卸荷板在挡墙侧壁加高工程中的应用

水池3.20 5.050湖区1040088001∶2.5放坡段9.006.505.053.20广东土木与建筑GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING 2012年8月第8期AUG 2012No．81工程概况珠海某工程一湖区外为一近似长方形水池，约10m ×8m ，水池底板面标高3.20m （绝对标高），侧壁标高5.05m ，侧壁外侧填土从侧壁顶按1∶2.5的坡度至标高9.0m 。

水池为钢筋混凝土结构，侧壁厚400m ，底板厚300mm ，配筋均为Φ12@100；考虑水池底板的抗浮作用，底板基础为预应力管桩基础，桩距3m ×3m 。

该水池已施工完毕，现因景观需要，水池侧壁标高需从5.05m 增至6.50m ，即现侧壁顶需提高1.45m 。

因原侧壁按1.85m 高度设计，现侧壁标高提高后，侧壁高度为3.3m （外侧填土高度不变），导致原配筋量不足，为此需采取措施减小传递到侧壁的土压力或侧壁底部的弯矩。

为达到上述目的，我们提出采用注浆加固侧壁外侧填土、在侧壁外侧另增加挡墙、在侧壁内侧（水池内）增加墙肋、增加卸荷板等方案。

经综合比较，采用注浆加固侧壁外侧填土和在侧壁外侧另增加挡墙的方案造价高且工期长，不满足现场要求；在侧壁内侧增加墙肋会影响水池功能；采用卸荷板方案，工期短、造价低、不影响水池功能，因此最终确定采用卸荷板方案。

2卸荷板设计水池侧壁长边两侧均有堆土，另一侧底板与湖区底板相连（湖区考虑抗浮作用，均采用桩基础）方向与整个湖区底板相互连接，因此计算水池侧壁挡墙时不考虑滑移作用，需考虑的是抗倾覆作用。

采用卸荷板的目的就是让卸荷板承担一部分弯矩，以减小侧壁底部所承受的弯矩。

假定水池侧壁垂直光滑、填土表面水平并与侧壁顶齐平，+6.50m~+9.00m 的填土（h 0=2.5m ）作为均布荷载q =50kPa （因1∶2.5放坡，此均布荷载比实际荷载偏大，本次将此作为安全储备）。

⑴侧壁顶+6.50m 且无卸荷板时的侧壁底弯矩侧壁底部主动土压力为：E a =蚝虔H （q 1+q 2）=蚝虔H ［γh 0K a +γ（h 0+H ）K a ］ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＵｎｌｏａｄｉｎｇＢｏａｒｄｉｎｔｈｅＳｉｄｅｗａｌｌＨｅｉｇｈｔｅｎｉｎｇＰｒｏｊｅｃｔｏｆＲｅｔａｉｎｉｎｇＷａｌｌＺｈａｎｇＸｉａｏｌｕｎＨａｎＪｉａｎｑｉａｎｇＬｉｕＺｈｉｈｏｎｇ（ＧｕａｎｇｚｈｏｕＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅＧｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６２０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒｔｈｅｓｉｄｅｗａｌｌｈｅｉｇｈｔｅｎｉｎｇｐｒｏｊｅｃｔｏｆｔｈｅｒｅｔａｉｎｉｎｇｗａｌｌ，ｔｈｅｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓｔｈｅｕｎｌｏａｄｉｎｇｂｏａｒｄｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄｄｅｓｉｇｎｓｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｕｎｌｏａｄｉｎｇｂｏａｒｄａｎｄｃｈｅｃｋｓｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｈｅｉｇｈｔｅｎｅｄｒｅｔａｉｎｉｎｇｗａｌｌ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｐａｐｅｒｄｅｄｕｃｅｓｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅｈｅｉｇｈｔａｎｄｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｕｎｌｏａｄｉｎｇｂｏａｒｄｉｎｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｒｅｔａｉｎｉｎｇｗａｌｌ，ａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｓｒｅｆｅｒｅｎｃｅｔｏｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｓｉｍｉｌａｒｐｒｏｊｅｃｔｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｔａｉｎｉｎｇｗａｌｌ；ｕｎｌｏａｄｉｎｇｂｏａｒｄ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎ卸荷板在挡墙侧壁加高工程中的应用张晓伦韩建强刘志宏（广州市设计院广州510620）摘要：对于原挡墙侧壁加高工程，提出了卸荷板加固方案，并进行了卸荷板结构设计以及加高后的原挡墙侧壁的验算，同时对常规卸荷板挡墙中卸荷板的高度及长度等设计参数进行了公式推导，为类似工程设计和施工提供了借鉴参考。

关键词：挡墙；卸荷板；结构设计1845°+ｊ/2ｊdab cl b cl a bH 1Hq40040022004004004006.5005.0503.200Φ12@100Φ12@100Φ12@100Φ12@100植筋14@140两排锚入侧壁内140mm植筋（同右）张晓伦等：卸荷板在挡墙侧壁加高工程中的应用AUG 2012No．82012年8月第8期=蚝虔ｇHK a （2h 0+H ）=91.3（kN m ）式中：K a =tan 2（45°+ｊ2）=13；q 1=ｇh 0K a =16.7kPa ；q 2=ｇ（h 0+H ）K a =38.7（kPa ）。

土压力距底边距离Z 01=［H （2q 1+q 2）］［3（q 1+q 2）］=1.43，无卸荷板时的侧壁底弯矩为：M 1=E a Z 01=130.8（kN ·m m ）⑵卸荷板上覆土自重产生的反向弯矩假设卸荷板长度l =2m ，卸荷板上覆土自重W 1=ｇHl =74（kN m ），则卸荷板上覆土自重产生的反向弯矩M 2=W 1（l 2）=74（kN ·m m ）⑶使用卸荷板后侧壁底的弯矩M 3=M 1-M 2=56.8（kN ·m m ）⑷原侧壁配筋能承受的弯矩另卸荷板与原水池侧壁一样，厚度400mm ，C30混凝土，配筋Φ12@100（Ⅱ级钢筋），保护层厚度4cm ，f c =11.9，f y =300，则此配筋下能承受的弯矩M 4为：M 4=A s f y （h 0-a ′s ）=95（kN ·m m ）由此可见，增加卸荷板后，卸荷板端部和原水池侧壁底部均能承受土压力所产生的弯矩。

⑸卸荷板优化设计重复上述步骤，经进一步验算，卸荷板长度取1.6m 。

⑹卸荷板端部结构设计为保证卸荷板端部及卸荷板与其上部挡墙结合处截面的抗剪强度，在卸荷板端部采用的处理方式如图2所示。

3卸荷板高度和长度设计讨论本文卸荷板的高度属于特例，对于常规卸荷板的高度和长度，如何确定才能使挡墙受力和造价最为合理，以下将讨论这一问题。

仍假定挡墙侧壁垂直光滑、填土表面水平并与侧壁顶齐平，填土面均布荷载为q （等代土体高度为h 0），计算简图如图3。

⑴无卸荷板时挡墙侧壁底弯矩M 1E a1=蚝虔［q +（q +ｇH ）］HK a =蚝虔ｇHK a （2h 0+H ）Z 01=H （2q 1+q 2）3（q 1+q 2）=ｇH （3h 0+H ）3ｇ（2h 0+H ）M 1=E a1Z 01=蚓虔ｇH 2K a （3h 0+H ）⑵卸荷板上覆土自重产生的弯矩M 2W =（q ＋ｇH 1）l =ｇl （h 0+H 1）M 2=W （l 2）=蚝虔ｇl 2（h 0+H 1）⑶因卸荷板作用，卸荷板下部土压力减小部分的弯矩M sE as1=（q +ｇH 1）K a l ab =ｇK a （h 0+H 1）l tan ｊ（注意：l ab =l tan ｊ，∠adb=ｊ）Z 0s1=H -H 1-蚝虔l abM s1=E as1Z 0s1=ｇK a l tan ｊ（h 0+H 1）（H -H 1-蚝虔l tan ｊ）E as2=（q +ｇH 1）K a （l bc 2）=蚝虔ｇK a （h 0+H 1）［l tan （45°+ｊ2）-l tan ｊ］［注意：l bc =l tan （45°+ｊ2）］Z 0s2=H -H 1-l ab -蚧虔l bc M s2=E as2Z 0s2=蚝虔ｇK a （h 0+H 1）［l tan （45°+ｊ2）-l tan ｊ］［H -H 1-l tan ｊ-蚧虔l tan （45°+ｊ2）］⑷因卸荷板作用，挡墙侧壁底弯矩M 3M 3=M 1-M 2-M s1-M s2=蚓虔ｇH 2K a （3h 0+H ）-蚝虔ｇl 2（h 0+H ）-ｇK a l tan ｊ（h 0+H 1）（H -H 1-蚝虔l tan ｊ）-蚝虔ｇK a（h 0+H 1）［l tan （45°+ｊ2）-l tan ｊ］［H -H 1-l tan ｊ-蚧虔l tan （45°+ｊ2）］⑸求取H 1dM d H 1=蚝虔ｇl 2-ｇK a l tan ｊ（H -蚝虔l tan ｊ-h 0）+2ｇK a l tan ｊH 1-蚝虔ｇK a ［l tan （45°+ｊ2）-l tan ｊ］［H -l tan ｊ-蚧虔l tan （45°+ｊ2）-h 0］+ｇK a ［l tan （45°+ｊ2）-l tan ｊ］H 1因上式二阶导数大于0，所以M 有极小值，令dM d H 1=0，得到：19H 1=蚝虔l+K a tan ｊ（H -蚝虔l tan ｊ-h 0）2K a tan ｊ+K a ［tan （45°+ｊ2）-tan ｊ］+蚝虔K a ［tan （45°+ｊ2）-tan ｊ］［H -蚧虬l tan ｊ-蚧虔l tan （45°+ｊ2）-h 0］2K a tan ｊ+K a ［tan （45°+ｊ2）-tan ｊ］广东土木与建筑AUG 2012No．82012年8月第8期当填土综合内摩擦角为30°（即ｊ=30°）时，上式可简化为：⑹卸荷板长度l卸荷板越长，卸荷作用越明显，但造价也越高，同时卸荷板端部本身会拉裂。

建议卸荷板长度为（蚣虔~蚧虔）H ，如有超载，则H 包括将超载等代的土体高度h 0。

4结语⑴卸荷板施工方法成熟，在场地条件受到限制的特殊情况下，更能显示其优越性；⑵在同等条件，采用卸荷板的钢筋混凝土挡墙比无卸荷板的挡墙在挡墙侧壁底部的弯矩要小，相应地可以减小挡墙侧壁及底板的厚度及配筋量，节省工程造价；⑶本文提出了常规卸荷板的长度及高度等设计参数，同时应注意卸荷板与其上部挡墙结合处截面的抗剪与抗拉验算及卸荷板根部的抗剪和抗弯验算；⑷挡墙侧壁以外、卸荷板以下区域的回填土应是综合内摩擦角较大的碎石土或砂石土；卸荷板上部的回填粘性土应满足压实度的要求。

参考文献［1］薛殿基，冯仲林等.挡土墙设计实用手册［M ］.北京：中国建筑工业出版社，2008［2］张庆武.卸荷板在长沙市望月湖堤防加高加固工程中的应用［J ］.湖南水利水电，2002（1）［3］GB 50010-2010混凝土结构设计规范［S ］［4］JGJ 145-2004混凝土结构后锚固技术规程［S ］H 1=蚝虔（H -h 0）+（133姨72）l ≈蚝虔（H -h 0）+蚧虔l。