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(yè)');">企業(yè)利用江外灘興建貨場、堆場、碼頭等。我們發(fā)現(xiàn)在臨江側(cè)修建漿砌石擋土墻時(shí)，或由于基礎(chǔ)處理不當(dāng)，或由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，有50%以上的擋土墻存在有質(zhì)量問題，有的沉陷變形，有的產(chǎn)生裂縫，有的甚至傾覆倒塌，造成工程設(shè)施局部或整體損壞。而由我局設(shè)計(jì)的幾處碼頭漿砌石擋土墻，由于經(jīng)過穩(wěn)定驗(yàn)算，設(shè)計(jì)合理，對幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了處理，工程一直運(yùn)行良好，特簡介如下。
2 地質(zhì)條件與參數(shù)的選取
以我們設(shè)計(jì)過的江邊華德運(yùn)輸公司的貨場擋土墻為例，來進(jìn)行分析。根據(jù)勘測資料，回填土采用當(dāng)?shù)鼗靥钔�，其力學(xué)性質(zhì)取干容重1.55t/m3，天然濕容重1.85t/m3，飽和容重2.05t/m3，內(nèi)摩擦角27度，粘聚力很小忽略為0。
江岸灘地的土質(zhì)屬淤泥質(zhì)土層，是軟粘土的一種典型代表，其力學(xué)性質(zhì)主要有：⑴強(qiáng)度極低。標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)n＜3，故承載力極低。從河海大學(xué)《土力學(xué)》中選取值一般為7~10t/m3。⑵壓縮性很大，壓縮系數(shù)＞0.05cm2/kg，因此基礎(chǔ)沉降很大。⑶滲透性很小。因而固結(jié)過程需要較長時(shí)間，沉降較慢。
3 結(jié)構(gòu)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(yùn)行狀態(tài)）的情況進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)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(jì)。
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(shù)。ka＝tg2(45-0.5ψ)=0.3755
3.1.3結(jié)構(gòu)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(jì)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(shí)針 | 逆時(shí)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(jì) | 49.99 | 15.13 | 96.75 | 33.29 | |||||
3.1.4安全驗(yàn)算
�、藕狭Φ钠木啵篹=b/2－∑m/∑g=0.58m（偏臨水面）
其中b為底板寬度。
�、频鼗戳Γ鹤畲螫襪ax＝∑g/a（1＋6e/b）=26.21(t/m2)
最小бmin＝∑g/a（1－6e/b）=0.81(t/m2)
�、菈毫Ψ植疾痪鶆蛳禂�(shù)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。
�、煽够�(wěn)定安全系數(shù)kc=f∑g/∑h=1.32＞1.25。滿足。
�、蕛A穩(wěn)定安全系數(shù)k＝抗傾力矩/傾覆力矩=2.9＞1.2。滿足。
從上可看出，基底應(yīng)力大于淤泥土的允許承載力，且分布不均。故需要進(jìn)行地基處理。目前地方上常用的一種經(jīng)濟(jì)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(wěn)定性。②減少基礎(chǔ)沉降量。③加速軟土地基的固結(jié)，提高地基的強(qiáng)度。
砂墊層設(shè)計(jì)時(shí)，有兩種處理辦法：一種是假定墊層是地基礎(chǔ)土質(zhì)的一部分；一種是假定墊層是建筑基礎(chǔ)的一部分。目前通常把砂墊層作為“基礎(chǔ)”來考慮。詳見后面的計(jì)算。
3.2衡重式擋土墻
普通重力式擋土墻由于結(jié)構(gòu)體積龐大，重量都比較大，耗材較多，并不經(jīng)濟(jì)，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(wěn)定，并使地基應(yīng)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(jié)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(cè)趾腳求矩）
| 荷載名稱 | 計(jì)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(shí)針 | 逆時(shí)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 | 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(jì) | 48.726 | 15.13 | 96.36 | 33.29 | |||||
3.2.4安全驗(yàn)算－方法相同
⑴合力的偏心距e=-0.29m（偏背水面）
�、频鼗戳� бmax＝45.56(t/m2)
бmin=3.17(t/m2)
⑶壓力不均勻系數(shù)η＝бmax/бmin =14.3＞[η]。不滿足
�、绕骄讐毫Η遥�24.36。太大，不能滿足。
�、煽够�(wěn)定安全系數(shù)kc=f∑g/∑h=1.29＞1.25。滿足
⑹傾穩(wěn)定安全系數(shù)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(jìn)行換基處理。
3.2.5換基后的地基驗(yàn)算
用墊層法換基后，假定墊層是基礎(chǔ)的一部分，則墊層把基礎(chǔ)底面的壓力擴(kuò)散到砂墊層的底部，砂墊層的底部即看作建筑物的“新基礎(chǔ)”底面。根據(jù)土力學(xué)公式，此時(shí)砂墊層應(yīng)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(shè)計(jì)荷載，當(dāng)偏心荷載時(shí)，可近似地按基底平均壓力計(jì)；
b’－為新基礎(chǔ)底寬。b’=b+2dtgθ＝3.0（應(yīng)力擴(kuò)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(xué)》中有關(guān)淤泥質(zhì)土的許可承載力，當(dāng)基礎(chǔ)底寬大于等于3米、或埋深大于1.5米時(shí)，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(chǔ)埋深的修正系數(shù)，查表得md =5
r2－基礎(chǔ)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(shí)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(shù)
重復(fù)上述受力分析過程，就可得出地基反力分布情況。此時(shí)合力的偏心距僅為-0.06m。
壓力分布不均勻系數(shù)η＝1.27＜[η]=2。滿足要求。
4 需要注意的幾個(gè)細(xì)節(jié)
�、派皦|層的砂料，應(yīng)以中粗砂為好，砂質(zhì)要干凈，其含泥量應(yīng)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。
�、茷檫m應(yīng)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(zhuǎn)角處、荷載急劇變化點(diǎn)，需增設(shè)沉降縫。
⑶墻背后需設(shè)置一道反濾排水孔，孔內(nèi)填土側(cè)填筑反濾料，以確保能及時(shí)排除土體中水分，保持土的抗剪強(qiáng)度與含水率，從而保證墻背面的水平土壓力在設(shè)計(jì)情況下，變化幅度不致過大。
