3__重力式挡土墙

3.3.3、排水设施 、
挡土墙的排水处理是否得当，直接影响到挡土墙的安全及使用效果。 因此，挡土墙应设置排水设施，以疏干墙后坡料中的水分，防止地表水下渗 造成墙后积水，从而使墙身免受额外的静水压力；消除粘性土填料因含水量 增加产生的膨胀压力；减少季节性冰冻地区填料的冻胀压力。 挡土墙的排水设施通常内地面排水和墙身排水两部分组成。 1）地面排水 地面排水可设置地面排水沟等引排地面水，见图3-13所示；夯实回 地面排水 填土顶面和地面松土，防止雨水和地面水下渗，必要时可加设铺砌；对路堑 挡土墙墙趾前的边沟应予以铺砌加固，以防止边沟水渗入基础。
做成水平墙底，见图3-6所示。 图3-6
为什么？ 为什么？
设计中必须重视
4．护栏 ．
为增加驾驶员心理上的安全 感，保证行车安全，在地形险峻地 段的路肩墙，或墙顶高出地面6m 以上且连续长度大于20m的路肩墙， 或弯道处的路肩墙的墙顶应设置护 栏等防护设施。护栏分墙式和柱式 两种，所采用的材料，护拦高度、 宽度，视实际需要而定。护栏内侧 边缘距路面边缘的距离，应满足路 肩最小宽度的要求。
图3-5
挡土墙墙背和墙面坡度
3、墙顶 重力式挡土墙可采用浆 砌或干砌圬工。墙顶最小宽 度：浆砌时不小于50cm； 干砌时应不小于60cm。干 砌挡土墙的高度一般不宜大 于6m。路肩挡土墙墙顶应 以粗料石或C15混凝土做帽 石，其厚度不得小于0.4m （见图3-6所示）。如不做 帽石或为路堤墙和路堑墙， 应选用大块片石置于墙顶并 用砂浆抹平。 4、墙底 、 重力式挡墙的墙底一般 取 0.1：1的坡度，也可以直接
第三章 重力式挡土墙
3.1、概述 、 3.2、重力式挡墙的组成部分 、 3.3、重力式挡墙的构造 、 3.4、重力式挡土墙的布置 、 3.5 重力式挡土墙计算
3.1、概述 、
重力式挡土墙是指依靠墙身自重来维持挡土墙稳定性的挡墙形 式，也是我国目前最常用的一种挡土墙。 重力式挡土墙多用浆砌片（块）石砌筑，缺乏石料地区有时可 用混凝土预制块作为砌体，也可直接用混凝土浇筑，一般不配钢筋 或只在局部范围配置少量钢筋。这种挡土墙形式简单、施工方便， 可就地取材、适应性强，因而应用广泛。 由于重力式挡土墙依靠自身重力来维持平衡和稳定，因此墙身 断面大，圬工数量也大，在软弱地基上修建时往往受到承载力的限 制。如果墙过高，材料耗费多，因而也不一定经济。当地基较好， 墙高不大，且当地又有石料时，一般优先选用重力式挡土墙。 在有石料的地区，重力式挡土墙应尽可能采用浆砌片石砌筑，片 石的极限抗压强度不得低于30MPa。在一般地区及寒冷地区，采用 M7.5水泥砂浆；在浸水地区及严寒地区，采用M10水泥砂浆。 在缺乏石料的地区，重力式挡土墙可用C15混凝土或片石混凝 土建造；在严寒地区采用C20混凝土或片石混凝土 。
为什么？
图3-8
补充： 补充： 刚性基础的宽度大小应能使所产生的 基础截面弯曲拉应力和剪应力不超过基础 圬工材料的强度限值。满足了这个要求， 圬工材料的强度限值。满足了这个要求， 就得到墩台身边缘处的垂线与基底边缘的 即称为刚性角。 连线间的最大夹角αmax ，即称为刚性角。 力学分析基础底面积越大其底面压强 越小，对地基的负荷越有利，但放大的尺 越小，对地基的负荷越有利， 寸超过一定范围， 寸超过一定范围，超过基础材料本身的抗 抗剪能力，就会引起破坏， 拉，抗剪能力，就会引起破坏，破裂的方 向不是沿柱或墙的外侧垂直向下的， 向不是沿柱或墙的外侧垂直向下的，而是 与垂线形成一个角度， 与垂线形成一个角度，这个角度就是材料 刚性角见右附图。 刚性角见右附图。
图3-12
图3-10
图3-11
2、基础埋置深度 、
两者需综合考虑，举例说明
挡土墙基础应视地形、地质条件埋置足够的深度 足够的深度，以保证挡土墙的稳定性。设置 足够的深度 在土质地基上的挡土墙，基底埋置深度应符合下列要求： ①无冲刷时，一般应在天然地面下不小于1.0m； ②有冲刷时，应在冲刷线下不小于1.0m； ③受冻胀影响时，应在冰冻线以下不小于0.25m。非冻胀土层中的基础，例如岩 石、卵石、砾石、中砂或粗砂等，埋置深度可不受冻深的限制。 挡土墙基础设置在岩石上时，应清除表面风化层；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相应的容许承载力将基底埋在风化层中。当墙趾前地面横 坡较大时，基础埋置深度用墙趾前的安全襟边宽度 襟边宽度来控制，以防地基剪切破坏。襟边 襟边宽度 宽度见下表。 挡土墙安全襟边宽度
附图
基础刚性角
3）当地基压应力超过地基承载 ） 力过高时，需要的加宽值较大， 为避免加宽部分的台阶过高， 可采用钢筋混凝土底板基础， 其厚度由剪力和主拉应力控制， 如图3-9所示。
图3-9
4）当挡土墙修筑在陡坡上，而地 ） 基又为较为稳定的坚硬岩石时，为节省 圬工和基坑开挖数量，可采用台阶形基 础，如图3-10所示。台阶的高宽比应不 大于2：1。台阶宽度不宜小于50cm。 最下一个台阶的宽度应满足偏心距的有 关规定，并不宜小于1.5~2.0m。 5）如地基有短段缺口(如深沟等) ） 或挖基因难(如局部地段地基软弱等)， 可采用拱形基础，以石砌拱圈跨过，再 在其上砌筑墙身，如图3-11所示。但应 注意土压力不宜过大。以免横向推力导 致拱圈开裂。设计时应对拱圈予以验算。 当地基为软弱土层，如淤泥、软粘 土等，可采用砂砾、碎石、矿渣或石灰 土等材料予以换填，以扩散基底压应力， 使之均匀地传递到下卧软弱土层中，如 图3-12所示。
讨论：为什么？ 讨论：为什么？
图
3-3
俯斜墙背所受土压力较大，其墙身断面较仰斜墙背时要大，通常 在地面横坡陡峻时，利用陡直的墙面，以减小墙高（见图3-3）。俯 斜墙背可做成台阶形，以增加墙背与填土之间的摩擦力。俯斜墙背的 坡度缓些固然对施工有利，但所受的土压力亦随之增加，致使断面增 大，因此墙背坡度不宜过缓，通常控制a<21°48′(即1：0.4)。 垂直墙背的特点介于仰斜和俯斜墙背之间。
凸形折线式背坡度一般采用1:0.25，不宜缓于1:0.30； 俯 ） 斜墙背坡度一般为1:0.25～1:0.40；衡重式或凸折式挡土墙下墙墙背坡度 多采用1:0.25～1:0.30仰斜，上墙墙背坡度受墙身强度控制，根据上墙高 度，采用1:0.25～1:0.45俯斜，如图3-5所示。 2、墙面 、 重力式挡墙墙面一般为直线形，其坡度应与墙背坡度相协调。同时 还应考虑墙趾处的地面横坡，在地面横向倾斜时，墙面坡度影响挡土墙 的高度，横向坡度愈大影响愈大。因此，地面横坡较陡时，墙面坡度一 般为1:0.05～1:0.20，矮墙时也可采用直立；地面横坡平缓时，墙面可适 当放缓，但一般不缓于1:0.35。见图3-5所示。
图3 - 7
3.3.2、基础 、
地基不良和基础处理不当，往往引起挡土墙的破坏，因此，应重视挡 土墙的基础设计。基础设计的程序是 基础设计的程序是：首先应对地基的地质条件作详细调 基础设计的程序是 查，必要时须做挖探或钻探，然后再来确定基础类型与埋置深度。 1、基础类型 、 1）挡土墙大多数都是直接砌筑在天然地基上的浅基 础。 2）当地基承载力不足且墙趾处地形平坦时，为减少 基底应力和增加抗倾覆稳定性，常常采用扩大基础，如 图3-8所示，将墙趾部分加宽成台阶（路堑墙），或墙趾 墙踵同时加宽（路堤或路肩墙），以加大承压面积。 加宽宽度视基底应力需要减少的程度和加宽后的合 力偏心距的大小而定，一船不小20cm。 台阶高度按基础材料的刚性角的要求确定，对于砖、 片石、块石、粗料石砌体，当用低于5号的砂浆砌筑时， 刚性角（详见下页补充资料）应不大于35°；对混凝土 砌体，应不大于40°。
图3-14
图3-15 重力式挡墙墙身泄水孔
3.3.4、沉降缝和伸缩缝 、
为了防止因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，应根据地基的地质条件及墙高、 墙身断面的变化情况设置沉降缝。 为了防止圬工砌体因砂浆硬化收缩和温度变化而产生裂缝，必须设置伸缩缝。 工程中 通常把沉降缝与伸缩缝合并在一起，统称为沉降伸缩缝或变形缝。沉 降伸缩缝的间距按实际情况面定，对于非岩石地基，宜每隔10~15m设置一道沉 降伸缩缝；对于岩石地基，其沉降伸缩缝间距可适当增大。沉降伸缩缝的缝宽— 般为2~3cm。浆砌挡土墙的沉降伸缩缝内可用胶泥填塞，但在渗水量大、冻害严 重的地区，宜用沥青麻筋或沥青木板等材料，沿墙内、外顶三边填塞，填深不宜 小于15m；当墙背为填石且冻害不严重时，可仅留空隙，不嵌填料。 对于干砌挡土墙，沉降伸缩缝两侧应选平整石料砌筑，使具形成垂直通缝。
左右。 注：片石混凝土是指片石和混凝土的混合物，埋石率一般为25%左右。 片石混凝土是指片石和混凝土的混合物，埋石率一般为 左右
3.2、重力式挡墙的组成部分 、
重力式挡土墙一般由以下几部分组成， 如图3-1所示： 1、墙身靠填土（或山体）一侧称为 墙背。 2、墙身大部分外露的一侧称为墙面 （或墙胸）。 3、墙身的顶面部分称为墙顶。 4、墙的底面部分称为墙底。 5、墙背与墙底的交线称为墙踵。 6、墙面与墙底的交线称为墙趾。 7、墙背与竖直面的夹角称为墙背倾 角，一般用α表示。 8、墙踵到墙顶的垂直距离称为墙高， 用H表示。 另外重力式挡墙还有护栏、排水、伸 缩缝、沉降缝等部分，本章3.3节将做专 门的介绍。
2）重力式挡土墙若墙背多于一个坡度，则称为折线形墙背 ） 折线形墙背。折 折线形墙背 线形墙背有凸形折线墙背和衡重式墙背两种，如图3-4所示。 凸形折线墙背系将仰斜式挡土墙的上部墙背改为俯斜，以 减小上部断面尺寸，所以断面较为经济，多用于路堑墙，也可 用于路肩墙。 衡重式墙背可视为在凸形折线式的上下墙之间设一衡重台， 并采用陡直的墙面（1：0.05），衡重式挡土墙上墙与下墙的高 度之比，一般采用2:3较为经济合理。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（开挖面较大）。
图 3-13
2）墙身排水 ）墙身排水主要是为了迅速排除墙后积水。浆砌挡土墙应根据渗水量
在墙身的适当高度处布置泄水孔。如图2-5-7所示。泄水孔尺寸可视泄水量 大小分别采用5cm×10cm、10cm×10cm、15cm ×20cm的方孔，或直径5～ 10cm的圆孔。泄水孔间距一般为2 ～ 3m，上下交错设置。最下排泄水孔的底 部应高出墙趾前地0.3m；当为路堑墙时，出水口应高出边沟水位0.3m；若为 浸水挡土墙．则应高出常水位以上0.3m，以避免墙外水流倒灌。为防止水分 渗入地基，在最下一排泄水孔的底部应设置30cm厚的粘土隔水层，如图314a)所示。 在泄水孔进口处应设置粗粒料反滤层，以避免堵塞孔道。当墙背填土透 水性不良或有冻胀可能时，应在墙后最低一排泄水孔到墙顶0.5m之间设置厚 度不小于0.3m的砂、卵石排水层或采用土工布。如图3-14b)、c)所示。 干砌挡土墙墙身透水可不设泄水孔。
俯斜 仰斜 垂直
图3-2
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。仰斜墙背 的坡度愈缓，所受的土压力愈小，但 施工愈困难，故仰斜墙背的坡度不宜 缓于1：0.3。 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， 如图3-3所示，所以仰斜墙背适用于路 适用于路 适用于 堑墙及墙趾处地面平坦的路肩墙或路 堑墙及墙趾处地面平坦的路肩墙或路 堤墙(主要用于路堑墙 主要用于路堑墙)。 堤墙 主要用于路堑墙 。
图3-1
3.3、重力式挡墙的构造 、
3.3.1、墙身 、
1、墙背 、 1） 重力式挡土墙当墙背只有单一坡度时，称为直线形墙背 直线形墙背。直线 ） 直线形墙背 形墙背可做成俯斜、仰斜、垂直三种，墙背向外侧倾斜时称为俯斜，墙 背向填土一侧倾斜时称为仰斜，墙背垂直时称为垂直，如图3-2所示。 对仰斜、垂直和俯斜三种不同形式的墙背所受的土压力进行分析， 在墙高和墙后填料等条件相同时，仰斜墙背所受的土压力为最小，垂直 墙背次之，俯斜墙背较大，因此三种挡墙形式中仰斜式的墙身断面较经 济，这一点从图3-2三种形式挡墙的对比中也可以比较直观的看出来。