[工学]第五章挡土墙

2）确定墙身断面，并绘制挡土墙横断面图：根据 墙身形式、墙高、地基与填料的计算指标等，进 行设计或套用标准图，确定墙身断面尺寸、基础 形式和埋置深度、布置排水设计。选择特征断面， 绘制挡土墙横断面图。
特征断面：起讫点、墙高最大处、墙身断面或基础 形式变异处、其他必须桩号处。
2.挡土墙的纵向布置内容：
二、库伦土压力：
土压力类别：主动土压力、被动土压力、静止土压力。
1.主动土压力：当挡土墙受土体侧压力作用向外位移或倾 覆时，作用于墙背的土压力。2.静止土压力：当挡土墙在 原来位置而不产生位移时，作用于墙背的土压力。3.被动 土压力：当挡土墙由于外力作用向土体挤压移动时，土体 对墙的抗力。
库仑理论的假定为： 1.假设墙背填料为均质散粒体， 仅有内摩擦力，而无粘聚力。 2.当墙背向外移动或饶墙趾外倾时， 墙背填料会出现一个通过墙踵的 破裂面，视为平面。 3.破裂面上的滑动土楔体，视为刚 性体，在外力作用下无压缩或伸张 变形。根据静力平衡条件，确定土 楔体处于极限平衡状态时墙背的主动土压力。 4.通过墙锺，假拟若干个破裂面，其中使主动土压力最大 的破裂面为最危险破裂面.dE/ds=0 ，求得破裂面的位置 和主动土压力值。 5.假设土压力沿墙高呈直线分布，土压力作用在墙高的下 三分点处（土楔上无荷载作用时），与墙背线夹角为
混凝土半重力式：适用：低墙 特点：墙背少设钢筋，墙趾展宽。
3.锚定式挡土墙 1）锚杆式：钢筋混凝土肋柱、挡板、钢锚杆，依靠锚杆 锚固在山体内拉住肋柱。 2）锚定板式 ：锚杆的固定端用锚定板固定在山体内 特点：构件断面小，工程量省 适用：地质不良时，石料缺乏，挖基困难，有锚固条件的。
4.加筋土挡土墙：填土、填土中布置拉筋条、墙面板 受力：放置拉筋材料，填土压实，通过填土与拉筋间的摩 擦作用，抵抗土的侧压力。 特点：柔性结构，对地基变形随意性大，建筑高度大。 适用：缺乏石料地区，节约投资30%~70%，经济效益大。
第五章 挡土墙设计
第一节 挡土墙的类型、用途及使用条件 挡土墙是为防止路基填土或者山坡土体坍塌变形失稳 而修筑的墙式构造物。 一、按设置位置分：路堑墙、路堤墙、路肩墙、山坡墙。 1、路堑挡土墙 设在山坡陡峭处，以降低 边坡高度、减少开挖量； 在地质不良地段防止滑坡。
二、按墙体材料分：
石砌挡墙、混凝土挡墙、钢筋混凝土挡墙、钢板墙。 三、按结构形式分： 1.重力式挡土墙： 适用：地基良好，非地震和沿河
1）确定挡土墙的起迄点和墙长，选择与路基或其 它结构物的衔接方式。
2）按地基、地形及墙身断面变化情况进行分段， 确定伸缩缝与沉降缝的位置。
3）布置各段挡土墙的基础：墙趾地面有纵坡时， 基底宜作成不大于5%的纵坡；若大于5%时，可做 成台阶。
4）布置泄水孔和护栏的位置、数量、间距。
5）标注各特征断面的桩号，墙顶、基础顶面、基 底、冲刷线、冰冻线、设计洪水位的标高等。
考虑原则：根据挡土墙所处的具体工作条件、最不 利组合，一般地区 ，仅考虑永久作用；浸水地区 ， 考虑其他可变作用；地震区 ，考虑地震力。
二、墙后填料计算参数 1.内摩擦角和容重： 最好采用实测值；无实测条件时，可参考经验值。
填料种类
粘质
墙高 H≤6m
土
墙高 H>6m
碎石或不易风化的石块
大卵石、碎石类土、不易风化的岩石碎块
库仑理论适用范围： 1.概念简单明了，适用范围广。
可以解算各种墙背情况、不同墙后填料表面形状和荷载 作用情况下的主动土压力。 2.适用于砂性土，计算主动土压力与实际情况较接近。
粘性土，误差不大，影响因数多，缺乏实践经验。 3.库仑理论适用于刚性挡土墙。
1）承载能力极限状态：与安全性有关的最大承载状态；组成构件 发生塑性变形致使其他几何形状发生显著改变。
2）正常使用极限状态：与适应性和耐久性有关的状态，挡土墙及 其组成构件在使用功能上允许达到的某个限值的极限状态。
2.极限状态的分项安全系数法公式：
0SR*
R*
RRfk
,d
0 结构重要性系 S作 数用 ，效应的组合 ，设计值
土重力（3）作用于墙背上的主动土压力Ea（4） 预加力（5）混凝土收缩及徐变影响力（6）基底 的法向反力N及摩擦力T • 2）浸水地区： 还包括挡土墙及墙后填料的水浮力,静水压力， （渗水性土作填料时，静水压力不予考虑）。
2.可变作用：季节性作用于挡土墙上的各种作用
1）基本可变作用：车辆荷载及人群荷载引起的土 压力；
8.土钉式：土钉、土体、护面板 适用：稳定挖方边坡或临时支护 特点：利用土钉对天然土体就地 实施加固，对土体适应性强，工 艺简单，材料用量与工程量较少。
第二节 重力式挡土墙的构造与布置
一、挡土墙的构造
挡土墙的构造应满足：强度；稳定性；就地取材、结构合理、 断面经济；施工养护方便、安全。
常用重力式挡土墙：墙身、基础、排水设施、沉降缝与伸缩缝。
护栏：地形险峻地段，过高（6m）过长（20m），弯道 处的路肩墙的墙顶设置护栏。分墙式、柱式两种。
2.基础 重视挡土墙的基础设计，应对地质条件进行详细调
查，先做挖深或钻探。类型： 1）浅基础：通常挡土墙可直接建造在天然地基上； 2）扩大基础：墙趾或墙踵部分加宽，台阶的高宽比3：2
或2：1，地基承载力不足； 3）钢筋混凝土底板：地基承载力过小； 4）换填地基：地基为软弱土层； 5）台阶基础：挡墙修筑在陡坡上、地基为稳固、坚硬的
设置：根据地形及地质情况：非岩石地基每隔10-15米； 岩石地基可适当增大，但不应大于20m。
缝宽：2~3cm。
填料：胶泥填塞，沥青麻筋或沥青木板（渗水量大、冻寒 严重地区）；当墙背为填石或冻寒不严重时，可仅留空 缝，不嵌填料。
二、挡土墙的布置
1.横向布置内容：
1）选定挡土墙的位置：路堑挡土墙大多设在边沟 旁；路肩墙应保证路基宽度；路堤墙应与路肩墙 相对比；浸水挡土墙应保持水流顺畅，不积压河 道引起局部冲刷；山坡墙设在基础可靠处，墙高 应保证墙顶以上边坡的稳定性。
参考经验值。
墙背光滑，排水不良： δ=（0～1/3）φ 片、块石砌体，墙背粗糙，排水良好： δ=（1/3～1/2）φ 干砌片、块石，墙背很粗糙，排水良好： δ=（1/2～2/3）φ 第二破裂面，无滑动，排水良好： δ= φ
三、挡土墙的设计状态
1.定义：挡土墙结构超过某一特定状态，致使挡土墙不能正常使用 或在正常维护下不能满足正常使用要求，该特定状态称为极限状 态，分承载能力极限状态和正常使用极限状态。
2）其他可变作用：洪水时的静水压力和浮力、动 水压力、流水压力、波浪冲击力、冻胀压力、冰压 力，温度影响力等；
3）施工荷载：与施工有关的临时荷载；
3.偶然作用：偶然出现的力。
如：地震力、水流漂浮物的撞击力、滑坡和泥 石流作用力、作用于墙顶护栏的车辆碰撞力。
（二）常用作用效应组合： 组合Ⅰ：挡土墙结构自重、墙上的恒载、填土重力、 土侧压力及其它永久作用相组合。 组合Ⅱ：组合Ⅰ+基本可变作用（车辆荷载） 组合Ⅲ：组合Ⅱ+其他可变作用、偶然作用
Ⅰ、Ⅱ
Ⅲ
1.20
1.40
1.30
0.50
1.10
1.05
1.20
五、等代均布土层厚度： h0=q/γ
式中：q—H≤2m时，取20kpa；H≥10m时，取10kpa；H在 2～10m之间时，用内插法计算。
第四节 重力式挡土墙的设计方法
一、重力式挡土墙断面尺寸设计程序： 1.根据经验或标准图，初拟尺寸；2.计算土压力；3.进行 验算；4.当验算结果满足要求时，初拟尺寸可作为设计尺 寸；当验算结果不满足要求时，采取适当的措施使其满足 要求，或重新拟定尺寸，重新验算，直至满足要求为止。
岩石，台阶的宽度不宜小于0.5 m，高宽比不宜小于2： 1； 6）拱型基础：地基有短段缺口或挖基困难时； 基础埋置深度：
无冲刷时，天然地面以下至少1米 有冲刷时，在冲刷线以下1米 受冻胀影响时，在冻胀线以下不小于0.25米
3.排水设施
目的：疏干墙后土体；防止地面水下渗；防止墙后积水形 成静水压力；消除因含水量增加产生膨胀压力；减少季 冻区填料的冻胀压力等。
粘砂土
0.30~0.40
硬质岩石
μ 0.40 0.50 0.40~0.60 0.60~0.70
四、作用分项系数：
情况 作用组合 垂直恒载 主动土压力 被动土压力
水浮力 静水压力 动水压力
作用增大对结构起有利作用
Ⅰ、Ⅱ
Ⅲ
0.90
1.00
0.95
0.30
0.95
0.95
0.95
作用增大对结构起不利作用
3.平面布置：
在平面图上，标示挡土墙与路线平面位置的关系， 与挡土墙有关的地物、地貌等情况，沿河挡土墙还 应标示河道及水流方向，其他防护与加固工程等。
4.说明：选用设计参数的依据；主要工程量；对材 料的要求；施工要求及注意事项。
三、挡土墙的设计步骤：
1.根据情况，通过技术经济比较，确定墙趾位置； 2.测绘墙趾处的纵断面线，核对横断面，收集墙趾
受压
受力情况 受弯、剪、拉
石料
1.85
2.31
片石砌体、片石混凝土砌体
2.31
2.31
块石、粗料石、混凝土预制块、砖砌体
1.92
2.31
混凝土1.54Fra bibliotek2.31
基地与地基间的摩擦系数μ
地基土的分类
μ
地基土的分类
软塑状态
0.25
砂类土
粘性土
硬塑状态
0.30
碎（卵）石类土
半干硬状态
0.30~0.40
软质岩石
1.墙身构造：
墙背：仰斜、垂直、俯斜、凸形折线式、衡重式。
墙面：平面。地面较陡：直立或外倾坡度1：0.05—1： 0.20；地面平缓：坡度1：0.20—1：0.35；