道路工程挡土墙

挡土墙设计第一部分概述一、挡土墙定义

挡土墙是指承受土体侧压力、支撑路基填土或者山坡土体、防止填土或体变形失稳的墙式构造物。稳定路堤和路堑边坡，减少土石方工程量和占地面积，防止水流冲刷路基，并经常用于整治坍方、滑坡等路基病害。分类：按照挡土墙在路基横断面上的位置，挡土墙可分为路肩墙、路堤墙、路堑墙、浸水墙、山坡墙及抗滑墙等类型。二、使用场合1、路堑挡土墙山坡陡峭，降低边坡高度、减少开挖或者地质不良，防止滑坡。2、山坡挡土墙：设置与路堑或路堤上方，用于支撑山坡上可能坍滑的覆盖层、破碎岩层和山体滑坡。3、路肩挡土墙：

加强边坡稳定，收缩坡角，减少填方。4、路堤挡土墙：收缩坡脚，减少填方防止路堤边坡或基底滑动三、常用类型及使用范围1、重力式挡土墙地基良好，非地震和沿河受水冲刷地区。衡重式：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。

2、锚定式挡土墙锚定式挡土墙可分为锚杆式和锚定板式两种。1）锚杆式由钢筋混凝土立柱，钢筋混凝土墙板和锚杆组成，依靠锚固在岩层内的锚杆的水平拉力来承受土体侧压力的挡土墙。2）锚定板式：锚定板式挡土墙是指由钢筋混凝土墙板、拉杆、锚定板以及其间的填土共同形成的一种组合挡土结构，它借助于埋在填土内的锚定板的抗拔力抵抗侧向土压力，保持墙的稳定。3、薄壁式挡土墙1）悬臂式：由立壁、墙趾板和墙踵板三个钢筋混凝土悬臂式构件组成的挡土墙，主要依靠墙踵板上的填土重量来保证稳定。3、薄壁式挡土墙2）扶壁式：每隔一定距离加设一道扶壁（肋板），将立壁与踵板连接起来的挡土墙，主要依靠腹板上的填土量来保证。共同特点：自重轻，做工省，适用于墙高较大，地质条件一般；需用一定量的水泥钢筋，施工工艺复杂。4、加筋式挡土墙：放置拉筋材料，填土压实，通过填土与拉筋间的摩擦作用，把土的侧压力传给拉筋,拉筋拉住面板。特点：柔性结构，对地基变形适应性大，建筑高度大，节约投资30%~70%，经济效益大。第二部分重力式挡土墙

构造与布置

常用重力式挡土墙组成：

墙身；基础；排水设施；伸缩缝。

1、墙身构造：

墙背：仰斜、垂直、俯斜、凸形折线式、衡重式。一、挡土墙的构造墙面：平面。地面较陡：坡度1：0.05到1：0.20

地面平缓：坡度1：0.20到1：0.35墙顶：最小宽度。

浆砌挡土墙不小于50厘米干砌不小于60厘米钢筋混凝土不小于20厘米护栏：地形险峻地段，过高过长路肩墙的墙顶定设置护栏。

2、基础

类型：扩大基础1地基承载力不足钢筋混凝土底板2地基承载力过小换填地基3软弱土层台阶基础4挡土墙修筑在陡坡上拱型基础5地基有长短缺口或挖基困难

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：冻胀线以下不小于0.25米对于岩石地基，应清除表面风化层。当风化层较厚难以全部清除时，可根据地基的风化程度及其容许承载力将基底埋入风化层中。

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等

主要措施：设置地面排水沟。夯实回填土顶面和地面松土，防止雨水及地面水下渗。路堑挡土墙墙趾到边沟予以铺砌加固，以防止边沟水渗入基础。设置墙身泄水孔，排除墙后水。当墙背填土透水性不良或可能发生冻胀时，应在最低一排泄水孔至墙顶以下0.5m的范围内铺设厚度不小于0.3m的砂卵石排水层。4、沉降伸缩缝地基不均匀沉陷引起墙身开裂，即沉降缝；墙体伸缩产生裂缝，即伸缩缝。根据地形及地质情况：每隔10-15米设一道沉降伸缩缝。填料：胶泥填塞，沥青麻筋或涂以沥青的木板（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。第三部分挡土墙稳定性验算一、作用在挡土墙上的力系作用在挡土墙上的力系，按其作用性质分为主要力系、附加力系和特殊力。（一）主要力系1．挡土墙自重G；2．主动土压力Ea；3．被动土压力Ep；4．基底的法向反力N及摩擦力T。（二）附加力系附加力系是季节性作用于挡土墙的各种力。（三）特殊力特殊力是偶然出现的力。

各种力的取舍，应根据挡土墙所处的具体工作条件，按最不利的组合作为设计的依据。作用分类作用名称永久作用（或荷载）挡土墙结构重力填土（包括基础襟边以上土）重力填土侧压力填顶上的有效永久荷载填顶与第二破裂面之间的有效荷载计算水位的浮力及静水压力预加力混凝土收缩及徐变影响力基础变位影响力作用分类作用名称可变作用荷载基本可变作用（或荷载）车辆荷载引起的土侧压力人群荷载引起的土侧压力其它可变作用（或荷载）水位退落时的动水压力流水压力波浪压力冻胀压力和冰压力温度影响力施工荷载与各类挡土墙施工有关的临时荷载偶然作用（或荷载）地震作用力滑坡、泥石流作用力作用于墙顶护栏上的车辆碰撞力常用作用（或荷载）组合组合计算力I挡土墙结构重力、墙项上的有效永久荷载、填土重力、填土侧压力及其它永久作用组合II组合I与基本可变作用相组合III组合II与其它可变作用、偶然作用相组合二、土压力计算主动土压力：当挡土墙向外移动（位移或倾覆）时，土压力随之减少，直到墙后土体沿破裂面下滑而处于极限平衡状态，此时作用于墙背的土压力，用Ea表示；被动土压力：当墙向土体挤压移动，土压力随之增大，土体被推移向上滑动处于极限平衡状态，此时土体对墙的抗力，用Ep表示；路基挡土墙一般都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。

通常挡土墙前的被动土压力可不计算，当基础埋置较深且地层稳定、不受水流冲刷和扰动破坏时，可计入被动土压力

三、挡土墙的破坏形式1.沿基础滑动而造成的破坏；2.墙身绕墙趾转动而发生倾覆破坏；3.因基础产生过大的或不均匀的沉陷而引起的墙身倾覆；4.因墙身材料强度不足而产生的墙身剪切破坏。四、挡土墙设计验算项目要求项目1.不产生墙身沿基底的滑动破坏滑动稳定性2.不产生墙身绕墙趾倾覆倾覆稳定性3.避免由于地基沉陷而引起墙身失稳基底应力、偏心距4.墙身不产生开裂破坏墙身断面强度五、挡土墙稳定性验算（一）抗滑稳定性验算抗滑稳定性用抗滑稳定性系数Kc表示，即抗滑力与滑动力之比。增加抗滑稳定性的措施：1.采用倾斜基底土质地基不陡于1:5；岩石地基不陡于1:3。2.采用凸榫基础；3.更换基底土层，以增大基础底面与地基之间的摩擦系数；4.改变墙身断面形式尺寸增大垂直力系。（二）抗倾覆稳定性验算用抗倾覆稳定系数K0表示，即对于墙趾的总稳定力矩∑My与总倾覆力矩∑M0之比。考虑被动土压力：增加抗倾覆稳定性措施：1.展宽墙趾；2.改变墙面及墙背坡度；改陡墙背坡度可以减少土压力，改缓墙面坡度可以加大抗倾覆力矩的力臂。3.改变墙身断面形式。就抗倾覆而言，衡重式优于仰斜式，仰斜式又优于俯斜式。（三）基底应力及合力偏心距验算基底应力的分布随偏心距大小而异，各种情况下基底的最大应力σ1、最小应力σ2：1.当e=0时（均匀分布）2.当0＜e＜B/6时（梯形分布）3.当e=B/6时（三角形分布）4.当e＞B/6时（三角形分布，出现受拉区）基底和地基之间一般不能承受拉应力，故常略去不计，这时基底应力重分布。若挡土墙的基底应力及合力偏心距验算不满足要求，则采取适当的措施：1.加宽墙趾或扩大基础，可加大承压面积，调整偏心距。2.加固地基或换土，以提高地基承载力。3.调整墙背坡度或断面形式以减少偏心距。（四）墙身断面强度验算验算截面，一般可以选择在距离墙身底部1/2墙高和截面急剧变化处。1.法向应力验算按偏心受压构件计算。2.剪应力验算设计计算示例已知条件：计算车辆荷载的等代土层厚度h0=0.64m。墙背填土为砂土，容重=18kN/m3，计算内摩擦角φ=35°，填土与墙背间的摩擦角δ=φ/2；硬塑粘性土，容许承载力＝250kPa，基底摩擦系数μ=0.3；水泥砂浆砌片石砌体容重=22kN/m3，砌体容许压应力=600kPa，容许剪应力=100kPa，容许拉应力=60kPa。通过库仑主动土压力方法计算得知：Ea=91.2kN，Zy=2.08m。挡土墙稳定性验算（一）计算墙身重G及其力臂ZG（二）抗滑稳定性验算=1.32＞1.30初拟的挡土墙抗滑稳定性满足要求体积V（m3）自重G（kN）力臂ZG（m）V1=（6×0.25+1.47）×6=17.82G1=γV1=392.04ZG1=1/2(6×0.25+1.47)=1.49V2=1/2×(6×0.25)×6=4.50G2=γV2=99.00ZG2=(6×0.25+1.47-1/3×6×0.25)=2.47V3=1/2×（6×0.25+1.47-1.54）2/0.25=4.09G3=γV3=89.98ZG3=1/3(6×0.25+1.47-1.54)=