[工学]第五章挡土墙

受压
受力情况 受弯、剪、拉
石料
1.85
2.31
片石砌体、片石混凝土砌体
2.31
2.31
块石、粗料石、混凝土预制块、砖砌体
1.92
2.31
混凝土
1.54
2.31
基地与地基间的摩擦系数μ
地基土的分类
μ
地基土的分类
软塑状态
0.25
砂类土
粘性土
硬塑状态
0.30
碎（卵）石类土
半干硬状态
0.30~0.40
软质岩石
Ⅰ、Ⅱ
Ⅲ
1.20
1.40
1.30
0.50
1.10
1.05
1.20
五、等代均布土层厚度： h0=q/γ
式中：q—H≤2m时，取20kpa；H≥10m时，取10kpa；H在 2～10m之间时，用内插法计算。
第四节 重力式挡土墙的设计方法
一、重力式挡土墙断面尺寸设计程序： 1.根据经验或标准图，初拟尺寸；2.计算土压力；3.进行 验算；4.当验算结果满足要求时，初拟尺寸可作为设计尺 寸；当验算结果不满足要求时，采取适当的措施使其满足 要求，或重新拟定尺寸，重新验算，直至满足要求为止。
受水冲刷地区 特点：依靠自重承受土压力，
结构简单，施工简便 衡重式： 适用：山区，地面横坡陡峭的路 肩墙、路堤、墙路堑墙。 特点：利用衡重台上部填土的下 压作用和全墙重心的后移，增加 墙身稳定，节约断面尺寸。
2.薄壁式挡土墙： 适用：墙高较大，地质条件 一般，需用一定量的钢材。 特点：自重轻，做工省。 1）悬臂式 ：立壁、底板（墙 趾板、墙踵板） 2）扶壁式：依靠扶壁将立壁与 墙踵板连接起来，增加稳定。
混凝土半重力式：适用：低墙 特点：墙背少设钢筋，墙趾展宽。
3.锚定式挡土墙 1）锚杆式：钢筋混凝土肋柱、挡板、钢锚杆，依靠锚杆 锚固在山体内拉住肋柱。 2）锚定板式 ：锚杆的固定端用锚定板固定在山体内 特点：构件断面小，工程量省 适用：地质不良时，石料缺乏，挖基困难，有锚固条件的。
4.加筋土挡土墙：填土、填土中布置拉筋条、墙面板 受力：放置拉筋材料，填土压实，通过填土与拉筋间的摩 擦作用，抵抗土的侧压力。 特点：柔性结构，对地基变形随意性大，建筑高度大。 适用：缺乏石料地区，节约投资30%~70%，经济效益大。
小卵石、砾石、粗石、石屑
中砂、细砂、砂质土
内摩擦角
45~50 40~45 35~40 30~35
综合内摩擦角 35~40 30~35
容重（kN/㎥） 17~18 17~18 18~19 18~19 18~19 17~18
2.墙背与填料间的摩擦角δ: 视墙背粗糙度、填料性质、墙后排水条件而定；无实验资料时，可
主要措施：设置地面排水沟，引排地面水；夯实回填土顶 面和地面松土，防止雨水及地面水下渗；路堑挡土墙墙 趾前边沟予以铺砌加固，以防止边沟水渗入基础；墙身 排水以排除墙后积水。
浆砌挡土墙：设置墙身泄水孔；干砌挡土墙：可不设置墙
身泄水孔。
4.沉降伸缩逢 沉降逢：为防止地基不均匀沉陷引起墙身开裂。
伸缩缝：为防止墙体因砂浆硬化收缩和热胀冷缩产生裂缝。
土重力（3）作用于墙背上的主动土压力Ea（4） 预加力（5）混凝土收缩及徐变影响力（6）基底 的法向反力N及摩擦力T • 2）浸水地区： 还包括挡土墙及墙后填料的水浮力,静水压力， （渗水性土作填料时，静水压力不予考虑）。
2.可变作用：季节性作用于挡土墙上的各种作用
1）基本可变作用：车辆荷载及人群荷载引起的土 压力；
考虑原则：根据挡土墙所处的具体工作条件、最不 利组合，一般地区 ，仅考虑永久作用；浸水地区 ， 考虑其他可变作用；地震区 ，考虑地震力。
二、墙后填料计算参数 1.内摩擦角和容重： 最好采用实测值；无实测条件时，可参考经验值。
填料种类
粘质
墙高 H≤6m
土
墙高 H>6m
碎石或不易风化的石块
大卵石、碎石类土、不易风化的岩石碎块
R* 挡土墙结构抗力 Rk函 材数料，的强度标准值，
f 结构、材料、岩 的土 分性 项能 系数 d ， 结构、构建几何 计参 值
墙高 H（m）
≥5.0 <5.0
结构重要性系数γ0 公路等级
高速公路、一级公路 1.0 1.05
二级及以下公路 0.95 1.0
结构、材料、岩土性能的分项系数γf
圬工种类
二、库伦土压力：
土压力类别：主动土压力、被动土压力、静止土压力。
1.主动土压力：当挡土墙受土体侧压力作用向外位移或倾 覆时，作用于墙背的土压力。2.静止土压力：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。3.被动 土压力：当挡土墙由于外力作用向土体挤压移动时，土体 对墙的抗力。
库仑理论的假定为： 1.假设墙背填料为均质散粒体， 仅有内摩擦力，而无粘聚力。 2.当墙背向外移动或饶墙趾外倾时， 墙背填料会出现一个通过墙踵的 破裂面，视为平面。 3.破裂面上的滑动土楔体，视为刚 性体，在外力作用下无压缩或伸张 变形。根据静力平衡条件，确定土 楔体处于极限平衡状态时墙背的主动土压力。 4.通过墙锺，假拟若干个破裂面，其中使主动土压力最大 的破裂面为最危险破裂面.dE/ds=0 ，求得破裂面的位置 和主动土压力值。 5.假设土压力沿墙高呈直线分布，土压力作用在墙高的下 三分点处（土楔上无荷载作用时），与墙背线夹角为
2）确定墙身断面，并绘制挡土墙横断面图：根据 墙身形式、墙高、地基与填料的计算指标等，进 行设计或套用标准图，确定墙身断面尺寸、基础 形式和埋置深度、布置排水设计。选择特征断面， 绘制挡土墙横断面图。
特征断面：起讫点、墙高最大处、墙身断面或基础 形式变异处、其他必须桩号处。
2.挡土墙的纵向布置内容：
8.土钉式：土钉、土体、护面板 适用：稳定挖方边坡或临时支护 特点：利用土钉对天然土体就地 实施加固，对土体适应性强，工 艺简单，材料用量与工程量较少。
第二节 重力式挡土墙的构造与布置
一、挡土墙的构造
挡土墙的构造应满足：强度；稳定性；就地取材、结构合理、 断面经济；施工养护方便、安全。
常用重力式挡土墙：墙身、基础、排水设施、沉降缝与伸缩缝。
设置：根据地形及地质情况：非岩石地基每隔10-15米； 岩石地基可适当增大，但不应大于20m。
缝宽：2~3cm。
填料：胶泥填塞，沥青麻筋或沥青木板（渗水量大、冻寒 严重地区）；当墙背为填石或冻寒不严重时，可仅留空 缝，不嵌填料。
二、挡土墙的布置
1.横向布置内容：
1）选定挡土墙的位置：路堑挡土墙大多设在边沟 旁；路肩墙应保证路基宽度；路堤墙应与路肩墙 相对比；浸水挡土墙应保持水流顺畅，不积压河 道引起局部冲刷；山坡墙设在基础可靠处，墙高 应保证墙顶以上边坡的稳定性。
处的地质和水文等资料；
3.选择墙后填料，确定计算参数； 4.进行挡墙断面形式、构造和材料设计，确定计算
参数；
5.进行挡墙纵向布置； 6.初拟挡墙断面尺寸，并验算； 7.绘制挡墙立面、横断面、平面图。
第三节 挡土墙设计依据
一、作用：
（一）作用类型：
1.永久作用： • 1）一般地区： （1）挡土墙结构自重G及位于墙上的恒载（2）填
第五章 挡土墙设计
第一节 挡土墙的类型、用途及使用条件 挡土墙是为防止路基填土或者山坡土体坍塌变形失稳 而修筑的墙式构造物。 一、按设置位置分：路堑墙、路堤墙、路肩墙、山坡墙。 1、路堑挡土墙 设在山坡陡峭处，以降低 边坡高度、减少开挖量； 在地质不良地段防止滑坡。
二、按墙体材料分：
石砌挡墙、混凝土挡墙、钢筋混凝土挡墙、钢板墙。 三、按结构形式分： 1.重力式挡土墙： 适用：地基良好，非地震和沿河
1.墙身构造：
墙背：仰斜、垂直、俯斜、凸形折线式、衡重式。
墙面：平面。地面较陡：直立或外倾坡度1：0.05—1： 0.20；地面平缓：坡度1：0.20—1：0.35；
墙顶：最小宽度（浆砌挡土墙不小于50cm，干砌不小于 60cm，混凝土不小于40cm）。浆砌挡土墙墙顶用5号砂浆抹平，
厚2cm；或用较大石块砌筑，并勾缝；或用粗料石或混凝土作顶 帽，厚40cm。干砌挡土墙顶部0.5m内用5号砂浆砌筑，以利稳定。
1）承载能力极限状态：与安全性有关的最大承载状态；组成构件 发生塑性变形致使其他几何形状发生显著改变。
2）正常使用极限状态：与适应性和耐久性有关的状态，挡土墙及 其组成构件在使用功能上允许达到的某个限值的极限状态。
2.极限状态的分项安全系数法公式：
0SR*
R*
RRfk
,d
0 结构重要性系 S作 数用 ，效应的组合 ，设计值
岩石，台阶的宽度不宜小于0.5 m，高宽比不宜小于2： 1； 6）拱型基础：地基有短段缺口或挖基困难时； 基础埋置深度：
无冲刷时，天然地面以下至少1米 有冲刷时，在冲刷线以下1米 受冻胀影响时，在冻胀线以下不小于0.25米
3.排水设施
目的：疏干墙后土体；防止地面水下渗；防止墙后积水形 成静水压力；消除因含水量增加产生膨胀压力；减少季 冻区填料的冻胀压力等。
粘砂土
0.30~0.40
硬质岩石
μ 0.40 0.50 0.40~0.60 0.60~0.70
四、作用分项系数：
情况 作用组合 垂直恒载 主动土压力 被动土压力
水浮力 静水压力 动水压力
作用增大对结构起有利作用
Ⅰ、Ⅱ
Ⅲ
0.90
1.00
0.95
0.30
0.95
0.95
0.95
作用增大对结构起不利作用
库仑理论适用范围： 1.概念简单明了，适用范围广。
可以解算各种墙背情况、不同墙后填料表面形状和荷载 作用情况下的主动土压力。 2.适用于砂性土，计算主动土压力与实际情况较接近。
粘性土，误差不大，影响因数多，缺乏实践经验。 3.库仑理论适用于刚性挡土墙。
5.桩板式： 特点：有桩柱和挡板组成，利用桩柱前土的被动土压力平 衡墙后的主动土压力。 适用：土压力大，基础埋深地段。
6.垛式： 特点：用钢筋混凝土预制杆件，纵横交错装配成框架，内 填土石，以抵抗土压力。 适用：缺乏石料地区。
7.竖向预应力锚杆式： 适用：岩质地基，多用于抗滑挡 墙。特点：锚杆竖向锚固在地基 中，并砌筑于强身中，最后张拉 锚杆，利用锚杆的弹性回缩对墙 身施加预应力来提高挡墙稳定。
3.平面布置：
在平面图上，标示挡土墙与路线平面位置的关系， 与挡土墙有关的地物、地貌等情况，沿河挡土墙还 应标示河道及水流方向，其他防护与加固工程等。
4.说明：选用设计参数的依据；主要Байду номын сангаас程量；对材 料的要求；施工要求及注意事项。
三、挡土墙的设计步骤：
1.根据情况，通过技术经济比较，确定墙趾位置； 2.测绘墙趾处的纵断面线，核对横断面，收集墙趾
1）确定挡土墙的起迄点和墙长，选择与路基或其 它结构物的衔接方式。
2）按地基、地形及墙身断面变化情况进行分段， 确定伸缩缝与沉降缝的位置。
3）布置各段挡土墙的基础：墙趾地面有纵坡时， 基底宜作成不大于5%的纵坡；若大于5%时，可做 成台阶。
4）布置泄水孔和护栏的位置、数量、间距。
5）标注各特征断面的桩号，墙顶、基础顶面、基 底、冲刷线、冰冻线、设计洪水位的标高等。
参考经验值。
墙背光滑，排水不良： δ=（0～1/3）φ 片、块石砌体，墙背粗糙，排水良好： δ=（1/3～1/2）φ 干砌片、块石，墙背很粗糙，排水良好： δ=（1/2～2/3）φ 第二破裂面，无滑动，排水良好： δ= φ
三、挡土墙的设计状态
1.定义：挡土墙结构超过某一特定状态，致使挡土墙不能正常使用 或在正常维护下不能满足正常使用要求，该特定状态称为极限状 态，分承载能力极限状态和正常使用极限状态。
护栏：地形险峻地段，过高（6m）过长（20m），弯道 处的路肩墙的墙顶设置护栏。分墙式、柱式两种。
2.基础 重视挡土墙的基础设计，应对地质条件进行详细调
查，先做挖深或钻探。类型： 1）浅基础：通常挡土墙可直接建造在天然地基上； 2）扩大基础：墙趾或墙踵部分加宽，台阶的高宽比3：2
或2：1，地基承载力不足； 3）钢筋混凝土底板：地基承载力过小； 4）换填地基：地基为软弱土层； 5）台阶基础：挡墙修筑在陡坡上、地基为稳固、坚硬的
2）其他可变作用：洪水时的静水压力和浮力、动 水压力、流水压力、波浪冲击力、冻胀压力、冰压 力，温度影响力等；
3）施工荷载：与施工有关的临时荷载；
3.偶然作用：偶然出现的力。
如：地震力、水流漂浮物的撞击力、滑坡和泥 石流作用力、作用于墙顶护栏的车辆碰撞力。
（二）常用作用效应组合： 组合Ⅰ：挡土墙结构自重、墙上的恒载、填土重力、 土侧压力及其它永久作用相组合。 组合Ⅱ：组合Ⅰ+基本可变作用（车辆荷载） 组合Ⅲ：组合Ⅱ+其他可变作用、偶然作用