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1、挡土墙选型与设计挡土墙选型与设计1 概概 述述1.1 挡土墙是指支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳挡土墙是指支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物。的构造物。挡土墙在环保工程中一般称作挡渣墙，用于支撑填埋场废弃矿渣，挡土墙在环保工程中一般称作挡渣墙，用于支撑填埋场废弃矿渣，防止渣土土体变形失稳。防止渣土土体变形失稳。1.2 挡土墙的破坏挡土墙的破坏垮塌的重力式挡墙垮塌的重力式挡墙垮塌的护坡挡墙垮塌的护坡挡墙2 挡土墙的类型挡土墙的类型按材料分：石砌、砖砌、混凝土、钢筋混凝土等按材料分：石砌、砖砌、混凝土、钢筋混凝土等按结构类型分：重力式、悬臂式、扶壁式、锚拉式等按结
2、构类型分：重力式、悬臂式、扶壁式、锚拉式等2.1 2.1 重力式挡土墙重力式挡土墙以挡土墙自身重力来维持挡土墙在力的作用下的平衡和稳定。以挡土墙自身重力来维持挡土墙在力的作用下的平衡和稳定。 墙体抗拉强度较小，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墙体抗拉强度较小，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，墙身的体积和重量都比较大。抗倾覆力矩来平衡，墙身的体积和重量都比较大。 墙高一般小于墙高一般小于5m5m 重力式挡土墙按墙背的倾斜情况分为仰斜、垂直和俯斜三种重力式挡土墙按墙背的倾斜情况分为仰斜、垂直和俯斜三种2.2 2.2 悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙
3、一般用钢筋混凝土建造，由三个悬臂板组成：立壁、墙趾悬臂和墙踵悬臂。一般用钢筋混凝土建造，由三个悬臂板组成：立壁、墙趾悬臂和墙踵悬臂。墙的稳定性主要靠墙踵底板上的土重，而墙体内的拉应力则由钢筋承担。墙的稳定性主要靠墙踵底板上的土重，而墙体内的拉应力则由钢筋承担。优点是能充分利用钢筋混凝土的受力特性，墙体截面较小。适用于墙高大于优点是能充分利用钢筋混凝土的受力特性，墙体截面较小。适用于墙高大于5m5m，地基，地基土较差的工程。土较差的工程。2.3 2.3 扶壁式挡土墙扶壁式挡土墙 当挡土墙后的填土比较高时，为了增强悬臂式挡土墙中立壁的抗弯性能，常沿墙的纵向每隔一定距离设一道扶壁，故称为扶壁式挡土墙
4、。当挡土墙后的填土比较高时，为了增强悬臂式挡土墙中立壁的抗弯性能，常沿墙的纵向每隔一定距离设一道扶壁，故称为扶壁式挡土墙。墙高大于墙高大于8m8m。 2.4 2.4 其他类型挡土墙其他类型挡土墙锚定板挡土墙锚定板挡土墙加筋土挡土墙加筋土挡土墙3 土压力计算土压力计算朗金土压力理论：墙背竖直光滑，填土面水平。朗金土压力理论：墙背竖直光滑，填土面水平。库伦土压力理论：墙后填土是理想的散粒体，滑动破裂面为通过墙踵的平面。可考虑墙背倾斜、填土面倾斜以及墙背与填土间的库伦土压力理论：墙后填土是理想的散粒体，滑动破裂面为通过墙踵的平面。可考虑墙背倾斜、填土面倾斜以及墙背与填土间的摩擦等多种因素的影响。摩擦
5、等多种因素的影响。3.1 两大计算理论两大计算理论土压力是挡土墙的主要外荷载，所以设计挡土墙时首先要确定土压力的性质、大小、方向和作用点。土压力是挡土墙的主要外荷载，所以设计挡土墙时首先要确定土压力的性质、大小、方向和作用点。土压力土压力主动土压力主动土压力静止土压力静止土压力被动土压力被动土压力E03.2 作用在挡土墙上的土压力作用在挡土墙上的土压力根据墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为以下三种：根据墙的位移情况和墙后土体所处的应力状态，土压力可分为以下三种：（1）主动土压力：当挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力，一般用表示。）主动土压力：当
6、挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力，一般用表示。滑滑 动动 面面Ea土推墙土推墙（2）被动土压力：当挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在挡土墙上的土压力，用表示。）被动土压力：当挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在挡土墙上的土压力，用表示。滑滑 动动 面面Ep墙推土墙推土（3）静止土压力：当挡土墙静止不动，土体处于弹性平衡状态时，土对墙的压力，用）静止土压力：当挡土墙静止不动，土体处于弹性平衡状态时，土对墙的压力，用E0表示。表示。E0弹性平衡弹性平衡3.3 地震时的土压力计算地震时的土压力计算地震时由于地面运动使土压力增加，在
7、挡土墙增加一个地震力地震时由于地面运动使土压力增加，在挡土墙增加一个地震力F：kGF 地震力地震力F与其他作用力一起计算，此时主动土压力：与其他作用力一起计算，此时主动土压力：222)cos()cos()sin()sin(1)cos()(cos)(cosaKaaKHE2cos21式中：式中：4 重力式挡土墙设计重力式挡土墙设计4.14.1选型选型主动土压力比较：仰斜垂直俯斜主动土压力比较：仰斜垂直俯斜挖方比较：仰斜优于俯斜挖方比较：仰斜优于俯斜填方比较：俯斜优于仰斜填方比较：俯斜优于仰斜俯斜式用于路堑（挖方）比较多，仰斜式（填方）用于路堤和路肩比较多俯斜式用于路堑（挖方）比较多，仰斜式（填方）
8、用于路堤和路肩比较多（2 2）墙的背坡和面坡选择）墙的背坡和面坡选择背坡：背坡：1 1：0.050.051 1：0.30.3面坡面坡: : 不小于不小于1 1：0.250.25面坡尽量与背坡平行面坡尽量与背坡平行（3 3）基底逆坡坡度选择）基底逆坡坡度选择土基：不大于土基：不大于1 1：1010岩基岩基: : 不大于不大于1 1：5 5（4 4）墙趾台阶）墙趾台阶墙趾高墙趾高h h和墙趾宽和墙趾宽a a的比例为：的比例为：2 2：1 1墙趾宽墙趾宽a a不得小于不得小于20204.2 4.2 构造构造（1 1）埋置深度）埋置深度应按持力层的承载力、冻结因素确定。应按持力层的承载力、冻结因素确定
9、。土基：土基：h1.0m岩基：岩基：（2 2）墙身构造）墙身构造应符合强度和稳定要求。应符合强度和稳定要求。挡土墙顶宽挡土墙顶宽0.4m（3 3）排水措施）排水措施方孔径：方孔径：50100、 100100、 150200圆孔径：圆孔径：50100孔间距：孔间距：23m（4 4）填土质量）填土质量最优采用抗剪强度高、性质稳定、透水性好的无粘性土最优采用抗剪强度高、性质稳定、透水性好的无粘性土不能采用淤泥、耕植土、膨胀土等。不能采用淤泥、耕植土、膨胀土等。（5 5）沉降缝和伸缩缝）沉降缝和伸缩缝间距：间距：1020m，缝宽：，缝宽：2030填土压实质量是挡土墙施工中的一个关键问题。填土时应分层夯
10、实。填土压实质量是挡土墙施工中的一个关键问题。填土时应分层夯实。（6 6）挡土墙材料要求）挡土墙材料要求石料：微风化石料：微风化（7 7）砌筑质量）砌筑质量错缝砌筑，砌稳安正、灰浆饱满、外露面勾缝错缝砌筑，砌稳安正、灰浆饱满、外露面勾缝砂浆：水泥砂浆砂浆：水泥砂浆 4.3 4.3计算计算抗倾覆验算抗倾覆验算抗滑移稳定验算；抗滑移稳定验算；地基的承载力验算；地基的承载力验算；墙身强度验算。墙身强度验算。抗震计算抗震计算挡土墙的计算通常包括下列内容：挡土墙的计算通常包括下列内容：（1） 抗倾覆验算抗倾覆验算绕墙趾的抗倾覆力矩与倾覆力矩之比称为绕墙趾的抗倾覆力矩与倾覆力矩之比称为抗倾覆安全系数。抗倾
11、覆安全系数。 6 . 10faxfaztzExExGKcosaazEEsinaaxEEcotffzbx0tanbzzf式中：式中：（2） 抗滑移验算抗滑移验算抗滑力与滑动力之比称为抗滑安全系数。抗滑力与滑动力之比称为抗滑安全系数。3 . 1)(tatannsGEEGK0cosaanEE式中：式中：0cosGGn0sinGGt0sinaatEE3 . 1)(tatannsGEEGK式中：式中：挡土墙基底对地基的摩擦系数，由试验确定，也可按下表确定挡土墙基底对地基的摩擦系数，由试验确定，也可按下表确定（3）地基承载力验算）地基承载力验算 与偏心受压基础验算方法相同，即：与偏心受压基础验算方法相同，
12、即：关键是基底压力的计算关键是基底压力的计算挡土墙基底压力计算挡土墙基底压力计算挡土墙重力挡土墙重力G与土压力的合力与土压力的合力E可用平行四边形法求得可用平行四边形法求得cos222aaEGEGEcossintanGEGa合力合力E分解为垂直和平行于基底的两个分力：分解为垂直和平行于基底的两个分力：0cosEEn0sinEEt垂直合力（即作用在基底上的重直合力垂直合力（即作用在基底上的重直合力N）对基底偏心距）对基底偏心距e为：为：cbe2NzExEGxcfaxfaz00cosbb 式中：式中：则挡土墙地基承载力验算如下：则挡土墙地基承载力验算如下：6beafbebNP2 . 161maxm
13、in（1）当时（梯形分布）当时（梯形分布）（2）当时（三角形分布）当时（三角形分布）6beafcNP2 . 132max注：由基底倾斜，此时的应折减注：由基底倾斜，此时的应折减0.8（4 4）墙身强度验算）墙身强度验算墙身强度验算应根据墙身材料分别按砌体结构、素混凝土结构或钢筋混凝土结构的有关计算方法进行。墙身强度验算应根据墙身材料分别按砌体结构、素混凝土结构或钢筋混凝土结构的有关计算方法进行。墙身强度验算应取墙身薄弱截面（截面转折、急剧变化处）进行。墙身强度验算应取墙身薄弱截面（截面转折、急剧变化处）进行。内容有：抗压验算、抗剪验算内容有：抗压验算、抗剪验算1 1）抗压验算）抗压验算fANa
14、I II I截面处：截面处：2 2）抗剪验算）抗剪验算AfQuVa18. 0I II I截面处：截面处：（5 5）挡土墙抗震计算）挡土墙抗震计算地震区挡土墙分别按有地震时的挡土墙和无地震时的挡土墙进行计算，选用其中截面较大者。地震区挡土墙分别按有地震时的挡土墙和无地震时的挡土墙进行计算，选用其中截面较大者。 1 1）抗倾覆验算）抗倾覆验算3 . 10wfaxfaztzFzExExGK2 2）抗滑移验算）抗滑移验算1 . 1cos)sin(00FGEFEGKtatanns6beafbebFNP2 . 161sin0maxmin当时：当时：当时：当时：6beafcFNP2 . 13)sin(20m
15、ax3 3）地基承载力验算）地基承载力验算00sinFNzFzExEGxcwfaxfaz抗压验算抗压验算fANaI II I截面处：截面处：4 4）墙身强度验算）墙身强度验算AfQuVa18. 0抗剪验算抗剪验算5 悬臂式挡土墙设计悬臂式挡土墙设计5.1 5.1 构造构造（2 2）墙身（立臂）墙身（立臂）变截面：上小下大，节约材料变截面：上小下大，节约材料上斜下平的变截面，利于排水；上斜下平的变截面，利于排水； 底板厚度与墙身下端相等。底板厚度与墙身下端相等。（3 3）墙趾与墙踵）墙趾与墙踵（4 4）排水措施）排水措施圆孔径：圆孔径：100150孔间距：孔间距：23m墙后做滤水层墙后做滤水层（
16、5 5）填土质量）填土质量最优采用抗剪强度高、性质稳定、透水性好的无粘性土最优采用抗剪强度高、性质稳定、透水性好的无粘性土不能采用淤泥、耕植土、膨胀土等。填土时应分层夯实。不能采用淤泥、耕植土、膨胀土等。填土时应分层夯实。（6 6）沉降缝和伸缩缝）沉降缝和伸缩缝间距：间距：1520m，缝宽：，缝宽：20（7 7）防滑键）防滑键抗滑移不满足要求时，可加设防滑键：抗滑移不满足要求时，可加设防滑键：宽度不小于宽度不小于3030（8 8）保护层厚度）保护层厚度墙身：不小于墙身：不小于3030底板：不小于底板：不小于5050；无垫层时不小于；无垫层时不小于7070墙趾板墙趾板立臂立臂墙踵板墙踵板凸榫凸榫 5.2 5.2计算计算确定侧压力确定侧压力墙身内力及配筋计算墙身内力及配筋计算地基的承载力验算地基的承载力验算基础板内力及配筋计算基础板内力及配筋计算抗倾覆稳定验算抗倾覆稳定验算抗滑移稳定验算抗滑移稳定验算悬臂式挡土墙的计算包括下列内容：悬臂式挡土墙的计算包括下列内容：（1） 确定侧压力确定侧压力 1）无地下水时）无地下水时21aaaEEEaaKHE2121245tan02aKaaqHKE2 2
