地下多层超长连续挡土墙的计算与构造

1、地下多层超长连续挡土墙的计算与构造1 工程概况：该项目为某城中村旧村改造二期地下商业及车库工程。 该工 程东西方向长度约为 393米，南北方向约为 424 米，地下四层， 地下一层二层功能为商业，地下三层四层功能为车库（机械停 车）；地下一层地下四层的层高分别为6.2m、5.8m、5.2m、5.0m;基础形式采用复合桩基筏板基础，筏板底标高-27.55m。因本工程地下为整体大底盘， 埋深很深， 层高较高， 且双向超长， 挡土墙设计构造合理与否， 对安全及使用均产生重要影响。 现将 挡土墙设计过程中计算简图、 土水压力的确定， 以及采取的超长 抗裂措施等简要介绍如下，以供参考。2 挡土墙设计过程

2、及问题解决：2.1 挡土墙计算模型的确定：因本工程地下埋深较深（ -2 7 . 5 5 0 m ） ，土水压力较大，而且 挡土墙工程量巨大（挡土墙总长 1600m左右），因此计算模型选 择合理与否，对结构安全性、适用性及经济性均至关重要。按常 规计算模式的计算简图如图1a所示，即基础固接，顶板铰接， 中间为连续支座。图1但本工程所采用的挡土墙计算模型为图1b所示，即地下四层地面处增加一支点，地下室顶部为固接，原因如下： 地下四层层高较高，算至基础顶面达 6.15m ，且该层土 水压力最大，按常规计算势必墙厚及配筋均很大，很不经济。若 能减小本层挡土墙计算高度，则对挡土墙的计算是非常有利的。 为

3、了减小地下四层挡土墙计算高度， 在与挡土墙相邻一跨设置刚 性地面，使其作为挡土墙有效侧向支撑，如图 2 所示。刚性地面 采用200厚C35混凝土浇筑，内配 C10150双层双向钢筋网片。 采取措施后，墙厚及配筋均大幅减小。图2因本工程地下一层顶上部覆土较厚（3.25m4.750m）, 荷载较大， 顶板采用现浇混凝土空心板或为搭在挡土墙上的密肋 梁板结构，如图 3、图 4 所示，现浇空心板及梁高均为 1000mm， 因此顶板刚度较大， 对挡土墙来说， 此处作为固定支座更为适宜。 在此挡土墙的支座弯矩较常规变大。 需要说明的是， 通常顶部按 铰支座计算挡土墙除非是与较薄平板连接， 否则即使是普通梁

4、板 结构对挡土墙来说， 亦有较大面外刚度， 在计算挡土墙配筋时应图3图42.2 确定土、水压力：土压力的确定： 根据本工程拟建场地的土质特性， 以及挡土 墙外侧均设置护坡桩及锚杆现状， 因此计算挡土墙土压力时， 取 主动土压力，土压力系数为 0.33。水压力的确定：本工程目前 地下水埋深40米左右，但是考虑到未来3050年地下水位可能 回升因素，本工程考虑抗浮水位为 -9.450 米。据建筑结构荷 载规范（GB50009-2012）第3.1.1条之条文说明，建筑结构设 计中， 对水位不变的水压力可按永久荷载考虑， 而水位变化的水 压力应按可变荷载考虑。本工程将该水位视作未来的稳定水位， 因此水

5、压力是按照恒载来考虑进行计算。2.3 挡土墙承载力极限状态下抗剪承载力的计算： 挡土墙的计算模式是取单位宽板带按照连续梁进行受力分析，通常挡土墙计算只考虑抗弯计算， 是因为挡土墙是板类构件， 其抗剪承载力一般均能满足要求； 当挡土墙承受人防荷载或者埋 深较深（水土压力较大）时，其抗剪计算未必满足。本工程就曾 出现挡土墙抗弯计算满足， 但抗剪计算未能满足情况； 因此板类 构件的抗剪计算仍需关注。 但是考虑到挡土墙属于压弯构件， 其 抗剪计算时， 可考虑竖向压力对其抗剪承载力的提高按压弯构件 作用进行核算。本工程即按此方式通过了抗弯及抗剪承载力验 算。2.4 混凝土收缩及温度裂缝控制：本工程挡土墙

6、双向超长 （东西方向长度约为 393 米，南北方 向约为 424米） ，如不采取有效措施，裂缝可能会非常严重，为 此本工程采取以下措施用于减小温度收缩引起的裂缝： 设置温度后浇带， 用于控制施工期间的裂缝。 本工程温度后浇带设置间距为 40 米左右，温度后浇带要求两侧混凝土浇 筑两个月之后， 用比设计强度提高一级的微膨胀混凝土浇筑密实 并加强养护。 本工程全部采用补偿收缩砼， 设计指定限制膨胀率数值。 混凝土膨胀剂添加量须依膨胀率限值要求经专业配比实验确定； 其搅拌、运输、浇筑、养护等工艺均应符合补偿收缩混凝土应 用技术规程 JGJ/T178-2009 及混凝土外加剂应用技术规范 GB5011

7、9-2003 的规定。 设置构造钢筋。通过适当增大水平分布筋配筋率；或者 将挡土墙跨中部位的水平分布筋加密， 以形成“水平腰带”的作 用；再者当挡土墙厚度400mm时，在挡土墙中部增加一排构造 钢筋等方式（图 5所示）来抵抗温度应力、 收缩应力，从而控制、 减少裂缝的出现。当裂缝无法避免时，亦能达到使出现的裂缝 “细而密”而为人们所接受的效果。图5 在挡土墙内、外侧设置“控制缝”。通过对以往工程的 总结，裂缝产生的原因多种多样， 地下连续多层挡土墙即使采取 了以上措施，裂缝仍旧不可避免，为了控制裂缝出现位置，采用 设置“控制缝”的做法 （图 6 所示），人为设置挡土墙薄弱部位， 引导裂缝开展位置，通过在外侧加强防水，同时增设止水钢板， 以达到抗渗要求。控制缝设置间距为不大于25 米。图6 经过多年的工程经验积累发现，即使结构不超长，有的 项目甚至在后浇带封闭之前， 挡土墙即出现大量裂缝， 可见控制 裂缝出现不仅是与设计相关，还与施工组织、养护条件、泵送混 凝土质量等因素密切相关， 需相关单位共同采取措施， 才能尽量 减少裂缝出现。3 结语通过本工程可见， 挡土墙的计算选取合理的计算模型十分重 要，它与结构布置、荷载情况等密切相关，计算模型只有尽可能 与实际情况吻合， 同时采取切