目录
- 什么是挡土墙？
- 挡土墙如何工作？
- 挡土墙类型
- 重力式挡土墙
- 悬臂式挡土墙
- 板桩式挡土墙
- 加筋土，或力学稳定土挡墙
- 土工格栅加筋土挡墙的优势
- 挡土墙设计指导
- 长期加筋土结构设计
- 挡土墙排水
- 选择正确的挡土墙
- 美观
- 设计年限
- 可用施工空间
- 岩土条件
- 预算限制
- TensarTech 挡墙和边坡系统
- 坦萨案例——A21道路承重式桥台的安全建造
- 坦萨案例——为A14改造提供强力支撑
- 设计软件
什么是挡土墙？
挡土墙是一面挡土或挡水的墙。
挡土墙是地面以上垂直或接近垂直的结构，可用于在斜坡地形上形成水平区域，以最大限度的扩大发展空间；可为沿斜坡的设施形成台阶；可为有破坏风险的天然边坡提供额外支撑。在城镇中，也可用于形成地下室、地下停车场和地铁站的墙壁。
挡土墙如何工作？
挡土墙的设计目的是限制土体，或工程填料，使其形成比材料的休止角（能自然保持状态的最大角度）更大的角度，而不会破坏。为此，它们需要能够承受被支撑材料施加的水平或侧向土压力。
侧向土压力取决于墙后材料施加的竖向应力，而竖向应力与回填料的高度和密度相关。填料越到深处，竖向应力越大，所以最大侧向土压力发生在挡墙底部。
侧向土压力有三向类型：
- 静止土压力：墙体处于“静止”状态，墙后填土不发生明显的工后变形
- 主动土压力：如果墙体向远离土体的方向移动，侧向土压力会降低直至最小值。此即为主动土压力—超过这个点，就会破坏
- 被动土压力：如果墙体向土体移动，压力会增大直至最大值，等于土体的最大抗力—即为被动土压力。通常用于地下室的板桩墙中，被动土压力是稳定性的重要因素（详见下方）。
挡土墙类型
挡土墙类型多种多样，形状不同，大小各异——从简单的重力式挡土墙到地下室中使用的螺旋桩式挡土墙，还有使用土工格栅的加筋土挡土墙——可以满足各种项目需求和不同的场地条件。
重力式挡土墙
重力式挡土墙是最简单，也是最早有记录的挡土墙类型。由砖石、砖块、混凝土块或现浇混凝土建造而成，这些结构非常坚固，依靠其极大的自重来抵挡墙后土体的侧向土压力造成的倾覆和滑移。
重力式挡土墙的典型特点是底部更宽、墙面有一定坡度，能够抵御深处更高的侧向土压力。3米以下高度适合且容易建造重力式挡墙，但如果超过这个高度，重力式挡土墙往往会占据太多空间，对下面的地基造成过重的压力，导致承载力失效。最终造成挡土墙挡土失效。
悬臂式挡土墙
悬臂式挡土墙采用钢筋混凝土建造，带有”L”或倒“T”形的基础。墙后的垂直应力被传递到基础上，防止由同一土体带来的侧向土压力造成的倾覆。
此外，“T”形的基础利用墙前的土体重量（以及垂直应力）进一步提高稳定性。有时还在基础底部设置一个“抗滑键”，能够楔入土体以防止滑移破坏。
悬臂式挡土墙的一大优势在于一旦建成，占据的空间很小，适合不超过5米的高度。但是施工需要墙后留有空间，所以悬臂式挡土墙不适用于已有边坡的支挡，除非用于在施工期间提供临时支挡。
板桩式挡土墙
板桩式挡土墙用于建造近地面的地下结构，比如地下室，地下车库和地铁站。挡土墙可以非常大，比如伦敦的朱比利线上，毗邻议会的威斯敏斯特大教堂地铁站，就深达40m。
板桩式挡土墙的建造方法各异，取决于地基条件、开挖的防水程度、施工条件（如时间、成本、开挖方法等），以及要求的支挡深度。
对于深层开挖，方法包含连续墙和板，也有灌注桩，这里的桩要么联锁（交叉），要么连续安装。对于浅层或临时开挖，比较常用的是板桩和王桩墙，如上图所示。
板桩式挡土墙类似于悬臂式挡土墙，需要比基坑更深入，以利用其下方土体的被动土压力，去抵消或部分抵消上部墙体后的主动土压力。额外的支护由内部支撑提供——通常来自于承台底部，地基承台和任何中间地面承台——或通过安装在墙上的地锚提供。
加筋土，或力学稳定土挡墙
加筋土挡墙，有时也被称为力学稳定土挡墙，采用多层土工格栅来对土体加筋，并与多种类型的面板通过机械连接，包括预制混凝土模块和面板，格宾和框格墙，这取决于项目对美观的要求。
土工格栅加筋土挡墙的优势
与传统方案相比，承重加筋土挡墙可降低建设成本高达75%，工期减半，同时坚固耐用，维护成本低。
在公路和铁路行业，加筋（或力学稳定）土正在代替传统的打桩和钢筋混凝土，成为更经济的挡墙和桥台建设标准方案。
该方案采用多层土工格栅对土体加筋，以提高承载力和抵抗差异沉降的能力。加筋土结构承载力要求较低，可以避免昂贵的地基处理需求。
采用土工格栅，尤其是坦萨生产的HDPE土工格栅的一大优势是—可与各种不同材料共同工作，提供了使用非常规填料（包括选定的现场填料）和废弃料，如粉煤灰（PFA)的可能性。这是减少挡土墙对环境影响的重要途径；此外，还能节省时间和金钱。
挡土墙设计指导
挡土墙的设计是为了承受主动土压力，具有安全系数，首先需要分析挡土墙如何破坏。主要的破坏类型有：
- 倾倒，或倾覆，侧向土压力过高，超出墙体抵抗能力
- 墙底地基的承载破坏
- 滑移，挡墙底部摩擦力（或抗滑力）不足
- 内部破坏，侧向土压力过大导致结构本身（砌块、板、砌体等）破坏
挡土墙的设计寿命可能高达100年，所以（尽可能）考虑场地未来的规划非常重要：墙顶是否会建造某些东西？是否会临时堆放建筑材料？如果是，设计时需要考虑更大的垂直应力，以及由此产生的更大的侧向土压力，以确保挡墙稳定
长期加筋土结构设计
某些结构的设计寿命高达120年，评估加筋土挡墙和边坡中所用土工格栅的长期性能至关重要。
土工格栅所用聚合物是粘弹性的，这意味着其强度和刚度受到温度以及承受荷载的频率和时间的影响。因此，坦萨通过长期加载来测试其格栅的蠕变强度。蠕变强度用于计算长期设计强度（LTDS），即土工格栅在其使用寿命（如120年）结束时的预期强度。请注意，计算LTDS时，蠕变强度要考虑分项折减因子—包括化学降解，生物降解，土壤温度和施工损伤。
挡土墙排水
排水是土方工程设计时需要考虑的关键因素，包括采用压实粘土修建的加筋土结构。
土方工程（包括加筋土结构）设计时，考虑负孔隙压力是非常重要的，尤其是采用压实粘土作为填料时。
按照常规土方工程规程压实的粘土可能具有非常高的负孔隙压力。只有在超高结构（超过10米~15米）底部，或高度较小时，如果粘土很潮湿，摊铺时变软，孔隙压力才可能变成正的。
设计时通常忽略吸力，以便为抵抗结构破坏或性能变差提供额外储备。因此，长期保持吸力是一个好办法。
内部排水系统设计必须保证水能排出，而不进入，同时拦截地下水，排水顺畅，并在大多数时候保持“干燥”。此外，结构顶面不应“开缝”，避免水流进入土体（径流应由地表排水沟处理，避免积水）。
土体结构的任何变形都有可能破坏，甚至逆转排水管，这可能导致水的回流—制定维护方案时应考虑。
选择正确的挡土墙
为项目选择最合适的挡土墙方案时，有许多因素可以影响决策。下面我们来看看最重要的5个。在项目的早期阶段理解并确定这些有助于做出最经济且合适的选择。
- 美观
- 设计寿命（耐久性）
- 占地面积—可用施工空间（坡度）
- 岩土条件（土体类型和地基）
- 预算限制
美观
什么适合当地条件和环境？是否有相邻结构或地貌需要考虑？新的结构是否会在公众面前非常显眼？绿色的面板（植被）结构可以改善当地环境还是不适合？相对于阶梯式或陡坡结构，高大的垂直结构是否会对行人造成威胁？
尽可能选择一种适合当地条件并对环境有益的结构类型。
设计寿命
结构须维持多长时间？所有的构件耐久性是否足够？在结构的整个服务期，什么级别的检查和维护是合适的？最终如何以最小的破坏和最低的成本拆除和处理该结构？如果是临时结构，设计是否充分考虑了以最低的成本建造和拆除？结构是否会遭到破坏和涂鸦？
结构设计考虑所有构件的耐久性并满足所需的使用寿命当然是至关重要的。认证机构，如BBA，可以提供针对设计方法和材料的有价值的认证。
占地面积—可用施工空间
什么是占地限制——施工期和完工结构？通过将结构的基础或占地面积最小化，是否可以获得经济或实际效益？相比垂直挡墙，是否有足够的空间可以修建更低成本的陡边坡？施工过程中是否有供起重机或大型场地使用的空间，是否存在进场问题——只需要小型场地和设备的方案更受欢迎？结构上部是否有路堤或开挖——修建特定构筑物所需的超挖是否可行？
通过仔细核对场地的具体限制和最优的空间利用，能满足所有利益相关方需求的最佳方案将被采纳。
岩土条件
地基土条件如何？某些特定结构类型可能需要桩基础—涉及经济效益—是否可以避免？是否有地下水的问题—如何处理？现场或当地是否有来自回收材料的合适的填料—是否可用？
显然，充分的岩土资料对于制定最合适且经济的设计非常重要。
预制限制
一般来说，陡坡结构的建造成本低于垂直挡墙。需要打桩或刚性基础的结构成本远高于不需要基础的结构。采用混凝土或砖石的硬性面板结构比“绿色”面板或柔性面板结构更昂贵。根据类型和位置的不同，“绿色”面板结构可能需要一定的维护。
不同的挡土墙方案建造成本差异很大，检查替代方案并选择满足上述所有限制条件的最合适的寿命成本非常重要。
TensarTech 挡墙和边坡系统
凭借30年的施工与设计经验，以及创新的格栅产品，坦萨TensarTech永久和临时的挡墙和边坡系统提供多种面板类型和施工方案，以适应结构的最终用途、位置和所需的设计寿命。
我们的挡土墙解决方案包括预制混凝土、干砌模块式系统（可选择添加建筑、砌石或砖饰面）；预制混凝土面板；石笼和框架墙；以及适用于恶劣海洋环境的海相构件。我们的加筋土边坡解决方案可以修建角度高达70˚的生态边坡。
坦萨案例——A21道路承重式桥台的安全建造
在肯特郡A21公路Tonbridge和Pembury之间的两个新的分离式立交修建承重式桥台和翼墙，TensarTech TW3模块式加筋土挡墙系统是最理想的解决方案。
我们与WSP合作，为主承包商Balfour Beatty设计挡土结构。桥台采用交通部6I/J型骨料修建，设计桥台支座荷载达566kN/m，水平荷载达54kN。采用TW3修建高7.6米，总长194米的桥台和80米长的翼墙。还修建了一条60米长，3.6米高的道路挡土墙。
Balfour Beatty选择TW3，除了其技术性能外，还因为整个施工期需要维持交通量。TW3的模块化意味着可以在极有限的空间建造，不需要起重设备或支撑，对道路的使用干扰最小。
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坦萨案例——为A14改造提供强力支撑
坦萨加筋土系统广泛应用于英格兰高速公路15亿英镑的A14剑桥至亨廷顿改造工程，为立交升级提供永久结构，为临时桥梁提供承重式桥台。
除了A14长达34km的拓宽和升级，改造方案还包括新建20km的亨廷顿南部环线，用于A14交通分流，以及A1(M）、亨廷顿市中心和当地道路的升级，为骑马者、骑自行车者和行人提供更好的交通。
坦萨从一开始就参与其中，与A14综合交付团队合作，该团队是由承包商Balfour Beatty，Skanska和Costain，以及顾问 Atkins和Jacobs组成的联合体。
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TensarSoil 设计软件
我们的TensarSoil设计程序可用于加筋土挡墙、边坡和桥台的设计。
使用坦萨提供的设计程序，设计师可以自行生成设计方案，节省宝贵的时间。为了协助设计师完成这一过程，坦萨设计与技术支持团队可以提供咨询和设计审核服务。
TensarSoil 软件可用于设计临时和永久工程，包括：
- 加筋土挡墙
- 边坡
- 桥台
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