公路挡土墙设计

生毕业论文（设计）挡土墙的类型及适用条件内容摘要随着我国公路事业的迅速发展，公路挡土墙的应用日益广泛。

公路挡土墙的建设是公路施工中的一项重要内容。

挡土墙对公路的养护作用至关重要，因此要严格控制挡土墙的设计和施工质量的控制。

本文介绍了挡土墙的类型及使用条件，挡土墙设计的基础资料及设计参数，挡土墙的初定尺寸，分析了挡土墙设计中的土压力计算方法，探讨了采用容许应力法进行挡土墙验算的内容及方法，并对挡土墙设计中的重要问题提出较为合理可行的建议与措施。

后附设计实例。

关键词：挡土墙；土压力；稳定性验算；目录内容摘要 (I)概述 (1)1 挡土墙的类型及适用条件 (2)1.1 重力式挡土墙 (2)1.2 悬臂式挡土墙 (2)1.3 扶壁式挡土墙 (2)1.4 锚定板式及锚杆式挡土墙 (2)1.5 加筋土挡土墙 (2)1.6 土钉墙 (3)2 挡土墙设计的基础资料及设计参数 (4)2.1 基础资料 (4)2.2 设计参数的选取 (4)2.2.1 墙背填料的物理学性质 (4)2.2.2 墙背摩擦角 (4)2.2.3 基底摩擦系数 (4)2.2.4 地基容许承载力 (4)2.2.5 建筑材料的容重 (4)2.2.6 砌体的容许应力和设计强度 (4)2.2.7 砼的容许应力和设计强度 (4)3 挡土墙选型 (5)3.1 材料选择 (5)3.2 截面形式的选择 (5)3.3 挡土墙的位置选择 (5)4 挡土墙初定尺寸 (6)4.1 挡土墙的高度 (6)4.2 挡土墙的顶宽 (6)4.3 挡土墙的底宽 (6)5.挡土墙的稳定性验算 (7)5.1 作用在墙上的诸力 (7)5.1.1 墙身自重 (7)5.1.2 土压力 (7)5.1.3 基底反力 (8)5.2 稳定性验算 (8)5.2.1 抗滑动稳定性验算 (8)5.2.2 抗倾覆稳定性验算 (10)5.2.3 基底应力及偏心距验算 (11)5.2.4 墙身断面强度计算 (12)6 墙后回填土的选择 (13)6.1 理想回填土 (13)6.2 可用回填土 (13)6.3 不能用的回填土 (13)7 挡土墙设计关键措施 (14)7.1 基础加固措施 (14)7.2 排水措施 (14)7.3 沉降缝与伸缩缝的设置 (14)7.4 材料的要求 (14)7.5 设计控制重点 (14)8 工程实例 (15)8.1 初定挡土墙截面尺寸 (15)8.2 土压力计算 (15)8.3 抗滑动稳定性验算 (16)8.4 抗倾覆稳定性验算 (16)8.5 地基承载力验算 (16)9 结束语 (18)参考文献 (19)概述公路挡土墙是用来支承路基填土或山坡的土体，防止填土或土体变形失稳的一种构造物。

在公路工程中，挡土墙可以稳定路堤和路堑边坡，以及桥台、隧道洞口和河流堤岸等处，减少土石方工程量和占地面积，防止水流冲刷路基，并经常用于整治塌方，滑坡等路基病害。

路基工程中，挡土墙的建筑费用较高，故路基设计时，应与其他可能的工程方案进行技术、经济比较，择优选定。

因此，深入探讨各种公路挡土墙的设计原理与方法，以及优化挡土墙结构的选型具有重要的工程实际意义和潜在的巨大经济效益。

1 挡土墙的类型及适用条件挡土墙的形式多种多样，按其结构形式可分为：重力式、衡重式、，悬壁式、扶壁式、加筋土式、锚杆式、锚定板式。

各类挡土墙的适用范围取决于墙址地形。

工程水文地质，建筑材料，墙体用途，施工方法，技术经济条件及当地的经济因素等。

1.1 重力式挡土墙重力式挡土墙一般由石头砼材料砌筑。

重力式挡土墙是靠墙身自重保证墙身稳定的，因为，墙身截面较大，适用于小型工程，墙高小于8米，但结构简单，施工方便，能就地取材，因此广泛应用于实际工程中。

1.2 悬臂式挡土墙当地基土质量差或缺少石料而墙又较高时，通常采用悬臂式挡土墙，一般设计成L型，由钢筋混凝土建造，墙的稳定性主要依靠墙踵悬臂以上土重来维持。

墙体内设置钢筋以承受应力，故墙身截面面积较小。

1.3 扶壁式挡土墙由墙面板、墙趾板、墙踵板和扶肋组成，既沿悬臂式挡土墙的墙长方向，每隔一定距离增设一道扶肋，把墙面板和墙踵板连接起来。

适用于缺乏石料的地区或地基承载力较差的地段。

当墙高较高时，比悬臂式挡土墙更为经济。

1.4 锚定板式及锚杆式挡土墙锚定板挡土墙是由预制的钢筋混泥土立柱、墙面、钢拉杆和埋置在填土中的锚定板在现场拼装而成，依靠填土与结构的相互作用力维持其自身稳定。

与重力式挡土墙相比，具有结构轻、柔性大、工程量少、造价低、施工方便等优点、特别适合用于地基承载力不大的地区。

设计时，为了维持锚定板挡土墙的内力平衡，必须保证锚定板构造周围的整体稳定和土的摩阻力大于由土自身和荷载产生的土压力。

锚杆式挡土墙是由预制的钢筋混凝土立柱、挡土板构成墙面，与水平或的钢锚杆联合组成。

锚杆的一端与立柱连接，另一端被锚固在山坡深处的稳定岩层或土层中。

墙后侧向土压力由挡土板传给立柱，由锚杆与稳定岩层或土层之间的锚固力，使墙获得稳定。

它适用于墙高较大，缺乏石料或挖基困难地区，具有锚固条件的路堑挡土墙。

1.5 加筋土挡土墙由墙面板。

拉筋和填土三部分组成，借助于拉筋于填土间的摩擦力，把土的侧压力传给拉筋，从而稳定土体。

既是柔性结构，可承受地基较大的变形；又是重力式结构，可承受荷载的冲击、震动作用、施工简便，外形美观。

占地面积小、而且对地基的适应性强。

适用于缺乏石料的地区和大型填方工程。

1.6 土钉墙土钉墙是由面板、土钉与边坡相互作用形成的支档结构，它适用于一般地区土质及破碎软岩质地段，也可置于桩板挡土墙之间挡岩土以保证边坡稳定。

2 挡土墙设计的基础资料及设计参数2.1 基础资料挡土墙设计时，必须具备以下资料：路线平面图、纵断面图、横断面图，地质资料（包括工程地质勘测报告、工程物探报告），地震勘测报告，水文资料，总体设计资料及构造物一览表等。

2.2 设计参数的选取2.2.1 墙背填料的物理学性质对于山岭重丘二、三级公路的挡土墙设计，当缺乏试验数据时，填料的计算内摩擦角及容重可参照表1和表2选用：表1 填料内摩擦角ψ参考值2 填料标准容重表填土与墙背间的摩擦角δ应根据墙背的粗糙程度及排水条件的确定。

山区公路中，对于浆砌片石墙体、排水条件良好均可采用δ=ψ/2。

2.2.3 基底摩擦系数基底摩擦系数μ应依据基底粗糙程度、排水条件和土质确定。

2.2.4 地基容许承载力地基容许承载力可按照《公路设计手册·路基》及有关设计规范规定选取。

2.2.5 建筑材料的容重根据有关设计规范规定选取。

2.2.6 砌体的容许应力和设计强度根据有关设计规范规定选取。

2.2.7 砼的容许应力和设计强度根据有关设计规范规定选取。

3 挡土墙选型3.1 材料选择通常挡土墙的高度是由任务要求确定的，即考虑墙后被支挡的填土呈水平时墙顶的高程。

有时，对长度很大的挡土墙，也可使墙顶低于填土顶面，而用斜坡连接，以节省工程量。

浆砌片石挡土墙取材容易，施工简便，适用范围比较广泛。

山区公路中，石料资源较为丰富，在挡土墙高≤10米时，因地制宜，采用浆砌片石砌筑，可以较好的满足经济、安全方面的要求。

3.2 截面形式的选择根据挡土墙结构类型及其特点分析，当墙高＜5米时，采用重力式挡土墙，可以发挥其形式简单，施工方便的优势。

同时，由于山区公路地面横坡比较陡峭，若采用仰斜式挡土墙，会过多增加墙高，断面增大，造成浪费，采用俯斜式挡土墙会比较经济合理。

一般在路堑墙、墙趾处地面平缓的路肩墙或路堤墙等情况下，才考虑采用仰斜式挡土墙。

当墙高≥5米时，且地基条件较好时，采用衡重式挡土墙，可以有效地减小截面，节省材料。

3.3 挡土墙的位置选择在挖方边坡比较陡峭时，采用路堑挡土墙，可以降低边坡高度，减少山坡开挖，避免破坏山体平衡；在地质条件不良的情况下，还可以支挡可能坍滑的山坡土体。

对于采用路肩挡土墙或路堤挡土墙，应结合具体条件考虑，必要时应作技术经济比较。

因为路堤挡土墙承受荷载较大，受力条件较为不利，截面尺寸也较大，所以当路堤挡土墙与路肩挡土墙的墙高或截面圬工数量较为接近，基础情况相仿时，采用路肩墙比较有利。

4 挡土墙初定尺寸4.1 挡土墙的高度通常挡土墙的高度是由任务要求确定的，即考虑墙后被支挡的填土呈水平时墙顶的高程。

有时，对长度很大的挡土墙，也可使墙顶低于填土顶面，而用斜坡连接，以节省工程量。

4.2 挡土墙的顶宽挡土墙的顶宽为构造要求确定，以保证挡土墙的整体性，具有足够的强度。

对于砌石重力式挡土墙，顶宽应大于0.5m。

对于素混凝土重力式挡墙顶宽也不应小于0.5m。

对于钢筋混凝土悬臂式挡土墙顶宽不小于0.3m。

4.3 挡土墙的底宽挡土墙的底宽由整体稳定性确定。

初定挡土墙底宽B≈(0.5～0.7)H，挡土墙底面为卵石、碎石时取小值；墙底为粘性土时取大值。

挡土墙尺寸初定后，进行挡土墙抗滑稳定与抗倾覆稳定验算。

若安全系数过大，则适当减小墙的底宽；反之，安全系数太小，则适当加大墙的底宽或采取其他措施，以保证挡土墙既安全又经济。

5.挡土墙的稳定性验算5.1 作用在墙上的诸力5.1.1 墙身自重墙身自重W 竖直向下，作用在墙体的重心。

挡土墙型式与尺寸初定后，W 为：2)(砼γH B C W +=W-墙身自重 C-挡土墙顶宽 B-挡土墙基底宽度 H-挡土墙高度砼γ-混凝土容重若经验算后，尺寸修改，则W 需重新计算。

5.1.2 土压力挡土墙是支挡土体的结构物，它的断面尺寸与稳定性主要取决于土压力。

挡土墙的位移情况不同，可以形成不同性质的土压力。

当挡土墙受土体侧压力作用向外位移或倾覆时，土压力随之减小，直到墙后土体达到向下滑动的极限平衡状态时，作用于墙背的土压力称为主动土压力；当挡土墙由于外力作用向土体挤压移动式，土压力随之增大，直到墙后土体达到向上滑动的极限平衡状态时，土体对墙的抗力称为被动土压力；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称为静压力。

路基挡土墙都有可能向外位移或倾覆，墙背受到的土压力为主动土压力。

对于墙趾前土体的被动土压力，为偏于安全。

往往略去不计。

挡土墙承受的主动土压力一般按库伦定律计算。

主动土压力计算公式：,212K H E γ=),cos(δα+=E E x )sin(δα+=E E yγ-墙后填料的容重，KN/m 3； K-主动土压力系数δ-墙背与填料间的摩擦角，（°）；α-墙背倾斜角，（°）；《公路设计手册-路基》中，以库伦理论为基础，按墙后填土表面的形状和车辆荷载分布情况的不同，推导出各种情况下的主动土压力计算公式，设计时可根据实际情况查表计算。

5.1.3 基底反力挡土墙基底反力可分解为竖向的法向分力和水平分力两部分。

为简化计算，法向分力与偏心受压基底反力相同，呈梯形分布，合力用∑V表示，作用在梯形的重心。