浅谈挡土墙设计中参数控制要点

浅谈挡土墙设计中参数控制要点

杨娉

成都基准方中设计有限公司武汉分公司

随着城市土地的日益紧缺，汽车交通的日益普及，地下停车库也越来越多，地下室外墙的设计也开始常态化。而外墙的设计，参数开关较多，参数取值的不同，会导致外墙配筋值有较大的差异，为确定其统一性。现将外墙设计的各参数梳理如下：

1、荷载

竖向荷载有上部及各层地下室顶板传来的荷载（顶板上覆土重量容易忽略）和外墙自重；水平荷载有室外地坪活荷载、侧向土压力、地下水压力、人防等效静荷载以及可能的相邻建筑物的附加荷载。

1.1室外地坪活荷载：

一般民用建筑的室外地面（包括可能停放消防车的室外地面）活荷载可取5kN/m2。有特殊较重荷载时，按实际情况确定。

1.2水压力：

根据地勘报告提供的水位进行设计。

1.3土压力：

1.3.1当地下室采用大开挖方式，无护坡桩或连续墙支护时，外墙承受的土压力宜取静止土压力，土压力系数K0，对一般固结土可取K0=1-sinφ(φ为土的有效内摩擦角)，一般情况可取0.5。

1.3.2当地下室施工采用护坡桩或连续墙支护时，外墙土压力计算中可以考虑基坑支护与外墙的共同作用，或按静止土压力乘以折减系数0.66近似计算，Ka=0.5×0.66=0.33，相当于主动土压力。

1.4水土分算与水土合算

采取水土分算还是水土合算，主要取决于土体的渗透性。工程上处于安全考虑，一般均按水土分算考虑。

当采用渗透性好的土（如砂土、碎石土）回填时，采用水头分算。所谓水土分算，即分别计算水、土压力，将二者之和做为总的侧压力，计算土压力时取土的浮重度（取11KN/m3），计算水压力时取抗浮水头。由于土体中的水压力与孔隙中的自由水及其渗透性密切相关，即使是透水性好的土之间也总存在着透水性的差别，例如砂土的渗透系数Ks=1.0m/d，而碎石土的渗透性可能达到Ks=500m/d。如此大差异的水头差均按全水头计算显然过于笼统。工程实践表明，水土分算对大多数土层来水，基本上均偏大。而水土合算，实质即为不考虑水压力的作用。认为土空隙中的水均为结合水，没有自由水，因此不能形成水压力。土颗粒与其空隙中的水是一个整体，直接用土的饱和重度计算土体侧压力即可。然而这一系数仅适用于渗透系数为0的不透水层，实际情况下完全不透水的土层是不存在的，因此水土合算在岩土工程界存在一定的争论。

2、计算简图

2.1外墙按支承条件可能是单向板，也可能是双向板。工程中通常情况下外墙底部与刚度很大的基础底板或基础梁相连，可认为是嵌固端；外墙顶部与楼层板相连，楼层板相对于外墙而言平面外刚度很小，对外墙的约束很弱。所以，外墙顶部应按铰接考虑。地下室中间层也按连续铰支座考虑。这样，外墙就如同下端嵌固、中间和上端为铰支的单跨或多跨（视地下室层数而定）连续梁。设计时可简化为截面宽度为1米，高度为墙厚h的连续梁模型计算。可用理正工具箱和Msteel软件计算。

2.2地下室无横墙但外墙上有附壁柱时，除非柱设计时考虑了外墙传来的水平荷载，否则该柱不应作为外墙的支座，仍应按2.1考虑。

3、墙配筋计算

外墙除承受水平荷载外，还承受上部结构及各层地下室顶板传来的荷载和外墙自重等竖向荷载。所以严格来讲，外墙应按偏心受压构件计算配筋。但在实际工程设计中，考虑竖向荷载产生的截面应力很小，而且为了计算方便，仅按墙板平面外受弯计算配筋。或者按偏心受压构件和受弯构件两种计算方法取包络设计。

4、外墙的配筋构造要求

外墙应双层双向配筋。竖向配筋除满足计算要求外，每侧的配筋还不应小于受弯构件的最小配筋率。由于外墙系按竖向单向的单跨板或多跨板计算，水平筋按构造要求设置；考虑到有些板格水平筋受力较大，为控制裂缝开展，水平筋的配筋面积除不应小于相应受力筋面积的1/3外，也应满足受弯构件最小配筋率的要求。当外墙较长时，考虑混凝土收缩及温度变化的影响，还宜适当加大水平筋面积。外墙的配筋宜采用变形钢筋（HRB335级或HRB400级），直径不应小于10mm，间距不应大于200mm；内外侧钢筋之间应设置直径不小于6mm、间距不大于600mm呈梅花形布置的拉结筋。

5、外墙保护层厚度

按《地下工程防水技术规范》4.1.7条三款，“迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm。”，为强制性条文，而混规8.2.2条第4款规定，当地下室墙体采取可靠防水措施时，与土体接触一侧钢筋保护层厚度可适当减小，但不应小于25mm。

6、裂缝及控制方法

外墙混凝土易出现收缩，受到结构本身和基坑边壁等的约束，产生较大的拉应力，直至出现收缩裂缝。外墙配筋量往往由裂缝宽度验算控制，根据《混规》3.4.5条及《防水规范》4.1.7条第2款，一般情况下，挡土墙裂缝应按0.2mm取值。特殊情况下，可酌情增大，依据为《全国民用技术措施》2.6.5条三款“挡土墙裂缝可放大至0.4mm”。但具体增大数值，应由专负与审核审定人沟通确定。

地下室整体超长，应采取相应措施，防止裂缝开展。采取的主要措施：

①补偿收缩混凝土，即在混凝土中渗入微膨胀剂或抗裂剂等。

②设置膨胀带。由于混凝土中膨胀剂的膨胀变形不会与混凝土的早期收缩变形完全补偿，为了实现混凝土连续浇注无缝施工而设置补偿收缩混凝土带，根据一些工程实践，一般墙超过60m可设置膨胀加强带。

③设置后浇带。作为混凝土早期短时期释放约束力的一种技术措施，较长久性变形缝已有很大的改进并广泛任用。

④提高钢筋混凝土的抗拉能力。混凝土应考虑增加抗变形钢筋，对于侧壁，增加水平温度筋，在混凝土面层起强化作用。