技术研发
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＭＡＲＫＥＴ
浅谈挡土墙的破坏与设计
刘凌云李纪周
黄淮学院
河南驻马店４６３０００
摘要：挡土墙是各类建筑物的重要组成部分。本文通过对部分挡土墙的破坏调查及破坏原因的研究分析，针对挡土墙的设计提出若干建议。
关键词：挡土墙
破坏
原因分析
设计建议
段破坏。一段是挡土墙基础坐在松散的细砂河床上，地基未做处理，正对臻头河的主流，水的流速较大，且流态紊乱，基础底下的砂被水流带走，基础前缘悬空，加上墙身和基础的施工质量不好，整体性差，地基破坏后，引起这段墙身破坏而倒向河槽。另一段是设计对墙后填土未按规范提出要求，填土几乎是松散状态，造成了较大的土压力；墙身排水设施不足，墙后水位抬高，加大了侧压力；施工质量差，同时预制块之间是干砌填缝，根本无法承受较大的剪力，预制块空腔只填松散的粉砂，墙身重量不足。此段坝偏离主流，地基未遭破坏，但墙身不能承受墙后的水平推力，从而造成结构本身的破坏。
１．引言
挡土墙是防止土体坍塌的构筑物，是各类建筑物的重要水利工程、铁路组成部分，作为工程的附属设施，在房屋建筑、
工程以及桥梁等工程建设中得到广泛应用。但一些地方或单位，只重视主体工程的建设，而忽视附属设施的设置。因而在挡土墙设计中简单从事，施工中不严格要求质量。特别是水利和公路中的挡土墙，工程数量和工程投资约占总数量和总投资的３０％￣４０％。因此，从设计角度确保挡土墙的安全稳定和经济合理，对整个工程的建设具有十分重要的意义。在此列举若干挡土墙的破坏实例，通过对破坏原因的分析，提出在挡土墙的设计中应特别注意的问题，仅供参考。
２．１．２汝河干流河坞闸下游左岸翼墙为重力式挡土墙，原
设计在墙后填土高程３５．６米以上的墙身部位设有足够数量的排水孔。当河水位超过３５．６米高程时，水从进水孔流入墙后，保持墙前墙后水位基本平衡。但是由于管理不善，这些排水孔被淤泥堵塞，汛前检查又未清理疏通。当１９８２年８月汝河大流量排列甚至趋于平面化的按键，使许多消费者在购买后不得不通过频繁的使用才可习惯于蹩脚的按键，而降低误操作的几率。每个产品在使用部分的创新应为用户使用带来更舒适的感受，而不是使用户被动的将已有的使用习惯改变。
２．挡土墙的破坏实例和破坏原因分析２．１挡土墙破坏实例２．１．１
位于汝河与臻头河交汇处的赵埠口挑流坝是装配
式挡土墙，墙高７米，在使用过程中两次挡水挑流相继发生两应用的领域十分有限。
另外备受关注的小型电子产品的散热问题也囊括其中。由于其中大部分均属高功耗产品，运行过程中会产生大量热能，而微缩化之后由于空间的限制，许多产品采用了外壳辅助的散热方式，致使系统运行时外壳温度较高，引发不同程度的安全隐患。而部分设计为此加大了风扇的功率，必然带来更大的噪音，这对于其近距离、小空间的应用环境来说，显然不合时宜。
除此之外，微缩化也造成了一些不成熟技术的盲目应用。现阶段值当ｍｐ４的产业价值渐渐浮出水面，参与者云集之时，由于缺乏统一的国家标准，大量产品在存储容量和播放长度方面捉襟见肘。普通ｍｐ４几乎无法装下几部完整的电影，其过小的屏幕和较低的播放质量，也让其视频效果大打折扣，难以符合真正意义上的标准。
３．结语
在风潮电子一轮又一轮瘦身革命的背后，处在浪尖上竭尽微缩的产品能够使用户受益多少，消费类电子产品到底需要微相关行业乃至整个社会去反缩到何种程度，这些问题值得业者、
思。消费类电子产品微缩化设计只有适时适度，通过技术的累积，遵循人机工程学原理，兼顾更多用户群体并与之有效的互动，其价值才得以体现和提升。那些盲目牺牲产品的性能及其可靠性和易用性，来换取产品迷你形态的做法绝非可取。
而关于新形势下产品微缩化的标准或有效模式值得进一步探讨和研究。为此期待相关的行业标准及时出台，并在相关主管部门的重视和支持以及与一些领导品牌的努力和参与者的自律下，我国消费电子行业发展一定能够繁荣有序，步入健康发展的良性循环轨道，因此而受益的将不仅仅是厂商和消费者，更将包括整个产业链。参考文献：
２．４引发消费者的操作负荷和心智负担
随着资讯时代的到来，为迎合消费者对于大量个人化的行动性与应变性不断提高的需求，电子产品趋于微缩化。微缩化了的消费类电子产品广泛地采用小面积显示界面与繁多的显示讯息，使得部分使用者面对迷你化的产品系统产生更大的心智负担。即使拥有漂亮的产品宣传册和完备条理的说明书，对于一部分消费者来说仍有未能完全掌握的负担，甚至某些消费者从心理上被自然的排除在外，尤其是部分中老年人和文化较浅的群体。
而强大的功能和繁琐的指令多集中在少量的按键和操作杆在这方面表现比较突出的产品是上，又使用户颇感其使用难度。
多功能手机、数码照相机、数码摄像机、掌上电脑等。窄小而紧密
［１］李砚祖．产品设计艺术［Ｍ］．北京：中国人民大学出版社，２００５．［２］孙守迁，欧阳旻，杨颖．国外工业产品设计经典［Ｍ］，浙江人民
美术出版社，２００２．
［３］李彬彬．设计心理学［Ｍ］．北京：中国轻工业出版社，２００１．１２８－１４０．
技术研发
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放水时，水位急剧抬高，水无法进入墙后，墙前墙后形成了一定的水位差，墙身浆砌石承受不了墙前水压时，终于在３５．６米高程附近发生断裂而倒向河岸。
类挡土墙的优选设计之间的优选比较，最后确定一种技术经济状况最优、现场适应性最好的挡土墙方案。进行挡土墙优化设计与风险决策的步骤：第一确定方案比选的统一标准；第二确定优化设计的风险决策方法；第三选取比较能反映方案特性的随机变量可能值；第四搜索各类挡土墙的规范状态并按数学期望准则和优势比较准则分别考核各个待选方案。目前，国内外锚杆挡土墙、对新型支挡结构的研究日趋成熟，锚定板挡土墙、
土钉加筋土挡土墙等新型挡土墙已在各类工程中得到越来越广泛的应用。这些新型挡土墙具有设计合理、结构轻巧、施工快、投资省等特点。可以预见，随着新型支挡结构体系理论研究
德国维塞河上的不来梅坝布置两道船闸，中间有一
与计算方法的不断完善，新型挡土墙的应用定会日趋广泛。
２．１．３美国田纳西韦勒船闸长１１０米，高１８．３米，使用２４年
后，在船闸与河岸间建造第二船闸时，靠岸边的重力式闸墙突然发生倒塌，并向新闸方向移动９．２米。失事后，对墙基进行了检查，发现在基岩面以下１５厘米有一层薄的溶蚀层，已被粘土充填，极易形成滑动面，当在闸后开挖基坑并抽水后，使作用在闸墙上的静水压力比原设计大。水压力推动闸墙沿薄弱层移动而倒塌。
２．１．４
道闸墙将两闸分开，原设计在闸室与闸墙下布置有滤层，滤层借排水设备与下游连接，在闸室底板与闸墙的计算中，假定扬压力等于零，就是说由于滤层的存在，闸室和闸墙下只有随下游水位变化的浮托力，而没有渗透压力。经检查，在失事前该闸运行三年之后，在底板与基础有２米水头的扬压力存在，这是由于长期运行时水中含的氧化铁淤塞了滤层所引起的。由于较大的扬压力存在，使闸墙失去了稳定，造成３０米闸墙发生倒塌破坏。
３．３挡土墙构造方面的要求
３．３．１埋置深度：基底为土底时，基础埋置深度一般不得
小于１米；基底为岩基时，墙基础应嵌入岩层０．２５米～０．８米。
３．３．２排水设施：为使墙后积水及填土内渗水易于排出，
通常在墙身布置适当数量的排水孔，孔眼尺寸一般为直径１０厘米的圆孔。高挡土墙根据不同高度加设排水孔。在孔眼附近填筑反滤料，以防填土被水带走。
３．３．３沉降缝及伸缩缝：为防止地基不均匀沉陷造成挡土
２．２
挡土墙遭受破坏的主要原因
墙的破坏，必须设置沉降缝。为了避免温度变化引起的墙身断有时将两种缝合在一起，一般每隔１０～２５裂，必须设置伸缩缝。米设置一道，缝宽约２厘米。
２．２．１自然因素：如遇洪水，造成超负荷运行，意外的滑坡
和某些潜在的地质作用等。
设计因素：缺乏必要的勘测，盲目进行设计，２．２．２勘测、
用主观的假定代替客观规律，对建筑物将来的工作条件估计错误等。
３．４设计计算中的几个问题
完建期、正常运用期３．４．１设计计算时，要分别以施工期、
各种情况下的最不利组合计算滑动稳定、倾覆稳定和地基应最后进行强度计算，还需力，较高的挡土墙还要计算地基沉陷。
考虑意外情况的可能发生，如墙身排水孔的可能失效，底部扬压力的变化等。
２．２．３施工因素：违反设计要求，所用建筑材料和施工方
法不当；质量不合规定，如墙身质量欠佳，地基处理不当，墙后填土质量偏低等。
２．２．４管理因素：不明确建筑物的各部位作用，对建筑物
的工作状态缺乏观测、检查，对建筑物的缺陷没有及时维修等。
３．４．２挡土墙的断面大多是以滑动或地基应力控制的。因
此，要注意对墙基础的深入研究，在软基上建高墙时，要考虑地基处理的可能性和可行性。设计时，要对人工地基和天然地基进行各种经济技术比较。
３．挡土墙设计中应注意的几个问题３．１
挡土墙土压力的计算方法
目前，国内外对挡土墙的设计计算主要有两种方法：方法墙身截面尺寸，并计算出其承受一，凭经验确定挡土墙的形式、
的土压力，然后再验算挡土墙的强度和稳定性；方法二，考虑挡土墙施工的造价，以挡土墙本身的造价构造目标函数（仅限于钢筋混凝土挡土墙），对挡土墙进行优化设计，挡土墙的形式还是凭经验确定。这两种方法都存在着一些不足和问题：主观性（离散性）较大；设计周期长，效率低；对设计人员的经验要求较高；没有考虑挡土墙形式的选择与挡土墙工程总体造价之间的关系。由于挡土墙的形式及墙身截面尺寸，将直接影响材料的消耗及挖（填）土方的工程量，即影响挡土墙工程的总造价，所以寻找最佳设计方案就成了挡土墙设计中的一个关键问题。现行的设计方法没有考虑挡土墙工程的综合经济性，故对挡土墙用综合最优的方法进行最优选型设计具有突出的意义。
４．结束语
挡土墙看起来似乎很简单，但容易引起疏忽。事实上它是一种重要的工程结构，许多挡土墙的失事都是由于未能做好其设计而造成的。为此，我们必须重视挡土墙的质量问题，对挡土墙设计，在思想上一定要有足够的重视。参考文献：
［１］时伟，韩晓雷．基坑支护体系主动区土压力计算方法研究［Ｊ］．
青岛建筑工程学院学报，２００３，２４（２）．
［２］巢文华．对重力式挡土墙工程设计中的一些问题的探讨［Ｊ］．
江苏建筑，２００２，（２）．
［３］时伟，刘继明，王磊．基坑支护体系主动区土压力试验研究
［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００２，２１（２）．
［４］颐慰兹．挡土墙土压力计算手册［Ｍ］．北京：中国建筑工业出
版社，２００４．
３．２挡土墙结构形式的选择
各类挡土墙的技术经济效益有着相当大的差别。从工程实重力式挡土墙、悬臂式挡土墙和扶壁际出发，从减压式挡土墙、
式挡土墙等结构形式中进行双向优选，即进行各类挡土墙和本
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浅谈挡土墙的破坏与设计
刘凌云李纪周
黄淮学院
河南驻马店４６３０００
摘要：挡土墙是各类建筑物的重要组成部分。本文通过对部分挡土墙的破坏调查及破坏原因的研究分析，针对挡土墙的设计提出若干建议。
关键词：挡土墙
破坏
原因分析
设计建议
段破坏。一段是挡土墙基础坐在松散的细砂河床上，地基未做处理，正对臻头河的主流，水的流速较大，且流态紊乱，基础底下的砂被水流带走，基础前缘悬空，加上墙身和基础的施工质量不好，整体性差，地基破坏后，引起这段墙身破坏而倒向河槽。另一段是设计对墙后填土未按规范提出要求，填土几乎是松散状态，造成了较大的土压力；墙身排水设施不足，墙后水位抬高，加大了侧压力；施工质量差，同时预制块之间是干砌填缝，根本无法承受较大的剪力，预制块空腔只填松散的粉砂，墙身重量不足。此段坝偏离主流，地基未遭破坏，但墙身不能承受墙后的水平推力，从而造成结构本身的破坏。
１．引言
挡土墙是防止土体坍塌的构筑物，是各类建筑物的重要水利工程、铁路组成部分，作为工程的附属设施，在房屋建筑、
工程以及桥梁等工程建设中得到广泛应用。但一些地方或单位，只重视主体工程的建设，而忽视附属设施的设置。因而在挡土墙设计中简单从事，施工中不严格要求质量。特别是水利和公路中的挡土墙，工程数量和工程投资约占总数量和总投资的３０％￣４０％。因此，从设计角度确保挡土墙的安全稳定和经济合理，对整个工程的建设具有十分重要的意义。在此列举若干挡土墙的破坏实例，通过对破坏原因的分析，提出在挡土墙的设计中应特别注意的问题，仅供参考。
２．１．２汝河干流河坞闸下游左岸翼墙为重力式挡土墙，原
设计在墙后填土高程３５．６米以上的墙身部位设有足够数量的排水孔。当河水位超过３５．６米高程时，水从进水孔流入墙后，保持墙前墙后水位基本平衡。但是由于管理不善，这些排水孔被淤泥堵塞，汛前检查又未清理疏通。当１９８２年８月汝河大流量排列甚至趋于平面化的按键，使许多消费者在购买后不得不通过频繁的使用才可习惯于蹩脚的按键，而降低误操作的几率。每个产品在使用部分的创新应为用户使用带来更舒适的感受，而不是使用户被动的将已有的使用习惯改变。
２．挡土墙的破坏实例和破坏原因分析２．１挡土墙破坏实例２．１．１
位于汝河与臻头河交汇处的赵埠口挑流坝是装配
式挡土墙，墙高７米，在使用过程中两次挡水挑流相继发生两应用的领域十分有限。
另外备受关注的小型电子产品的散热问题也囊括其中。由于其中大部分均属高功耗产品，运行过程中会产生大量热能，而微缩化之后由于空间的限制，许多产品采用了外壳辅助的散热方式，致使系统运行时外壳温度较高，引发不同程度的安全隐患。而部分设计为此加大了风扇的功率，必然带来更大的噪音，这对于其近距离、小空间的应用环境来说，显然不合时宜。
除此之外，微缩化也造成了一些不成熟技术的盲目应用。现阶段值当ｍｐ４的产业价值渐渐浮出水面，参与者云集之时，由于缺乏统一的国家标准，大量产品在存储容量和播放长度方面捉襟见肘。普通ｍｐ４几乎无法装下几部完整的电影，其过小的屏幕和较低的播放质量，也让其视频效果大打折扣，难以符合真正意义上的标准。
３．结语
在风潮电子一轮又一轮瘦身革命的背后，处在浪尖上竭尽微缩的产品能够使用户受益多少，消费类电子产品到底需要微相关行业乃至整个社会去反缩到何种程度，这些问题值得业者、
思。消费类电子产品微缩化设计只有适时适度，通过技术的累积，遵循人机工程学原理，兼顾更多用户群体并与之有效的互动，其价值才得以体现和提升。那些盲目牺牲产品的性能及其可靠性和易用性，来换取产品迷你形态的做法绝非可取。
而关于新形势下产品微缩化的标准或有效模式值得进一步探讨和研究。为此期待相关的行业标准及时出台，并在相关主管部门的重视和支持以及与一些领导品牌的努力和参与者的自律下，我国消费电子行业发展一定能够繁荣有序，步入健康发展的良性循环轨道，因此而受益的将不仅仅是厂商和消费者，更将包括整个产业链。参考文献：
２．４引发消费者的操作负荷和心智负担
随着资讯时代的到来，为迎合消费者对于大量个人化的行动性与应变性不断提高的需求，电子产品趋于微缩化。微缩化了的消费类电子产品广泛地采用小面积显示界面与繁多的显示讯息，使得部分使用者面对迷你化的产品系统产生更大的心智负担。即使拥有漂亮的产品宣传册和完备条理的说明书，对于一部分消费者来说仍有未能完全掌握的负担，甚至某些消费者从心理上被自然的排除在外，尤其是部分中老年人和文化较浅的群体。
而强大的功能和繁琐的指令多集中在少量的按键和操作杆在这方面表现比较突出的产品是上，又使用户颇感其使用难度。
多功能手机、数码照相机、数码摄像机、掌上电脑等。窄小而紧密
［１］李砚祖．产品设计艺术［Ｍ］．北京：中国人民大学出版社，２００５．［２］孙守迁，欧阳旻，杨颖．国外工业产品设计经典［Ｍ］，浙江人民
美术出版社，２００２．
［３］李彬彬．设计心理学［Ｍ］．北京：中国轻工业出版社，２００１．１２８－１４０．
技术研发
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＭＡＲＫＥＴ
放水时，水位急剧抬高，水无法进入墙后，墙前墙后形成了一定的水位差，墙身浆砌石承受不了墙前水压时，终于在３５．６米高程附近发生断裂而倒向河岸。
类挡土墙的优选设计之间的优选比较，最后确定一种技术经济状况最优、现场适应性最好的挡土墙方案。进行挡土墙优化设计与风险决策的步骤：第一确定方案比选的统一标准；第二确定优化设计的风险决策方法；第三选取比较能反映方案特性的随机变量可能值；第四搜索各类挡土墙的规范状态并按数学期望准则和优势比较准则分别考核各个待选方案。目前，国内外锚杆挡土墙、对新型支挡结构的研究日趋成熟，锚定板挡土墙、
土钉加筋土挡土墙等新型挡土墙已在各类工程中得到越来越广泛的应用。这些新型挡土墙具有设计合理、结构轻巧、施工快、投资省等特点。可以预见，随着新型支挡结构体系理论研究
德国维塞河上的不来梅坝布置两道船闸，中间有一
与计算方法的不断完善，新型挡土墙的应用定会日趋广泛。
２．１．３美国田纳西韦勒船闸长１１０米，高１８．３米，使用２４年
后，在船闸与河岸间建造第二船闸时，靠岸边的重力式闸墙突然发生倒塌，并向新闸方向移动９．２米。失事后，对墙基进行了检查，发现在基岩面以下１５厘米有一层薄的溶蚀层，已被粘土充填，极易形成滑动面，当在闸后开挖基坑并抽水后，使作用在闸墙上的静水压力比原设计大。水压力推动闸墙沿薄弱层移动而倒塌。
２．１．４
道闸墙将两闸分开，原设计在闸室与闸墙下布置有滤层，滤层借排水设备与下游连接，在闸室底板与闸墙的计算中，假定扬压力等于零，就是说由于滤层的存在，闸室和闸墙下只有随下游水位变化的浮托力，而没有渗透压力。经检查，在失事前该闸运行三年之后，在底板与基础有２米水头的扬压力存在，这是由于长期运行时水中含的氧化铁淤塞了滤层所引起的。由于较大的扬压力存在，使闸墙失去了稳定，造成３０米闸墙发生倒塌破坏。
３．３挡土墙构造方面的要求
３．３．１埋置深度：基底为土底时，基础埋置深度一般不得
小于１米；基底为岩基时，墙基础应嵌入岩层０．２５米～０．８米。
３．３．２排水设施：为使墙后积水及填土内渗水易于排出，
通常在墙身布置适当数量的排水孔，孔眼尺寸一般为直径１０厘米的圆孔。高挡土墙根据不同高度加设排水孔。在孔眼附近填筑反滤料，以防填土被水带走。
３．３．３沉降缝及伸缩缝：为防止地基不均匀沉陷造成挡土
２．２
挡土墙遭受破坏的主要原因
墙的破坏，必须设置沉降缝。为了避免温度变化引起的墙身断有时将两种缝合在一起，一般每隔１０～２５裂，必须设置伸缩缝。米设置一道，缝宽约２厘米。
２．２．１自然因素：如遇洪水，造成超负荷运行，意外的滑坡
和某些潜在的地质作用等。
设计因素：缺乏必要的勘测，盲目进行设计，２．２．２勘测、
用主观的假定代替客观规律，对建筑物将来的工作条件估计错误等。
３．４设计计算中的几个问题
完建期、正常运用期３．４．１设计计算时，要分别以施工期、
各种情况下的最不利组合计算滑动稳定、倾覆稳定和地基应最后进行强度计算，还需力，较高的挡土墙还要计算地基沉陷。
考虑意外情况的可能发生，如墙身排水孔的可能失效，底部扬压力的变化等。
２．２．３施工因素：违反设计要求，所用建筑材料和施工方
法不当；质量不合规定，如墙身质量欠佳，地基处理不当，墙后填土质量偏低等。
２．２．４管理因素：不明确建筑物的各部位作用，对建筑物
的工作状态缺乏观测、检查，对建筑物的缺陷没有及时维修等。
３．４．２挡土墙的断面大多是以滑动或地基应力控制的。因
此，要注意对墙基础的深入研究，在软基上建高墙时，要考虑地基处理的可能性和可行性。设计时，要对人工地基和天然地基进行各种经济技术比较。
３．挡土墙设计中应注意的几个问题３．１
挡土墙土压力的计算方法
目前，国内外对挡土墙的设计计算主要有两种方法：方法墙身截面尺寸，并计算出其承受一，凭经验确定挡土墙的形式、
的土压力，然后再验算挡土墙的强度和稳定性；方法二，考虑挡土墙施工的造价，以挡土墙本身的造价构造目标函数（仅限于钢筋混凝土挡土墙），对挡土墙进行优化设计，挡土墙的形式还是凭经验确定。这两种方法都存在着一些不足和问题：主观性（离散性）较大；设计周期长，效率低；对设计人员的经验要求较高；没有考虑挡土墙形式的选择与挡土墙工程总体造价之间的关系。由于挡土墙的形式及墙身截面尺寸，将直接影响材料的消耗及挖（填）土方的工程量，即影响挡土墙工程的总造价，所以寻找最佳设计方案就成了挡土墙设计中的一个关键问题。现行的设计方法没有考虑挡土墙工程的综合经济性，故对挡土墙用综合最优的方法进行最优选型设计具有突出的意义。
４．结束语
挡土墙看起来似乎很简单，但容易引起疏忽。事实上它是一种重要的工程结构，许多挡土墙的失事都是由于未能做好其设计而造成的。为此，我们必须重视挡土墙的质量问题，对挡土墙设计，在思想上一定要有足够的重视。参考文献：
［１］时伟，韩晓雷．基坑支护体系主动区土压力计算方法研究［Ｊ］．
青岛建筑工程学院学报，２００３，２４（２）．
［２］巢文华．对重力式挡土墙工程设计中的一些问题的探讨［Ｊ］．
江苏建筑，２００２，（２）．
［３］时伟，刘继明，王磊．基坑支护体系主动区土压力试验研究
［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００２，２１（２）．
［４］颐慰兹．挡土墙土压力计算手册［Ｍ］．北京：中国建筑工业出
版社，２００４．
３．２挡土墙结构形式的选择
各类挡土墙的技术经济效益有着相当大的差别。从工程实重力式挡土墙、悬臂式挡土墙和扶壁际出发，从减压式挡土墙、
式挡土墙等结构形式中进行双向优选，即进行各类挡土墙和本