挡土墙设计简介

本文转载自微信公众号“非解构”(ID:non-structure)

作者：Len Yang

各位好久不见，依稀记得上一篇我给大家介绍了新西兰的民宅地基设计，这一次我带给大家的是地基设计的另一个重头戏——挡土墙。

由于本人目前居住的城市——奥克兰，是由一堆火山组成的，地势起伏非常明显，鸟大了什么林子都有，因此当地的工程师在建造房屋的时候，经常会面对挡土的问题。在新西兰本地，常见的挡土墙有以下几种：

1. 木头挡土墙，最便宜也是最常见的挡土墙形式，通常由圆木和木板组成：

（图片来自EPIC 360）

2. 砖挡土墙，造价较高，外观较好，砖内放置钢筋并浇灌水泥：

（图片来自工地）

3. Keystone挡土墙，专用产品，配合non-fine concrete使用，通常为重力式挡土墙。Non-fine concrete，顾名思义，为一种粗骨料混凝土，可透水，浇灌于墙背后，起到防倾覆和排水的作用。

（图片来自RPCBLOCK.com）

4. Soldier pile，由钢筋混凝土组成，类似排桩，造价甚高，但非常结实。

（图片来自工地）

理论上来说，对于3m以下的挡土要求，前面三种挡土墙已经绰绰有余，但是往往理想很丰满，现实很骨感，在施工过程中如果没有采取临时保护措施，就可能发生一些险情，例如：

木头挡土墙就像一根根筷子插在土里，但是下面的土如果被刨掉了，那么失去支撑的底部就有可能失去平衡，导致坍塌。

又比如：

可以很明显看见keystone背后并没有混凝土的保护，即使如此低的挡土高度，也会引发破坏。

那么，我们在设计并建造各类挡土墙的过程中需要注意些什么呢？下面我就给大家简单介绍一下各类挡土墙的注意事项（大家坐好，我要开始装X了）。

首先，说一下木头挡土墙。木头挡土墙的设计原理是brom’s method，原理的示意图如下：

木头埋在土里的部分，上段产生与土压力同方向的变形，在土中形成支撑木头的被动土压力，下段同时产生一个方向相反的被动土压力，来平衡上段的力和弯矩。而这个埋入深度，需要根据土质情况来进行确认，一般不小于1.5倍的挡土高度。由于木头挡土墙的承载力完全是靠被动土压力来提供，因为产生被动土压力的区域一定要重点保护。相信经过我的讲解，大家在施工过程中，就可以很容易估算出挡土墙的哪些部位是需要重点保护的啦。

其次，说一下砖挡土墙。砖挡土墙的设计原理同钢筋混凝土受弯和受剪构件，我们可以把它看做一片低强度混凝土板：

（图片来源见水印）

其中钢筋提供拉力，砖及其中的混凝土提供压力，钢筋到砖的边缘的距离，即为力臂。土压力产生的推力由砖墙转变成弯矩传递到地基，并且由地基传递到基底土。砖的挡土墙看似简单，但是实际施工过程中，最容易出现问题的就是钢筋的位置。因为根据挡土墙的支撑条件不同，力臂的要求也是不尽相同的，因此施工过程中一定要看清楚图纸中钢筋的位置，避免偏差。砖挡土墙的厚度一般不超过240，些许的偏差就会对力臂产生非常大的影响，如果钢筋放错了位置，应该提供拉力的地方没有提供拉力，对砖墙的承载力将会是巨大的削弱，如果没有及时纠正，未来将是极大的安全隐患，轻则开裂渗水，重则直接倒塌。

最后说一下keystone挡土墙。之前有提到过，常用的keystone挡土墙是一种重力式挡土墙，所谓重力式挡土墙，就是利用自身的重量来抵抗土体的侧向推覆力，同时利用重力产生的地面的摩擦力，来抵抗土体的侧向推力。而keystone挡土墙所利用的重量，就是来自于背后non-fine concrete的重量。因此，请大家一定记住，keystone挡土墙并不是依靠的砖块本身的重量提供抵抗力，而是通过背后的混凝土的重量来支撑土体，因此，背后的non-fine concrete的重要性要远远大于砖块本身！下图是典型的重力式keystone：

（图片来自ESR-2113）

虽然混凝土能够挡住土体的压力，但是依旧挡不住客户省钱的欲望。不止一次有客户问我，是不是可以不用non-fine concrete？我的答案当然是——可以！因为keystone还有另一种做法，那就是加固土体：

（图片来自ESR-2113）

（客户的笑容渐渐消失）很明显，这种做法需要挡土墙背后有更多的空间来进行土体加固。如果您家的挡土墙是在土地的边界上，那么您可能需要先跟邻居商量一下，借他的宝地一用（或者也可以将邻居的地也买下来），这样就不会有任何问题了（狗头保命）。

至于为什么不说soldier pile，因为soldier pile的原理跟木头挡土墙如出一辙，可以视作加强版的木头挡土墙，因此不再赘述了。

挡土墙看似简单，实则千变万化，除了必要的设计安全系数，正确的施工顺序和可靠的施工方案也是必不可少的。一旦出现问题，不仅会引起较大的财产损失，而且现场也难以修复，因此必须引起重视。