1　問題的提出

　　長江銅陵河段外灘水域素為黃金水道，近年來，沿江許多企業');">企業利用江外灘興建貨場、堆場、碼頭等。我們發現在臨江側修建漿砌石擋土墻時，或由于基礎處理不當，或由于結構設計不合理，有50%以上的擋土墻存在有質量問題，有的沉陷變形，有的產生裂縫，有的甚至傾覆倒塌，造成工程設施局部或整體損壞。而由我局設計的幾處碼頭漿砌石擋土墻，由于經過穩定驗算，設計合理，對幾個關鍵技術問題進行了處理，工程一直運行良好，特簡介如下。

2　地質條件與參數的選取

　　以我們設計過的江邊華德運輸公司的貨場擋土墻為例，來進行分析。根據勘測資料，回填土采用當地回填土，其力學性質取干容重1.55t/m3，天然濕容重1.85t/m3，飽和容重2.05t/m3，內摩擦角27度，粘聚力很小忽略為0。

　　江岸灘地的土質屬淤泥質土層，是軟粘土的一種典型代表，其力學性質主要有：⑴強度極低。標準貫入擊數n＜3，故承載力極低。從河海大學《土力學》中選取值一般為7~10t/m3。⑵壓縮性很大，壓縮系數＞0.05cm2/kg，因此基礎沉降很大。⑶滲透性很小。因而固結過程需要較長時間，沉降較慢。

3　結構斷面尺寸的選擇與比較

　3.1普通重力式擋土墻

　　3.1.1荷載組合

　　取完建期（沒有江水頂托，屬不利運行狀態）的情況進行穩定計算與比較，作用的荷載有：擋土墻自重，墻背填土重，水平土壓力。由于完建期是在枯水期，故基底浮托力不計。

　　3.1.2土壓力

　　按主動土壓力公式：pa=0.5rh2ka=15.13t

　　式中ka為主動土壓力系數。ka＝tg2(45-0.5ψ)=0.3755

　　3.1.3結構受力分析

　　完建期重力式擋土墻受力情況表（取單位長度，對迎水面趾腳求矩）

荷載名稱 計算式 豎直力（t） 水平力（t） 力臂（m） 力矩（t-m） 向下 向上 向右 向左 順時針 逆時針 水平土壓力 0.5*1.85*6.62*0.375 15.13 2.2 33.29 土重 三角形 0.5*2.6*5.6*1.85 13.47 2.63 35.43 矩形 5.6*0.2*1.85 2.07 3.6 7.45 自重 底板 3.7*1*2.5 9.25 1.85 17.11 直墻 0.5*5.6*2.5 7 0.65 4.55 斜墻 0.5*2.6*5.6*2.5 18.2 1.77 32.21 合計 49.99 15.13 96.75 33.29

　3.1.4安全驗算

　　⑴合力的偏心距：e=b/2－∑m/∑g=0.58m（偏臨水面）

　　其中b為底板寬度。

　　⑵地基反力：最大бmax＝∑g/a（1＋6e/b）=26.21(t/m2)

　　最小бmin＝∑g/a（1－6e/b）=0.81(t/m2)

　　⑶壓力分布不均勻系數η＝бmax/бmin =32.3＞2。不滿足

　　⑷平均基底壓力б＝(бmax+бmin)/2=13.5。太大，也不滿足。

　　⑸抗滑穩定安全系數kc=f∑g/∑h=1.32＞1.25。滿足。

　　⑹傾穩定安全系數k＝抗傾力矩/傾覆力矩=2.9＞1.2。滿足。

　　從上可看出，基底應力大于淤泥土的允許承載力，且分布不均。故需要進行地基處理。目前地方上常用的一種經濟可行的處理方法為“墊層法”。它是以“就地取材”為原則，把靠近基底的淤泥挖去，而代之以人工回填的砂土層作為持力層，其作用有三：①增加地基穩定性。②減少基礎沉降量。③加速軟土地基的固結，提高地基的強度。

　　砂墊層設計時，有兩種處理辦法：一種是假定墊層是地基礎土質的一部分；一種是假定墊層是建筑基礎的一部分。目前通常把砂墊層作為“基礎”來考慮。詳見后面的計算。

　3.2衡重式擋土墻

　　普通重力式擋土墻由于結構體積龐大，重量都比較大，耗材較多，并不經濟，此外，擋墻座落在江邊軟基上，因基底壓力分布不均，也將造成地基處理的工作量加大。而衡重式擋土墻，則可利用減重臺上的填土重量增加墻身的穩定，并使地基應力分布比較均勻，在材料用量上要比簡單的梯形截面減少10%~20%。見下圖截面，兩者相比，衡重式擋土墻節省材料10%。

　　3.2.1荷載組合

　　亦取完建期的情況，荷載與重力式擋土墻大致相同。

　　3.2.2水平水壓力

　　與重力式擋土墻相同，為15.13t。

　　3.2.3受力分析

　　完建期衡重式擋土墻受力情況（取單位長度，對迎水側趾腳求矩）

荷載名稱 計算式 豎直力（t） 水平力（t） 力臂（m） 力矩（t-m） 向下 向上 向右 向左 順時針 逆時針 水平土壓力 0.5*1.85*6.62*0.375 15.13 2.2 33.29 土重 三角形 0.5*1.1*3.3*1.85 3.358 1.63 5.47 矩形 2.2*3.3*1.85 13.431 3.1 41.64 擋墻自重 前趾 1*0.4*2.5 1

復合土工膜（復合防滲膜）分為一布一膜和兩布一膜，寬幅4-6m，重量為200—1500g/平方米，抗拉、抗撕裂、頂破等物理力學性能指標高，產品具有強度高，延伸性能較好，變形模量大，耐酸堿、抗腐蝕，耐老化，防滲性能好等特點。能滿足水利、市政、建筑、交通，地鐵、隧道、工程建設中的防滲、隔離、補強、防裂加固等土木工程需要。常用于堤壩、排水溝渠的防滲處理，以及廢料場的防污處理。

0.2 0.2 直立墻 0.5*6.6*2.5 8.25 0.65 5.36 厚墻 3.3*1.1*2.5 9.075 1.45 13.16 三角 0.5*1.1*3.3*2.5 4.537 1.27 5.76 減重臺 0.5*2.2*3.3*2.5 9.075 2.73 24.77 合計 48.726 15.13 96.36 33.29

3.2.4安全驗算－方法相同

　　⑴合力的偏心距e=-0.29m（偏背水面）

　　⑵地基反力 бmax＝45.56(t/m2)

　　бmin=3.17(t/m2)

　　⑶壓力不均勻系數η＝бmax/бmin =14.3＞[η]。不滿足

　　⑷平均基底壓力б＝24.36。太大，不能滿足。

　　⑸抗滑穩定安全系數kc=f∑g/∑h=1.29＞1.25。滿足

　　⑹傾穩定安全系數k＝2.89＞1.2。滿足

　　從上可以看出，基底壓力及其分布均不滿足要求，故需進行換基處理。

　　3.2.5換基后的地基驗算

　　用墊層法換基后，假定墊層是基礎的一部分，則墊層把基礎底面的壓力擴散到砂墊層的底部，砂墊層的底部即看作建筑物的“新基礎”底面。根據土力學公式，此時砂墊層應滿足：

　　rd+b/b’p≤[p](d+d)

　　其中式中：

　　r－為砂墊層的容重，這里r=1.85t/m3

　　p－為基底的設計荷載，當偏心荷載時，可近似地按基底平均壓力計；

　　b’－為新基礎底寬。b’=b+2dtgθ＝3.0（應力擴散角θ取35度，墊層深d取0.7m）

　　[p](d+d)－砂墊層底部處天然土的允許承載力。參照《土力學》中有關淤泥質土的許可承載力，當基礎底寬大于等于3米、或埋深大于1.5米時，采用修正公式：

　　[p](d+d)＝[p]表＋mbr1(b-3)+mdr2(d-1.5)=19.25t/m2

　　[p]表－查表得10t/m2

　　md－基礎埋深的修正系數，查表得md =5

　　r2－基礎底面以上土的容重，取1.85

　　平均埋深取2.5米，即前趾埋0.8米，比較符合實際情況。

　　則rd+b/b’p=17.53≤[p](d+d)，滿足要求。

　　3.2.6新基底壓力分布不均勻系數

　　重復上述受力分析過程，就可得出地基反力分布情況。此時合力的偏心距僅為-0.06m。

　　壓力分布不均勻系數η＝1.27＜[η]=2。滿足要求。

4　需要注意的幾個細節

　　⑴砂墊層的砂料，應以中粗砂為好，砂質要干凈，其含泥量應小于3%。墊層的密度一般要求在中等密度以上，即要求控制的孔隙比ε≤0.75,或干容重rd≥1.6t/m3。

　　⑵為適應地基沉降，每隔一定距離必須分縫，分縫的間距不能太大，一般宜控制在10~20m之間，尤其是擋土墻軸線的轉角處、荷載急劇變化點，需增設沉降縫。

　　⑶墻背后需設置一道反濾排水孔，孔內填土側填筑反濾料，以確保能及時排除土體中水分，保持土的抗剪強度與含水率，從而保證墻背面的水平土壓力在設計情況下，變化幅度不致過大。