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第6章挡土墙设计要点.ppt 137页
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第六章 挡土墙设计 第一节 概述 第二节 挡土墙的构造与布置 第三节 挡土墙土压力计算 第四节 挡土墙设计总则 第五节 重力式挡土墙设计 第六节 浸水路堤挡土墙设计 第七节 地震地区挡土墙设计 第八节 轻型挡土墙 第九节 加筋挡土墙
第一节 概述 第二节 挡土墙的构造与布置 第三节 挡土墙土压力计算
第五节 重力式挡土墙设计 第九节 加筋土挡土墙 1)加筋体墙面的平面线形可采用直线、折线和曲线。 2)相邻墙面的内夹角: 不宜小于70°。 3)加筋土挡墙常用面板尺寸 4. 基础底面地基承载力验算 五、衡重式挡土墙设计
衡重式挡墙属重力式挡墙；衡重台上填土使得墙身重心后移，增加了墙身的稳定性；墙胸很陡，下墙背仰斜，可以减小墙的高度和土方开挖；但基底面积较小，对地基要求较高。
衡重式挡土墙设计与一般重力式挡土墙相同。但因为墙背为带有衡重台的折线形，所以土压力计算及墙身构造都有其特殊性。
衡重式挡土墙稳定性验算的内容和要求同一般重力式挡土墙。当上墙出现第二破裂面时，第二破裂面与上墙墙背之间的填土与墙身一起移动，其重量应计入墙身自重。
验算墙身截面强度时，应按上墙实际墙背所承受的土压力计算，验算内容同重力式。最危险的截面是上下墙分界面2-2，以及与上墙土压力大致平行的3-3斜截面。对于斜截面验算，应将诸力投影到斜截面上，验算的重点是抗剪强度能否满足要求。
加筋土挡土墙是利用加筋土技术修建的支挡结构物。加筋土是一种在土中加入拉筋的复合土，它利用拉筋与土之间的摩擦作用，改善土体的变形条件和提高土体的工程性能，从而达到稳定土体的目的。 一、概述 常见加筋挡土墙形式： (1) 单面式加筋挡土墙 (2) 双面式加筋挡土墙（分离式、交错式、对拉式） 分离式 (3) 台阶式加筋挡土墙 (4) 无面板加筋挡土墙
加筋土的基本原理是借助于拉筋而提高填土的抗剪强度，从而保证土体平衡，通常用摩擦加筋原理或准粘聚力原理加以解释。 面板式 无面板式
摩擦加筋原理认为，加筋土墙面板由筋带拉住，墙面板承受的土压力企图将筋带拉出，而筋带又被填土压住，土与筋带之间的摩擦力企图阻止筋带拉出。因此，只有筋带具有足够的强度并与土产生足够的摩擦力，则加筋土体即可保持稳定。
准粘聚力理论认为，加筋土结构可以看作是各向异性的复合材料，通常采用的拉筋的弹模远大于填土的模量，二者共同作用，由于填土的抗剪力、填土与拉筋的摩擦阻力及拉筋的抗拉力的存在，使得加筋土的整体强度明显提高。 加筋土挡墙常用面板尺寸(cm)
二、加筋土挡墙的构造 1、墙面 在墙顶的凸、凹部和角隅处可采用异型面板、角隅面板
一般应水平布设并垂直于面板。
当一个结点有两条以上筋带时，应扇状分开。
当相邻墙面的内夹角小于90°时，宜将不能垂直布设的筋带逐渐斜放，必要时在角隅处增设加强筋带。
2. 筋带 扁钢带、钢筋混凝土板带、钢塑复合带、土工格栅、聚丙烯土工带
一般应采用矩形。
断面尺寸由计算确定，底部筋带长度不应小于3m，同时不小于0.4H。 加筋体横断面形式
3. 加筋体横断面形式 5. 面板基础底面的埋置深度
墙面下部应设宽不小于0.3m，厚不小于0.2m的混凝土基础；
加筋体面板基础底面的埋置深度，对于一般土质地基不小于0.6m
间距；土质地基10～30m；岩石地基可适当增大。
缝宽：一般为1～2cm，采用沥青板、软木板或沥青麻絮填塞。
6. 软弱地基
可选用换填砂砾(碎)石垫层、挤密桩(砂桩、石灰桩、碎石桩)、抛石挤淤、土工织物等方法处理。 7. 沉降缝
填料应慎重选择；
墙高的中部宜设宽度不小于1m的错台；
错台顶部设20％的排水横坡，用混凝土板防护；
当采用细粒填料时，上级墙的面板基础下宜设置宽不小于1.0m高不小于0.5m的砂砾或灰土垫层。 8. 加筋土挡土墙高度大于12m时 九、墙背填土上的附加荷载 1. 车辆荷载换算 (1) 按墙高确定的附加荷载强度进行换算 式中：γ—墙后填土的重度
q—附加荷载强度 (2) 根据破裂棱体范围内布置的车辆荷载换算 2. 计算参数 (1) 填料的计算内摩擦角和重度 (2) 墙背摩擦角 【例】有一路肩挡土墙，墙高H=5m，墙身及路基断面尺寸如图所示，试计算该挡土墙所受主动土压力。墙后填土γ=17kN /m3,
?=35°, δ=2/3?。 （1）求破裂角 根据已知条件得 假设破裂面交于荷载外侧
计算结果与原假设不符合。重新假定破裂面交于荷载分布范围内，按公式计算。 校核假定：
故破裂面交于荷载分布范围内，与假设符合。
有时也会出现两种边界条件都符合的情况，即出现双解区，此时应分别计算
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坡角对公路坡间挡土墙稳定性影响技术研究
尤杨公路坡间挡土墙是指半填半挖段的路基挡土墙，一般位于自然边坡的坡面上。这种挡土墙构建难度大、结构复杂，容易发生失稳现象。它主要有两种失稳类型：（1）单纯失稳，是指由于填方质量不好，墙体支挡能力不够，路面荷载过大引起的墙体本身失稳；（2）间接失稳，是指由于坡体滑移导致的墙体基础外移，容易诱发整个墙体倾覆的严重工程事故，这在所有挡土墙事故中最严重，也是本篇论文研究的重点内容。本文以同三线（黑龙江同江—海南岛三亚）栖霞—莱西高速公路1B标段K59+470～K59+630半填半挖段坡间挡土墙建设为工程背景，由于标段K59+480～K59+520范围内挡土墙最高，具有代表性，因此本文将对这部分挡土墙系统的研究坡角对挡土墙稳定性的影响，分析挡土墙的破坏机理，为现场施工提供决策依据。1.工程背景本文所研究的坡间挡土墙工程位于同三线（黑龙江同江—海南岛三亚）高速公路栖莱段，地处山东省栖霞市境内，全长160m。同三线栖霞—莱西高速公路1B标段K59+470～K59+630范围内公路路堤修建在山体斜坡上，由于路堤较高，路堤的一部分是原有山坡，而另一部分是所填土体。开挖施工表明该处岩体为强风化花岗片麻岩，云母含量丰富，岩体松散破碎，承载力低。2.公路坡间挡土墙初步设计方案根据初步理论设计结果，本项目拟采用普通锚锭板挡土墙，由于所选标段内挡土墙高达17m，所以设置为两级，在上下两级墙之间设置分级平台，平台宽1.5m。挡土墙墙体厚60cm，采用标号C25混凝土，配筋为φ8@15×15cm，锚锭板规格为1m×1m×0.25m。挡土墙共采用拉杆6根，上级墙体4根，从距离路面2.5m的位置进行支护；下级墙体2根，从距离分级平台1.5m的位置进行支护。拉杆采用φ25螺纹钢，间距2m，拉杆长度见表1（由上至下依次排列）。在对普通锚锭板挡土墙进行研究的过程中，选择了具有代表性的原坡坡度，即原坡坡度为00、100、200、300和400的情况进行挡土墙破坏机理分析，揭露坡角对挡土墙稳定性的影响。图1给出了原坡坡度为30？时挡土墙的岩性分布以及锚锭板的整体布局，模型宽44m，其中包括宽28m的路面，高30m，单元格规格为0.5m×0.5m。本文运用美国明尼苏达大学和美国Itasca Consulting Group Inc.开发的二维有限差分计算程序FLAC2D对挡土墙进行破坏机理分析与稳定性研究，计算过程中采用的力学参数见表2。3.公路坡间挡土墙破坏机理分析与稳定性研究通过模拟不同坡角对挡土墙位移场的影响可以得出，坡角变化对坡间挡土墙的变形趋势和变形性质有明显的影响（图2—图3）。主要体现在：随着坡角的增加，挡土墙体参与水平变形的墙体范围扩大，水平变形量增加，当坡度角增加到300左右时，挡土墙体和原始坡体产生相对错位，墻体位移量增加的同时构成对挡土墙整体失稳的威胁；当坡度角增加到400左右时，除了挡土墙本身的变形加剧外，原始坡体产生“边坡滑移”现象，挡土墙的稳定性既受挡土墙体本身强度和结合面强度的控制，也受原始坡体失稳条件的控制。因此对坡间挡土墙的建构，应因地制宜、有的放矢地采取“机理控制”的加固措施。通过模拟不同坡角对挡土墙破坏场的影响可以得出：（1）坡间挡土墙发生破坏的部位主要集中在路基浅部和边墙隅角处。本项研究中，路基破坏深度在5m左右，边墙隅角内侧墙体填土破坏宽度在5—10m范围内，并与路基破坏区相汇合；（2）在原始坡体浅层3m左右深度出现大范围的破坏区。当坡角小于200时，坡体破坏对坡间挡土墙的破坏形态和破坏性质没有明显的影响；当坡角大于200时，坡体破坏出现“边坡滑移”破坏模式，随着坡角的提高，挡土墙填土的破坏深度加大，过渡成为挡土墙失稳的主导因素，同时，路基浅层的拉破坏范围扩大。通过以上对坡间挡土墙位移场以及破坏场的分析可以得知：（1）坡角小于200时，坡间挡土墙的变形与破坏形态基本不受原始坡角的影响，其强度和稳定性取决于墙体本身的强度特性，破坏也是局部性的；（2）坡角大于200时，坡间挡土墙的强度和稳定性同时受到墙体本身和原始坡体强度的控制，主要表现在：随着坡角增加，路基破坏加剧、坡面滑移造成墙体附加变形、边墙基础顺坡滑脱，挡土墙出现整体失稳征兆。由此可见，坡间挡土墙无论变形还是破坏都不是孤立不变的，坡角的变化将引起坡间挡土墙变形破坏从量变到质变的演化过程。坡间挡土墙的建构应充分考虑坡角的影响，采取机理控制的对策，对路基、墙体、坡体和边墙基础实施有针对性地加固方案。参考文献：[1]高速公路坡间挡土墙“双锚”支护技术研究，山东省交通厅、北京科技大学，2002.7[2]Manual of FLAC2D（3.3）， Itasca Consulting Group Inc， 1996.[3]陈忠达.公路挡土墙设计.北京：人民交通出版社，1999.10[4]李钧民.抗滑桩在挡土墙设计中的应用，《岩土工程技术》期刊，2002.3.page 144～151[5]黄小静，李胜春.锚锭板挡土墙在高速公路工程中的应用，《西部探矿工程》期刊，2003.8.page 128～129
科学与财富
2016年33期
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挡土墙抗滑移稳定性如何提高
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shop移民Shero
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Samantna523
在解决挡墙的抗滑移稳定性上,可以通过几点来解决:a.增加挡土墙的质量,采用比重较大的材料;b.提高岩土对基底的摩擦系数;c.减小墙背主动土压力。
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土压力和挡土墙题解-1
导读：就是所求主动土压力Ea值，同理可求得被动土压力，如何计算折线形墙背土压力?，计算土压力时把上下墙分开考虑，分别按库仑理论计算上下直线墙背上的土压力，然后以其矢量和作为全墙的土压力，计算上墙土压力时，下墙土压力近似按延长墙背法计算：在上墙土压力算得后，按此虚构墙背计算土压力，并绘出全墙的土压力分布图，仅取下墙部分分布的土压力作为下墙受到的土压力，简述朗肯土压力理论的优缺点?，答：朗肯土压力理论应滑面并分别计算E，E的最大值，就是所求主动土压力Ea值。同理可求得被动土压力。
8，如何计算折线形墙背土压力?
答：通常以折线墙背转折点把墙分为上下墙，计算土压力时把上下墙分开考虑，分别按库仑理论计算上下直线墙背上的土压力，然后以其矢量和作为全墙
的土压力。计算上墙土压力时，不考虑下墙的影响。下墙土压力近似按延长墙背法计算：在上墙土压力算得后，延长下墙墙背，交于填土表面，按此虚构墙背计算土压力，并绘出全墙的土压力分布图，而后，仅取下墙部分分布的土压力作为下墙受到的土压力。 9，简述朗肯土压力理论的优缺点? 答：朗肯土压力理论应用半空间中的应力状态和极限平衡理论计算土压力，概念比较明确，公式简单，应用方便，对于粘性土和无粘性土都可以用该公式直接计算，故在工程中得到青睐。但为了使墙后填土中的应力状态符合半空间应力状态，必须假设墙背是直立光滑的，填土面是水平的，因而使其应用范围受到限制，并由于该理论忽略了墙背与填土之间摩擦的影响，使计算的主动土压力偏大，被动土压力偏小。 10．简述库仑土压力理论的优缺点?
答：库仑土压力理论根据墙后滑动土楔的静力平衡条件推导得出土压力计算公式，考虑了墙背与土之间的摩擦力，并可用于墙背倾斜，填土面倾斜的情况，但由于该理论假设填土是无粘性土，因此不能用库仑公式直接计算粘性填土的土压力。库仑土压力理论假设墙后填土破坏时，破裂面是一平面，而实际上是一曲面，因此，库仑土压力理论计算结果与按曲面的计算结果有出入，这种偏差在计算被动土压力时尤为严重。 11，简述挡土墙的排水措施及施工注意事项。 答：为了排除墙后积水，常在墙身内布置适当数量的泄水孔，孔眼尺寸一般为私φ100mm以上的圆孔，或边长大于100mm的方孔，外斜5％，纵横交错排列，孔眼间距为2-3m，最下一排泄水孔应高出地面。如墙后渗水量较大，应增密泄水孔。为防止积水渗入基础，应在最低泄水孔下部铺设粘土层并加夯实，墙前的回填土也应分层夯实。在泄水孔周围应用粗颗粒材料覆盖，并做成反滤层，以免淤塞。在挡土墙的上下侧均应设置排水沟，以便及时排除地面水。在填土表面宜做防水层，通常用粘土夯实，并成缓坡，以利排水。 12.简述重力式挡土墙的设计步骤。 答：重力式挡土墙的设计，通常是按试算法进行的。首先，根据工程性质、填土性质、墙体材料、地面荷载、工程地质报告及构造要求等，初步拟定墙体截面尺寸；然后计算墙身自重和土压力，进行挡土墙稳定性、地基承载力及墙身强度验算；如果不能满足要求，则要调整截面尺寸，重新验算，直到满足要求为止。 13．简述增加挡土墙抗滑稳定性的措施。 答：增加挡土墙抗滑稳定性的措施：①设置向内倾斜的基底，可以增加抗滑力和减小滑动力，从而增加稳定性。基底倾角越大，越有利于抗滑稳定性，但应考虑挡土墙连同地基土体一起滑动的可能性，因此对地基倾斜度应加以控制。②在挡土墙基础底面设置混凝土凸榫，与基础连成整体，利用榫前土体所产生的被动土压力以增加挡土墙的稳定性。整个凸榫设置于通过墙趾与水平线成θ=45?φ/2角线和通过墙踵与水平线成φ角线所形成的三角形范围内，φ为土体内摩擦角。③改善地基，如在粘性土地基中夯打碎石，以增大基底摩擦系数。 14．简述增加挡土墙抗倾覆稳定性的措施。
答：增加挡土墙抗倾覆稳定性的措施：①展宽墙趾，在墙趾处展宽基础以增加稳定力臂，是增加抗倾覆稳定性的常用方法，但在地面横坡较陡处会引起墙高的增加。②改变墙面及墙背坡度，改缓墙面坡度可增加稳定力臂，改陡俯斜墙背或改缓仰斜墙背可减少土压力，从而增加了抗倾覆稳定性。③改变墙身断面类型或断面尺寸。当地面横坡较陡时，应使墙胸尽量陡立，这时可改用衡重式墙或墙后加设卸荷平台、卸荷板，以减少土压力并增加稳定力矩。
15．简述挡土墙的主要结构形式及其特点。
答：挡土墙的主要结构形式有重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶臂式挡土墙及轻型挡土结构。重力式挡土墙通常由砌石或素混凝土修筑而成，结构简单，施工方便，能够就地取材，墙身断面较大，作用于墙背的土压力所引起的倾覆力矩全靠墙身自重产生的抗倾覆力矩来平衡。悬臂式挡土墙一般用钢筋混凝土建造，它由立臂、墙趾悬臂和墙踵悬臂三个悬臂板组成，当墙高度较大时，为了增强立臂的抗弯性能，沿墙的纵向每隔一定距离设一道扶臂，则为扶臂式挡土墙。悬臂式挡土墙和扶臂式挡土墙的稳定主要依靠墙踵底板上的土重，而墙体内的拉应力则由钢筋承担，这类挡土墙能充分利用钢筋混凝土的受力特性，墙体截面较小。轻型挡土结构包括锚杆挡土墙、锚定板式挡土墙、加筋土挡土墙、土工织物挡土墙等，具有结构轻便且经济的特点，对地基的承载力要求相对较低。
1、 挡土墙高h=6m，墙背垂直、光滑，填土面水平，填土面作用有一连续均布荷载q=10kPa,填土的抗剪强度指标c=10kPa,φ=22o，土的容重为用γ=18KN/m3，用朗肯理论求作用在墙背的主动土压力及其作用点位置，并绘出土压力分布图。 解． 在水平面上有连续均布荷载q作用时填土层下，Z深度处，土单元所受应力为 σ1=q+rz σ3=Pa=σ1Ka?2CKa 1.09m Ka=tg2(45o?)=0.455
2令Pa=0，则qKa+rz0Ka?2cKa=0
临界深度为 ?98.7kN/m 1.64mz0=2cKa?qKarKa=2crKa?2×1010q=?=1.09m
r18×0.45518
Z=H时，σa=qKa+rHKa?2cKa=10×0.455+18×6×0.455?2×10×0.455=40.2kpa 总主动土压力为: 11(H?z0)×σa=×(6?1.09)×40.2=98.7kN/m 22总主动土压力距墙底的距离为: 11(H?z0)=(6?1.09)=1.64m
33Ea= 2． 某挡土墙墙高h=6m，墙背直立、光滑，填土面水平，墙后填土共分两层，每层厚度3m。上层土的物理力学性质指标：c1=10kPa,oφ1=25o，γ1=18KN/m3。下3层土的物理力学性质指标：c2=0,φ2=30 γ2=19KN/m。分别求主动土压力及其作用点位置，并绘出土压力分布图。 3． 挡土墙高h=7m，墙背垂直、光滑，填土面水平， 墙后填土为无粘性土，其物理力学 性质指标：c=0,φ=300,e=0.8,ds=2.7，地下水位在填土表面下的深度h1=3m，水位以上填土的含水量w=20%。求墙后土体处于主动土压力状态时墙所受到的总侧压力，并绘出侧压力分布图。
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重力式挡土墙的构造
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重力式挡土墙的尺寸随墙型和墙高而变。重力式挡土墙墙面胸坡和墙背的背坡一般选用1：0.2～1：0.3，仰斜墙背坡度愈缓，土压力愈小。但为避免施工困难及本身的稳定，墙背坡不小于1：0.25，墙面尽量与墙背平行。对于垂直墙，如地面坡度较陡时，墙面坡度可有1：0.05～1：0.2，对于中、高挡土墙，地形平坦时，墙面坡度可较缓，但不宜缓于1：0.4。采用混凝土块和石砌体的挡土墙，墙顶宽不宜小于0.4m；整体灌注的混凝土挡土墙，墙顶宽不应小于0.2m；钢筋混凝土挡土墙，墙顶不应小于0.2m。通常顶宽约为H/12，而墙底宽约为（0.5～0.7）H，应根据计算最后决定墙底宽。当墙身高度超过一定限度时，基底压应力往往是控制截面尺寸的重要因素。为了使地基压应力不超过地基承载力，可在墙底加设墙趾台阶。加设墙趾台阶时挡土墙抗倾覆稳定也有利。墙趾的高度与宽度比，应按圬工（砌体）的刚性角确定，要求墙趾台阶连线与竖直线之间的夹角θ（图6—3），对于石砌圬工不大于35°，对于混凝土圬工不大于45°。一般墙趾的宽度不大于墙高的二十分之一，也不应小于0.1m。墙趾高应按刚性角定，但不宜小于0.4m。墙体材料：挡土墙墙身及基础，采用混凝土不低于C15，采用砌石、石料的抗压强度一般不小于MU30，寒冷及地震区，石料的重度不小于20kN/m3，经25次冻融循环，应无明显破损。挡土墙高小于6m砂浆采用M5；超过6m高时宜采用M7.5，在寒冷及地震地区应选用M10。设计挡土墙在墙后填土土压力作用下，必须具有足够的整体稳定性和结构的强度。设计时应验算挡土墙在荷载作用下，沿基底的滑动稳定性，绕墙趾转动的倾覆稳定性和地基的承载力。当基底下存在软弱土层时，应当验算该土层的滑动稳定性。在地基承载力较小时，应考虑采用工程措施，以保证挡土墙的稳定性。一、作用于挡土墙上的力系计算作用于挡土墙力系，即一般的荷载和约束反力。悬臂式与扶壁式挡土墙设计悬臂式与扶壁式挡土墙，如图7—1所示，是钢筋混凝土挡土墙主要的形式，是一种轻型支挡结构物。它是依靠墙身的重量及底板以上的填土（含表面超载）的重量来维持其平衡，其主要特点是厚度小，自重轻，挡土高度可以很高，而且经济指标也比较好。6m左右用悬臂式；6m以上多用扶壁式。它们适用于缺乏石料、地基承载力低及地震地区。长期以来，悬臂式、扶壁式挡土墙在国内已开始大量应用。为论述方便，分为悬臂式、扶壁式两种类型挡土墙分别讨论。
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