[工学]中南大学路基路面工程课件 6挡土墙设计

（7）排水设施 ①地面排水
截水沟：路堑墙和山坡墙上方必须设置截水沟，以拦截流向挡土 墙的地表水；
夯实回填土顶面和地表松土； 夯实墙前回填土和加固边沟。
②墙身排水
图6-14 挡土墙排水设施示意图
6.2挡土墙的构造与布置
浆砌块(片)石墙身应在墙前地面以上设一排泄水孔(图a)。 墙高时，可在墙上部加设一排汇水孔(图b) 。 孔眼间距一般为2～3m，对于浸水挡土墙孔眼间距一般1.0～1.5m。 下排排水孔的出口应高出墙前地面或墙前水位0.3m； 为防止水分渗入地基，泄水孔进水口的底部应铺设30cm厚的粘土隔水
路基路面工程
主讲 周建普
2011.03
6.挡土墙设计
6.1挡土墙概述 6.2挡土墙的构造与布置 6.3挡土墙土压力计算 6.4重力式挡土墙稳定性验算
6.1挡土墙概述
6.1.1 挡土墙的作用 挡土墙是支撑路基填土或者山坡土体侧压力、防
止边坡或山坡变形失稳的工程构造物。广泛用于支撑 路基边坡、桥台、桥头引道和隧道洞口等处。
图6-16 作用在挡土墙上的力系
6.3 挡土墙土压力计算
（2）三种不同性质的土压力
主动土压力 被动土压力 静止土压力
图6-17 三种不同性质的土压力
6.3 挡土墙土压力计算
(3)库仑理论的假设
假设墙背填料为均质散粒体， 仅有 内摩擦力，而无粘聚力。
当墙背向外移动或饶墙趾外倾时，墙 背填料会出现一通过墙踵的破裂面， 设为平面。
(6-3-6) (6-3-7)
6.3 挡土墙土压力计算
（2）破裂角交于路基面（见图6-20） ① 破裂面交于荷载中部（图6-20b）
图6-20 破裂面交于路基面 a)交于荷载内侧；b)交于荷载中部；c)交于荷载外侧
6.3 挡土墙土压力计算
破裂棱体的断面面积S为
S
1 2
(a
H
)2
(tg
tg
)
1 2
图6-7 加筋土挡土墙
图6-8 土钉挡土墙 1-土钉；2-铺设钢筋网；3-喷射混凝土面层
6.1挡土墙概述
图6-9 柱板式挡土墙
图6-10 桩板式挡土墙
6.2挡土墙的构造与布置
6.2.1 挡土墙的构造
墙顶
墙面
墙身
墙背 墙底
墙基础
墙趾
墙踵 排水设施
沉降伸缩缝
图6-11 墙身构造示意图
6.2挡土墙的构造与布置
（4）护栏
为保证交通安全，在地形险峻地段，或过高过长的路肩墙的墙顶应设置护栏。为保 持土路肩最小宽度，护栏内侧边缘距路面边缘的距离，二、三级路不小于0.75m， 四级路不小于0.5m。
6.2挡土墙的构造与布置
（5）基础类型
①天然地基：大多数挡土墙都直接修筑 在天然地基之上。
②扩大基础：当地基承载力不足，地 形平坦而墙身较高时，为了减小基底 压应力和增加抗倾覆稳定性，采用扩 大基础。
A 竖直式
B 俯斜式
C 仰斜式
图6-2 重力式挡土墙
D 折线式
A、B、E多用于路肩墙、路堤墙；C、D多用于路堑墙
E 衡重式
6.1挡土墙概述
② 锚定式挡土墙
图6-3 锚杆式挡土墙
图6-4 锚定板式挡土墙
6.1挡土墙概述
③ 薄壁式挡土墙
图6-5 悬臂式挡土墙
图6-6 扶壁式挡土墙
6.1挡土墙概述
④ 其他类型的挡土墙
③对于岩石地基，应清除表面风化层，将基底嵌入岩层一定深度。当风化 层较厚难以全部清除时，可根据地基的风化程度及其容许承载力将基底埋 入风化层中。
④当挡土墙位于地质不良地段，地基土内可能出现滑动面时，应进行地基 抗滑稳定性验算，将基础底面埋置在滑动面以下，或采用其它措施，以防 止挡土墙滑动。
6.2挡土墙的构造与布置
挡土墙设置与否，宜于与其工程方案比较确定 与移改路线位置进行比较； 与填筑或开挖边坡相比较； 与坼移有关干扰路基的构造物（房屋、河流、水渠） 等比较； 与设置其他类型的构造物（桥、护墙）等比较。
6.1挡土墙概述
挡土墙设置地段
路段或岩石风化的路堑边坡； 降低路基边坡高度以减少大量挖、填方量； 防止不良地质路段边坡滑坍； 防止沿河陡坡路段水流冲刷； 桥梁、隧道与路基的连接地段； 节约道路用地、减少拆迁或少占农田； 保护重要建筑、生态环境或其它需要特殊保护的地段。
6.2挡土墙的构造与布置
6.2.2挡土墙的布置
（1）挡土墙位置的选定 路堑挡土墙大多数设在边沟旁； 山坡挡土墙应考虑设在基础可靠处； 当路肩墙与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近、基础情况相似时，应优先
选用路肩墙； 若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低，而且基础可靠时，宜选用
路堤墙； 沿河路堤设置挡土墙时，应结合河流情况，注意设墙后仍保持水流顺畅，
6.1.2 挡土墙的分类
（1）按设置位置分
路肩挡土墙 路堤挡土墙 路堑挡土墙 山坡挡土墙
6.1挡土墙概述
图6-1 挡土墙按位置分类及各部分名称 a)路肩挡土墙；b)路堤挡土墙；c)路堑挡土墙；d)山坡挡土墙
6.1挡土墙概述
（2）按照挡土墙的结构形式 ① 重力式挡土墙
依靠墙的自重支撑土压力，污工结构。形式简单，施工方便
P cos sin cos( ) sin cos cos( )
Q cos( ) cos( ) cos( ) cos( )
R cos sin cos( ) sin cos( ) cos
6.3 挡土墙土压力计算
将求得的θ值代入(6-3-3)，得最大主动土压力Ea 值。
Ea
破裂面上的土楔为刚性体。
图6-18 库仑土压力理论假设示意图
6.3挡土墙土压力计算
6.3.2 各种边界条件下库伦土压力计算
（1）破裂面交于内边坡
图6-19 破裂面交于内边坡
6.3 挡土墙土压力计算
据正弦定理
Ea
G
sin(90 0 ) sin( )
Ea
cos( ) G sin( )
而
6.2挡土墙的构造与布 置
（2）墙面
墙面一般均为平面，其坡度应与墙背坡度相协调。墙面坡度直接影响挡土墙的高度。 因此，在地面横坡较陡时，墙面坡度一般为1:0.05～1:0.20，矮墙可采用陡直墙面； 地面平缓时，一般采用1:0.20～1:0.35较为经济。
（3）墙顶
墙顶最小宽度，浆砌挡土墙不小于50cm，干砌不小于60cm。浆砌路肩墙墙顶一般 宜采用粗石料或混凝土做成顶帽，厚40cm。如不做顶帽，对路堤墙和路堑墙，墙顶 应以大块石砌筑，并用砂浆勾缝，或用5号砂浆抹平顶面，砂浆厚2cm。干砌挡土墙 墙顶50cm高度内，应用25号砂浆砌筑，以增加墙身稳定。干砌挡土墙的高度一般不 宜大于6m。
G 1 AB BC sin( )
2
AB Hsec
BC
s in(90 0 s in(90 0
) )
AB
H
sec
cos( cos(
) )
G 1 H 2 sec2 cos( ) sin( )
2
cos( )
所以
Ea
1 2
rH
2
sec2
cos( ) sin( cos( )
明挡土墙与路线的平面位置及附近地貌与地物等情况，特别是与挡土墙有干扰的建
筑物的情况。沿河挡土墙还应绘出河道及水流方向，防护与加固工程等。
6.3 挡土墙土压力计算
6.3. 1 概述
（1）作用于挡土墙的力系 挡土墙自重G及位于墙上的衡重 墙后填土的主动土压力Ea 基底的法向反力N及摩擦力T 墙前土体的被动土压力Ep 其它（水、冰、偶然）
图6-13 基础类型示意图 a）墙趾或墙踵部分加宽；b）钢筋混凝土底板；
c）换填地基；d）台阶基础；e）拱形基础
6.2挡土墙的构造与布置
（6）基础埋置深度
①对于土质地基，基础埋置深度应符合下列要求： 无冲刷时，应在天然地面以下至少1m； 有冲刷时，应在冲刷线以下至少1m； 受冻胀影响时，应在冻结线以下不少于0.25m。当冻深超过1m时，采用 1.25m，但基底应夯填一定厚度的砂砾或碎石垫层，垫层底面亦应位于冻结 线以下不少于0.25m。 ②碎石、砾石和砂类地基，不考虑冻胀影响，但基础埋深不宜小于1m。
(b
a
tan
)a
(a
H
)
tan
H
tan
b
ah0
1 2
(a
H
2h0
)(a
H
)
tan
1 2
ab
(b
d
)h0
1 2
H
(
H
2a
2h0
)
tan
a
令
A0
1 (a 2
H
2h0 )(a
Hale Waihona Puke H)B01 2
ab (b
d )h0
1 2
H (H
2a
ah0 )
tan
则
S A0 tan B0
因此，破裂棱体的质量为
G ( A0 tan B0 )
1 2
H
2Ka
1 2
H
2
cos2
cos(
cos( )
)1
sin( cos(
)sin( ) )cos( )
2
式中： —墙后填土的容量，KN/m3
— ° 填土的内摩擦角， ；
(6-3-5)
° —墙背与填土间的摩擦角， ； ° —墙后填土表面的倾斜角， ；
° —墙背倾斜角， ，倾斜墙背α为正，仰斜墙背α为负；
不致挤压河道而引起局部冲刷。
（2）挡土墙的横向布置 在墙高最大处、墙身断面或基础形式变异处，其它必须桩号处进行。 根据墙型、墙高及地基与填料的物理力学指标等设计资料，进行挡土墙设计或