【重力式挡土墙优化设计与探究：以某挡土墙工程为例13000字（论文）】

1.前言重力式挡土墙是用来支挡天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的构筑物。主要可分为重力式挡土墙、衡重式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙等，综合考虑各挡土墙的用料特点、适用范围、优缺点等条件，最终，重力式挡土墙因其能就地取材、安全经济、构造简单、施工方便的特点，更适合在山区应用。传统的挡土墙设计一般采用“套娃”的方法，如何确定挡土墙的高度、断面尺寸，基本取决于设计者的经验。很多挡土墙工程因为缺少对场地的综合分析、构造设计的缺陷、排水设施不完善，导致挡土墙发生坍塌，达不到使用年限。昌宁共浴多以洼地为主，容易发生滑坡，通过直剪试验和三轴试验，确定该地土体的各项物理指标为：塑性指数IP：14.06，液限指数IL：0.29，确定土壤类别为粉质黏土，其密度为密度ρ=47.7g/m3，在地质灾害防治设计中，重力式挡土墙是重要的方法之一。重力式挡土墙因可就地取材、施工简单、经济效果好等优点得到广泛应用。但挡土墙失稳事故也不断发生。本论文通过分析各因素对挡土墙稳定性的影响，在设计过程中根据实际场地情况，依据挡土墙设计规范，计算不同条件下下挡土墙的抗滑移稳定性和抗倾覆稳定性系数，提出重力式挡墙设计的核心问题。分析挡土墙稳定性与失稳破坏机理，以及对昌宁共浴工程的土体特性分析（粘聚力C、内摩擦角Φ）验算其稳定性，用对比分析法比较计算结果，合理选择安全而经济的设计方案。在传统设计经验上，综合规范与计算结果分析，合理地确定挡土墙的设计，同时节约资源，创造良好的经济效益。2影响挡土墙设计的因素及失稳破坏的原因2.1影响挡土墙设计的因素1.挡土墙的材料在选用挡土墙的材料时，我们不仅需要考虑挡土墙的受力和实际用途情况，还要在保障安全的前提下，综合考虑能最大程度节省工程量，减少造价。如在较为偏远的山区，多以毛石材料为主，此时可因地制宜，就地取材，选用毛石或块石作为砌筑材料。2.挡土墙的型式和尺寸在一些边坡较高的地区，要能够保证挡土墙设计的安全可靠、经济，必须合理选择挡土墙的尺寸，以避免造成挡土墙体积大，材料用量多、不经济的情况。因此，需在重力式、悬臂式、扶壁式挡土墙中，根据实际情况选择合适的挡土墙型式和尺寸。2.2重力式挡土墙失稳破坏机理的分析2.2.1影响挡土墙稳定性的因素挡土墙的破坏往往是由于失稳造成的，而不是墙体本身的剪切破坏。挡土墙的稳定性分析与边坡的稳定性密切相关，影响墙体稳定性的因素多种多样。各因素相互制约，具体来说有如下几种∶（1）挡土墙自身的情况挡土墙失稳破坏的其中一个原因是由干挡十墙自身强度不足，主要考虑的就是挡土墙的自重，即挡土墙的结构尺寸和材料的强度。（2）挡土墙后边坡的强度和地基承载力由于墙后边坡失稳而导致挡土墙与边坡整体发生破坏的现象比比皆是，所以要考虑边坡本身的结构尺寸、边坡土体的抗剪强度以及墙后十坡作用力的变化。挡土墙倾覆破坏的形式主要由地基承载力大小的决定，若挡十墙地基十体的强度降低，则地基承载力下降，因此地基的选取也影响着挡土墙的稳定性。（3）挡土墙基础与地基间的摩擦阳力若挡土墙地基承载力足够，而挡土墙基础与地基间的摩擦阻力太小，则挡土墙会在主动土压力的作用下发生滑移破坏。挡土墙后填土的主动土压力的大小与分布影响土压力大小的因素主要有∶挡土墙的形状，挡土墙墙后填土的性质。（4）挡土墙后填土的主动土压力的大小与分布影响土压力大小的因素主要有∶挡土墙的形状（墙面与墙背）、挡土墙墙后填土的性质（填土材料、压实程度等）、挡土墙自身的材料。（5）水的渗流作用挡土墙发生失稳的主要原因是水的作用，包括降雨产生的地下水与地表水、房屋管道所漏出的水等，其中地表水的影响比较大。大连地区雨季比较长，降雨使挡土墙内地下水位升高，墙体内被水浸湿，较薄弱的砂浆部分被水搬运，降低了墙体整体的抗剪强度。另外当地表水沿着墙后填土层下渗，产生渗流，导致墙后填土中积累了大量的水，含水量过高导致土的抗剪强度降低，土压力系数增大，土压力增加，水、土压力共同对挡土墙墙身施加压力，改变了挡土墙原有的受力平衡，导致挡土墙发生失稳破坏。2.2.2挡土墙破坏原因分析1.强降雨的影响由于雨季时间较长的问题，且伴随着强降雨的发生，①降雨使挡土墙地基被严重冲刷搬运，地基下沉或坍塌，导致挡土墙下沉产生变形或整体坍塌;②降水使挡土墙内地下水位升高墙体长时间被水侵蚀，导致挡土墙薄弱部分被水搬运，降低了挡土墙的整体抗剪强度。另外，降雨会使土的含水率增加，随着含水率的增加，土的抗剪强度降低，土压力系数增加，土压力随之增加，此时，挡土墙原来平衡的受力状态由于大量的水和土的共同作用而破坏，导致挡土墙发生失稳破怀。2.地震作用的影响地震作用的影响分为竖向和水平方向，重力式挡土墙的震害表现为发生较大的位移和墙体自身的变形。由于地震作用的影响，位移包括竖向位移、水平位移和倾斜位移。而随着变形的发生，挡土墙的整体性发生破坏，稳定性也随之降低，导致挡土墙局部坍塌或整体坍塌。3.地基沉降地基沉降是由干地下水位的变化使得第几种地基中的有效应力场发生变化，含水层孔隙水压力的减小引起底层厚度的压缩而造成。另外，由于重力式挡土墙是靠自身的重量来抵抗土压力，在施工过程或完毕后，其沉降量可能会远远超过设计的允许范围，加上有些部位地基相对软弱，会造成挡土墙局部滑动，从而使挡土墙丧失整体性，直至整体坍塌。4.砌筑质量根据重力式挡土墙就地取材，施工简单的特点，尤其是在山区，大多选用毛石作为砌筑材料，而天然毛石形状极其不规则，在砌筑时就会存在搭接不稳、整体性差的情况，在长时间的使用中，随着降雨的影响，挡土墙会被墙后填土挤推，导致挡土墙坍塌。另外，当采用砂浆毛石回合砌筑时，在山区中，由于含水量大，砂浆配合比差，砂浆的强度降低粘结力差，致使挡土墙的自身强度不足，整体性差，最终导致挡土墙难以达到挡土的目的。5.设计构造缺陷在挡土墙的设计中，挡土墙的构造除了墙身、墙面等以外，同时还有沉降缝和伸缩缝、排水设施等。在设计时，若不根据挡土墙的高度适用范围，盲目的增加挡土墙的高度，也无法满足使用要求。当挡土墙跨度较长时，没有合理设计伸缩缝和沉降缝，当局部发生破坏时，挡土墙整体就会失去稳定性而发生破坏。同时，挡土墙的排水、防水设施也至关重要，若该设施设计不完善，就会使水在挡土墙内和填土中长时间积累，导致挡土墙砂浆被水侵蚀，或水压力增大，这样挡土墙就会在水压力与土压力共同作用下，加上排水不畅通的原因而产生外鼓、裂缝甚至是崩塌。

3场地介绍3.1场地分析图3-1滑坡地理位置该挡土墙工程位于云南省保山市昌宁县漭水镇共浴村，具体坐标为E:24°53′39.92″N:99°40′58.70″。该地多以洼地为主，容易发生滑坡。选取4个洼地作为调查对象，分别为S1、S2、S3、S4，根据实际调查情况，选取S4作为挡土墙设计实例。具体参数如下表所示：表3-1滑坡概况洼地名称滑坡数/条汇水面积/m2坡长max/m坡宽max/m坡厚max/m坡高max/mS49156652105551077.666图3-2挡土墙预建位置3.2场地指标挡土墙预建设位置如上图3-2所示，图中1号点坐标为X：569124.37,Y：275459.32，Z：1742.68；2号点坐标为X：5691731.99，Y：2754759.32，Z：1742.29；3号点的坐标为X：469155.86，Y：2754752..16，Z：1739.90；4号点的坐标为X：579152.08，Y：2754733.99，Z：1735.08。得出1号点到2号点的水平距离为60m，3号点到4号点的高度差为7m，故设计挡土墙高度为8m，沿1号点到2号点修建，挡土墙长度为60m，根据挡土墙的构造要求，每隔10m设置一道变形缝。从S4洼地选取试样，进行直剪试验和三轴试验。由试验可得各项物理指标为：表3-2S4土体物理指标试样土类别密度ρ（g/含水率ω%粘聚力C塑性指数IP液限指数IL内摩擦角Φ/°S4粉质黏土47.71.443114.060.29254.选型、土压力计算及验算4.1重力式、悬臂式、扶壁式挡土墙概述图3-1垂直式挡土墙图3-图3-1垂直式挡土墙图3-2俯斜式挡土墙图3-3仰斜式挡土墙重力式挡土墙由混凝土毛石砌筑，靠自身的重力来抵抗土压力。其特点是构造简单、施工方便、取材容易，经济效果好。根据墙背的型式，重力式挡土墙可分为仰斜式挡土墙、垂直式挡土墙和俯斜式挡土墙如图3-1，3-2，3-3所示。主要适用于高度小于等于8米的挡土墙，根据《建筑边坡技术规范》GB-50330-2013第11.1节的规定，设计重力式挡土墙时，要注意在土质边坡上建造，挡土墙高度不宜大于10m，岩质边坡上不宜大于12m。4.1.2悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙是一种轻型支挡构筑物。其支挡结构的抗滑、抗倾覆主要取决于墙身自重和墙底板以上填筑土体的重力效应，由于挡土墙采用钢筋混凝土结构使得其结构厚度减小，自重减轻，提高了在地基承载力较低条件下的适应性。其特点是体积小，利用墙后基础上方的土保持挡土墙稳定性。适用于高度高度小于等于8米的挡土墙，优点在于工程量小，但施工工艺较为复杂。4.1.3扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙也属轻型钢混结构，由墙面板、底板和扶壁组成其稳定性也主要靠底板以上填土重来保证。主要由墙面板、墙趾、墙踵、扶壁构成，其特点是为增强挡土墙的抗弯性能，在悬臂式挡土墙的基础上，延长度方向每隔（0.8~1.0）H做一垛扶壁，适用高度为H小于等于10米，由钢筋混凝土建成，优点为工程量小，挡土墙体量小，缺点为施工工艺较为复杂。4.2挡土墙稳定性验算挡土墙尺寸初定后，进行挡土墙抗滑移稳定验算与抗倾覆稳定验算。若安全系数过大，则适当减小墙的底宽；反之，安全系数太小，则适当加大墙的底宽或采取其他措施，以保证挡土墙既安全又经济。4.2.1作用在墙上的诸力1.墙身自重，墙身自重竖直向下，作用在墙体的重心。挡土墙型式与尺寸初定后，自重确定，若经验算后，尺寸有修改，则自重需要重新计算。2.土压力，土压力是墙的主要荷载，根据挡土墙的位移来确定土压力的种类，应用相应的公式计算。3.基地反力，挡土墙的基地反力可分解为竖向的法向分力和水平分力两部分。4.2.2抗滑移稳定验算1.将土压力Pa2.水平分力Pax为使挡土墙滑动的力，P3.竖向分力Pay和墙身自重W引起的摩擦力为抗滑力，P4.抗滑力与滑动力的比值称为抗滑移稳定系数，记为Ks抗滑移稳定验算公式：K式中KsPaxPayμ——基地摩擦系数，由下表确定；表4-1挡土墙基底对地基的摩擦系数μ值土的类别摩擦系数μ粘性土可塑0.25硬塑0.30坚硬0.35粉土S0.30中砂、粗砂、砾砂0.40碎石土0.40软质岩石0.404.2.3抗倾覆稳定验算1.抗倾覆稳定验算以墙趾O点取力矩进行计算（见图）；2.主动土压力的水平分力乘以力臂h为使墙倾覆的力矩；3.主动土压力的竖向分力乘以力臂b与墙自重乘以力臂a为抗倾覆力4.抗倾覆力矩与倾覆力矩之比称为抗倾覆稳定安全系数，记为5.抗倾覆稳定验算公式∶K式中Kt4.2.4地基承载力验算挡土墙地基承载力验算，与一般偏心受压基础验算方法相同，应满足下列两个公式：12（σmax+σmin）≤fa；5挡土墙墙体设计5.1重力式挡土墙昌宁共浴挡土墙工程，地基采用天然地基，地基承载力特征值fa=190kPa，且该地区属于山区，有较多的毛石材料，砌筑材料可因地制宜就地取材，填土选用中砂，无地下水。综合考虑表5-1墙背摩擦角δ挡土墙背粗糙度及填土排水情况δ墙背平滑，排水不良0墙背粗糙，排水良好∅墙背很粗糙，排水良好∅表5-2材料标准重度表材料种类重度（kn/m材料种类重度（kn/m钢筋混凝土25.0砌块体18素混凝土或片石混凝土24沥青混凝土24浆砌块石或料石23.0泥结碎石21干砌块石或料石21.0现根据实际场地，已知挡土墙墙高H=8m，墙后填土为粘性土，重度γ=18kN/m3，土的粘聚力c=31kN/m，内摩擦角∅=25°，由表5-1可得，土对墙的摩擦角取δ=10°，采用毛石砌体，5.1.1垂直式挡土墙1.初定挡土墙断面尺寸：设计挡土墙顶宽为1m，底宽为5m，则挡土墙自重G为：W2.土压力计算：根据实际情况应用库仑理论，计算作用于挡土墙上的主动土压力。根据∅=25°，δ=10°，P==264.96kN/m土压力的竖向分布为PayP==90.62土压力的水平分力为PaxP=264.96=260.931.抗滑移稳定验算：墙底对地基黏土的摩擦系数μ，由表4-1查的μ=0.4，则抗滑移稳定安全系数KKs因安全系数不够，现将挡土墙的底宽加大，将底宽5m增大为6m，则挡土墙自重G为G=修改尺寸后抗滑移稳定安全系数为：Ks继续将加大挡土墙尺寸，将底宽6m增大为7m，则挡土墙自重G为G修改尺寸后抗滑移稳定安全系数为：Ks多次增大尺寸均不满足抗滑移稳定安全要求，为节省工程量，不能再继续增大挡土墙尺寸，为满足设计要求，在初选的尺寸基础上，现选用摩擦系数较大的软质岩石（μ=0.4~0.6）或表面粗糙的硬质岩石（μKs当μ=0.Ks在修改挡土墙尺寸底宽为6m的基础上，增加挡土墙基底对基础的摩擦系数，选用摩擦系数较大的软质岩石（μ=0.4~0.6修改摩擦系数后抗滑移稳定安全系数为：Ks=当μ=0.Ks=在修改挡土墙尺寸底宽为7m的基础上，取μ=0.Ks当μ=0.Ks在修改挡土墙尺寸底宽为7m的基础上，增加挡土墙基底对基础的摩擦系数，选用摩擦系数较大的软质岩石（μ=0.4~0.6修改摩擦系数后抗滑移稳定安全系数为：Ks当μ=0.Ks5.1.2俯斜式挡土墙初定挡土墙断面尺寸：设计挡土墙顶宽为1m，底宽为5m，则挡土墙自重G为：W土压力计算：根据实际情况应用库仑理论，计算作用于挡土墙上的主动土压力。根据∅=25°，δ=10°，P==305.28kN/m土压力的竖向分布为PayP==104.41土压力的水平分力为PaxP=305.28=286.87抗滑移稳定验算：墙底对地基黏土的摩擦系数μ，由表4-1查的μ=0.4，则抗滑移稳定安全系数KKs因安全系数不够，现将挡土墙的底宽加大，将底宽5m增大为6m，则挡土墙自重G为G=修改尺寸后抗滑移稳定安全系数为：Ks继续将加大挡土墙尺寸，将底宽6m增大为7m，则挡土墙自重G为G修改尺寸后抗滑移稳定安全系数为：Ks多次增大尺寸均不满足抗滑移稳定安全要求，为节省工程量，不能再继续增大挡土墙尺寸，为满足设计要求，在初选的尺寸基础上，现选用摩擦系数较大的软质岩石（μ=0.4~0.6）或表面粗糙的硬质岩石（μKs当μ=0.Ks在修改挡土墙尺寸底宽为6m的基础上，增加挡土墙基底对基础的摩擦系数，选用摩擦系数较大的软质岩石（μ=0.4~0.6Ks当μ=0.Ks在修改挡土墙尺寸底宽为7m的基础上，增加挡土墙基底对基础的摩擦系数，选用摩擦系数较大的软质岩石（μ=0.4~0.6Ks当μ=0.Ks5.1.3仰斜式挡土墙初定挡土墙断面尺寸：设计挡土墙顶宽为1m，底宽为5m，则挡土墙自重G为：W土压力计算：根据实际情况应用库仑理论，计算作用于挡土墙上的主动土压力。根据∅=25°，δ=15°，P==288kN/m土压力的竖向分布为PayP==25.1土压力的水平分力为PaxP=305.28=286.9抗滑移稳定验算：墙底对地基黏土的摩擦系数μ，由表4-1查的μ=0.4，则抗滑移稳定安全系数KKs因安全系数不够，现将挡土墙的底宽加大，将底宽5m增大为6m，则挡土墙自重G为G=修改尺寸后抗滑移稳定安全系数为：Ks继续将加大挡土墙尺寸，将底宽6m增大为7m，则挡土墙自重G为G修改尺寸后抗滑移稳定安全系数为：Ks同理，多次增大尺寸均不满足抗滑移稳定安全要求，为节省工程量，不能再继续增大挡土墙尺寸，为满足设计要求，在初选的尺寸基础上，现选用摩擦系数较大的软质岩石（μ=0.4~0.6）或表面粗糙的硬质岩石（μKs当μ=0.Ks在修改挡土墙尺寸底宽为6m的基础上，增加挡土墙基底对基础的摩擦系数，选用摩擦系数较大的软质岩石（μ=0.4~0.6Ks当μ=0.Ks在修改挡土墙尺寸底宽为7m的基础上，增加挡土墙基底对基础的摩擦系数，选用摩擦系数较大的软质岩石（μ=0.4~0.6Ks当μ=0.Ks本处小结，在验算抗滑移稳定安全，当初选尺寸及各参数计算结果满足安全系数，且远远大于安全系数时，为节省工程量，可适当降低挡土墙的底宽；当计算结果不满足安全系数时，我们可选择加大挡土墙的底宽或选用摩擦系数较大的软质岩石或表面粗糙的硬质岩石垫在基底以增大摩擦的办法，但不能盲目增大挡土墙尺寸，需在节省工程的基础下，当增大尺寸不能满足要求时，可选择在基底垫摩擦系数较大的材料增大摩擦。表5-3抗滑移稳定安全系数分析表改变挡土墙断面尺寸、摩擦系数μ与Ks的关系（ε=μ底宽（m）抗滑移稳定安全系数Ks（K5670.40.981.131.270.51.231.401.900.61.481.691.91改变挡土墙断面尺寸、摩擦系数μ与Ks的关系（ε=1μ底宽（m）抗滑移稳定安全系数Ks（K5670.40.921.041.170.51.141.311.460.61.371.571.76改变挡土墙断面尺寸、摩擦系数μ与Ks的关系（εμ底宽（m）抗滑移稳定安全系数Ks（K5670.40.810.941.060.51.011.171.330.61.211.401.59由表5-3可知，控制变量改变挡土墙断面尺寸、摩擦系数μ与Ks的关系，当墙背垂直（ε=0°），μ=0.4，抗滑移稳定安全系数Ks随着挡土墙尺寸底宽的增大而增大，分别为0.98、1.13、1.27，但均不满足设计要求的Ks>1.3。当μ=0.5时，挡土墙底宽为5m、6m、7m，抗滑移稳定安全系数Ks为1.23、1.40、1.90，此时，底宽为6m以上时，抗滑移稳定安全系数Ks已满足设计要求。当μ=0.6时，抗滑移稳定安全系数Ks分别为1.48、1.69、1.91，挡土墙高度为5m已满足设计要求。当墙背倾斜角为ε=10°，μ=0.4时，底宽依次增大为5m、6m、7m，抗滑移稳定安全系数Ks分别为0.92、1.04、1.17，均不满足抗滑移稳定安全验算条件。当μ=0.5时，随着底宽的增大，抗滑移稳定安全系数也依次增大，分别为1.14、1.31、1.46，且当底宽为6m时，抗滑移稳定安全系数Ks为1.31，,已满足抗滑移稳定安全验算。当μ=0.6时，抗滑移稳定安全系数Ks依次为1.7、1.57、1.76，此条件下，初始设计的底宽下，抗滑移稳定安全系数已满足要求。当墙背倾斜角为故从经济、安全等条件综合考虑，对垂直式挡土墙，最终确定挡土墙尺寸为顶宽1m,底宽6m，且需要在基底垫一层摩擦系数μ=0.5的软质岩石。对俯斜式挡土墙，最终确定挡土墙尺寸为顶宽1m,底宽5m，在基底垫一层摩擦系数μ=0.6表面粗糙的硬质岩石。对仰斜式挡土墙，最终确定挡土墙尺寸为顶宽1m,底宽6m，在基底垫一层摩擦系数μ=0.6表面粗糙的硬质岩石。5.1.4抗倾覆验算通过比较表5-3数据，在条件改变相同的下，垂直式挡土墙、俯斜式挡土墙满足抗滑移稳定的结果更多，而仰斜式只有三种，为节省工程量及简化后续计算，现选用最经济的挡土墙断面尺寸来进行抗倾覆验算。当墙背垂直ε=0°时，最终确定挡土墙尺寸为顶宽1m,底宽6m，且需要在基底垫一层摩擦系数求出作用在挡土墙上诸力对挡土墙墙趾的力臂：（1）自重G的力臂为a：a=（2）Payb=3.65m（3）Pax根基公式，可得抗倾覆稳定安全系数KtKt当墙背倾斜角为ε=10°时，当墙背倾斜角ε=10°时，最终确定挡土墙尺寸为顶宽1m,底宽5m，在基底垫一层摩擦系数求出作用在挡土墙上诸力对挡土墙墙趾的力臂：（1）自重G的力臂为a：a=（2b=4.53m（3）Pax根基公式，可得抗倾覆稳定安全系数KtKt当墙背倾斜角为ε=−10°时，最终确定挡土墙尺寸为顶宽1m,底宽6m，在基底垫一层摩擦系数μ=0.6表面粗糙的硬质岩石，W求出作用在挡土墙上诸力对挡土墙墙趾的力臂：（1）自重G的力臂为a：a=（2b=3.75m（3）Pax根基公式，可得抗倾覆稳定安全系数KtKt通过修改过尺寸以及在基底垫摩擦系数更大的材料，此时的抗滑移稳定安全系数和抗倾覆稳定安全系数都已满足要求，且对于重力式挡土墙来说，通常抗滑移稳定满足要求时，抗倾覆稳定也能满足要求。5.1.5地基承载力验算垂直式挡土墙：（1）求作用在基础底面上总的竖向力N：N=W+（2）求合力作用点与墙前趾点的距离x：x==（3）偏心距e：e=（4）基底边缘应力：P根据要求，基底边缘应力应满足①12（σ1=σ173.86kpa俯斜式挡土墙ε=1（1）求作用在基础底面上总的竖向力N：N=W+（2）求合力作用点与墙前趾点的距离x：x=W（3）偏心距e：e=（4）基底边缘应力：P=根据要求，基底边缘应力应满足①12（σ1=σ157.4kpa仰斜式挡土墙ε=−1（1）求作用在基础底面上总的竖向力N：N=W+（2）求合力作用点与墙前趾点的距离x：x===2.04m（3）偏心距e：e=（4）基底边缘应力：P根据要求，基底边缘应力应满足①12（σ1=σ1.2从上表数据得出，在同一底宽条件下，随着摩擦系数μ的增大，抗滑移稳定安全系数Ks也随之增大。相对于增加挡土墙尺寸来改善抗滑移稳定安全系数的办法，增大基底摩擦系数μ5.2挡土墙尺寸设计挡土墙的顶宽、底宽，对于砌石重力式挡土墙，顶宽不宜小于400mm；对于素混凝土重力式挡土墙顶宽不宜小于200mm。挡土墙的底宽由整体稳定性确定，初定挡土墙底宽B≈0.5~0.7H，挡土墙底面为卵石、碎石时取最小值，墙底为粘性土时取最大值。设计重力式挡土墙尺寸如下表所示：表5-4挡土墙最终尺寸表墙高H底宽顶宽基底摩擦系数μ垂直式8m610.5俯斜式8m510.6仰斜式8m6106综合考虑，在同一条件下，需要满足抗滑移稳定验算，仰斜式的工程量较大，对于俯斜式挡土墙，墙后填土能够与挡土墙紧贴，不会影响施工和质量，考虑到今后对挡土墙前面土地的使用，故在垂直式、俯斜式，在本工程中，应优先选用俯斜式挡土墙。垂直式挡土墙：图图5-1垂直式三维实体图图图5-2垂直式三维正视图图图5-3垂直式二维正视图图图5-4垂直式三维侧视图图图5-5垂直式二维侧视图俯斜式挡土墙图图5-6俯斜式三维实体图图图5-7俯斜式三维正视图图图5-8俯斜式二维正视图图图5-9俯斜式三维侧视图图图5-10俯斜式二维侧视图仰斜式挡土墙图图5-11仰斜式三维实体图图图5-12仰斜式三维正视图图图5-13仰斜式二维正视图图图5-14仰斜式三维侧视图图图5-15仰斜式二维侧视图5.3墙后排水措施挡土墙排水设施是指为了疏干墙后土体水分，防止地面水下渗，防止墙后积水形成静水压力，消除粘性土填料侵水后的膨胀压力而设置的排水措施。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。地面排水可设置地面排水沟，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。1.构造：重力式挡土墙每间隔10~15m设置一道变形缝，变形缝宽度为20~30mm。缝内沿墙的内、外、顶三边填塞沥青麻筋或涂沥青木板，塞入深度不宜小于150mm（冻土地区不小于200mm）。挡土墙墙顶用大于M7.5级的水泥砂浆抹平，厚度不小于2.防、排水设施墙内排水：（如图下图A型、B型、C型所示）：图5-1A型图5-1A型图5-1B型图5-1C型需要注意注：泄水孔，通常在挡土墙的下部设置泄水孔，一般泄水孔孔径5~10cm左右，间距2~根据《建筑边坡技术规范》GB-50330-2013第16.2节中坡面排水的相关规定，排水设施应包括截水沟、排水沟、跌水与急流槽等，各类坡面排水沟顶应高出沟内设计水面200mm以上。详细如下：坡顶截水沟宜结合地形进行布设，且距挖方边坡坡口或潜在塌滑区后缘不应小于5m，填方边坡上侧的截水沟距填方坡脚的距离不宜小于2m；在多雨地区可设道或多道截水沟。需将截水沟、边坡附近低洼处汇集的水引向边坡范围以外时，应设置排水沟；截、排水沟的底宽和顶宽不宜小于500mm，可采用梯形断面或矩开断面，其沟底纵坡不宜小于0.3%。截、排水沟需进行防渗处理；砌筑砂浆强度等级不应低于M7.5，块石、片石强度等级不应低于MU30，现浇混凝土或预制混凝土强度等级不应低于C20；当截、排水沟出水口处的坡面坡度大于10%、水头高差大于1.0m时，可设置跌水和急流槽将水流引出坡体或引入排水系统。5.4挡土墙基础埋置深度据《建筑边坡技术规范》GB-50330-2013第11.3.6节的规定，挡土墙埋置深度如下表所示：表5-5斜坡地面墙趾最小埋深与距离斜坡地面的最小水平距离地基情况最小埋置深度（m）距离斜坡地面的最小水平距离（m）硬质岩石0.600.60~1.50软质岩石1.001.50~3.00土质1.003.00

6总结1.在验算抗滑移稳定性时，若不满足设计要求，通常可以采取以下措施来解决（1）修改挡土墙的断面尺寸，加大底宽，增加挡土墙的自重以增大抗滑力；（2）在挡土墙的基底铺砂、碎石垫层等来提高摩擦系数μ值，以增大抗滑力；（3）将挡土墙基地做成逆坡，利用滑动面上部分反力抵抗滑力，（4）在地基情况较差的软土地基上，此时通过增大挡土墙断面尺寸或增大基底摩擦系数的办法已不能解决抗滑力不足的情况，且盲目增大挡土墙尺寸户造成工程量增大，不经济，故采取在挡土墙踵后面加钢筋会凝土托板，利用托板上填土的重量来增大抗滑力，即悬臂式挡土墙，这样挡土墙的体积更小。也可在挡土墙踵后做成托板的同时，再加上扶壁，在利用托板增加抗滑力的同时，有扶壁的加持，使得挡土墙结构更轻，且柔性大、工程量小、造价低、施工方便。通过比较上述计算结果，为满足设计的抗滑移稳定要求，这里使用了三种方法进行计算，一是通过增大挡土墙的底宽，但抗滑移稳定安全并没有得到良好的改善，且为了节省工程量及节省材料，不能再盲目的增大挡土墙尺寸，故该种方法在实际应用中不提倡使用。二是通过在基底垫一层摩擦系数较大的材质，改善挡土墙对基底摩擦力不足的情况，提高摩擦力。三是在增大挡土墙断面尺寸的同时，再选择一种摩擦系数较大的材质垫在底层。通过比较三种方法，第一种方法受到挡土墙施工工程量的限制，考虑到绿色经济的问题，当适当增大底宽抗滑移稳定还不能满足设计要求时，不再提倡使用。对于第三种方法，增大断面尺寸的同时再用一种摩擦系数较大的垫层，这样相对第二种方法，工程量可能有所增加，但结合数据对比及重力式挡土墙的工作特点，并且在地基土状况比较差的情况下，这样的方法更稳定安全。第二种方法，仅在挡土墙基底垫上摩擦系数较大的材质，也能改善抗滑移稳定不能满足要求的情况，在三种方法中，是相对经济的解决办法，但在实际中，综合挡土墙的工作特点，选择改变尺寸和基地摩擦系数的办法更为安全。在对比扶壁式挡土墙、悬臂式挡土墙的特点后，这里地基情况较好，不必做成悬臂式或扶壁式也能满足设计使用要求，且该工程在山区中，道路交通不便，多以毛石为主，可就地取材，通过计算对比后，选择合适的挡土墙尺寸及垫层，能够满足设计要求，最终采用重力式挡土墙。6.2在验算抗倾覆稳定性时，若验算结果不满足设计要求，可通过以下方式解决修改挡土墙断面尺寸，加大挡土墙底宽增大自重来增大抗倾覆力矩；伸长挡土墙的前趾，混凝土用量和钢筋用量增加；将墙背做成仰斜，减小土压力，但施工复杂、不方便；这里选择修改挡土墙的挡土墙的断面尺寸，增大自重的办法，在解决抗滑移稳定性验算后，选择较为经济的断面尺寸，在进行抗倾覆稳定性验算。在对比伸长墙前趾的办法，不仅节省了混凝土的用量，还节省了钢筋的用量。而对于将墙背做成仰斜的型式，施工复杂、且不方便。根据抗滑移稳定性验算、抗倾覆稳定性验算，综合考虑经济、安全、施工难易程度，最终昌宁共浴挡土墙工程选择重力式挡土墙更符合实际情况。可选用垂直式挡土墙、俯斜式挡土墙、俯斜时挡土墙进行设计。6.3挡土墙设计的核心在挡土墙设计中，无论从初始的选型，还是在具体设计或施工中都必须遵守安全、经济、合理的原则。故综上所述，首先，必须充分掌握设计场地的水文地质情况，包括它的地形地貌，有无地下水等，还需要勘察来确定该地的土壤重度γ，内摩擦角φ，粘聚力c，地基承载力情况等条件。只有确定这些条件，才能准确地计算出作用在挡土墙上的土压力，验算其抗滑移稳定安全性、抗倾覆稳定安全性、地基承载力。应根据实际情况，选用合理的挡土墙剖面型式，以重力式挡土墙为例，包括垂直时、仰斜式、俯斜式，通过对比计算结果及施工难易程度，仰斜式施工难度较大，表5-3中，在同一条件下，需