重力式挡土墙

目录

1.设计资料 (2)

2.墙型选择 (2)

3.挡土墙布置 (3)

3.1基础埋置深度 (3)

4.挡土墙的构造和尺寸初拟 (4)

5.挡土墙的主动土压力 (5)

5.1车辆荷载作用下的土压力 (5)

5.2复杂边界条件下的主动土压力 (5)

5.3土压力作用位置 (7)

6.挡土墙的验算 (8)

6.1抗滑移验算 (8)

6.2抗倾覆验算 (9)

6.3 地基应力及偏心距验算 (9)

6.4 基础强度验算 (10)

6.5 墙底截面强度验算 (10)

6.6极限状态验算法 (10)

7.改进措施 (14)

重力式挡土墙设计

1.设计资料

（1）高速公路，双向四车道路基宽度为路基宽度26米，即：3.50(中间带)+4

×3.75(行车道) +2×3.00( 硬路肩)+2×0.75(土路肩)。边坡坡度为1：1.5，

高填方路堤段，中心填筑高度为10m ，地面坡度平均为5%。

（2）基本可变荷载只考虑正常使用情况下的行车荷载。

（3）挡土墙墙身材料，石料为MU30，砂浆为M7.5，其容许压应力为[]=1500kpa σ,

容许剪应力为[]=190kpa τ 。

（4）地基为土质地基，以砂性土为主要，挡土墙基底的摩擦系数为0.36，地基

的承载能力特征值为350kPa 。

（5）墙后填料为砂类土，填土重度取193

kN/m ，内摩擦角ϕ为︒34，粘聚力近似为0kPa 。

（6）墙背与填土间的摩擦角δ为ϕ1/2。

（7）季节性冰冻地区，当地最大冻深为1.8m 。

（8）挡土墙设计荷载组合取组合Ⅱ。

（9）其他需要的建筑供应充足，自行选择，相关资料参照规范选取。

2.墙型选择

常见的挡土墙形式有重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、加筋土式、锚杆式

和锚定板式及桩板式等。重力式挡土墙主要依靠墙身自重保持稳定，取材容易，

形式简单，施工简便，适用范围广泛。重力式挡土墙墙身截面大，圬工数量也大，

在软弱地基上修建往往受到地基承载力的限制。如果墙过高，材料耗费多，则不

经济。由于该路段填筑高度为10m ，一般情况下挡土墙小于12m ，挡土墙高度较

小，而且当地有石料，所以在此设计中选择重力式挡土墙。

重力式挡土墙的墙背可做成仰斜、垂直、俯斜、凸形折线和衡重式五种。

仰斜墙背所受的土压力较小，用于路堑墙时，墙背与开挖面边坡较贴合，因而开挖量和回填量均较小，但墙后填土不易压实，不便施工。当墙趾处地面横坡较陡时，采用仰斜墙背将使墙身增高，断面增大，所以仰斜墙背适用于路堑墙及墙趾处地面平坦的路肩墙或路堤墙。

俯斜墙背所受土压力较大，其墙身断面较仰斜为大，通常在地面横坡陡峻时，借陡直的墙面以减小墙高。垂直墙背的特点，介于仰斜和俯斜墙背之间。

凸形折线墙背系由仰斜墙背演变而来，上部俯斜、下部仰斜，以减小上部断面尺寸，多用于路堑墙，也可用于路肩墙。

衡重式墙背在上下墙间设有衡重台，利用衡重台上填土的重力使全墙重心后移，增加了墙身的稳定。因采用陡直的墙面，且下墙采用仰斜墙背，故可以减小墙身高度，减少开挖工作量。衡重式墙背适用于山区地形陡峻处的路肩墙和路堤墙，也可用于路堑墙。

由于地面平均坡度为5%，坡度较缓，墙背选择仰斜式，土压力较小，从而提高挡土墙的抗滑和抗倾覆能力，对地基的承载能力要求也比较低，减小圬工量。同时考虑到路堤较高会有较高的土压力，应当适当增加墙顶高度，增加自重来抵抗倾覆与滑移，要是仍然不满足，坡脚做为倾斜。

3.挡土墙布置

3.1基础埋置深度

挡土墙基础置于土质地基时，其基础深度应符合下面的要求：基础埋置深度不应小于1m，当有冻结时，应在冻结线下不小于25cm。

当地的最大冻深为1.8m，则基础埋置深度可取2.05m。

3.2墙趾和墙高的选定

仰斜式挡土墙墙高适用范围为不大于10m，而该路段的填筑高度为10m，考虑埋深和地面横坡，路肩墙的高度是大于10m的，所以此设计不宜采用路肩墙，

只能选择路堤墙。

墙的高度受很多因素的影响，一般来说，墙的高度增加时，墙所受的土压力就会增大，进而增加墙的圬工量，施工难度也会提高，但是墙后填土量就会减小，挡土墙收缩坡脚的效果也就越明显，从而节约土地资源，减少征地的费用。

由平均坡度和最大冻深，大致判断该路段处于平原区，平原区往往土地肥沃，人口密集，土地资源非常宝贵，而且高速公路的施工条件比较好，所以尽量提高墙高。因此确定地面线以上墙高为8m。

4.挡土墙的构造和尺寸初拟

重力式挡土墙断面的构造要求如下：

（1）重力式挡土墙的墙顶宽度，当墙身为混凝土浇筑时，不应小于0.4；当为浆砌圬工时，不应小于0.5m；当为干砌圬工时，不应小于0.6m。

（2）仰斜式挡土墙墙背仰斜坡度不宜缓于1：0.25，墙面坡度不宜陡于墙背坡度，地面横披平缓时，墙面坡度可较缓，但不宜缓于1：0.30。

建筑材料选择浆砌圬工，根据挡土墙验算程序，顶墙顶宽度为为3.25m，墙背仰斜坡度为1：0.2，墙面仰斜坡度为1：0.25，基底水平，宽度为3.425m。

设计挡土墙如图一所示

图一：挡土墙布置图

5.挡土墙的主动土压力

采用库伦土压力理论来计算墙后填土对挡土墙的主动土压力。

5.1车辆荷载作用下的土压力

将作用于墙背后填土表面的车辆荷载近似的按均布荷载来考虑，并将其换算

为重度与墙后填土相同均布土层。挡土墙高度为10m ，则附加荷载强度q 取10kPa 。

换算均布土层厚度0h 为

0100.5m 20q

h γ===

式中，γ——填土的重度，3kN/m 。 5.2复杂边界条件下的主动土压力

5.2.1破裂角计算

由于挡土墙后的填土表面不是平面，而且在路基表面有行车荷载的作用，所

以边界条件比较复杂。按破裂面交会与路基面的位置不同，可分为下列几种图式。

大部分情况下，破裂面会处在荷载作用的位置，下面进行破裂面角度θ的计算。

（公式来自公路路基设计手册第二版570页）。

00'00

3411181739.6ψϕαδ=++=-+=

0002()(22)()(2)

4.44 6.6620.5(6.66+0)-10.1(10.12 4.4420.5)-0.20.339(10.1 4.44)(10.1 4.44+1)

ab h b d H H a h tg A H a H a h α++-++=+++⨯+⨯+⨯+⨯⨯==++