1、第五章 擋土墻設計 第一節 擋土墻的類型、用途及使用條件 擋土墻是為防止路基填土或者山坡土體坍塌變形失穩而修筑的墻式構造物。一、按設置位置分：路塹墻、路堤墻、路肩墻、山坡墻。1、路塹擋土墻設在山坡陡峭處，以降低邊坡高度、減少開挖量；在地質不良地段防止滑坡。 2、路堤擋土墻：防止邊坡或陡坡路堤下滑；收縮坡腳，減少填方量，減少拆遷和占地面積；防水流沖刷。 3、路肩擋土墻：防止陡坡路堤下滑；抬高路基；收縮坡角，減少填方量4、山坡擋土墻：支擋山坡覆蓋層或滑坡體下滑。三、按結構形式分： 1.重力式擋土墻：適用：地基良好，非地震和沿河 受水沖刷地區特點：依靠自重承受土壓力， 結構簡單，施工簡便 衡重式：適

2、用：山區，地面橫坡陡峭的路 肩墻、路堤、墻路塹墻。特點：利用衡重臺上部填土的下 壓作用和全墻重心的后移，增加墻身穩定，節約斷面尺寸。 二、按墻體材料分：石砌擋墻、混凝土擋墻、鋼筋混凝土擋墻、鋼板墻。2.薄壁式擋土墻：適用：墻高較大，地質條件 一般，需用一定量的鋼材。特點：自重輕，做工省。1）懸臂式 ：立壁、底板（墻 趾板、墻踵板）2）扶壁式：依靠扶壁將立壁與墻踵板連接起來，增加穩定。混凝土半重力式：適用：低墻特點：墻背少設鋼筋，墻趾展寬。3.錨定式擋土墻 1）錨桿式：鋼筋混凝土肋柱、擋板、鋼錨桿，依靠錨桿錨固在山體內拉住肋柱。 2）錨定板式 ：錨桿的固定端用錨定板固定在山體內特點：構件斷面小，

3、工程量省適用：地質不良時，石料缺乏，挖基困難，有錨固條件的。4.加筋土擋土墻：填土、填土中布置拉筋條、墻面板受力：放置拉筋材料，填土壓實，通過填土與拉筋間的摩擦作用，抵抗土的側壓力。特點：柔性結構，對地基變形隨意性大，建筑高度大。適用：缺乏石料地區，節約投資30%70%，經濟效益大。5.樁板式： 特點：有樁柱和擋板組成，利用樁柱前土的被動土壓力平衡墻后的主動土壓力。 適用：土壓力大，基礎埋深地段。6.垛式： 特點：用鋼筋混凝土預制桿件，縱橫交錯裝配成框架，內填土石，以抵抗土壓力。 適用：缺乏石料地區。7.豎向預應力錨桿式： 適用：巖質地基，多用于抗滑擋墻。特點：錨桿豎向錨固在地基中，并砌筑于強

4、身中，最后張拉錨桿，利用錨桿的彈性回縮對墻身施加預應力來提高擋墻穩定。8.土釘式：土釘、土體、護面板適用：穩定挖方邊坡或臨時支護特點：利用土釘對天然土體就地實施加固，對土體適應性強，工藝簡單，材料用量與工程量較少。一、擋土墻的構造擋土墻的構造應滿足：強度；穩定性；就地取材、結構合理、斷面經濟；施工養護方便、安全。常用重力式擋土墻：墻身、基礎、排水設施、沉降縫與伸縮縫。1.墻身構造： 墻背：仰斜、垂直、俯斜、凸形折線式、衡重式。 墻面：平面。地面較陡：直立或外傾坡度1：0.051：0.20；地面平緩：坡度1：0.201：0.35； 墻頂：最小寬度（漿砌擋土墻不小于50cm，干砌不小于60cm，混

5、凝土不小于40cm）。漿砌擋土墻墻頂用5號砂漿抹平，厚2cm；或用較大石塊砌筑，并勾縫；或用粗料石或混凝土作頂帽，厚40cm。干砌擋土墻頂部0.5m內用5號砂漿砌筑，以利穩定。 護欄：地形險峻地段，過高（6m）過長（20m），彎道處的路肩墻的墻頂設置護欄。分墻式、柱式兩種。第二節 重力式擋土墻的構造與布置 2.基礎 重視擋土墻的基礎設計，應對地質條件進行詳細調查，先做挖深或鉆探。類型：1）淺基礎：通常擋土墻可直接建造在天然地基上；2）擴大基礎：墻趾或墻踵部分加寬，臺階的高寬比3：2或2：1，地基承載力不足； 3）鋼筋混凝土底板：地基承載力過小；4）換填地基：地基為軟弱土層；5）臺階基礎：擋墻修

6、筑在陡坡上、地基為穩固、堅硬的巖石，臺階的寬度不宜小于0.5 m，高寬比不宜小于2：1；6）拱型基礎：地基有短段缺口或挖基困難時；基礎埋置深度： 無沖刷時，天然地面以下至少1米 有沖刷時，在沖刷線以下1米 受凍脹影響時，在凍脹線以下不小于0.25米 3.排水設施目的：疏干墻后土體；防止地面水下滲；防止墻后積水形成靜水壓力；消除因含水量增加產生膨脹壓力；減少季凍區填料的凍脹壓力等。主要措施：設置地面排水溝，引排地面水；夯實回填土頂面和地面松土，防止雨水及地面水下滲；路塹擋土墻墻趾前邊溝予以鋪砌加固，以防止邊溝水滲入基礎；墻身排水以排除墻后積水。漿砌擋土墻：設置墻身泄水孔；干砌擋土墻：可不設置墻身

7、泄水孔。 4.沉降伸縮逢沉降逢：為防止地基不均勻沉陷引起墻身開裂。伸縮縫：為防止墻體因砂漿硬化收縮和熱脹冷縮產生裂縫。設置：根據地形及地質情況：非巖石地基每隔10-15米；巖石地基可適當增大，但不應大于20m。縫寬：23cm。填料：膠泥填塞，瀝青麻筋或瀝青木板（滲水量大、凍寒嚴重地區）；當墻背為填石或凍寒不嚴重時，可僅留空縫，不嵌填料。 二、擋土墻的布置1.橫向布置內容：1）選定擋土墻的位置：路塹擋土墻大多設在邊溝旁；路肩墻應保證路基寬度；路堤墻應與路肩墻相對比；浸水擋土墻應保持水流順暢，不積壓河道引起局部沖刷；山坡墻設在基礎可靠處，墻高應保證墻頂以上邊坡的穩定性。2）確定墻身斷面，并繪制擋土

8、墻橫斷面圖：根據墻身形式、墻高、地基與填料的計算指標等，進行設計或套用標準圖，確定墻身斷面尺寸、基礎形式和埋置深度、布置排水設計。選擇特征斷面，繪制擋土墻橫斷面圖。特征斷面：起訖點、墻高最大處、墻身斷面或基礎形式變異處、其他必須樁號處。2.擋土墻的縱向布置內容：1）確定擋土墻的起迄點和墻長，選擇與路基或其它結構物的銜接方式。2）按地基、地形及墻身斷面變化情況進行分段，確定伸縮縫與沉降縫的位置。3）布置各段擋土墻的基礎：墻趾地面有縱坡時，基底宜作成不大于5%的縱坡；若大于5%時，可做成臺階。4）布置泄水孔和護欄的位置、數量、間距。5）標注各特征斷面的樁號，墻頂、基礎頂面、基底、沖刷線、冰凍線、設

9、計洪水位的標高等。 3.平面布置：在平面圖上，標示擋土墻與路線平面位置的關系，與擋土墻有關的地物、地貌等情況，沿河擋土墻還應標示河道及水流方向，其他防護與加固工程等。4.說明：選用設計參數的依據；主要工程量；對材料的要求；施工要求及注意事項。三、擋土墻的設計步驟：1.根據情況，通過技術經濟比較，確定墻趾位置；2.測繪墻趾處的縱斷面線，核對橫斷面，收集墻趾處的地質和水文等資料；3.選擇墻后填料，確定計算參數；4.進行擋墻斷面形式、構造和材料設計，確定計算參數；5.進行擋墻縱向布置；6.初擬擋墻斷面尺寸，并驗算；7.繪制擋墻立面、橫斷面、平面圖。第三節 擋土墻設計依據一、作用：（一）作用類型：1.

10、永久作用：1）一般地區：（1）擋土墻結構自重G及位于墻上的恒載（2）填土重力（3）作用于墻背上的主動土壓力Ea（4）預加力（5）混凝土收縮及徐變影響力（6）基底的法向反力N及摩擦力T 2）浸水地區： 還包括擋土墻及墻后填料的水浮力,靜水壓力，（滲水性土作填料時，靜水壓力不予考慮）。 2.可變作用：季節性作用于擋土墻上的各種作用1）基本可變作用：車輛荷載及人群荷載引起的土壓力；2）其他可變作用：洪水時的靜水壓力和浮力、動水壓力、流水壓力、波浪沖擊力、凍脹壓力、冰壓力，溫度影響力等；3）施工荷載：與施工有關的臨時荷載；3.偶然作用：偶然出現的力。 如：地震力、水流漂浮物的撞擊力、滑坡和泥石流作用力

11、、作用于墻頂護欄的車輛碰撞力。（二）常用作用效應組合：組合：擋土墻結構自重、墻上的恒載、填土重力、土側壓力及其它永久作用相組合。組合：組合+基本可變作用（車輛荷載）組合：組合+其他可變作用、偶然作用考慮原則：根據擋土墻所處的具體工作條件、最不利組合，一般地區 ，僅考慮永久作用；浸水地區 ，考慮其他可變作用；地震區 ，考慮地震力。 二、墻后填料計算參數1.內摩擦角和容重：最好采用實測值；無實測條件時，可參考經驗值。2.墻背與填料間的摩擦角:視墻背粗糙度、填料性質、墻后排水條件而定；無實驗資料時，可參考經驗值。墻背光滑，排水不良： =（01/3）片、塊石砌體，墻背粗糙，排水良好： =（1/31/2

12、）干砌片、塊石，墻背很粗糙，排水良好： =（1/22/3）第二破裂面，無滑動，排水良好： = 三、擋土墻的設計狀態1.定義：擋土墻結構超過某一特定狀態，致使擋土墻不能正常使用或在正常維護下不能滿足正常使用要求，該特定狀態稱為極限狀態，分承載能力極限狀態和正常使用極限狀態。1）承載能力極限狀態：與安全性有關的最大承載狀態；組成構件發生塑性變形致使其他幾何形狀發生顯著改變。2）正常使用極限狀態：與適應性和耐久性有關的狀態，擋土墻及其組成構件在使用功能上允許達到的某個限值的極限狀態。2.極限狀態的分項安全系數法公式：四、作用分項系數：五、等代均布土層厚度： h0=q/式中：qH2m時，取20kpa；

13、H10m時，取10kpa；H在210m之間時，用內插法計算。第四節 重力式擋土墻的設計方法 一、重力式擋土墻斷面尺寸設計程序： 1.根據經驗或標準圖，初擬尺寸；2.計算土壓力；3.進行驗算；4.當驗算結果滿足要求時，初擬尺寸可作為設計尺寸；當驗算結果不滿足要求時，采取適當的措施使其滿足要求，或重新擬定尺寸，重新驗算，直至滿足要求為止。二、庫倫土壓力：土壓力類別：主動土壓力、被動土壓力、靜止土壓力。1.主動土壓力：當擋土墻受土體側壓力作用向外位移或傾覆時，作用于墻背的土壓力。2.靜止土壓力：當擋土墻在原來位置而不產生位移時，作用于墻背的土壓力。3.被動土壓力：當擋土墻由于外力作用向土體擠壓移動時

14、，土體對墻的抗力。庫侖理論的假定為： 1.假設墻背填料為均質散粒體， 僅有內摩擦力，而無粘聚力。 2.當墻背向外移動或饒墻趾外傾時， 墻背填料會出現一個通過墻踵的 破裂面，視為平面。 3.破裂面上的滑動土楔體，視為剛 性體，在外力作用下無壓縮或伸張 變形。根據靜力平衡條件，確定土 楔體處于極限平衡狀態時墻背的主動土壓力。4.通過墻鍾，假擬若干個破裂面，其中使主動土壓力最大的破裂面為最危險破裂面.dE/ds=0 ，求得破裂面的位置和主動土壓力值。5.假設土壓力沿墻高呈直線分布，土壓力作用在墻高的下三分點處（土楔上無荷載作用時），與墻背線夾角為庫侖理論適用范圍：1.概念簡單明了，適用范圍廣。 可以

15、解算各種墻背情況、不同墻后填料表面形狀和荷載作用情況下的主動土壓力。 2.適用于砂性土，計算主動土壓力與實際情況較接近。 粘性土，誤差不大，影響因數多，缺乏實踐經驗。 3.庫侖理論適用于剛性擋土墻。 柱板式，錨桿式和錨定板式柔性擋土墻需作假設。（一）計算圖示：（二）粘質土土壓力計算:1.綜合內摩擦角法：方法：通常將內摩擦角與單位粘聚力換成比實有摩擦角值大的“等效內摩擦角”，按砂性土公式來計算。將粘性土的內摩擦角增大510，或直接采用表2-5-4值。換算原則：抗剪強度相等或土壓力相等。2、力多邊形法。三、擋土墻穩定驗算：（一）抗滑穩定性驗算：驗算基底摩擦阻力抵抗擋土墻滑移的能力1.極限狀態法:2

16、.容許狀態法：3.增加抗滑穩定性措施：1）設置向內傾斜基底：土質基底不陡于1：5，巖石基不陡于1：3。此時：ExEyEaWT N巖石地基，基地斜率不大于1：3。浸水地基，0.5，不宜采用傾斜基地；0.5 0.6，基地斜率不大于1：10； 0.6，不大于1：5。2）設置混凝土凸榫基礎：混凝土凸榫與基礎連成整體，利用凸榫前土體產生的被動土壓力增加抗滑穩定性。3）更換基底土層：以增大基礎底面與地基的摩擦系數。4）改變墻身斷面形式和尺寸，但收效不大，也不經濟。（二）抗傾覆穩定性驗算：擋土墻抵抗繞墻趾向外轉動而傾覆的能力。1.極限狀態法：2.容許狀態法抗傾覆穩定系數：3.增加抗傾覆穩定性的措施：1）加寬

17、墻趾：寬度不小于20cm；高度由夾角控制，砌體不大于35，混凝土不大于40 。 2)改變墻面或墻背坡度。如：改緩墻面坡度；改陡俯斜墻背或改緩仰斜墻背。 3)改變墻身斷面形式。如：改為衡重式或在墻后加設卸荷平臺。（三）基底應力及偏心距驗算：為了保證擋土墻基底應力不超過地基承載能力，應進行基底應力驗算；且為了避免擋土墻不均勻沉陷，應控制基底合力偏心距。1.合力偏心距：2.基底應力：3.改善基底應力或偏心距過大的措施為： 1）加寬基底，調整偏心距及減小壓應力； 2）改變墻背坡度或斷面型式，以減小偏心距； 3）加固地基或換填地基，以提高地基承載能力（四）墻身斷面強度驗算：控制斷面： 墻身底部、二分之一墻高處、斷面形狀突變處。方法：同結構設計。112233課程設計 某三級公路，路基寬8.5m，路肩寬0.5m，擬設計一段路堤墻。墻身構造：