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一、 挡土墙基本知识（挡墙分类）1、挡土墙的分类挡土墙指的是为防止路基填土或山坡岩土坍塌而修筑的、承受土体侧压力的墙式构造物；或者说是用来支撑路基填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳的一种构造物。挡土墙按位置分路 肩 墙路 堤 墙路 堑 墙按结构特点分重力式挡土墙悬臂式挡土墙扶臂式挡土墙桩板式挡土墙加筋土式挡土墙锚杆式挡土墙锚定板式挡土墙土钉式挡土墙衡重式挡土墙1.1按位置分的挡土墙 路肩墙:墙顶同路肩一样平 路堤墙:用于路堤坡脚，墙顶以上有一定填土高度 路堑墙:用于稳定路堑边坡根据墙背坡的倾斜方向，分俯斜、仰斜、垂直三种形式；当墙背坡只有一个的为直线形墙背，多于一个的为折线形墙背。1.2按结构特点分的挡土墙（1）重力式挡土墙重力式挡土墙是以墙身自重来维持挡土墙在土压力作用下的稳定，它是我国目前最常用的一种挡土墙形式。重力式挡墙多用浆砌片石砌筑，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。半重力式挡土墙由立壁和底板组成，按受力需要，不设钢筋或在受拉区应力较大处局部设置钢筋而将墙背建造成折线型的重力式挡土墙。在地下水位较高或较软弱的地基上，不适宜采用重力式挡墙，可采用半重力式挡土墙。（2）衡重式挡土墙墙背设有衡重台（减荷台）的重力式挡土建筑物。 （3）悬臂式挡土墙由底板及固定在底板上的悬臂式直墙构成，主要依靠底板上的填土重量维持稳定的挡土建筑物。 （4）扶壁式挡土墙由底板及固定在底板上的直墙和扶臂构成的，主要依靠底板上的填土重量维持稳定的挡土建筑物。 （5）板桩式挡土墙利用板桩挡土，依靠自身锚固力或设帽梁、拉杆及固定在可靠地基上的锚钉墙维持稳定的挡土建筑物。 （6）加筋土式挡土墙利用较薄的墙身结构挡土，依靠墙后布置的土工合成材料减少土压力以维持稳定的挡土建筑物。 （7）锚杆式挡土墙利用板肋式、格构式或排桩式墙身结构挡土，依靠固定岩石在可靠地基上的锚 杆维持稳定的挡土建筑物。 （8）锚定板式挡土墙（9）土钉式挡土墙土钉与锚杆支护的区别：1、锚杆支护是主动支护；土钉则是被动支护，土钉一般不施加预应力。 2、工作机理不同：土钉支护是与土体共同作用产生相当于重力式挡墙的效果；锚杆就是相当于在土体中找个支点受力拉住边坡的效果，将拉力分散到土体深处。 3、土钉全长注浆；锚杆分自由段和锚固段 4、土钉一般要求坡面有倾角，而锚杆坡面一般都直立 5、土钉与锚杆相比通常间距小、长度短2、高边坡基本知识2.1高边坡问题的提出（一）高边坡的界定 一般认为边坡高度大于20m的土质边坡，或高度大于30m的岩质边坡。（二）高边坡的变形、破坏及其造成的损失 高边坡早已存在，也曾造成过变形和损失。近年来，高边坡数量越来越多，高度越来越高。变形量大，增加投资、延误工期、造成灾害。 举例：云南澜沧江小湾电站边坡高达500m云南元江磨黑高速公路k259高110m的砂泥岩高边坡深圳汕头高速公路k101滑坡推倒桩板墙 山西长治晋城高速公路k31砂泥岩顺层滑坡，体积达25万m3北京珠海高速公路粤北段k108高边坡滑坡，三次变更设计，治理费用2000余万元(三)高边坡的特征 1、高边坡是将地质体的一部分改造成人为工程设施，因此其稳定性取决于自然山坡的稳定状况(稳定、不稳定、极限平衡)、地质条件(地层岩性、地质构造、坡体结构、岩体结构、水文地质条件、风化程度等)和人为改造的程度(开挖深度、坡形、坡率等)。 2、由不同的地层、岩性、风化程度的岩土体构成的自然山坡，受地质构造影响程度不同，水文地质条件不同，在自然应力作用下形成了各种形态的斜坡，如直线坡、凸形坡、凹形坡、阶梯状坡，且具有不同的稳定状态，这是在漫长的地质历史时期形成的，是动态的、变化的。自然斜坡是人工边坡的基础。3、人工边坡是对自然斜坡的改造，它也有直线坡、凸形坡、凹形坡，更多的是阶梯状边坡。人工边坡改变了自然山坡的应力状态和地下水的渗流条件，而且是在短短几个月内改造完成的。自然山坡的应力调整有一个过程，强度低的软弱岩层调整较快，常在施工期就发生变形；强度高的坚硬岩层调整较慢，或可自身稳定，或在13年后发生变形。只有当人工边坡顺应自然，对其改变不大时，才可保持稳定，否则就会发生失稳，甚至引起自然山坡的破坏。4、自然山坡和人工边坡都处在各种自然应力的作用之下，如阳光照射、降雨冲刷和下渗、风化和地震等。但人工边坡所造成的自然状态的改变使这种作用更强烈，如开挖暴露风化加剧、破坏植被地表水容易下渗、坡体松弛、爆破震动等都使边坡更容易发生变形。5、自然条件千差万别，所以高边坡设计也变得十分复杂，每个工点都需单独分析和计算，这也许就是目前高边坡设计尚无规范可循的原因。2.2高边坡的设计方法高边坡设计目前尚无统一的方法，一般采用三种方法相结合： 1、工程地质比拟法从自然稳定坡的调查中寻找可供比拟的坡形、坡率和坡高。 2、力学计算法选择符合坡体结构和破坏模式的计算方法对设计的坡形进行稳定性计算，调整坡形或增加支挡工程以达到合理的设计。既保整体稳定，又保局部稳定。 3、经验对比法以类似地质条件下稳定的人工边坡作参考设计新的边坡。 4、坡形坡率的设计：一般采用台阶状坡形。 每级台阶的高度：810m。 台阶（卸荷平台）宽度：一般23m；高度大于30m的边坡，在中部留46m的宽平台。坡率：土质边坡：1:11:1.5（黄土边坡除外）；类土质边坡：1:11:1.5； 强风化岩边坡：1:0.751:1；弱风化岩边坡：1:0.51:0.75； 微风化岩边坡：1:0.3l:0.5。 对岩层顺倾地段的高边坡，当岩层倾角大于40时，可采用顺层面刷方。但当倾角较缓时，不宜顺层刷方，那样会增大边坡高度，破坏植被，增大征地和弃方，于环境保护不利，还可能留下不稳定隐患。 5、加固工程的设计：对计算评价不稳定和欠稳定的边坡必须设置一定的加固工程措施，常用者有挡土墙、抗滑桩、预应力锚索抗滑桩、预应力锚索框架（地梁、墩），锚杆框架（地梁）等，可根据边坡的具体情况单独或组合使用。 6、排水系统设计：（1）地面排水系统；（2）地下排水。 以下用一些图片实例作一说明。 边坡变形示意图：表 防治滑坡的工程措施抗滑桩结构形式 悬臂式抗滑桩锚索抗滑桩锚索地梁锚索框架坡脚桩板墙坡脚锚索抗滑桩，中部锚索框架坡脚锚索抗滑桩，以上锚索地梁坡脚锚索桩，以上锚索地梁路下锚索抗滑桩，路上锚索框架锚索框架与地梁结合锚索框架两排抗滑桩与锚杆框架结合锚杆框架六棱砖植草防护仰斜孔排水主动网防落石二、挡土墙相关技术标准及要求1、对路肩和路堤墙的均布荷载按可变荷载计，使用中也可以是永久荷载，取qk=10、30kpa两个等级。（ 30kpa相当于3吨）2、挡土墙每间隔1020m应设置一道变形缝（或伸缩缝）。当墙身高度不一、墙后变化荷载较大或地基条件较差时，应采用较小的变形缝间隔。另在地基岩性变化处，墙高突变处和与其它建（构）筑物连接处应设沉降缝。变形缝宽度为2030mm。3、墙背填料尽量选用抗剪强度高和透水性强的砾石或砂土。当选用粘性土作填料时，宜渗入适量的砂砾或碎石；不得选用膨胀土、淤泥质土、耕种土等作填料。4、加筋体的横截面形式宜采用矩形，当受地形、地质条件限制时，可采用、的形式，截面尺寸由计算确定。5、土工格栅的强度要50kn/m（ 80kn/m ） 延伸率5 需抗腐蚀和酸碱化、抗蠕变6、碎石排水层：由540mm的中碎和小碎组成，含泥量0.6h(挡墙高度)，通常取0.8h左右。六 挡土墙结构及土力学1、挡土墙的分类施工方式（construction） 混凝土或钢筋混凝土现场浇筑方式； 钢板桩或混凝土桩、板现场打入方式； 块石、料石或预制混凝土块标准节段的现场拼装方式；结构型式（structures） 挡土墙的结构型式从材料、设计施工方法等方面有众多的挡墙结构型式： 1.重力式（gravity retaining wall）和半重力式（semi-gravity retaining wall） 2.悬臂式（cantilever retaining wall）和扶壁式（counterfort retaining wall） 3.板桩式（sheet-pile retaining wall）和锚杆式（anchored retaining wall） 4.加筋式（reinforced retaining wall） 5.空箱式（retaining wall）2、土力学基础 soil mechanics土力学 利用力学原理，研究土的应力变形、强度、稳定和渗透性及其随时间变化规律的科学。土的概念 在土木工程领域（水利、交通、建筑等），土是指覆盖在地表的没有胶结和弱胶结的颗粒堆积物。土是土粒（固体相），水（液体相）和空气（气体相）三者所组成的；土的物理性质就是研究三相的质量与体积间的相互比例关系以及固、液两相相互作用表现出来的性质。土压力 通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力。 土的抗剪强度 是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，其数值等于剪切破坏时滑动面上的剪应力。在土木工程中的地基承载力、挡土墙侧土压力、土坡稳定等问题都与土的抗剪强度直接有关。 抗剪强度指标 粘聚力c 、内摩擦角。压实性 土的击实是指用重复性的冲击动荷载将土压密 土体压实的目的 3、常规挡土墙的设计挡土墙设计包括： 墙型的选择 倾覆稳定性验算 滑移稳定性验算 地基承载力验算 墙身材料强度验算以及一些设计中的构造要求和措施等。 重力式挡土墙为例重力式挡土墙 重力式挡土墙一般由砖、石或混凝土材料建造，依靠墙身的自重来抵抗由于土压力引起的倾覆力矩。由于墙身较重，对地基承载力要求较高，一般在地基条件较好且墙的高度较小时采用。重力式挡土墙结构简单、施工方便、就地取材，在土建工程中被广泛采用。依墙背倾斜方向可分为仰斜、直立和俯斜三种。加 筋 挡 土 墙 加筋土挡土墙是利用加筋土技术修筑的一种支挡结构物。 加筋挡土墙由面板、填料和回填料内的加筋材料三部分组成。面板填土加筋材料加筋挡土墙的一般性优点 加筋土最大的特点是可以做成很高的垂直填土，从而减少占地面积。 面板、筋带可以在工厂中定型制造、加工，在现场用人工或机械分层安装，这种装配式的方法使施工简便、快速，可以节省劳力和缩短工期。 加筋土是柔性结构物，能够适应地基较大的变形同时抗震能力强，因而可用于较软的地基上。 造价低廉，据国内部分工程资料统计，加筋土挡墙的造价一般为普通挡墙的40%60%。 排水通畅，不用设置专门的排水管，可用于砌竖缝的方式解决徘水问题。缺点与不足 面板体积较大，不适合人工作用； 缺乏生态景观性，其加筋挡墙面层一般无法种植绿化植物； 在河道、园林、城市建筑等工程中应用，其性价比不高； 加筋材料的要求较高；七、加筋土挡墙的原理分析1、基本原理加筋土挡墙是由面板、筋带和填土组成的加筋土体以承受土侧压力的挡墙。加筋土挡墙的作用原理可以解释为：在加筋土结构中，由填土自重的外力产生的土压力作用于墙面板，通过墙面板上的拉筋连接件将此土压力传给拉筋，企图将拉筋从土中拉出。因此，只要拉筋材料具有足够的强度，并且与土产生足够的摩擦力，则加筋的土体就可以保持稳定。 加筋与土之间的作用机理有两种观点： 摩擦加筋原理；准黏聚力原理（莫尔-库伦原理）摩擦加筋原理摩擦加筋理论认为：在加筋土结构中，由填土自重和外力产生的土压力作用于墙面板，通过墙面板上的拉筋连接件将此土压力传递给拉筋，存在着将拉筋从土中拉出的可能。而拉筋又被填土压住，于是填土与拉筋之间的摩擦力阻止拉筋被拔出。因此，只要拉筋材料具有足够的强度，并与土产生足够的摩阻力，则加筋的土体就可保持稳定。准黏聚力原理准黏聚力原理认为：加筋土结构可以看作是各向异性的复合材料，通常采用的拉筋，其弹性模量远大于填土。在这种情况下，拉筋与填土的共同作用，包括填土的抗剪力、填土与拉筋的摩擦阻力及拉筋的抗拉力，使得带有拉筋的填土的强度明显提高。2、传统加筋挡墙与自嵌式挡墙的比较加筋机理与施工方法一致；构造特点不一致面 板传统加筋土挡墙面板采用大型预制块体，施工时必须用机械吊装，不利于施工且施工成本比较高。传统加筋土面板的型式筋 带传统的加筋土挡墙筋带采用单向钢带或钢塑带等，拉筋材料通过预埋在块体中的预埋件来连接块体，从而维持面板的稳定。自嵌式挡墙采用双向玻纤格栅或双向塑料格栅。土工格栅分为塑料土工格栅、钢塑土工格栅、玻璃纤维土工格栅和玻纤聚酯土工格栅四大类。双向土工格栅在纵向和横向上都具有很大的拉伸强度，这种结构在土壤中能提供一个更为有效的力的承担和扩散的理想连锁系统。由于格栅与土体间的摩擦咬合力也较强，因此它是一种很好的加筋材料。(1)塑料土工格栅（聚乙烯土工格栅） 塑料土工格栅是经过拉伸形成的具有方形或矩形的聚合物网材，按其制造时拉伸方向的不同可为单向拉伸和双向拉伸两种。它是在经挤压制出的聚合物板材（原料多为聚丙烯或高密度聚乙烯）上冲孔，在加热条件下施行定向拉伸。单 向拉伸格栅只沿板材长度方向拉伸制成，而双向拉伸 格栅则是继续将单向拉伸的格栅再在与其长度垂直的方向拉伸制成。 在土工格栅中加入炭黑等抗老化材料，可使其具有较好的耐酸、耐碱、耐腐蚀和抗老化等耐久性能。 单向拉伸塑料土工格栅 是由高分子聚合物加入一定的防紫外线、抗老化助剂后经挤出压成薄板再冲规格孔网，然后缓慢加热再纵向拉伸而成。这种过程中使高分子成定向线性状态并形成分布均匀、节点强度高的长椭圆形网状整体性结构。此种结构具有相当高的拉伸强度和拉伸模量。给土壤提供了理想的力的承担和扩散的连锁系统。该产品拉伸强度大，适应各种土壤，是目前广为采用的加筋加固材料。 单向塑料土工格栅用途：单向拉伸塑料土工格栅是一种高强度土工合成材料。广泛应用于堤坝、隧道、码头、公路、铁路、水利、环保、建筑等领域。其主要用途如下：1、 增强路基，可有效地分配扩散载荷，提高路基的稳定性和承载力，延长使用寿命；2、 可承受更大的交变载荷；3、 防止路基材料流失造成的路基变形、开裂；4、 使挡土墙后的填土自承能力提高，减少挡土墙的土压力，节省费用，延长使用寿命，并降低维修费用；5、 结合喷锚混凝土施工方法进行边坡维护，不仅可节省投资，而且可以大大缩短工期；6、 在公路的路基和面层中加入土工格栅，可以减少沉降、减少车辙，推迟裂缝出现时间，可大大减少结构层厚度；7、 适用于各种土壤，无需异地取材，省工省时；8、 施工简单快捷，可大大降低施工成本。 双向拉伸塑料土工格栅是由高分子聚合物加入一定的防紫外线和抗老化助剂后通过挤压、成板、冲孔过程，经缓慢加热后，再纵向、横向拉伸而成。该材料在纵向和横向上都具有很大的拉伸强度，这种结构在土壤中能提供一个更为有效的力的承担和扩散的理想的连锁系统，适应于大面积永久性承载的地基补强。 双向塑料土工格栅用途：双向拉伸塑料土工格栅广泛应用于堤坝、隧道、公路、机场、停车场、码头、铁路、水利、环保等领域。其主要用途如下：1、 增大路（地）基的承载力，延长路（地）基的使用寿命；2、 防止路（地）面塌陷或产生裂纹，保持地面美观整齐；3、 施工方便，省时、省力、缩短工期、减少维修费用；4、 防止涵洞产生裂纹；5、 增强边坡，防止水土流失；6、 减少垫层厚度，节约造价；7、 支撑边坡植草网垫的稳定绿化环境；8、 取代金属网，用于煤矿井下假顶网。(2)钢塑土工格栅钢塑土工格栅以高强钢丝（或其他纤维），经特殊处理，与聚乙烯（pe），并添加其他助剂，通过挤出使之成为复合型高强抗拉条带，且表面有粗糙压纹，则为高强加筋土工带。由此单带，经纵、横按一定间距编制或夹合排列，采用特殊强化粘接的熔焊技术焊接其交接点而成型，则为加筋土工格栅。钢塑土工格栅特点：1、强度高、变形小：钢塑土工格栅可承载双向载荷，每延米纵横断裂荷载可达到100kn以上，断裂伸长率3%。2、蠕变系数小。3、耐腐蚀性强、使用寿命长 ：钢塑土工格栅以塑料材料为保护层，再辅以各种助剂使其具有抗老化、抗氧化性能，可耐酸、碱、盐等恶劣环境的腐蚀。因此，钢塑土工格栅可以满足各类永久性工程的使用需求，且性能优，尺寸稳定性好。4、施工方便快捷、周期短、成本低；钢塑土工格栅铺设、搭接、定位容易、平整，避免了重叠交叉，可有效地缩短工程周期，节约工程造价。 (3)玻璃纤维土工格栅玻璃纤维土工格栅是以玻璃纤维为材质，采用一定的编织工艺制成的网状结构材料，为保护玻璃纤维、提高整体使用性能，经过特殊的涂复处理工艺而成的土工复合材料。玻璃纤维的主要成份是：氧化硅、是无机材料，其理化性能极具稳定，并具有强度大、模量高，很高的耐磨性和优异的对寒性，无长期蠕变；热稳定性好；网状结构使集料嵌锁和限制；提高沥青混合料的承重能力。因表面涂有特殊的改性沥青使其具有两重的复合性能，极大地提高了土工格栅的耐磨性及剪切能力。有时配合自粘感压胶和表面沥青浸渍处理，使格栅和沥青路面紧密结合成一体。由于土石料在土工格栅网格内互锁力增高，它们之间的摩擦系数显著增大（可达0810），土工格栅埋入土中的抗拔力，由于格栅与土体间的摩擦咬合力较强而显著增大，因此它是一种很好的加筋材料。同时土工格栅是一种质量轻，具有一定柔性的塑料平面网材，易于现场裁剪和连接，也可重叠搭接，施工简便，不需要特殊的施工机械和专业技术人员。 功能与作用