04路基防护挡结构设计

1、第四章第四章路基防护与支挡结构设计路基防护与支挡结构设计slope protection and retaining wall designp第一节第一节 路基坡面防护路基坡面防护(slope protection)p第二节第二节 支挡结构的类型和构造支挡结构的类型和构造(types and construction)p第三节第三节 挡土墙结构布置挡土墙结构布置(structure layout)p第四节第四节 挡土墙结构的土压力计算挡土墙结构的土压力计算(calculation of earth pressure)p第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计(design of retaining

2、wall)p第六节第六节 轻型挡土墙轻型挡土墙(light retaining wall)p第七节第七节 其他支挡结构其他支挡结构(other types)主要内容主要内容(main contents)1）种草）种草 (planting grass) 适宜坡高不大、边坡适宜坡高不大、边坡不陡于不陡于1:1.0的土质易种的土质易种植边坡，其表面水径流速植边坡，其表面水径流速度应低于度应低于0.6m/s。 边坡坡度在边坡坡度在1:1.01:2.0时时也可种草，也可种草，但但应采取应采取固定草种布或网固定草种布或网格固定格固定撒种等方法。撒种等方法。1 1、植物防护、植物防护(plant prote

3、ction)第一节第一节 路基坡面防护路基坡面防护(slope protection) 2）铺草皮）铺草皮(turf) 表面水径流速度在表面水径流速度在0.6m/s1.8m/s之之间时不宜种草，而间时不宜种草，而应根据情况按平铺、应根据情况按平铺、水平叠置、垂直坡水平叠置、垂直坡面叠置、斜叠置等面叠置、斜叠置等不同方法铺草皮，不同方法铺草皮，必要时可先浆砌防必要时可先浆砌防护，在浆砌内部铺护，在浆砌内部铺草皮，以减小水流草皮，以减小水流冲刷。冲刷。草皮防护示意图：草皮防护示意图：a)a)平铺平面；平铺平面；b)b)平铺剖面；平铺剖面；c)c)水平叠铺；水平叠铺； d)d)垂直叠铺；垂直叠铺；e

4、)e)斜交叠铺；斜交叠铺；f)f)网格式网格式第一节第一节 路基坡面防护路基坡面防护1 1、植物防护、植物防护(plant protection)第一节第一节 路基坡面防护路基坡面防护1、植物防护、植物防护(plant protection)3）客土喷播）客土喷播(external-soil spray seeding)客土喷播是将含有客土喷播是将含有植物植物生长所需营养的基质材料混合胶结材料喷附在生长所需营养的基质材料混合胶结材料喷附在岩基坡面上，在岩基坡面上创造出宜于岩基坡面上，在岩基坡面上创造出宜于植物植物生长的硬度的、牢固且透生长的硬度的、牢固且透气、与自然表土相近的土板块，种植出可粗

5、放管理的气、与自然表土相近的土板块，种植出可粗放管理的植物植物群落，最大群落，最大程度地恢复自然生态。程度地恢复自然生态。 4）植树）植树(plant trees) 主要用于堤岸边的河滩、沙漠及雪害地区的防护林等情况，主要起到：主要用于堤岸边的河滩、沙漠及雪害地区的防护林等情况，主要起到： 降低河滩水流速度及改变水流方向；降低河滩水流速度及改变水流方向； 防风固沙；防风固沙； 防雪等作用。防雪等作用。 低等级公路也可在路两侧进行植树，以起到固土、降尘、绿化、诱导视线等低等级公路也可在路两侧进行植树，以起到固土、降尘、绿化、诱导视线等作用。作用。第一节第一节 路基坡面防护路基坡面防护1 1、植物

6、防护、植物防护(plant protection)第一节第一节 路基坡面防护路基坡面防护1 1、植物防护、植物防护(plant protection)5）景观设计）景观设计(landscape design)边坡防护设计应与道路景观设计、道路稳定设计相协调。边坡防护设计应与道路景观设计、道路稳定设计相协调。1）砂浆抹面防护）砂浆抹面防护(masonry pulp and facework protection) 主要用于石质挖方坡面，以防止岩石表面风化。但要求岩主要用于石质挖方坡面，以防止岩石表面风化。但要求岩表完整未剥落、表面较平整，一般抹面的厚度在表完整未剥落、表面较平整，一般抹面的厚度在

7、210cm。2）喷浆防护）喷浆防护(gunite covering protection) 用于易风化且坡面不平整的岩石挖方边坡，一般厚度在用于易风化且坡面不平整的岩石挖方边坡，一般厚度在510cm。喷浆坡面应设置排水孔。喷浆坡面应设置排水孔。3）勾缝、灌浆、嵌补）勾缝、灌浆、嵌补(pointing,grouting and insertion) 防止水分渗入缝隙。防止水分渗入缝隙。2 2、工程防护、工程防护(engineering protection)第一节第一节 路基坡面防护路基坡面防护4 4）干砌片石护面）干砌片石护面(rip-dry bank protection) 有单层与双层之分

8、，须做砂垫层，厚度一般不小于有单层与双层之分，须做砂垫层，厚度一般不小于20cm20cm，主要用于坡面或排水沟渠。主要用于坡面或排水沟渠。第一节第一节 路基坡面防护路基坡面防护2 2、工程防护、工程防护(engineering protection)4）浆砌片石护面（墙）浆砌片石护面（墙）(rip-dry bank protection) 封闭软质岩层封闭软质岩层、高填方路堤表面高填方路堤表面及较及较破碎的挖方边坡破碎的挖方边坡，一，一般立交内凹的夹角部分及较破碎的挖方边坡须全浆砌防护，般立交内凹的夹角部分及较破碎的挖方边坡须全浆砌防护，其它可采用菱形、拱形、方格形等防护方式，其间土体可种其它

9、可采用菱形、拱形、方格形等防护方式，其间土体可种草或铺草皮。草或铺草皮。护面墙高度护面墙高度h(m)h(m)路堑边坡路堑边坡护面墙厚度护面墙厚度(m)(m)顶宽顶宽b b底宽底宽d d2 21 1：0.50.50.400.400.400.406 6陡于陡于1 1：0.50.50.400.400.40+0.10h0.40+0.10h6h106h101 1：0.50.51 1：0.750.750.400.400.40+0.05h0.40+0.05h10h1510h151 1：0.750.751 1：1 10.600.600.60+0.05h0.60+0.05h第一节第一节 路基坡面防护路基坡面防护

10、2 2、工程防护、工程防护(engineering protection)护面墙示意图：护面墙示意图：a)双层式；双层式；b)单层式；单层式；c)墙面；墙面；d)拱式；拱式；e)混合式混合式第一节第一节 路基坡面防护路基坡面防护2 2、工程防护、工程防护(engineering protection)4）浆砌片石护面（墙）浆砌片石护面（墙）(rip-dry bank protection)第一节第一节 路基坡面防护路基坡面防护2 2、工程防护、工程防护(engineering protection)4）浆砌片石护面（墙）浆砌片石护面（墙）(rip-dry bank protection)第一节

11、第一节 路基坡面防护路基坡面防护3 3、冲刷防护、冲刷防护(scouring protection)1）路基冲刷破坏路基冲刷破坏(erode destroy for subgrade)植物防护植物防护石砌防护石砌防护抛石防护抛石防护：水流速度在：水流速度在3.0m/s5.0m/s石笼防护石笼防护： 水流速度大于水流速度大于5.0m/s支挡防护支挡防护土工织物软体沉排防护土工织物软体沉排防护3 3、冲刷防护、冲刷防护(scouring protection)第一节第一节 路基坡面防护路基坡面防护2）直接防护直接防护(direct protection for subgrade erosion)导

12、流结构物综合布置示例导流结构物综合布置示例1-顺水坝顺水坝2-格坝格坝 3-挑水坝挑水坝（丁坝）（丁坝）4-拦水坝拦水坝5-导流坝导流坝6-桥墩桥墩 7-路中线路中线建导治结构物建导治结构物即设坝，一般有丁坝、顺坝、格坝等。即设坝，一般有丁坝、顺坝、格坝等。第一节第一节 路基坡面防护路基坡面防护3 3、冲刷防护、冲刷防护(scouring protection)3）间接）间接防护防护(indirect protection) 第二节第二节 支挡结构的类型和构造支挡结构的类型和构造(types and construction)1 1、支挡结构的用途、支挡结构的用途(functions of r

13、etaining structure)保证边坡及其环境的安全，对边坡采取支挡、加固保证边坡及其环境的安全，对边坡采取支挡、加固与防护与防护公路、铁路、城市建设，水坝建设、河床整治、港口公路、铁路、城市建设，水坝建设、河床整治、港口 工程、山体规划、山体滑坡及水泥流防治工程、山体规划、山体滑坡及水泥流防治景观美化景观美化 第二节第二节 支挡结构的类型和构造支挡结构的类型和构造边坡挡土墙边坡挡土墙(slope retaining wall)(slope retaining wall) 河堤支护河堤支护(embankment)(embankment)基坑支护基坑支护(foundation (foun

14、dation pit supporting)pit supporting) 第二节第二节 支挡结构的类型和构造支挡结构的类型和构造2 2、支挡结构的类型和适用范围、支挡结构的类型和适用范围 (types and range of application)按支挡结构位置分类按支挡结构位置分类 (location) 路堑挡墙、路堤挡墙、路肩挡墙和山坡挡墙路堑挡墙、路堤挡墙、路肩挡墙和山坡挡墙 (cutting, embankment, shoulder, slope)按支挡结构的墙体材料分类按支挡结构的墙体材料分类(material) 石砌挡墙、混凝土挡墙、钢筋混凝土挡墙、砖砌挡墙石砌挡墙、混凝土

15、挡墙、钢筋混凝土挡墙、砖砌挡墙 (stone,concrete, reinforced concrete, brick)按结构形式与作用机理分类按结构形式与作用机理分类(structural form) 重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、锚杆式挡土墙重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、锚杆式挡土墙 (gravity retaining wall, cantilever retaining wall, counterfort retaining wall, anchored retaining wall ) 挡土墙位置挡土墙位置分分：a a）路肩挡墙、）路肩挡墙、b b）路堤挡墙、

16、）路堤挡墙、c c）路堑挡墙、）路堑挡墙、d d）山坡挡墙）山坡挡墙 shoulder embankment cutting slope shoulder embankment cutting slope 第二节第二节 支挡结构的类型和构造支挡结构的类型和构造abdc 第二节第二节 支挡结构的类型和构造支挡结构的类型和构造重力式gravity retaining wall悬臂式cantilever retaining wall 锚拉式（锚碇式）anchored retaining wall扶壁式counterfort retaining wall结构形式分类结构形式分类structural f

17、orm 第二节第二节 支挡结构的类型和构造支挡结构的类型和构造挡土墙适用条件挡土墙适用条件（range of application）墙面墙面（墙胸）（墙胸）（batter）墙背墙背（俯斜、仰斜、垂直）（俯斜、仰斜、垂直）有直线形墙背和折线形墙背之分有直线形墙背和折线形墙背之分（back）墙顶及护栏墙顶及护栏（top and parapet）墙底墙底（墙趾、墙踵）（墙趾、墙踵）（footing）基础基础（basement） 设计主要内容包括基础形式的选择和设计主要内容包括基础形式的选择和基础埋置深度的确定。基础埋置深度的确定。排水设施排水设施（drainage） 由地面排水和墙身排水两部分组成

18、。由地面排水和墙身排水两部分组成。沉降缝和伸缩缝沉降缝和伸缩缝（settlement joint and expansion joint）3 3、支挡结构的构造、支挡结构的构造construction）挡土墙的组成示意图挡土墙的组成示意图墙背墙背墙身墙身基础基础墙踵墙踵墙顶墙顶墙面墙面墙趾墙趾基底基底 第二节第二节 支挡结构的类型和构造支挡结构的类型和构造墙墙身身（stem）横向布置横向布置（horizontal layout）主要是在路基横断面图上选定挡土墙的位置，确定是路堑墙、路肩墙、路堤主要是在路基横断面图上选定挡土墙的位置，确定是路堑墙、路肩墙、路堤墙还是浸水挡墙？并确定断面形式及初步

19、尺寸。墙还是浸水挡墙？并确定断面形式及初步尺寸。纵向布置纵向布置（longitudinal layout）在墙趾纵断面图上进行墙的纵向布置，布置后绘成挡土墙正面图。包括：在墙趾纵断面图上进行墙的纵向布置，布置后绘成挡土墙正面图。包括： 1 1）分段，设伸缩缝与沉降缝；）分段，设伸缩缝与沉降缝； 2 2）考虑始、末位置在路基及）考虑始、末位置在路基及 其它结构处的衔接；其它结构处的衔接； 3 3）基础的纵向布置；）基础的纵向布置； 4 4）泄水孔布置。）泄水孔布置。平面布置平面布置（plane layout）对于个别复杂的挡土墙，例如高的、长的沿河挡墙和曲面挡墙；绕避建筑物对于个别复杂的挡土墙，

20、例如高的、长的沿河挡墙和曲面挡墙；绕避建筑物挡墙，除了横、纵向布置外，还应作平面布置，并绘制平面布置图。挡墙，除了横、纵向布置外，还应作平面布置，并绘制平面布置图。第三节第三节 挡土墙结构布置挡土墙结构布置(retaining wall layout)1 1、作用在挡土墙上的力系、作用在挡土墙上的力系（forces）p（1）主要力系）主要力系（main forces）：挡土墙自重及位于墙上的恒载；挡土墙自重及位于墙上的恒载；墙后土体的墙后土体的主动土压力主动土压力（包括超载）；（包括超载）；基底的支撑力与摩阻力；基底的支撑力与摩阻力；墙前土体的墙前土体的被动土压力被动土压力；浸水墙的常水位静水

21、压力及浮力。浸水墙的常水位静水压力及浮力。p（2）附加力（）附加力（additional forces）：季节性或规律性作用于墙的各种力，季节性或规律性作用于墙的各种力，如波浪冲击、洪水。如波浪冲击、洪水。p（3）特殊力）特殊力（occasional forces）：偶然出现的力，如地震力、浮力、水面物撞击力等。偶然出现的力，如地震力、浮力、水面物撞击力等。图图6-5 6-5 作用在挡土墙上作用在挡土墙上的力系的力系第四节第四节 挡土墙结构的土压力计算挡土墙结构的土压力计算(calculation of earth pressure)第四节第四节 挡土墙结构的土压力计算挡土墙结构的土压力计算2

22、 2、挡土墙的移动形式、挡土墙的移动形式（movement of retaining wall）（1）墙体外移）墙体外移（move away from backfill） （2）墙体内移）墙体内移（move towards soil）（3）墙体不移动）墙体不移动（keep still）第四节第四节 挡土墙结构的土压力计算挡土墙结构的土压力计算u3 3、路基挡土墙的土压力考虑、路基挡土墙的土压力考虑(earth pressure)1 1）主动土压力与被动土压力的区分）主动土压力与被动土压力的区分 (difference between active pressure and passive pr

23、essure)：假定挡土墙处于极限移动状态，土体有沿墙及假想破裂面移动假定挡土墙处于极限移动状态，土体有沿墙及假想破裂面移动的趋势，则土推墙即为的趋势，则土推墙即为主动土压力主动土压力，墙推土即为，墙推土即为被动土压力被动土压力。2 2）路基挡土墙的土压力考虑：）路基挡土墙的土压力考虑：路基挡土墙路基挡土墙一般都有可能有向外的位移或倾覆，因此，在设计一般都有可能有向外的位移或倾覆，因此，在设计中按墙背土体达到主动极限平衡状态考虑，即只考虑中按墙背土体达到主动极限平衡状态考虑，即只考虑ea ，且取一，且取一定的安全系数定的安全系数(safety factor)以保证墙背土体的稳定。以保证墙背土体

24、的稳定。墙趾前土体墙趾前土体的被动土压力的被动土压力ep一般不计。一般不计。墙背倾斜形式墙背倾斜形式仰斜、直立和俯斜仰斜、直立和俯斜e1 1仰斜仰斜e2 2直立直立e3 3俯斜俯斜e1 1e2 2e3 3第四节第四节 挡土墙结构的土压力计算挡土墙结构的土压力计算4 4、不同墙背倾斜形式的土压力大小、不同墙背倾斜形式的土压力大小 (earth pressure of different oblique forms)第四节第四节 挡土墙结构的土压力计算挡土墙结构的土压力计算5、挡土墙的土压力计算理论、挡土墙的土压力计算理论 (theories of earth pressure calculati

25、on)（1）朗肯土压力理论朗肯土压力理论 (rankines theory of earth pressure)1857年英国学者朗肯（年英国学者朗肯（rankine）从研究弹性半空间体内的）从研究弹性半空间体内的应力状态，根据土的极限平衡理论，得出计算土压力的方法，应力状态，根据土的极限平衡理论，得出计算土压力的方法，又称极限应力法又称极限应力法(the ultimate stress method)。 （2）库仑土压力理论库仑土压力理论 (coulombs theory of earth pressure)1776年法国的库伦（年法国的库伦（c.a.coulomb）根据极限平衡的概念，）根

26、据极限平衡的概念，并假定滑动面为平面，分析了滑动楔体的力系平衡，从而求并假定滑动面为平面，分析了滑动楔体的力系平衡，从而求算出挡土墙上的土压力，成为著名的库伦土压力理论。算出挡土墙上的土压力，成为著名的库伦土压力理论。第四节第四节 挡土墙结构的土压力计算挡土墙结构的土压力计算p（3）朗肯理论的基本假设朗肯理论的基本假设(basic assumption）：墙本身墙本身刚性刚性（rigid retaining wall），因此，不考虑墙身的变形；，因此，不考虑墙身的变形；墙后填土墙后填土延伸到无限远处延伸到无限远处（semi-infinite depth），填土表面水平（，填土表面水平（=0）；

27、）；墙背墙背垂直光滑垂直光滑（墙与垂向夹角（墙与垂向夹角=0，墙与土的摩擦角，墙与土的摩擦角=0）。）。无粘性土无粘性土（none-cohesive soil）粘性土粘性土（cohesive soil）破裂面交于内边坡破裂面交于内边坡 第四节第四节 挡土墙结构的土压力计算挡土墙结构的土压力计算（1）破裂面）破裂面（failure plane）交于内边坡交于内边坡- 适用于路堤或路堑挡土墙适用于路堤或路堑挡土墙 ea-p156 式式4-66 6、一般条件下库仑主动土压力计算、一般条件下库仑主动土压力计算（calculation of coulombs active earth pressure

28、under general conditions）破裂面交于路基面：破裂面交于路基面：a)a)交于荷载内侧；交于荷载内侧；b)b)交于荷载中部；交于荷载中部；c)c)交于荷载外侧交于荷载外侧 第四节第四节 挡土墙结构的土压力计算挡土墙结构的土压力计算（2）破裂角交于路基面）破裂角交于路基面- 破裂面交与荷载中部破裂面交与荷载中部 b) ea-式式4-9破裂面交与荷载外侧破裂面交与荷载外侧 c) ea-式式4-11破裂面交与荷载内部破裂面交与荷载内部 a) ea-式式4-12（3）破裂面交于外边坡）破裂面交于外边坡ea-式式4-13破裂面交于外边坡破裂面交于外边坡 第四节第四节 挡土墙结构的土压

29、力计算挡土墙结构的土压力计算等效内摩擦角法等效内摩擦角法（equivalent internal friction angle method)d d一般增加一般增加510 （p160）力多边形法力多边形法(数解法数解法) p160 ea-式式4-16（4）粘性土土压力计算）粘性土土压力计算 （earth pressure of cohesive soil） 库仑理论本来只考虑不具有粘聚力的砂性土的土压力问题。库仑理论本来只考虑不具有粘聚力的砂性土的土压力问题。当墙背填料为粘性土时，土的粘聚力对主动土压力的影响很大，当墙背填料为粘性土时，土的粘聚力对主动土压力的影响很大，因此应考虑粘聚力的影响。

30、可以以库仑理论为基础计算粘性土因此应考虑粘聚力的影响。可以以库仑理论为基础计算粘性土主动土压力，但需要近似，主要有以下近似方法：主动土压力，但需要近似，主要有以下近似方法：第四节第四节 挡土墙结构的土压力计算挡土墙结构的土压力计算有限范围填土的土压力计算有限范围填土的土压力计算7、被动土压力计算、被动土压力计算（calculation of passive earth pressure）p163 ea-式式4-23第四节第四节 挡土墙结构的土压力计算挡土墙结构的土压力计算1）浸水的填料受到）浸水的填料受到水的浮力作用水的浮力作用(flotage effect)而使土压力减小；而使土压力减小；2

31、）砂性土的）砂性土的内摩擦角内摩擦角受水的影响不大，可认为浸水后不变，但受水的影响不大，可认为浸水后不变，但粘性土浸水后粘性土浸水后抗剪强度抗剪强度(shear strength)显著降低；显著降低；3）墙背与墙面均受到静水压力，在墙背与墙面水平一致时，两）墙背与墙面均受到静水压力，在墙背与墙面水平一致时，两者互相平衡；而者互相平衡；而当有一水位差当有一水位差时，则墙身受到静水压力差所引起时，则墙身受到静水压力差所引起的推力；的推力；4）墙外水位骤然降落，或者墙后暴雨下渗在填料内出现渗流时，）墙外水位骤然降落，或者墙后暴雨下渗在填料内出现渗流时，填料受到填料受到渗透动水压力渗透动水压力。渗水性

32、填料，动水压力一般很小，可略。渗水性填料，动水压力一般很小，可略而不计；而不计；5）墙身受到水的浮力作用，而使其）墙身受到水的浮力作用，而使其抗倾覆及抗滑动稳定性抗倾覆及抗滑动稳定性减弱。减弱。考虑因素考虑因素（considerations）：第四节第四节 挡土墙结构的土压力计算挡土墙结构的土压力计算p8.浸水挡土墙土压力计算浸水挡土墙土压力计算(earth pressure of retting retaining wall）6）墙后填料应尽量用片、碎石或砂性土墙后填料应尽量用片、碎石或砂性土分层填筑并夯实，并做分层填筑并夯实，并做好排水设施。好排水设施。 7）挡土墙修建在挡土墙修建在设计裂

33、度为设计裂度为8度及度及8度以上的度以上的地震区地震区，以及修筑，以及修筑在地震时可能发生大规模在地震时可能发生大规模滑坡崩塌的地段或软弱地基滑坡崩塌的地段或软弱地基(如软弱粘如软弱粘性土层性土层)、地震强度和稳定性验算、地震强度和稳定性验算(stability analysis）。8）验算时要考虑破裂棱体和挡土墙身分别承受）验算时要考虑破裂棱体和挡土墙身分别承受地震力的作用地震力的作用，将将地震荷载与恒载组合地震荷载与恒载组合，并考虑常年水位的浮力；不考虑季节性，并考虑常年水位的浮力；不考虑季节性浸水的影响，其他外力，包括车辆荷载的作用均不考虑。浸水的影响，其他外力，包括车辆荷载的作用均不考

34、虑。第四节第四节 挡土墙结构的土压力计算挡土墙结构的土压力计算第四节第四节 挡土墙结构的土压力计算挡土墙结构的土压力计算 8.浸水挡土墙土压力计算浸水挡土墙土压力计算(当填料为砂性土时当填料为砂性土时）（1）浸水部分重度采用水中重度；）浸水部分重度采用水中重度；（2）浸水前后的内摩擦角不变；）浸水前后的内摩擦角不变；（3）破裂面为一平面，并且不考虑进水对破裂面的影响）破裂面为一平面，并且不考虑进水对破裂面的影响。因此，浸水挡土墙因此，浸水挡土墙土压力土压力eb可采用不可采用不浸水时的浸水时的土压力土压力ea扣除因浮力影响而扣除因浮力影响而减少的减少的土压力土压力eb第四节第四节 挡土墙结构的土

35、压力计算挡土墙结构的土压力计算 8.浸水挡土墙土压力计算浸水挡土墙土压力计算(填土为黏性土时）填土为黏性土时）由于粘性土浸水后由于粘性土浸水后c值减少明显，要求将值减少明显，要求将上下两部上下两部分土层分土层分为不同性质的土层进行计算土压力。分为不同性质的土层进行计算土压力。先计算水位以上的土压力先计算水位以上的土压力e1；然后再将上层填土重；然后再将上层填土重量作为荷载量作为荷载,计算进水部分的土压力计算进水部分的土压力e2；两部分的矢；两部分的矢量为全墙土压力。量为全墙土压力。1）尽可能采用）尽可能采用重心低的墙身断面形式重心低的墙身断面形式。2）基础尽可能置于）基础尽可能置于基岩或坚硬的

36、均质土层基岩或坚硬的均质土层上；遇有软粘土、饱上；遇有软粘土、饱和砂土或严重不均匀地基时，应采取适当措施进行加固处理。和砂土或严重不均匀地基时，应采取适当措施进行加固处理。3）挡土墙宜采用）挡土墙宜采用浆砌片浆砌片(块块)石石、混凝土和钢筋混凝土修筑混凝土和钢筋混凝土修筑。当。当采用干砌片采用干砌片(块块)石时，墙高须加以限制：设计烈度为石时，墙高须加以限制：设计烈度为8度时，一度时，一般不超过般不超过5m；9度时，一般不超过度时，一般不超过3m。4）墙体应以垂直通缝分段墙体应以垂直通缝分段，每段长度不宜超过，每段长度不宜超过15m。地基变化。地基变化或地面标高突变处，也应设置通缝。或地面标高

37、突变处，也应设置通缝。5）应）应严格控制砌筑质量严格控制砌筑质量，石料要嵌挤紧密，砂浆要饱满，砂浆，石料要嵌挤紧密，砂浆要饱满，砂浆标号按非地震区要求提高一级采用。标号按非地震区要求提高一级采用。p9、地震区挡土墙（一般防震措施）、地震区挡土墙（一般防震措施）第四节第四节 挡土墙结构的土压力计算挡土墙结构的土压力计算第四节第四节 挡土墙结构的土压力计算挡土墙结构的土压力计算p9、地震区挡土墙（、地震区挡土墙（地震荷载的计算地震荷载的计算）下一页下一页下一页下一页第四节第四节 挡土墙结构的土压力计算挡土墙结构的土压力计算p9、地震区挡土墙（、地震区挡土墙（地震荷载的计算地震荷载的计算）第四节第四

38、节 挡土墙结构的土压力计算挡土墙结构的土压力计算p9、地震区挡土墙（、地震区挡土墙（地震力作用下的土压力计算地震力作用下的土压力计算）计算时只要进行地震力合成计算时只要进行地震力合成（synthesis of seismic force）10、车辆荷载的换算、车辆荷载的换算（conversion of vehicle loads）换算方法换算方法（conversion method）：换算为对应于墙后填料的一定高度的均布土层。换算为对应于墙后填料的一定高度的均布土层。换算土层高换算土层高（corresponding layer height）：h0= q / 其中：墙高其中：墙高h 2.0m时

39、，时，q=20.0kn/m2； 墙高墙高h 10.0m时，时，q=10.0kn/m2； 墙高墙高h在在2.0m 10.0m时，时，q内插取用；内插取用； 作用于墙顶或墙后填土上的人群荷载强度规定为作用于墙顶或墙后填土上的人群荷载强度规定为3kn/m2； 作用于挡墙栏杆顶的水平推力采用作用于挡墙栏杆顶的水平推力采用0.75kn/m； 作用于栏杆扶手上的竖向力采用作用于栏杆扶手上的竖向力采用1kn/m。第四节第四节 挡土墙结构的土压力计算挡土墙结构的土压力计算第四节第四节 挡土墙结构的土压力计算挡土墙结构的土压力计算p10、计算参数、计算参数(parameter)填料的计算内摩擦角和重度填料的计算

40、内摩擦角和重度墙背摩擦角墙背摩擦角(friction angle)1、施加于挡土墙的荷载分类，见表、施加于挡土墙的荷载分类，见表4-14（classification of load applied to retaining wall）第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计(design of retaining wall)2、挡土墙的荷载组合，见表、挡土墙的荷载组合，见表4-15（load combination）第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计3、挡土墙的设计原则、挡土墙的设计原则（design principal）p按按“极限状态分项系数法极限状态分项系数法”进行设计，其设计的极限状态分构

41、进行设计，其设计的极限状态分构件件承载力极限状态和正常使用极限状态承载力极限状态和正常使用极限状态。（1）承载力极限状态）承载力极限状态（limit state of bearing capacity）：1）整个挡土墙或挡土墙的一部分失去刚体平衡）整个挡土墙或挡土墙的一部分失去刚体平衡;2）挡土墙构件或连接部件因材料承受的强度超过极限而破）挡土墙构件或连接部件因材料承受的强度超过极限而破坏，或因超过塑性变形而不适于继续承载；坏，或因超过塑性变形而不适于继续承载；3）挡土墙结构变为机动体系或局部失去平衡）挡土墙结构变为机动体系或局部失去平衡极限状态分项荷载系数极限状态分项荷载系数（partial

42、 coefficient for loads）见表见表6-11第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计3、挡土墙的设计原则、挡土墙的设计原则（design principal）（2）正常使用极限状态）正常使用极限状态（serviceability limit state）：1）影响正常使用或外观变形；）影响正常使用或外观变形；2）影响正常使用的耐久性局部破坏；）影响正常使用的耐久性局部破坏；3）影响正常使用的其他待定状态。）影响正常使用的其他待定状态。极限状态的分项荷载系数除极限状态的分项荷载系数除ep取取0.5外，其余均取外，其余均取1.0 （3）合力偏心距计算时的极限状态）合力偏心距计算时的极限

43、状态（eccentricity of resultant force）分项荷载系数取值同正常使用极限状态。分项荷载系数取值同正常使用极限状态。第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计4、挡土墙的设计荷载、挡土墙的设计荷载（design load），其它见规范，其它见规范 jtg d30第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计5、挡土墙的荷载分项系数、挡土墙的荷载分项系数(partial coefficient for load)6、挡土墙稳定性验算、挡土墙稳定性验算（stability analysis)含：含：抗滑稳定性验算抗滑稳定性验算 (stability agai

44、nst sliding) 抗倾覆稳定性验算抗倾覆稳定性验算 (stability against overturning)（1）抗滑稳定性验算）抗滑稳定性验算 (checks for sliding)目的：目的：检查基底在土压力、检查基底在土压力、自重等作用下的摩阻力抵自重等作用下的摩阻力抵抗挡土墙滑动的能力。抗挡土墙滑动的能力。第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计（1）抗滑稳定性验算抗滑稳定性验算-保证基底摩阻力低抗滑移力保证基底摩阻力低抗滑移力 (checks for sliding)第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计p基底摩擦系数基底摩擦系数（2）抗倾覆稳

45、定性验算）抗倾覆稳定性验算 (checks for overturning) 目的：目的：检查墙身绕检查墙身绕墙趾向外转动倾覆墙趾向外转动倾覆的抵抗能力。的抵抗能力。第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计（2）抗倾覆稳定性验算）抗倾覆稳定性验算保证抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力保证抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力 (checks for overturning)第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计（3）挡土墙稳定性验算要求）挡土墙稳定性验算要求(requirements of stability analysis）第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计u7、基底应力及合力偏心距验算、基底应力及合力偏心

46、距验算 (base stress and eccentricity of resultant force）第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计p挡土墙基础的承载力满足要求挡土墙基础的承载力满足要求u7、基底应力及合力偏心距验算、基底应力及合力偏心距验算 (base stress and eccentricity of resultant force）第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计p挡土墙基础的承载力满足要求挡土墙基础的承载力满足要求为了保证墙身具有足够的为了保证墙身具有足够的强度，应根据经验选择强度，应根据经验选择12个控制断面进行验个控制断面进行验算，如墙身底部、二分算，如墙身底部、二分之

47、一墙高处、上下墙之一墙高处、上下墙(凸凸形及衡重式墙形及衡重式墙)交界处。交界处。p根据根据公路圬工桥涵设计规范公路圬工桥涵设计规范 ( ( 的规定，当构件采用分项安全系数的极限状态设计的规定，当构件采用分项安全系数的极限状态设计时时 荷载效应不利组合的设计值，应小于或等于结荷载效应不利组合的设计值，应小于或等于结构抗力效应的设计值。构抗力效应的设计值。8、墙身截面强度验算、墙身截面强度验算(checks for wall section strength)验算断面的选择验算断面的选择第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计9、增加挡土墙稳定性的措施、增加挡土墙稳定性的措施 (measures to

48、 increase stability of retaining wall)（1）增加抗滑稳定性的方法）增加抗滑稳定性的方法(increase sliding stability) 1）设置倾斜基底）设置倾斜基底(sloping base) 2）采用凸榫形基础）采用凸榫形基础(tenon foundation)第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计9、增加挡土墙稳定性的措施、增加挡土墙稳定性的措施（2）增加抗倾覆稳定性的方法）增加抗倾覆稳定性的方法(measures to increase stability against overturning)1）展宽墙趾）展宽墙趾(extend toe)2

49、）改变墙面及墙背坡度）改变墙面及墙背坡度 (change slope)3）改变墙身断面类型）改变墙身断面类型 (change types of wall section)第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计p10、 墙身截面强度验算墙身截面强度验算第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计p10、 墙身截面强度验算墙身截面强度验算第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计p10、 墙身截面强度验算墙身截面强度验算第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计p10、 墙身截面强度验算墙身截面强度验算第五节第五节 挡土墙设计挡土墙设计p10、 墙身截面强度验算墙身截面强度验算第五节第五节 挡

50、土墙设计挡土墙设计p10、 墙身截面强度验算墙身截面强度验算1、薄壁式挡土墙、薄壁式挡土墙（thin plate retaining wall） 薄壁式挡土墙薄壁式挡土墙是钢筋混凝土结构，包括是钢筋混凝土结构，包括悬臂式和扶壁式悬臂式和扶壁式两种两种主要型式。主要型式。 悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙（cantilever retaining wall ）由由立壁和底板立壁和底板组组成，有三个悬臂，即立壁、趾板和踵板。当成，有三个悬臂，即立壁、趾板和踵板。当墙身较高墙身较高时，可沿时，可沿墙长一定距离立肋板（即扶壁）联结立壁板与踵板，从而形成墙长一定距离立肋板（即扶壁）联结立壁板与踵板，从而形成扶壁

51、式挡墙扶壁式挡墙（counterfort retaining wall）；老路加固时，考虑；老路加固时，考虑扶壁难以在踵板侧做，也可考虑将其做在趾板侧，同样可以发扶壁难以在踵板侧做，也可考虑将其做在趾板侧，同样可以发挥作用，但须进行设计计算确定。挥作用，但须进行设计计算确定。第六节第六节 轻型轻型及其他及其他类型挡土墙类型挡土墙（light-type retaining wall）第六节第六节 轻型轻型及其他及其他类型挡土墙类型挡土墙p1、薄壁式挡土墙、薄壁式挡土墙（thin plate retaining wall）悬臂式和扶壁式结构示意图悬臂式和扶壁式结构示意图第六节第六节 轻型轻型及其他

52、及其他类型挡土墙类型挡土墙p1、薄壁式挡土墙、薄壁式挡土墙（thin plate retaining wall）悬臂式和扶壁式挡土墙的悬臂式和扶壁式挡土墙的结构稳定性结构稳定性（structural stability）是依靠墙身是依靠墙身自重和踵板上方填土的重力来保证，基底应力小。自重和踵板上方填土的重力来保证，基底应力小。特点：特点：构造简单、施工方便，墙身断面较小，自身质量轻，可以较好地构造简单、施工方便，墙身断面较小，自身质量轻，可以较好地发挥材料的强度性能，能适应承载力较低的地基。发挥材料的强度性能，能适应承载力较低的地基。一般情况下一般情况下，墙高，墙高6m以内采用悬臂式，以内采用

53、悬臂式，6m以上采用扶壁式。以上采用扶壁式。它们它们适用于适用于缺乏石料及地震地区。由于墙踵板的施工条件，一般用于填缺乏石料及地震地区。由于墙踵板的施工条件，一般用于填方路段作路肩墙或路堤墙使用。方路段作路肩墙或路堤墙使用。悬臂式挡土墙结构受力示意悬臂式挡土墙结构受力示意第六节第六节 轻型轻型及其他及其他类型挡土墙类型挡土墙1、薄壁式挡土墙、薄壁式挡土墙（thin plate retaining wall）悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙结构示意结构示意 第六节第六节 轻型轻型及其他及其他类型挡土墙类型挡土墙p1、薄壁式挡土墙、薄壁式挡土墙（thin plate retaining wall）按一般库

54、伦理论计算作用于假想墙背按一般库伦理论计算作用于假想墙背ac上的土压力上的土压力ea，此时墙背摩擦角，此时墙背摩擦角=。2、锚定式挡土墙、锚定式挡土墙（anchored retaining wall） 锚定式挡土墙锚定式挡土墙也属于轻型挡土墙，通常包括锚杆式和锚定板也属于轻型挡土墙，通常包括锚杆式和锚定板式两种。式两种。 锚杆式挡土墙锚杆式挡土墙（anchorage retaining wall）主要由预制的钢筋混凝主要由预制的钢筋混凝土立柱和挡土板构成墙面、与水平或倾斜的钢锚杆联合作用支挡土立柱和挡土板构成墙面、与水平或倾斜的钢锚杆联合作用支挡土体，主要是靠埋置于岩土中的锚杆的抗拉力拉住立柱

55、保证土体土体，主要是靠埋置于岩土中的锚杆的抗拉力拉住立柱保证土体稳定的。稳定的。 锚定板式挡土墙锚定板式挡土墙（anchor slab retaining wall）则将锚杆换为拉杆，则将锚杆换为拉杆，在其土中的末端连上锚定板。它不适于路堑，路堤施工容易实现。在其土中的末端连上锚定板。它不适于路堑，路堤施工容易实现。第六节第六节 轻型轻型及其他及其他类型挡土墙类型挡土墙第六节第六节 轻型轻型及其他及其他类型挡土墙类型挡土墙p3、锚定式挡土墙特点、锚定式挡土墙特点（characteristic of anchored retaining wall） (1)结构质量轻，使挡土墙的结构轻型化，与重力

56、式挡土墙相比，可以节约大量结构质量轻，使挡土墙的结构轻型化，与重力式挡土墙相比，可以节约大量的圬工和节省工程投资；的圬工和节省工程投资；(2)利于挡土墙的机械化、装配化施工，可以减轻笨重的体力劳动，提高劳动生利于挡土墙的机械化、装配化施工，可以减轻笨重的体力劳动，提高劳动生产率；产率；(3)不需要开挖大量基坑，能克服不良地基挖基的困难，并利于施工安全。不需要开挖大量基坑，能克服不良地基挖基的困难，并利于施工安全。 p缺点缺点（shortage）：施工工艺施工工艺（construction technology）要求较高，要有钻孔、灌浆等配套的专用要求较高，要有钻孔、灌浆等配套的专用机械设备，且

57、要耗用一定的钢材。机械设备，且要耗用一定的钢材。 p使用场合使用场合（application）：一般适用于岩质路堑地段一般适用于岩质路堑地段（stone cutting section），但其他具有锚固条件的路堑，但其他具有锚固条件的路堑墙也可使用，还可应用于陡坡路堤。墙也可使用，还可应用于陡坡路堤。 第六节第六节 轻型轻型及其他及其他类型挡土墙类型挡土墙p4、锚杆抗拔力、锚杆抗拔力 （anchor pullout resistance）锚杆抗拔力的确定是锚杆挡土墙设计的基础，它与锚杆抗拔力的确定是锚杆挡土墙设计的基础，它与锚杆锚固的形式、地层的性质、锚孔的直径、有效锚杆锚固的形式、地层的性质

58、、锚孔的直径、有效锚固段的长度及施工方法、填注材料等因素有关。锚固段的长度及施工方法、填注材料等因素有关。p锚杆的类型锚杆的类型（types of anchor）摩擦型灌浆锚杆；摩擦型灌浆锚杆；（frictional grouted bolt）扩孔型灌浆锚杆扩孔型灌浆锚杆（hole grouted bolt）1）锚杆式挡土墙）锚杆式挡土墙（anchorage retaining wall）第六节第六节 轻型轻型及其他及其他类型挡土墙类型挡土墙锚杆挡土墙锚杆挡土墙是利用锚杆技术形成的一种挡土结构物。锚杆是一种新型的受拉是利用锚杆技术形成的一种挡土结构物。锚杆是一种新型的受拉杆件，它的一端与工程结

59、构物联结，另一端通过钻孔、插人锚杆、灌浆、养杆件，它的一端与工程结构物联结，另一端通过钻孔、插人锚杆、灌浆、养护等工序锚固在稳定的地层中，以承受土压力对结构物所施加的推力，从而护等工序锚固在稳定的地层中，以承受土压力对结构物所施加的推力，从而利用锚杆与地层间的锚固力来维持结构物的稳定。利用锚杆与地层间的锚固力来维持结构物的稳定。b)壁板式壁板式1）锚杆式挡土墙）锚杆式挡土墙（anchorage retaining wall）第六节第六节 轻型轻型及其他及其他类型挡土墙类型挡土墙a)柱板式柱板式2）锚定板式挡土墙）锚定板式挡土墙（anchor slab retaining wall）第六节第六节

60、 轻型轻型及其他及其他类型挡土墙类型挡土墙锚定板挡土墙按墙面锚定板挡土墙按墙面结构形式分为结构形式分为柱板式柱板式和和壁板式壁板式两种。两种。柱板式挡土墙的墙面柱板式挡土墙的墙面由肋柱与挡土板拼装由肋柱与挡土板拼装而成，根据运输和吊而成，根据运输和吊装能力可采用单根柱，装能力可采用单根柱，也可以分段拼接，上也可以分段拼接，上下肋柱之间用榫连接。下肋柱之间用榫连接。 5、加筋土挡土墙（、加筋土挡土墙（reinforced retaining wall） 加筋土挡土墙加筋土挡土墙是利用加筋土技术修建的支挡结构物。加筋土是利用加筋土技术修建的支挡结构物。加筋土是一种在土中加入拉筋的复合土，它利用拉筋