力換算，q=E_h/H，需考慮車輛荷載影響）；按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算受彎承載力，配置縱向受力鋼筋，確保M_{max}\leq\alpha_1f_cbx(h_0-x/2)（\alpha_1為受壓區(qū)混凝土等效矩形應(yīng)力系數(shù)，f_c為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，b為墻板計(jì)算寬度，x為受壓區(qū)高度，h_0為墻板有效高度）。2.4.2扶壁強(qiáng)度計(jì)算扶壁按懸臂梁構(gòu)件計(jì)算（固定端在基礎(chǔ)，自由端在墻板頂部），承受墻板傳遞的集中荷載P（P=qL，q為墻板均布荷載，L為扶壁間距），根部彎矩M_{root}和剪力V_{root}公式如下：M_{root}=P\times\frac{H}{2}V_{root}=P按受彎構(gòu)件計(jì)算根部受彎承載力，配置主筋；按受剪構(gòu)件計(jì)算剪力承載力，若V_{root}>0.7f_tbh_0（f_t為混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值），需配置箍筋或彎起鋼筋，防止剪切破壞。2.4.3基礎(chǔ)強(qiáng)度計(jì)算基礎(chǔ)底板按倒T形受彎構(gòu)件計(jì)算，承受地基反力產(chǎn)生的彎矩，跨中彎矩（沿墻長(zhǎng)方向）公式如下：M_{max}=\frac{p_{kmax}+p_{kmin}}{2}\times\frac{B^2}{8}p_{kmin}：基底最小應(yīng)力（kPa，p_{kmin}=\frac{G+E_v}{A}-\frac{M_k}{W}，需滿足p_{kmin}\geq0，避免基底脫空）；按受彎承載力配置底板受力鋼筋，確?；A(chǔ)抗裂與承載能力。三、計(jì)算注意事項(xiàng)荷載組合：計(jì)算穩(wěn)定性時(shí)采用基本組合（永久荷載+可變荷載，可變荷載分項(xiàng)系數(shù)1.4）；計(jì)算構(gòu)件強(qiáng)度時(shí)采用承載能力極限