第九讲 挡土墙设计 retaining wall design

1、挡土墙设计挡土墙设计7公里公里66弯弯 滇缅公路滇缅公路 这里的山路十八弯这里的山路十八弯 挡土墙（挡土墙（earth retaining walls; earth retaining structures）是一种墙体或类似于是一种墙体或类似于墙体的结构物，是为墙体的结构物，是为了保证了保证填土位置填土位置或或挖挖方位置方位置稳定，而修筑稳定，而修筑的的永久性永久性或或临时性临时性构构造物。造物。 自古以来，广泛应用于土木建筑工程；路桥渡工程；水自古以来，广泛应用于土木建筑工程；路桥渡工程；水利水电工程；水土保持工程；矿山坑道工程等工程领域。利水电工程；水土保持工程；矿山坑道工程等工程领域。

2、1902，美国，美国Hilfiker Retaining Walls专业挡土墙公司成专业挡土墙公司成立。完成立。完成6000多个挡土墙项目，遍及美国、加拿大、非洲、多个挡土墙项目，遍及美国、加拿大、非洲、东南亚和南美等国家，形成了多种产品和专业施工工艺。东南亚和南美等国家，形成了多种产品和专业施工工艺。墙型选择墙型选择稳定性验算稳定性验算地基承载力验算地基承载力验算墙身材料强度验墙身材料强度验算算构造要求和措施构造要求和措施等等重力式重力式悬臂式悬臂式扶臂式扶臂式锚杆锚杆锚定板式锚定板式加筋挡土墙等。加筋挡土墙等。 挡土墙挡土墙结构形式结构形式分类：重力式、悬臂式、扶壁式、加筋土、板分类：重力

3、式、悬臂式、扶壁式、加筋土、板桩、锚杆（索）和锚定板式等。桩、锚杆（索）和锚定板式等。 随着挡土墙设计理论发展，根据不同工程地质条件，出现了混随着挡土墙设计理论发展，根据不同工程地质条件，出现了混合式挡土墙、构架式挡土墙，竖向预应力锚杆挡土墙、箱型阶梯式合式挡土墙、构架式挡土墙，竖向预应力锚杆挡土墙、箱型阶梯式挡土墙和砌块挡土墙等一些较新的挡土墙的结构形式。挡土墙和砌块挡土墙等一些较新的挡土墙的结构形式。支撑建筑物支撑建筑物周围填土的周围填土的挡土墙挡土墙桥台桥台隧道隧道基坑围基坑围护结构护结构边坡挡边坡挡土墙土墙码头码头 2007年月日凌晨，重庆市彭水县境内的国道发生山年月日凌晨，重庆市彭水

4、县境内的国道发生山体塌方，致使重庆到贵州和湖南方向的国道中断，没有造成体塌方，致使重庆到贵州和湖南方向的国道中断，没有造成人员伤亡。人员伤亡。 结构简单，施工方便，能就地取材，适应性强，结构简单，施工方便，能就地取材，适应性强，因而应用最广；因而应用最广； 墙高在墙高在5 6m以下时，采用重力式挡土墙经济效以下时，采用重力式挡土墙经济效果明显；果明显； 高度高度 6m后，圬工结构量大，荷载重。后，圬工结构量大，荷载重。 重力式挡土墙以挡土墙自身重力抵抗土压力引重力式挡土墙以挡土墙自身重力抵抗土压力引起的弯矩，维持挡土墙在土压力作用下的稳定。起的弯矩，维持挡土墙在土压力作用下的稳定。 一般可用块

5、石、砖，素混凝土和钢筋混凝土等一般可用块石、砖，素混凝土和钢筋混凝土等材料建成、墙身截面较大。材料建成、墙身截面较大。 一般重力式挡墙，墙高一般小于一般重力式挡墙，墙高一般小于 6 8m；当墙；当墙高高8 12m时，宜用衡重式；时，宜用衡重式； 根据墙背倾角的不同，重力式挡土墙又可细分为仰斜根据墙背倾角的不同，重力式挡土墙又可细分为仰斜式、竖直式、俯斜式、衡重式和凸形等式、竖直式、俯斜式、衡重式和凸形等5种，每种的墙面或种，每种的墙面或墙背有一定的坡度要求，特点各异。墙背有一定的坡度要求，特点各异。 荷载作用效应，仰斜墙的主动土压力最小，而俯斜墙的荷载作用效应，仰斜墙的主动土压力最小，而俯斜墙

6、的主动土压力最大。主动土压力最大。 挖方与填方特点，路堑边坡挖方，以墙背仰斜较合理；挖方与填方特点，路堑边坡挖方，以墙背仰斜较合理；路堤边坡填方，则以墙背俯斜或乖直较合理。路堤边坡填方，则以墙背俯斜或乖直较合理。 墙前地形平坦，仰斜较好；地形较陡，垂直墙背为佳。墙前地形平坦，仰斜较好；地形较陡，垂直墙背为佳。 优先采用仰斜，其次垂直，特殊情况俯斜优先采用仰斜，其次垂直，特殊情况俯斜。墙身稳定性能提高墙身稳定性能提高地基应力分布均匀地基应力分布均匀墙身几何尺寸较小墙身几何尺寸较小挖基数量相对较小挖基数量相对较小 衡重式挡土墙是在凸形上下墙背再增设衡重台（衡重式衡重式挡土墙是在凸形上下墙背再增设衡

7、重台（衡重式墙背），采用陡直墙面，借助于衡重台上填土自重和全墙重墙背），采用陡直墙面，借助于衡重台上填土自重和全墙重心后移，提高墙体稳定性，适用于心后移，提高墙体稳定性，适用于边坡陡峻边坡陡峻处路肩墙、路堤处路肩墙、路堤墙，也可用于路堑墙。墙，也可用于路堑墙。体量大荷载水平高体量大荷载水平高 薄壁式挡土墙是由钢筋混凝土材料构成的轻型支挡结构，薄壁式挡土墙是由钢筋混凝土材料构成的轻型支挡结构，依靠自重和踵板上方的填土重力来保持稳定，所设的墙趾板增依靠自重和踵板上方的填土重力来保持稳定，所设的墙趾板增大了抗倾覆稳定性，减小了基底应力。薄壁式挡土墙包含大了抗倾覆稳定性，减小了基底应力。薄壁式挡土墙包

8、含悬臂悬臂式式和和扶壁式扶壁式两种形式。两种形式。 薄壁式挡土墙断面较小，薄壁式挡土墙断面较小， 自重较轻，可充分发挥钢筋混凝自重较轻，可充分发挥钢筋混凝土材料的性能，适用于土材料的性能，适用于填方边坡填方边坡，多应用于承载力较低的地基，多应用于承载力较低的地基上或有抗震要求的地区。上或有抗震要求的地区。 一般由钢筋混凝土建一般由钢筋混凝土建造，主要依靠墙锺悬臂以造，主要依靠墙锺悬臂以上土重维持稳定；墙体内上土重维持稳定；墙体内设置钢筋承受拉应力，墙设置钢筋承受拉应力，墙身截面较小。身截面较小。 适用墙高适用墙高 5 6m，地基土质较差，缺少石料地基土质较差，缺少石料等情况。墙高再增加，虽等情

9、况。墙高再增加，虽提高了建筑高度，但水泥提高了建筑高度，但水泥量及断面配筋量显著增大，量及断面配筋量显著增大，造价高且不利于机械化施造价高且不利于机械化施工。工。 多用于市政工程及贮多用于市政工程及贮料仓库。料仓库。 墙高墙高6m以上挡土墙以上挡土墙立臂挠度较大，为了增立臂挠度较大，为了增强立臂的抗弯性能，常强立臂的抗弯性能，常沿墙的纵向每隔一定距沿墙的纵向每隔一定距离设置一道扶臂连接立离设置一道扶臂连接立壁与锺板加固，称为扶壁与锺板加固，称为扶臂式挡土墙。臂式挡土墙。 采用扶壁式，扶壁采用扶壁式，扶壁式挡土墙一般在式挡土墙一般在8 9m。当墙高大于当墙高大于10 15m，虽，虽然提高了建筑高

10、度，但然提高了建筑高度，但水泥量及断面配筋量大，水泥量及断面配筋量大，造价高，且不利于机械造价高，且不利于机械化施工。化施工。 锚定板式锚定板式挡土墙由挡土墙由预制的钢筋混凝土立柱、预制的钢筋混凝土立柱、墙面、钢拉杆和埋置在墙面、钢拉杆和埋置在填土中的锚定板在现场填土中的锚定板在现场拼装而成。依靠填土与拼装而成。依靠填土与结构的相互作用力维持结构的相互作用力维持其自身稳定。其自身稳定。 与重力式挡墙相比，与重力式挡墙相比，结构轻、柔性大、工程结构轻、柔性大、工程量少、造价低、施工方量少、造价低、施工方便，适用于地基承载力便，适用于地基承载力不足地区。不足地区。 锚（索）杆式锚（索）杆式挡土墙是

11、利用嵌入坚实岩层的灌浆锚杆作为拉杆挡土墙是利用嵌入坚实岩层的灌浆锚杆作为拉杆的一种挡土结构。的一种挡土结构。混合式混合式挡土墙挡土墙构架式构架式挡土墙挡土墙板桩墙板桩墙加筋土加筋土挡土墙挡土墙 巫山加筋挡墙变形破坏机理进行数值和物理模拟，以及原位试巫山加筋挡墙变形破坏机理进行数值和物理模拟，以及原位试验，成功地指导了目前国内最高的验，成功地指导了目前国内最高的57m加筋土挡墙的修复工作。加筋土挡墙的修复工作。 吉奥生态挡墙是一种以吉奥生态挡墙是一种以L型网格状钢筋作为加筋材的加筋型网格状钢筋作为加筋材的加筋挡土墙，挡土墙， 其壁面可以绿化，能够达到人工构造物与自然的协调其壁面可以绿化，能够达到

12、人工构造物与自然的协调一致。一致。 吉奥生态挡墙最初由美国开发，吉奥生态挡墙最初由美国开发，1988年引进到日本，至今年引进到日本，至今已广泛应用于各种道路、土地造成和其他建筑物。已广泛应用于各种道路、土地造成和其他建筑物。 目前目前,该技术在中国处于起步阶段，已有该技术在中国处于起步阶段，已有2例施工完工，例施工完工， 多多处已进入设计或施工准备阶段。处已进入设计或施工准备阶段。 宜兴水库宜兴水库沪杭甬高速公路拓宽工程宁波段沪杭甬高速公路拓宽工程宁波段 （1）稳定性验算，包括抗）稳定性验算，包括抗倾覆和抗滑移稳定验算；倾覆和抗滑移稳定验算； （2）地基承载力验算；）地基承载力验算； （3）墙

13、身强度验算。）墙身强度验算。试算法试算法 （1）根据挡土墙所处的条）根据挡土墙所处的条件（工程地质、填土性质以及件（工程地质、填土性质以及墙体材料和施工条件等），凭墙体材料和施工条件等），凭经验初步拟定截面尺寸；经验初步拟定截面尺寸； （2）进行挡土墙的验算）进行挡土墙的验算 （3）如不满足要求，修改）如不满足要求，修改截面尺寸或采取其它措施。截面尺寸或采取其它措施。 挡土墙外部稳定性验算，土压力荷载效应值应按承载力极限挡土墙外部稳定性验算，土压力荷载效应值应按承载力极限状态下荷载效应状态下荷载效应基本组合基本组合进行计算，各分项系数取值为进行计算，各分项系数取值为1.0。 挡土墙前的被动土压

14、力，一般不予考虑。当基础较深，地层挡土墙前的被动土压力，一般不予考虑。当基础较深，地层稳定，不受水流冲刷和扰动破坏时，结合强身的位移条件，可以稳定，不受水流冲刷和扰动破坏时，结合强身的位移条件，可以考虑适当的被动土压力。考虑适当的被动土压力。 在浸水和地震等特殊情况下，应按偶然组合考虑。在浸水和地震等特殊情况下，应按偶然组合考虑。 挡土墙地基承载力验算，确定基础地面尺寸，应采用正常使挡土墙地基承载力验算，确定基础地面尺寸，应采用正常使用极限状态下荷载效应的用极限状态下荷载效应的标准组合标准组合进行计算。进行计算。 挡土墙结构受压、受弯、受剪、受拉内部承载力验算，采用挡土墙结构受压、受弯、受剪、

15、受拉内部承载力验算，采用承载力极限状态下荷载效应的承载力极限状态下荷载效应的基本组合基本组合进行计算，按要求选取相进行计算，按要求选取相应分项系数。应分项系数。 计算挡土墙的变形时，传至基底的荷载效应按正常使用极限计算挡土墙的变形时，传至基底的荷载效应按正常使用极限状态下荷载效应的准永久组合，且不计入风荷载和地震作用。状态下荷载效应的准永久组合，且不计入风荷载和地震作用。 采用库仑土压力采用库仑土压力计算悬扶壁式挡土墙计算悬扶壁式挡土墙的抗倾覆稳定安全度的抗倾覆稳定安全度,比国外标准采用朗金比国外标准采用朗金土压力计算的安全度土压力计算的安全度高高,只有在墙后填土水只有在墙后填土水平且无粘聚力

16、时平且无粘聚力时,我国我国规范的安全度稍低。规范的安全度稍低。 土压力计算是支挡结构设计合理经济的关键问题，包括土压土压力计算是支挡结构设计合理经济的关键问题，包括土压力的力的大小大小、方向方向与与分布分布等。等。 一般常见的一般常见的K0：粘土为：粘土为0.5 0.7；砂土为砂土为0.34 0.35。合力作用点位于距。合力作用点位于距墙踵墙踵H/3处。处。 合力作用点距墙踵合力作用点距墙踵H/3处，处，作用方向与墙背成作用方向与墙背成 角。角。 ，否则主动土压力，否则主动土压力系数为虚根。系数为虚根。 俯斜俯斜 不宜太大，否则易不宜太大，否则易出现第二滑动面。出现第二滑动面。 仰斜仰斜 不宜

17、太大，墙背不不宜太大，墙背不宜缓于宜缓于1：0.3。 墙背（或假想墙背）倾角墙背（或假想墙背）倾角足够足够大，大，不妨碍第二破裂面产生；第二不妨碍第二破裂面产生；第二破裂面与墙背之间土体自重破裂面与墙背之间土体自重W1及作及作用在第二破裂面上土压力用在第二破裂面上土压力Ea等诸力等诸力作用下，第二破裂面与墙背之间土作用下，第二破裂面与墙背之间土体不会沿墙背下滑。体不会沿墙背下滑。产生条件产生条件 上墙视为独立墙上墙视为独立墙背，求出主动土压力背，求出主动土压力E1，分布图形为，分布图形为abc。 下墙土压力计算，下墙土压力计算，延长下墙墙背延长下墙墙背CB，交，交填土表面于填土表面于D点；以点

18、；以DC为假想墙背，求算为假想墙背，求算假想墙背土压力，分假想墙背土压力，分布图布图def；截取其中与；截取其中与下墙相应的部分，即下墙相应的部分，即hefg，其合力即为下，其合力即为下墙主动土压力墙主动土压力E2。 延长墙背法延长墙背法计算简单，是一种简化的近似算法。计算简单，是一种简化的近似算法。 根据作用于破裂楔根据作用于破裂楔体力多边形，采用体力多边形，采用数解数解法法求算折线墙背下墙土求算折线墙背下墙土压力压力E2。 土体中存在的粘聚力对挡土墙土压力计算影响较大，一般土体中存在的粘聚力对挡土墙土压力计算影响较大，一般采用采用等效内摩擦角等效内摩擦角法（综合内摩擦角法）或按粘性土的力学

19、指法（综合内摩擦角法）或按粘性土的力学指标计算土压力。通常粘性土内摩擦角增大标计算土压力。通常粘性土内摩擦角增大510作为等效内作为等效内摩擦角；或取等效内摩擦角值为摩擦角；或取等效内摩擦角值为3035。抗剪强度相等原理抗剪强度相等原理土压力相等原理土压力相等原理 考虑土体粘聚力和墙高影响考虑土体粘聚力和墙高影响，未能考虑挡墙边界条件（地面，未能考虑挡墙边界条件（地面倾角和墙背坡度）等因素影响。倾角和墙背坡度）等因素影响。MJ朗肯朗肯公式公式 如果允许土层有足够的侧向伸张，墙后土层顶部就会如果允许土层有足够的侧向伸张，墙后土层顶部就会出现拉应力，墙后土层顶部会产生竖直裂缝。出现拉应力，墙后土层

20、顶部会产生竖直裂缝。库仑库仑公式公式cossinEW 将粘性土粘聚力看作是土的将粘性土粘聚力看作是土的内结构压力内结构压力，则粘性，则粘性土可作为无粘性土来计算。土可作为无粘性土来计算。tanfctantanfctancoscoscoscostanacchHKEaacoscoscoscoscossinsin22aKa00cossinEW 浸水挡土墙墙后填料一般应用砂性土。浸水挡土墙墙后填料一般应用砂性土。 挡土墙浸水后，墙后土体受水的浮力作用容重减小，挡土墙浸水后，墙后土体受水的浮力作用容重减小，应扣除计算水位以下因浮力影响而减小的土压力。应扣除计算水位以下因浮力影响而减小的土压力。 砂性土的

21、内摩擦角受水的影响不大（可以认为不变）砂性土的内摩擦角受水的影响不大（可以认为不变），而粘性土的抗剪强度则会有所降低。，而粘性土的抗剪强度则会有所降低。 当墙前水位当墙前水位骤降，墙后出现骤降，墙后出现渗流时，挡土墙渗流时，挡土墙还将受到动水压还将受到动水压力作用。力作用。 当墙后填土表面水平时，破裂角当墙后填土表面水平时，破裂角 不受浸水影响；当不受浸水影响；当填土表面倾斜或有荷载作用时，则破裂角填土表面倾斜或有荷载作用时，则破裂角 受浸水影响略受浸水影响略有变化，但对土压力计算影响不大，一般假设浸水后破裂有变化，但对土压力计算影响不大，一般假设浸水后破裂角角 不变。不变。 挡土墙地震土压力

22、计算，假定地震时，结构物视为刚体挡土墙地震土压力计算，假定地震时，结构物视为刚体固定于地盘上，任一点加速度均与地表加速度相同，土体产固定于地盘上，任一点加速度均与地表加速度相同，土体产生水平惯性力，作为一种附加力作用在破裂棱体上。生水平惯性力，作为一种附加力作用在破裂棱体上。 地震土压力通常采用静力法，又称惯性力法，增加了一地震土压力通常采用静力法，又称惯性力法，增加了一个由破裂棱体自重个由破裂棱体自重W所引起的作用于棱体重心，方向水平，所引起的作用于棱体重心，方向水平，朝向墙后土体滑动方向的水平地震力朝向墙后土体滑动方向的水平地震力Ph。 地震对挡土墙破坏主要是由于水平地震力引起，分析地地震

23、对挡土墙破坏主要是由于水平地震力引起，分析地震作用下土压力时，只考虑水平地震力影响。震作用下土压力时，只考虑水平地震力影响。 等效内摩擦角不仅随墙高变化，且与墙顶以上等效内摩擦角不仅随墙高变化，且与墙顶以上路堤填土高有关。另外，即使墙高相同，路堑墙与路堤填土高有关。另外，即使墙高相同，路堑墙与路堤墙两者的填土状况也不相同，只考虑墙高来确路堤墙两者的填土状况也不相同，只考虑墙高来确定等效内摩擦角还是存在问题的。定等效内摩擦角还是存在问题的。 力多边形法计算可以较好的解决上述问题。力多边形法计算可以较好的解决上述问题。 大多数填土均或多或少的具有粘聚力，设计中通常采大多数填土均或多或少的具有粘聚力

24、，设计中通常采用等效内摩擦角，或者力多边形法来计算粘性土土压力。用等效内摩擦角，或者力多边形法来计算粘性土土压力。 等效内摩擦角法一般为等效内摩擦角法一般为30 35，适用设计墙高，适用设计墙高6 8m，低墙偏大（保守），高墙偏小（危险）。，低墙偏大（保守），高墙偏小（危险）。墙高确定等墙高确定等效内摩擦角效内摩擦角 仰斜墙背较俯斜墙背的土压力小，而后仰愈大，土压力愈仰斜墙背较俯斜墙背的土压力小，而后仰愈大，土压力愈小。当地面有横向坡度时，相应墙高增加，但考虑高度增加影小。当地面有横向坡度时，相应墙高增加，但考虑高度增加影响，墙身截面仍然是仰斜相对俯斜小，且后仰愈大，墙身截面响，墙身截面仍然是

25、仰斜相对俯斜小，且后仰愈大，墙身截面愈小。愈小。 因此，重力式挡土墙的墙背坡度一般用因此，重力式挡土墙的墙背坡度一般用1:0.25的坡度。的坡度。 仰斜坡愈大，库伦公式计算值愈偏小。仰斜仰斜坡愈大，库伦公式计算值愈偏小。仰斜1:0.25时，偏时，偏小小10%左右；仰斜左右；仰斜1:0.3或或1:0.35，则偏小，则偏小15% 20%。 后仰度过大，墙身重心后移，墙背仰斜大于后仰度过大，墙身重心后移，墙背仰斜大于1:0.25时，墙时，墙身向填土方向倾斜，给施工造成困难，基底负偏心过大，且身向填土方向倾斜，给施工造成困难，基底负偏心过大，且墙踵压应力过大。墙踵压应力过大。 墙背的土压力分布特性与墙

26、背的土压力分布特性与墙身位移墙身位移条件有关，墙身位移有条件有关，墙身位移有以下四种形式：（以下四种形式：（1）绕墙踵转动；（）绕墙踵转动；（2）绕墙顶转动；（）绕墙顶转动；（3）平移；（平移；（4）组合位移形式。）组合位移形式。 绕墙踵转动时土压力接近三角形分布，其余位移形式则呈绕墙踵转动时土压力接近三角形分布，其余位移形式则呈曲线分布。实际墙体位移是土压力作用和地基土不均匀沉降综曲线分布。实际墙体位移是土压力作用和地基土不均匀沉降综合，常为各种形式位移的组合，墙背土压力分布多呈曲线形。合，常为各种形式位移的组合，墙背土压力分布多呈曲线形。（1）曲线形分布实测土压力总值与按库仑理论计算土压力

27、）曲线形分布实测土压力总值与按库仑理论计算土压力总值近似相等；总值近似相等；（2）在平面填土情况下，曲线分布土压力作用点距墙踵高）在平面填土情况下，曲线分布土压力作用点距墙踵高度约为（度约为（0.400.43H）。）。模型试模型试验验 使用库仑理论计算土压力简便的原因在于它假设在使用库仑理论计算土压力简便的原因在于它假设在极限状态下破裂面是平面。然而，这一假定与实际情况极限状态下破裂面是平面。然而，这一假定与实际情况不符。试验和理论均表明，破裂面为一曲面，而用粘土不符。试验和理论均表明，破裂面为一曲面，而用粘土填料时曲面更显著，在断面上呈对数螺旋线形状。填料时曲面更显著，在断面上呈对数螺旋线形

28、状。 假定破裂面为平面，库仑理论计算结果使假定破裂面为平面，库仑理论计算结果使主动土压主动土压力的计算值偏小力的计算值偏小。同时，这一假定使得破裂棱体平衡所。同时，这一假定使得破裂棱体平衡所必须的力系对于任一点力矩和等于零的条件不能满足。必须的力系对于任一点力矩和等于零的条件不能满足。 极限平衡理论是根据破裂棱体静力平衡条件，假定极限平衡理论是根据破裂棱体静力平衡条件，假定墙身及破裂棱体均为刚体，无法考虑土的应力应变关墙身及破裂棱体均为刚体，无法考虑土的应力应变关系，以及墙身、基底及填土的共同作用，只能求得极限系，以及墙身、基底及填土的共同作用，只能求得极限平衡时的土压力，而得不到位移。平衡时

29、的土压力，而得不到位移。 许多情况下位移量有限，不可能达到主动极限平衡许多情况下位移量有限，不可能达到主动极限平衡状态，墙面系上作用力采用主动土压力不尽合理。状态，墙面系上作用力采用主动土压力不尽合理。 目前，尚未有计算介于静止土压力和主动土压力之目前，尚未有计算介于静止土压力和主动土压力之间的土压力的方法，一般采用修正系数的经验方法。间的土压力的方法，一般采用修正系数的经验方法。地基承载力地基承载力外部稳定外部稳定结构强度结构强度抗倾覆稳定抗倾覆稳定抗滑移稳定抗滑移稳定整体滑动整体滑动偏心抗压偏心抗压结构弯拉结构弯拉结构冲剪结构冲剪0aazaxzfzx0 xfbo抗倾覆验算抗倾覆验算cos(

30、90)sin()axaaEEEsaxfME zsin(90)cos()azaaEEErEazfME x0rGMGx0rrErGazfMMMGxE x01.5 1.6azfaxfGxE xKE z0aazaxzfzx0 xfbo 如验算结果不能满足要求，可按以下措施处理：如验算结果不能满足要求，可按以下措施处理： （1）增大挡土墙断面尺寸，使）增大挡土墙断面尺寸，使G增大，但工程量也相应增大；增大，但工程量也相应增大； （2）伸长墙趾。但墙趾过长，如厚度不够，需配置钢筋；）伸长墙趾。但墙趾过长，如厚度不够，需配置钢筋； （3）墙背做成仰斜，可减小土压力；）墙背做成仰斜，可减小土压力； （4）在挡

31、土墙垂直背上做卸荷台。）在挡土墙垂直背上做卸荷台。技术处置技术处置0+0aanatb+0+GGnGt抗滑移验算抗滑移验算0+0aanatb+0+GGnGt00cos(90)cos()ataaEEE00sin(90)cos()anaaEEE0cosnGG()fnanRGE0sinttRGG()1.3fnanattattRGEKEREG 如验算结果不能满足要求，可按以下措施处理：如验算结果不能满足要求，可按以下措施处理： （1）增大挡土墙断面尺寸，使）增大挡土墙断面尺寸，使G增大；增大； （2）墙基底面做成砂、石垫层，以提高）墙基底面做成砂、石垫层，以提高 值；值； （3）墙底做成逆坡，利用滑动面

32、上部分反力抗滑；）墙底做成逆坡，利用滑动面上部分反力抗滑； （4）软土地基上，其它方法无效或不经济时，可在墙踵后加拖板。）软土地基上，其它方法无效或不经济时，可在墙踵后加拖板。技术处置技术处置 土质较软弱时，可土质较软弱时，可能产生接近于圆弧状的能产生接近于圆弧状的滑动面而丧失其稳定性，滑动面而丧失其稳定性，可采用条分法进行分析可采用条分法进行分析验算。验算。SG1k起有利作用的永久荷载标准值的效应起有利作用的永久荷载标准值的效应;SG2k起不利作用的永久荷载标准值的效应起不利作用的永久荷载标准值的效应:021121.21.40.8nG kQ kQikG kSSSS 地基承载力验算方法和要求同

33、天然地基浅基础验算。地基承载力验算方法和要求同天然地基浅基础验算。kapfkmaxa1.2pf0226yMMbbbecN承载力承载力偏心验算偏心验算在一般土质地基上，在一般土质地基上，e b/6在软弱岩石地基上，在软弱岩石地基上，e b/5;在不易风化岩石上，在不易风化岩石上，e b/4 挡土墙墙身材料强度应进行偏心受压、抗剪强度等挡土墙墙身材料强度应进行偏心受压、抗剪强度等验算要求。根据规范如下规范进行验算：验算要求。根据规范如下规范进行验算：GB500102002混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范GB500032001砌体结构设计规范砌体结构设计规范 挡土墙设计阶段通常分为初步设计和施工

34、设计两个阶段。挡土墙设计阶段通常分为初步设计和施工设计两个阶段。 初步设计阶段初步设计阶段：根据设计任务书明确的主要技术条件，论：根据设计任务书明确的主要技术条件，论证挡土墙结构修建可行性，提出平面布置，结构类型选择的最证挡土墙结构修建可行性，提出平面布置，结构类型选择的最佳方案，给出工程量及造价的概算。佳方案，给出工程量及造价的概算。 施工设计阶段施工设计阶段：确定挡土墙结构平面布置，结构类型，截：确定挡土墙结构平面布置，结构类型，截面形式及构造，决定整个结构全部尺寸，给出工程数量造价。面形式及构造，决定整个结构全部尺寸，给出工程数量造价。对控制工程及独立高墙作出单独设计。应给出平面布置图，

35、纵对控制工程及独立高墙作出单独设计。应给出平面布置图，纵平面图，墙的大样图，相关的一些构造图，工程量及造价计算平面图，墙的大样图，相关的一些构造图，工程量及造价计算表，设计说明表。表，设计说明表。地形地形地质地质挡墙挡墙类型类型拟定拟定尺寸尺寸工程工程经验经验调整尺寸调整尺寸工程措施工程措施抗滑稳定抗滑稳定抗倾稳定抗倾稳定基底应力基底应力截面强度截面强度工工程程验验算算施工图施工图满足满足不足不足 （1）墙背）墙背主动土压力（仰主动土压力（仰斜最小、直立居斜最小、直立居中和俯斜最大），中和俯斜最大），仰斜墙背较为合仰斜墙背较为合理。理。 （2）开挖临时边坡后筑墙，仰斜墙背可与边坡紧密贴合，）开

36、挖临时边坡后筑墙，仰斜墙背可与边坡紧密贴合，仰斜墙背比较合理；如在填方地段筑墙，仰斜墙背填土的夯实仰斜墙背比较合理；如在填方地段筑墙，仰斜墙背填土的夯实较困难，俯斜墙和直立墙较合理。较困难，俯斜墙和直立墙较合理。 （3）从墙前地形陡缓，较为平坦时，用仰斜墙背较为合理；）从墙前地形陡缓，较为平坦时，用仰斜墙背较为合理；如墙前地形较陡，宜用直立墙，俯斜墙的土压力较大，而仰斜如墙前地形较陡，宜用直立墙，俯斜墙的土压力较大，而仰斜墙需加高墙身。墙需加高墙身。 墙前地面较陡，墙面坡可取墙前地面较陡，墙面坡可取1:0.05 1:0.2，亦可采用直立，亦可采用直立截面；墙前地形较为平缓时，中、高挡土墙墙面坡

37、度可较缓，截面；墙前地形较为平缓时，中、高挡土墙墙面坡度可较缓，但不宜缓于但不宜缓于1:0.4；仰斜墙背坡度不宜缓于；仰斜墙背坡度不宜缓于1:0.25，且墙面应尽，且墙面应尽量与墙背平行。量与墙背平行。 为了增加墙身的抗为了增加墙身的抗滑稳定性，基底做成逆滑稳定性，基底做成逆坡是一种有效方法。土坡是一种有效方法。土质地基的基底逆坡不宜质地基的基底逆坡不宜大于大于0.1:1，岩石地基不，岩石地基不宜大于宜大于0.2:1，逆坡过大，逆坡过大，可能使墙身连同基底下可能使墙身连同基底下的三角形土体一起滑动。的三角形土体一起滑动。 墙高较大时，为了使墙高较大时，为了使基底压力不超过地基承载基底压力不超过

38、地基承载力特征值，可加墙趾台阶，力特征值，可加墙趾台阶，这对墙的倾覆稳定也有利。这对墙的倾覆稳定也有利。墙趾台阶高宽比可取墙趾台阶高宽比可取2:1，但宽度不得小于但宽度不得小于20cm。 此外，基底法向反力此外，基底法向反力的偏心距应满足的偏心距应满足 eb1/4（b1为无台阶基底宽度）。为无台阶基底宽度）。 如无特殊要求，块石挡土墙一般不应小于如无特殊要求，块石挡土墙一般不应小于0.5m，混凝土挡土墙可取混凝土挡土墙可取0.2 0.4m。泄水孔泄水孔：间距宜取：间距宜取2 3m，外斜，外斜5，孔眼直径宜不小于，孔眼直径宜不小于100mm。 反滤层反滤层：泄水孔入口处应用易于渗水的粗颗粒材料（

39、卵、碎石：泄水孔入口处应用易于渗水的粗颗粒材料（卵、碎石等），设置滤水层以免淤塞。等），设置滤水层以免淤塞。 隔水层隔水层：墙后地面及最低泄水孔下部应铺设粘土层并夯实。：墙后地面及最低泄水孔下部应铺设粘土层并夯实。 墙前回填土应分层夯实，并修筑散水沟或排水沟。墙前回填土应分层夯实，并修筑散水沟或排水沟。 截水沟截水沟：墙后有山坡时，应在坡下设置截水沟。：墙后有山坡时，应在坡下设置截水沟。 墙后填土宜选用透水性较强的填料。当采用粘性土作填墙后填土宜选用透水性较强的填料。当采用粘性土作填料时，宜掺入适量的块石；季节性冻土地区，墙后填土应选料时，宜掺入适量的块石；季节性冻土地区，墙后填土应选用非冻胀

40、性填料（如炉渣、碎石、粗砂等）；对于重要的、用非冻胀性填料（如炉渣、碎石、粗砂等）；对于重要的、高度较大的挡土墙，不宜采用粘性填料。高度较大的挡土墙，不宜采用粘性填料。 墙后填土均应分层夯实，以提高填土质量。墙后填土均应分层夯实，以提高填土质量。 挡土墙每隔挡土墙每隔10 20m应设置伸缩缝。当地基有变化时宜应设置伸缩缝。当地基有变化时宜加设沉降缝。在拐角处应适当采取加强的构造措施。加设沉降缝。在拐角处应适当采取加强的构造措施。 “粘聚力理论粘聚力理论”Coherent Gravity Theory (Vidal，1966)， 由筋土简单摩擦加固原理转化而来。由筋土简单摩擦加固原理转化而来。

41、加筋土复合体中拉应力通过土与筋材间剪切作用传递到加筋土复合体中拉应力通过土与筋材间剪切作用传递到相邻拉筋上，而筋材间土体自身仅承受压应力及剪切应力，相邻拉筋上，而筋材间土体自身仅承受压应力及剪切应力，从而使加筋土体成为具有一定自承约束的复合结构。从而使加筋土体成为具有一定自承约束的复合结构。 法国法国LCPC-Laboratoire Central des Ponts et Chaussees，建立了张拉破坏，加筋土系统工作机理，建立了张拉破坏，加筋土系统工作机理模型模型(Schlosser and Long, 1973) 英国南安普敦英国南安普敦NSW-New South Wales Ins

42、titute of Technology建立了另一加筋土系统工作机理模型建立了另一加筋土系统工作机理模型Sigma Model (Hausmann,1976) 。张拉破坏张拉破坏Tensile Failure边界破坏边界破坏Bond Failure 迄今为止，加筋土系统工作机制模型以迄今为止，加筋土系统工作机制模型以Sigma Model最为简单、全面和合理。最为简单、全面和合理。Sigma Model为加筋为加筋土粘聚力理论范畴，提出加筋土系统两种破坏模式，土粘聚力理论范畴，提出加筋土系统两种破坏模式，从机制上阐述了加筋土破坏模式与应力水平、筋带从机制上阐述了加筋土破坏模式与应力水平、筋带用

43、量、张拉特性、以及筋土间剪切特征等相关性。用量、张拉特性、以及筋土间剪切特征等相关性。加筋土静力平衡示意图加筋土静力平衡示意图RS1A33RH=r+3AtanaV=1AAtanHV )tan(tan)tan(31AArmultrmazFThAtantantan)tan(31AFThAAmult 对于一定的加筋土系统，在高应力水平时，破坏模式以对于一定的加筋土系统，在高应力水平时，破坏模式以张拉强度破坏为特征，此时加筋土张拉强度破坏为特征，此时加筋土“预约力预约力” r （Prestress）由筋材张拉特性确定，且达到最大值由筋材张拉特性确定，且达到最大值 rmax。tan)tan(31AAr2

44、45pprmultkkcFThA3312)245tan()245tan()245tan()245tan(multprFTkhAc2假定破坏面假定破坏面与最大主应与最大主应力面的夹角力面的夹角11tantantanriAluFAhtanluFhtantan)tan(311AFAA Sigma Model中，加筋土处于低应力水平破坏以筋土间中，加筋土处于低应力水平破坏以筋土间接触面锚固破坏为特征，加筋土系统的接触面锚固破坏为特征，加筋土系统的 r 与接触面剪切性与接触面剪切性能和应力水平有关。能和应力水平有关。其中其中tan)tan(31AAr245)245tan()245tan()()245ta

45、n()245tan(11113rrarakFkF)11(sin1aarKFFKr加筋土的强度包线加筋土的强度包线050100 150 200 250 300 350 400Kpa050100150200Kparrmaxrreinforcedunreinforcedcr 加筋土挡墙（加筋土挡墙（Mechanically Stabilized Earth Wall），建），建立在加筋土立在加筋土Reinforced Earth （H.Vidal，1964）概念之）概念之上。与传统挡墙相比，具有很好的柔性和抵抗地震荷载的动上。与传统挡墙相比，具有很好的柔性和抵抗地震荷载的动力稳定性，且造价上有优势。

46、力稳定性，且造价上有优势。 美国每年新建美国每年新建MSEW超过超过700,000m2，集中在交通工程领，集中在交通工程领域，已占到各类支挡域，已占到各类支挡2/3以上（以上（Vernon R. Schaefer，1998） 。各类挡墙的造价比较各类挡墙的造价比较3691215挡墙高度H/m50150250350450550每平方米面板造价/美元合成材料加筋土挡墙金属加筋土挡墙金属扶朵式挡墙钢筋混凝土扶朵式挡墙钢筋混凝土悬臂式挡墙合成材料加筋土挡墙的不同型式合成材料加筋土挡墙的不同型式反折自锚整体面板拼装面板圬工面板 由于暴露于空气介质中的土工合成材料对于紫外线、由于暴露于空气介质中的土工合成材料对于紫外线、高温等反应敏感，反折自锚高温等反应敏感，反折自锚MSEW一般应采用某种与该支一般应采用某种与该支挡结构柔性相似的材料做一外封层，例如可以采用喷浆混挡结构柔性相似的材料做一外封层，例如可以采用喷浆混凝土、喷射水泥砂浆等。凝土、喷射水泥砂浆等。 Lee（1973）针对金属条带）针对金属条带MSEW，提出一套设计方法。，提出一套设计方法。Bell(1975)将这一方法成功用于合成材料将这一方法成功用于合成材料MSEW设计中。设计中。 美国美国NCMA(1993)，FHWA(1995)和和AASHTO(1997)颁颁布合成材料加筋土设计规范