1.引言

随着城市化进程的推进，人们生活水平的日益提高，对城市建设不再停留在单一的安全性和功能性，更加注重城市环境、城市竞争力、城市宜居性等综合效益。随着城市发展要求的精细化，对市政基础设施的要求越来越高，常规的挡土墙形式已无法满足市场需求，各种新型、组合型挡土墙形式更是应运而生。我们应从工程实际出发，因地制宜，结合挡土墙的受力、地质条件、土方开挖量、经济效益、外观效果等因素综合分析，合理选用挡土墙类型。

2.各种挡土墙的特点

2.1常规挡土墙

市政项目有别于公路项目，很少出现高挡墙的情况，一般挡土墙高度不会超过6m，市政项目中常规挡土墙主要有重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、舒布洛克生态挡土墙。以往的重力式挡墙多以浆砌块石为主，一方面因为块石原材料的匮乏，另一方面掌握干砌和浆砌手艺的工人越来越少，近年来的重力式挡土墙多为素混凝土浇注。由于其墙身截面大、混凝土用量大、经济性较差、地基承载力要求高等缺点，现已较少使用。舒布洛克生态挡土墙因其美观性和生态性较好，多用于河道驳岸和景观花坛的建设，属于加筋土挡土墙的一种。其因为施工简单、造价较低，曾一度被广泛使用。就无锡地区而言，普遍存在因台后加筋土施工质量不到位，而出现垮塌和歪斜等病害，目前挡土墙高度超过3m一般不再使用舒布洛克生态挡土墙。现如今市政上上最多的挡土墙形式当属悬臂式挡土墙，虽然悬臂式挡土墙对于地基承载力要求较低、耐久性较好，但其存在用钢量大、人工需求大、措施费用高、开挖量（面）大、综合造价高等缺点。

2.2桩（板）式挡土墙

桩板式挡土墙由抗滑锚固桩和桩间挡土板组合而成，于20世纪70年代初在我过首次应用边坡工程，该结构类型多用于山区边坡防护，发展初期多以人工挖孔灌注桩为主。随着人工挖孔灌注桩工艺的逐渐淘汰，钻孔灌注桩桩顶外露面装饰难度大等问题，市政工程项目多以打入式刚性桩代替原灌注桩结构，为增加施工的便捷性，桩间挡土板也逐渐取消，通过刚性桩密打或者相互卡嵌实现桩间挡土和止水。目前市场上用作支挡围护结构的成品刚性桩层出不穷，常见的有波浪桩、仿木桩、壁体桩、平板桩、U型板桩等。这种成品刚性桩因其施工快捷、成桩美观、开挖量（面）小、地质要求低、适应性好、耐久性能好、造型美观、配桩灵活、综合造价低等优势，目前被广泛使用。虽说这种桩式挡土墙的优势明显，但其桩基多为打入桩，设计时要综合考虑施工作业面问题，沉桩的挤土效应问题，沉桩阻力问题，施工精度和桩基转折处的引起的桩间止水问题等。针对项目施工作业面问题，我们可以根据现场条件灵活选用沉桩机械，常见的有履带吊打桩机、桅杆式桩机、自行走式桩机、打桩船等。针对沉桩的挤土效应和沉桩阻力问题，我们可以选用不同的施工方法，在静压、锤击、振动三大工法的基础上还可以搭配高压射水（浆）下沉施工、中掘法施工、搅拌植桩施工、引（钻）孔植桩施工等辅助工艺。针对施工精度和桩基转折处的引起的桩间止水一般可通过桩间设置企口、设置密封槽、预埋式止水胶条、增设止水桩等方式来解决。

2.3空箱式挡土墙

空箱式挡土墙是由底板、前后侧墙、横隔梁组成的箱形结构，箱体内部可填充混凝土、建筑圬工、砂石、土体等材料，通过自身重量来维持稳定。此类挡土墙多采用工厂预制现场拼装，墙体由多个构件拼装而成，上下构件错缝堆砌，相邻构件之间采用阴阳榫口拼接，以其整体性能。上层箱体可根据周边环境需要，预留部分空间回填种植土，种植绿化，亦可在顶部增设顶板，作为人行步道。空箱式挡土墙的优点是预制化程度高、地基承载力要求低、材料用量省、景观生态效果好，但因其开挖量（面）大，需要考虑围堰或降水措施费，目前普及率并不高。

3.挡土墙设计

针对重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、桩（板）式挡土墙这三种常见挡土墙结构的设计，笔者结合现行规范的具体条款，分享一些个人的设计经验。

3.1重力式挡土墙设计

重力式挡土墙的设计，首先应根据《公路路基设计规范》（JTG D30-2015）第5.4节相关基本构造要求，拟定重力式挡土墙基本尺寸。根据经验，当重力式挡土墙的前墙和背墙的坡度分别为（m:1）和（n :1），则在保证1/m+/n≥1/2.5的前提下，挡土墙的截面尺寸基本能满足计算要求。然后根据《公路路基设计规范》（JTG D30-2015）附录H分别进行滑动稳定性验算、倾覆稳定性验算、地基应力验算、基底偏心距验算、整体稳定性验算。另外建议增加墙底截面强度及偏心距验算，即对挡土墙的弯拉强度和裂缝进行控制，可参照《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）第4.0.8、4.0.9条执行。除此之外重力式挡土墙的基础还应满足《公路圬工桥涵设计规范》（JTG D61-2005）第6.1.6条刚性角的要求，如不满足，则应修改基础截面尺寸以满足刚性角的要求。否则应在基础底缘配置钢筋，按照钢筋混凝土悬臂梁计算基础的抗弯承载力。

3.2悬臂式挡土墙设计

悬臂式挡土墙的设计，同样首先应根据《公路路基设计规范》（JTG D30-2015）第5.4节相关基本构造要求，拟定挡墙基本尺寸，其底板宽度一般取墙高的0.8～0.9倍。悬臂式挡土墙依然是参照《公路路基设计规范》（JTG D30-2015）附录H分别进行滑动稳定性验算、倾覆稳定性验算、地基应力验算、基底偏心距验算、整体稳定性验算，另外需根据《公路钢筋混凝土与预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG 3362-2018)验算挡土墙截面强度和裂缝。

3.3桩（板）式挡土墙设计

桩（板）式挡土墙的设计，相较于以上两种挡土墙的设计比较复杂，原因在于没有一本规范对其有着系统而全面的规定。在《公路路基设计规范》（JTG D30-2015）第5.4.12条和5.7.4条对桩和挡土板的截面尺寸及配筋做了相关规定，其部分对桩基的规定应该是在针对于灌注桩而言，并非针对成品预制桩的要求，因为市场上可用于桩（板）式挡土墙的桩基种类丰富，不再是单一的实体型桩基，有圆环型的、C字型的、U字型的，截面多为薄壁结构，因为技术的创新，如高强混凝土的应用、预应力混凝土的应用、离心浇注技术的应用等，钢筋用量减少，强度却增加很多，我们设计时大可不必拘泥于这些构造要求。虽然用于桩（板）式挡土墙桩基截面形式各异，桩基均可通过等刚度代换，换算成规则的矩形或者圆形桩进行计算，最终受力都是转化为悬臂桩的计算。对于桩基位移和内力计算，土质地基一般采用 “m法”计算，岩石地基一般采用“K法”计算。由于上述“m法”和“K法”的计算工作量较大，我们一般会借助于理正岩土、理正深基坑等软件来帮助我们完成桩基位移和内力的计算。对于土质地基，建议参照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2012）第4.2节关于悬臂式支挡结构的要求进行嵌固稳定性验算、整体滑动稳定性验算、软弱下卧层的隆起稳定性验算，并且要求嵌固深度不得小于悬臂长度的0.8倍。对于岩石地基，建议参照《公路挡土墙设计与施工技术细则》第9.3.5和9.3.6条两种情况分别进行桩基嵌岩深度的计算。对于桩顶位移的计算，仅《铁路路基支挡结构设计规范》（TB 10025-2019）第14.2.9条有着明确的规定，应按照桩顶水平位移不超过桩基悬臂端长度的1/100,且不宜大于100mm控制。

3.4挡土墙设计中的优化措施

土压力是挡土墙的主要外荷载，减小墙后土压力大小是优化挡土墙的根本措施。通常减小墙后土压力的主要通过以下两种措施，一是墙后回填采用内摩擦角大，粘聚力好的材料，也可采用轻质填料，二是减少破坏棱体范围内活载的布置、减少堆载。重力式和悬臂式挡土墙可以通过加长底板、增设凸榫、增加地基摩擦力的方法来增加抗滑能力，通过加固被动土、增设阻滑板或锚杆的办法增加抗滑能力对于重力式、悬臂式、桩板式挡土墙亦可适用。桩板式挡土墙一般通过增加桩基截面刚度、加固被动土、增设锚杆的方法来减少桩顶位移。

4.结束语

挡土墙作为一种支挡结构，广泛应用于市政、公路、铁路、水利等领域。作为工程设计人员，必须全面了解各种挡土墙结构的特点及应用条件，熟练掌握挡土墙的设计方法和技能，并能够在工作中打破传统思维，敢于创新。

参考文献

[1] 中交第二公路勘察设计研究院有限公司，公路路基设计规范[S] .北京：人民交通出版社股份有限公司，2015.

[2] 中交公路规划设计院有限公司，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范[S] .北京：人民交通出版社股份有限公司，2018.

[3] 中国建筑科学研究院，建筑桩基技术规范[S] .北京：中国建筑工业出版社，2008.

[4] 李海光.新型支挡结构设计与工程实例[M]. 北京：人民交通出版社，2010.

[5] 中交第二公路勘察设计研究院有限公司.公路挡土墙设计与施工技术细则[M]. 北京：人民交通出版社，2008.