重力式挡土墙设计指导书

重力式挡土墙设计指导书

一、重力式挡土墙的设计

1、选择挡土墙的位置

应根据路基横断面来确定挡土墙的位置

（1）路堑挡土墙的位置应设在侧沟外侧，挡土墙的高度和长度应保证墙顶以上边坡稳定。

（2）路肩挡土墙的位置，在直线地段按路基宽度确定。

2、拟定挡土墙的断面尺寸和形状

（1）拟定挡土墙的胸坡

当地面横坡较陡时，挡土墙胸坡直接影响墙的高度，胸坡较陡的挡土墙高度较小，胸坡较缓的挡土墙高度较大。重力式挡土墙的墙胸坡度，一般在地形陡峻的山区，采用1:0.05-1:0.20。对于路肩和路堤式挡土墙，应尽可能采用较陡的胸坡。在地形平缓的地区，一般采用1:0.20-1:0.35。

（2）挡土墙的墙背坡度及形式

挡土墙墙背坡度及形式，应力求使墙身结构经济合理，施工开挖量小，回填工程量少，施工便，保证安全，同时还应满足土压力计算理论的适用范围，回填前挡土墙必须稳定等要求。

墙背的形式与坡度也影响墙的高度，仰斜的墙最高，竖直的次之，俯斜墙背的最低。由土压力计算公式可知，仰斜墙背的主动土压力最小，竖直的次之，俯斜墙背的最大。一般说来，对于较低的挡土墙，应优先考虑仰斜及竖直墙背；对于较高的挡土墙，应优先考虑俯斜及折线形墙背。折线形墙背上部俯斜下部仰斜，综合了二者的优点，但其形状复杂，施工不便，一般只在墙身较高时才采用。

选择墙背形式时，必须考虑施工的要求。例如，路堑挡土墙，由于仰斜墙背可与开挖的临时边坡紧密贴合，而俯斜墙背则在施工后尚需填土，因此选用仰斜墙背比较合理。对于路堤、路肩挡土墙，仰斜墙背填土穷实比较困难，所以采用竖直与俯斜墙背比较合理。总之，挡土墙的墙背形式必须综合考虑上述各方面的因素，经过试算、比较后才能确定。

在同一工点的挡土墙，其断面形式不宜过多，以免造成施工困难和影响墙的美观。

（3）.挡土墙的尺寸

a．挡土墙的高度H，在挡土墙的位置、胸坡、背坡和基础埋深确定后便可确定挡土墙的高度H。

b．挡土墙的底宽和顶宽。挡土墙的底宽B≈0.5 ~ 0.7H。挡土墙的宽度应在满足构造要求的基础上初拟一个尺寸并经检算，确定一个既保证安全又经济合理的尺寸。按构造要求，浆砌片石挡土墙的墙顶宽度一般不应小于0.5m；混凝土挡墙的墙顶宽度不小于0.4m；钢筋混凝土挡墙顶宽不应小于0.2m。

3．挡土墙的基础埋深

挡土墙置于土质地基时，其埋置深度应符合下列要求:

（1）基础埋深不小于1m，如为路堑墙，应在侧沟下至少0.6m。

（2）有冲刷时，应在冲刷线下至少1m。

（3）有冻害时，应在冻结线下不少于0.25m；当冻结深度超过1m时，可在冻结线下0.25m内换填渗水土，但埋置深度不小于1.25m。

（4）挡土墙置于硬质岩石上时，应置于风化层以下；置于软质岩石上时，埋置深度不小于1.0m。

二、重力式挡土墙的验算

挡土墙是用来承受土压力的建筑物，它应具有足够的强度和稳定性。挡土墙的设计应保证在自重和外力作用下不发生全墙的滑动和倾覆，并使墙身每一截面和基底的应力与偏心距均不超过容许值。这就要求在拟定了墙身断面形式及尺寸后，对上述几方面进行检算。

考虑到在相当长的范围内挡土墙的断面是不变的，所以在计算作用在挡土墙上各种力时，按平面问题处理，即截取沿挡墙纵向1延长米的挡土墙作为计算对象。

（一）．作用在挡土墙上的力系

作用在挡土墙上的力系，根据荷载性质和发生概率分为主要力、附加力和特殊力。一般情况下，挡土墙只考虑主要力的影响。在浸水和地震等特殊情况，还应考虑附加力和特殊力的作用。

主要力是经常作用在挡土墙上的力，如图1。它包括下列的一些力:

1.墙背承受的由填料自重及轨道和列车荷载产生的侧压力Ea可分解为水平

与垂直的侧压力Ex与Ey

图1 作用在挡土墙上的力系示意图

2.墙身自重G；

3.墙顶上的有效荷载W0

4.法向反力R及摩擦力T。

5.常水位时的静水压力和浮力。

附加力指偶然发生的或发生概率很小的力。如最不利计算水位的静水压力及浮力，水位退落时的动水压力、波浪压力、冻胀压力等。

特殊力指暂时的或属于灾害性的力，它发生的概率很小，如地震力、临时荷载等。

至于墙前被动土压力，在挡土墙检算中一般不予考虑。仅当基础埋深较深，且地层稳定，不受水流冲刷或扰动破坏时才考虑。由于挡土墙前后土体相互作用，出现被动极限平衡状态所需的墙身位移远远大于出现主动极限平衡状态所需的位移，所以，当墙后土体处于主动极限平衡状态时，墙前土体仍未达到被动极限平衡状态，墙前土体的被动抗力要比按被动土压力计算公式求得的被动土压力小。对墙前土体的被动抗力，目前尚无可靠的计算方法，根据经验并为安全计，一般取计算被动土压力的1/3作为墙前土体的被动抗力。

（二）挡土墙稳定性检算

对于重力式挡墙，墙的整体稳定性往往是设计中的控制因素。挡土墙的稳定性包括滑动稳定与倾覆稳定两方面。

1.滑动稳定检算

挡土墙的滑动稳定是指在土压力和其他外力作用下，基底摩擦阻力抵抗挡土墙滑移的能力，用滑动稳定系数Kc 表示，即作用于挡土墙的最大可能的抗滑力与实际下滑力之比，在一般情况下，有:

c x

N f

K E ⋅=

∑

式中 ∑N—作用于挡土墙墙底的竖向力，为墙身自重G 、墙背主动土压力的竖直分力Ey 、墙

顶的有效荷载Wo 三者之合，即

0y N

G E W =++∑

挡土墙的容重γ=22.0KN/m3，或可以自己拟定。 Ey —墙背主动土压力的水平分力

F —基底摩擦系数，可以通过现场试验确定，如无试验值，如表1。 表1 基底摩擦系数f

滑动稳定系数K 不应小于1.3，考虑附加力时，Kc 不应小于1.2。当墙高大12-15m ，应注意加大Kc 值以保证挡土墙的滑动稳定性。

当挡土墙的滑动稳定性不满足要求时，可采取下列措施增强其稳定性: （1）增大基底摩擦系数。石质基底除掉风化、软弱部分后，保留部分硬块，增加抗滑能力。土质基底可换填0.3-0.5m 的碎石。

（2）增大挡墙截面。

（3）设反斜基底。反斜基底是将挡土墙墙底做成倾向墙踵的斜坡。如图４