1、擋土墻設計第8-1節概述一、擋土墻的分類及用途為防止路基填土或山坡土體坍塌而修筑的承受土體側壓力的墻式構造物，稱為擋土墻。在公路工程中，它廣泛地 用于支撐路堤填土或路塹邊坡，以及橋臺、隧道洞口和河流堤岸等處。路基工程中，擋土墻的建筑費用較高， 故路基設計時，應與其他可能的工程方案進行技術經濟比較，擇優選定。公路工程中的擋土墻主要按下述幾種方法進行分類。按照擋土墻設置的位置，擋土墻可分為：路塹墻、路堤墻、路肩墻和山坡墻等類型，如圖2-5-1所示。iy 2-5-14直指土墻的歸宜 G路至墻；口解堤墻；虛線為蹈肩墻內路用璃E）反水檔上堵；聲也坡擋上噴汨機沿持土用K1 2-5-2加肥士指上端按照結構形

2、式，擋土墻可分為：重力式擋土墻、錨定式擋土墻、薄壁式擋土墻、加筋土擋土墻等。按照墻體材料，擋土墻可分為：石砌擋土墻、混凝土擋土墻、鋼筋混凝土擋土墻、鋼板擋土墻等。擋土墻各部分名稱如圖 2-5-1a）所示。靠回填土或山體的一側面稱為埔背；外露的一側面稱為墻面.也稱墻胸； 墻的頂面部分稱為墻頂；墻的底面部分稱為基底或墻底；墻面與墻底的交線稱為墻趾；墻背與墻底的變線稱為墻踵；墻背與鉛垂線的夾角稱為墻背傾角a。擋土墻設置位置不同，其用途也不相同。路塹墻設置在路塹邊坡底部，主要用于支撐開挖后不能自行穩定的山坡，同時可減少挖方數量，降低挖方邊坡 的高度（圖2-5-1a）。路堤墻設置在高填土路提或陡坡路堤的

3、下方，可以防止路堤邊坡或路堤沿基底滑動，同時可以收縮路堤坡腳， 減少填方數量，減少拆遷和占地面積（圖2-5-1b）。路肩墻設置在路肩部位，墻頂是路肩的組成部分，其用途與路堤墻相同。它還可以保護臨近路線的既有的重要 建筑物（圖2-5-1c）。沿河路堤，在傍水的一側設置擋土墻，可以防止水流對路基的沖刷和侵蝕，也是減少壓縮河床 的有效措施（圖2-5-1d）。山坡墻設置在路塹或路堤上方，用于支撐山坡上可能坍滑的覆蓋層、破碎巖層或山體滑坡（圖2-5-1e、圖2-5-1f）。二、擋土墻的使用條件L重力式搭土墻重力式擋土墻依靠墻身口重支撐土壓力來維持 技穩定一般多用片（塊）有砌筑，在缺乏石料的地區 有時也用

4、混凝土修建目圖2*1所示的擋土墻均為重 力式擋土墻“重力式擋土崎形式筒單，施工方便，可 就地取材，適應性較強，故被廣泛應用,但其用工數殳 較大,對地基的承載能力要求較高；匕加筋土檔土墻加筋土擋土墻是填土 ，拉筋、面板三者的結合 體，如圖2.5-2所示.填土和拄筋之間的摩擦力改 善了土的物理力學性質，而使得填土與拉筋結合為一個整體。在這個整體中起控制作用的是填土與拉筋之間的摩擦力。面板的作用是阻擋填土坍落擠出，迫使填土與拉筋結合為整體。加筋土擋土墻屬于柔性結構，對地基變形適應性大，建筑高度大，具有省工、省料、施工方便、快速等優點, 適用于填土路基。3.錨定式擋土墻錨定式擋土墻可分為錨桿式和錨定板

5、式兩種。錨桿式擋土墻是由預制的鋼筋混凝土立柱、擋土板構成墻面，與水平或傾斜的鋼錨桿聯合組成，如圖2-5-3a）所示。錨桿的一端與立柱連接，另一端被錨固在山坡深處的穩定巖層或圖2-5-3錨定式出上身 口卜錨訐式擋土幃也）描定強式鴇土墻土層中。墻后側向土壓力由擋土板傳結立柱，由錨桿與穩定巖層或上層之間的錨固力，使墻獲得穩定。它適用于墻 高較大，缺乏石料或挖基困難地區，具有錨固條件的路塹擋土墻。錨定板式擋土墻是由鋼筋混凝土墻面、鋼拉桿、錨走板以及其間的填土共同形成的一種組合擋土結構，如圖 2-5-3b）所示。它借助于埋在填土內的錨定板的抗拔力抵抗側土壓力，保持墻的穩定。錨定式擋土墻的特點在于構件 斷

6、面小，工程量省，不受地基承載力的限制，構件可頂制.有利于實現結構輕型化和施工機械化。它適用于缺乏石 料地區的路肩墻或路堤墻；4.薄壁式擋土墻薄壁式擋土墻屬于鋼筋混凝土結構，可以分為懸臂式和扶壁式兩種。困工小4薄壁式擋土墻A息髀式檔上墻山找壁式擋上埒懸臂式擋土墻由立壁,墻趾板和墻 施板三個部分組成，如圖2-54G所示丘 當墻身較高時，沿墻長每隔-定距尚加 設挾壁（肋板H車接培面板及睡板,構成 扶壁式擋土墻，如圖2-5db）所示口薄壁 式擋土墻結構的穩定不是依奈本身的野 重量，主要依靠墻踵板上的填土更量來我 保證它具有斷曲尺寸較小,自重輕. 能修建在較弱的地基上等優點,適用于 城市或缺乏石料的地區

7、口其缺點是需 耗用一定數用的水泥和鋼筋，施工工藝 較為復雜。第8-2節重力式擋土墻的構造與布置常用的重力式擋土墻，一般由墻身、基礎、排水設施和沉降、伸縮縫等幾部分組成。（一）墻身1 .墻背2-5-5根據墻背傾斜方向的不同，墻身斷面形式可分為仰斜、垂直、俯斜、凸形折線式和衡重式等幾種.如圖 所示。以仰斜、垂直和俯斜式三種不同的墻背所受的土壓力分析，在墻高和墻后填料等條件相同時，仰斜墻背所受的 土壓力為最小，垂直墻背次之，俯斜墻背較大；因此仰斜式的墻身斷面較經濟。用于路塹墻時，墻背與開挖的臨時 邊坡較貼合，開挖量與回填量均較小。但當墻趾處地面橫坡較陡時，采用仰斜式墻背會增加墻高，斷面增大。故仰 斜

8、墻背適用于路塹墻及墻趾處地面平坦的路肩墻或路堤墻。仰斜墻背的坡度愈緩，所受的土壓力愈小，但施工愈困 難，故仰斜墻背的坡度不宜緩于 1: 0.3。俯斜墻背所受的土壓力較大，相對而言，俯斜墻背的斷面比仰斜式要大。但當地面橫坡較陡時，俯斜式擋土墻可 采用陡直的墻面，從而減小墻高。俯斜墻背的坡度緩些固然對施工有利，但所受的土壓力亦隨之增加，致使斷面增 大，因此墻背坡度不宜過緩，通常控制 a<21°48'（即1: 0.4）。垂直墻背的持點介于仰斜和俯斜墻背之間。凸形折線墻背系將仰斜式擋土墻的上部墻背改為俯斜，以減小上部斷面尺寸，故其斷面較為經濟，多用于路塹 墻，也可用于路肩墻。衡

9、重式墻背可視為在凸形折線式的上下墻之間設一衡重臺，并采用陡直的墻面。上墻俯斜墻背的坡度通常為 1： 0.251: 0.45,下墻仰斜墻背的坡度一般在 1: 0.25左右，上下墻的墻高比一般為2: 3。適用于山區地形陡峻處的路肩墻和路堤墻，也可用于路塹墻。2 .墻面墻面一般為平面，墻面坡度除應與墻背的坡度相協調外， 還應考慮到墻趾處地面的橫坡度（影響擋土墻的高度）。 當地面橫坡度較陡時，墻面可直立或外斜 1: 0.051: 0.20,以減少墻高；當地面橫坡平緩時，一般采用 1: 0.201: 0.35較為經濟。3 .墻頂重力式擋土墻可采用漿砌或干砌垮工。墻頂最小寬度，漿砌時邊不小于50cm;干砌

10、時應不小于 60cm。干砌擋土墻的高度一般不宜大于6m。漿砌擋土墻墻頂應用5號砂漿抹平，或用較大石塊砌筑，并勾縫。漿砌路肩墻墻頂宜采用粗料石或混凝土彳物或頂帽，厚度取 40cm o干砌擋土墻頂部 50cm厚度內，宜用5號砂漿砌筑，以求穩定。4 .護欄為增加駕駛員心理上的安全感，保證行車安全，在地形險峻地段的路肩墻，或墻頂高出地面6m以上且連續長度大于20m的路肩墻，或彎道處的路肩墻的墻頂應設置護欄等防護設施。護欄分墻式和柱式兩種，所采用的材料， 護攔高度、寬度，視實際需要而定。護欄內側邊緣距路面邊緣的距離，應滿足路肩最小寬度的要求。（二）基礎地基不良和基礎處理不當，往往引起擋土墻的破壞，因此，

11、應重視擋土墻的基礎設計。基礎設計的程序是：首 先應對地基的地質條件作詳細調查，必要時須做挖探或鉆探，然后再來確定基礎類型與埋置深度。1 .基礎類型當地基承載力不足且墻趾處地形平坦時，擋土墻大多數都是直接砌筑在天然地基上的淺基礎。為減少基底應力和增加抗傾覆穩定性，常常采用擴大基礎，如圖2-5-6a）所示，將墻趾部分加寬成臺階，或墻趾墻踵同時加寬，以加大承壓面積。加寬寬度視基底應力需要減少的程度和加寬后的合力偏心距的大小而定，一船不小于 20cmo臺階高度按基礎材料的剛性角的要求確定，對于磚、片石、塊石、粗料石砌體，當用低于5號的砂漿砌筑時，用J性角應不大于35° ;對混凝土砌體，應不大

12、于40以由35小擋士堵亂礎彩血當地基壓應力超過地基承載力過高 時，需要的加寬值較大，為避兔加寬部分的 臺階過高,可采用鋼筋混凝土底板基礎、如 圖電h）所示.其厚度由剪力和主拉應力 控制，當擋土墻修筑在陡坡匕而地基乂為穩定、堅硬的巖石時,為節省將和基坑開©部大基礎網筋傕靛土底板白肺感基鼬汩禽形基刷（縱斷挖數量，可采用分階形基礎.如圖2-5-6G此所示。臺階的高寬比應不大于2： 1.臺階寬度不宜小于50cm。最下一個臺階的寬度應滿足偏心距的有關規定，并不宜小于1.52.0m。如地基有短段缺口 （如深溝等）或挖基因難（如局部地段地基軟弱等），可采用拱形基礎，如圖2-5-6d）所示，以石砌拱

13、圈跨過，再在其上砌筑墻身。但應注意土壓力不宜過大。以免橫向推力導致拱圈開裂。設計時應對拱圈予以驗 算。當地基為軟弱土層，如淤泥、軟粘土等，可采用砂礫、碎石、礦渣或石灰土等材料予以換填，以擴散基底壓應 力，使之均勻地傳遞到下臥軟弱土層中。2 .基礎埋置深度擋土墻基礎，應視地形、地質條件埋置足夠的深度，以保證擋土墻的穩定性。設置在土質地基上的擋土墻，基底埋置深度應符合下列要求：無沖刷時，一般應在天然地面下不小于1.0m;有沖刷時，應在沖刷線下不小于1.0m;受凍脹影響時，應在冰陳線以下不小于0.25m。非冰脹土層中的基礎，例如巖石、卵石、礫石、中砂或粗砂等，埋置深度可不受凍深的限制。擋土墻基礎設置

14、在巖石上時，應清除表面風化層；當風化層較厚難以全部清除時，可根據地基的風化程度及其 相應的容許承載力將基底埋在風化層中。當墻趾前地面橫坡較大時，基礎埋置深度用墻趾前的安全襟邊寬度l來控制，以防地基剪切破壞。襟邊寬度見表2-5-1。擋土墻安全褸邊寬度表%54電阻情也安全襟邊寬iCm）基妣埋深ht m）示意國轉用化的硬質巖石0.25-0.60.251)風化打打或靴屈巖心O.fr- 10u.c堅塞的福粒土.0-2,0ILO11（三）排水設施擋土墻的排水處理是否得當，直接影響到擋土墻的安全及使用效果。因此，擋土墻應設置排水設施，以疏干墻 后坡料中的水分，防止地表水下滲造成墻后積水，從而使墻身免受額外的

15、靜水壓力；消除粘性土填料因含水量增加 產生的膨脹壓力；減少季節性冰凍地區填料的凍脹壓力。擋土墻的排水設施通常內地面排水和墻身排水兩部分組成。地面排水可設置地面排水溝，引排地面水；夯實回填土頂面和地面松土，防止雨水和地面水下滲，必要時可加 設鋪砌；對路塹擋土墻墻趾前的邊溝應予以鋪砌加固，以防止邊溝水滲入基礎。墻身排水主要是為了迅速排除墻后積水。漿砌擋土墻應根據滲水量在墻身的適當高度處布置泄水孔。如圖2-5-7所示。泄水孔尺寸可視泄水量大小分別采用 5cmX 10cm> 10cmX 10cm、15cm X20cm的方孔, 或直徑570cm的圓孔。泄水孔間距一般為 23M,上下交錯設置。最下排

16、泄水孔的底部應高出墻趾前地面0.3m；當為路塹墻時，出水口應高出邊溝水位 0.3m：若為浸水擋土墻.則應高出常水位以上 0.3m,以避免墻外水流倒灌。為防止水分滲入地基，在最下一排泄水孔的底部應設置30cm厚的粘土隔水層。在泄水孔進口處應設置粗粒料反濾層，以避免堵塞孔道。當墻背填土透水性不良或有凍月可能時，應在墻后最低一排泄水孔到墻頂0.5m之間設置厚度不小于0.3m的砂、卵石排水層或采用土工布。圖之5/泄水孔及排水層21 / 20干砌擋土墻圍墻身透水可不設泄水孔。擋墻排水孔（四）沉降縫和仲縮縫為了防止因地基不均勻沉陷而引起墻身開裂，應根據地基的地質條件及墻高、 墻身斷面的變化情況設置沉降縫；

17、為了防止垮工砌體因砂漿硬化收縮和溫度變化而產生裂縫，須設置伸縮縫。通常把沉降縫與伸縮縫合并在一起，統 稱為沉降伸縮縫或變形縫。沉降伸縮縫的間距按實際情況面定，對于非巖石地基，宜每隔1075m設置一道沉降伸縮縫；對于巖石地基，其沉降伸縮縫間距可適當增大。沉降伸縮縫的縫寬一般為23cm。漿砌擋土墻的沉降伸縮縫內可用膠泥填塞，但在滲水量大、凍害嚴重的地區，宜用瀝青麻筋或瀝青木板等材料，沿墻內、外頂三邊填塞，填 深不宜小于15m；當墻背為填石且凍害不嚴重時，可僅留空隙，不嵌填料。對于干砌擋土墻，沉降伸縮縫兩側應選平整石料砌筑，使具形成垂直通縫。沉降縫二、擋土墻的布置擋土墻的布置是擋土墻設計的一個重要內

18、容，通常是在路基橫斷面圖和墻趾縱斷面圖上進行，個別復雜的擋土墻尚應作平面布置。（一）橫向布置橫向布置主要是在路基橫斷面圖上進行，其內容有：選擇擋土墻的位置、確定斷面形式、繪制擋土墻橫斷面圖1 .擋土墻的位置選擇路塹擋土墻，大多設置在邊溝的外側。路肩墻應保讓路基寬度布設。路堤墻應與路肩墻 進行技術經濟比較，以確定墻的合理位置。當路堤墻與路肩墻的墻高或垮工數量相近，其基礎情況亦相仿時，宜做 路肩，因為采用路肩墻可減少填方和占地；但當路堤墻的墻高或垮工數量比路肩墻顯著降低，且基礎可靠時，則宜 做路堤墻。浸水擋土墻應結合河流情況布置，以保持水流順暢，不致擠壓河道而引起局部沖刷。山坡擋土墻應考慮 設在基

19、礎可靠處，墻的高度應保證墻后墻頂以上邊坡的穩定性。2 .確定斷面形式，繪制擋土墻橫斷面圖不論是路堤墻，還是路肩墻.當地形陡峻時，可采用俯斜式或衡重式；地形平坦時，則可采用仰斜式。對路塹 墻來說，宜采用仰斜式或折線式。擋土墻橫斷面圖的繪制，選擇在起訖點、墻高最大處、墻身斷面或基礎形式變異處，以及其他必須樁號處的橫 斷面圖上進行。根據墻身形式、墻高和地基與填料的物理力學指標等設計資料，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，布置排水設施，指定墻背填料的類型等。（二）縱向布置縱向布置主要在墻趾縱斷面圖上進行，布置后繪制擋土墻正面圖，如圖 2-5-8所示。*段長分段/I分段長貼第

20、 rLra 2-58擋土墻正面圖1 .確定擋土墻的起訖點和墻長，選擇擋土墻與路基或其他結構物的連接方式。路肩墻與路塹連接應嵌入路塹中 23m；與路堤連接采用錐坡和路堤銜接；與橋臺連接時.為了防止墻后回填土從橋臺尾端與擋土墻連接處的空隙中溜出，應在臺尾與擋土墻之間設置隔墻及接頭墻。路塹擋土墻在隧道洞口比結合隧道洞門、翼墻的設置情況平順銜接；與路塹邊坡銜接時，一般將墻頂逐漸降低到 2m以下，使邊坡坡腳不致于伸人邊溝內，有時也可用橫向端墻連接。2 .按地基及地形情況進行分段，布置沉降伸縮縫的位置。3 .布置各段擋土墻的基礎。沿擋土墻長度方向有縱坡時，擋土墻的縱向基底宜做成不大于5%的縱坡。當墻址地面

21、縱坡不超過 5%時.基底可按此縱坡市置；若大于 5%時，應在縱向挖成臺階，臺階的尺寸隨地形而變化，但其高寬比不宜大于1: 2。地基為巖石時，縱坡雖不大于 5%,為減少開挖，也可在縱向做成臺階。1.布置泄水孔和護欄（護樁或護墻）的位置，包括數量、尺寸和間距。5.標注各特征斷面的樁號，及墻頂、基礎、基底、沖刷線、冰凍線相設計洪水位的標高等。（二）平面布置對于個別復雜的擋土墻，如高的、長的沿河擋土墻和曲線路段的擋上墻.除了橫、縱向布置外，還應作平面布 置，并繪制平面布置圖。在平面圖上，應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，以及其他防護、

22、加固工程等。在擋土墻設計圖紙上，應附有簡要說明，說明選用擋土墻設計參數的依據，主要工程數量，對材料和施工的要 求及注意事項等.以利指導施工。1 .根據具體情況，通過技術和經濟比較，確定墻趾位置；2 .測繪墻趾處的縱向地面線，核對路基橫斷面圖，收集墻趾處的地質和水文等資料；3 .選擇墻后填料，確定填料的物理力學計算參數和地基計算參數；4進行擋土墻斷面形式、構造和材料設計，確定有關計算參數；5進行擋土墻的縱向布置；6用計算法或套用標堆圖確定擋土墻的斷面尺寸；7繪制擋土墻立面、橫斷面和平面圖。第 8-3 節 重力式擋土墻計算當擋土墻的位置、墻高和斷面形式確定后，擋土墻的斷面尺寸可通過試算的方法確定，

23、其程序是：根據經驗 或標準圖，初步擬定斷面尺寸；計算側向土壓力；進行穩定性驗算和基底應力與偏心距驗算；當驗算結果滿 足要求時，初擬斷面尺寸可作為設計尺寸；當驗算結果不能滿足要求時，采取適當的措施使其滿足要求，或重新擬 定斷面尺寸，重新計算，直至滿足要求為止。、庫侖主動土壓力計算擋土墻是支擋土體的結構物，它的斷面尺寸與穩定性主要取決于土壓力；擋土墻的位移情況不同，可以形成不同性質的土壓力。當擋土墻受土體側壓力作用向外位移或傾覆時，土壓力隨之減小，直到墻后土體達到向下滑動的極限平衡狀態時作用于墻背的土壓力稱為主動土壓力；當擋土墻由于外力作用（如拱橋橋臺受到拱圈的推力）向土體擠壓移動時，土壓力隨之增

24、大，直到墻后土體達到向上滑動的極限平衡狀態時，土體對墻的抗力稱為被動土壓力；當擋土墻在原來位置面不產生位移時，作用于墻背的土壓力稱為靜止土壓力。路基擋土墻都可能向外位移或傾覆，墻背受到的土壓力為主動土壓力。對于墻趾前土體的被動土壓力（即墻前土的反推力），為偏于安全，往往略去不計。擋土墻承受的主動土壓力，一般可按庫侖理論計算。庫侖土壓力理論假定：墻后填土是松散的、勻質的砂性土；墻體產生位移使墻后填土達到極限平衡狀態，將形成一個滑動土楔體ADC ，如圖 2-5-9 所示；其滑裂面是通過墻腳的兩個平面，一個是墻背AD 面另個是通過墻腳的AC 面；滑動土楔體是一個剛性整體。根據土楔體靜力平衡條件，可解

25、出墻背上的土壓力。本節結合路基擋土墻的設計，介紹庫侖主動土壓力計算方法的具體應用。(一)三種常見邊界條件下主動土壓力的計算】路望墻或路堤墻，破裂面交于邊坡內計算圖式及土壓力分布圖形如圖2.59所示。破裂角：夕= 9(r-F-(2-5-1)_ /tanQ - B)lan( 9 - 6) + cot( 8 - a ) 1 + En(a + 3)cot(5-a) - tan( <p - /?) ane _1 + tan(a + 6)tan(g - 0) + cot(<p - a)(262) 主動土壓力：(2.5-3)(2-5-4)(2-5-5)E =5 丫mK, E* = Eccs( a

26、 + 3), E, = £sin(a + fi)主動土壓力系數:K =1(產-a)e2小厝秘S帝土壓力作用點：小，Z尸8 - Z.tana式中：/墻后填料的容重,kN/n?；中填料的內摩擦角.(。)；B墻背與填料間的摩擦角，(°);B墻后填料表面的傾斜角.(。)：a墻背傾斜角，(。),俯斜墻背a為正，仰斜墻背a為負；H擋土墻高度,m。2 .路肩墻,破裂面交于荷載內計算圖式及土壓力分布圖形如圖25J0所示“(2-5-7)(2-5-8)圖259珞墩墻或路堤墻:破裂面交于邊城內)ra 2-5-10路由墻破裂間交于苻較內)tend = _ tana> ± J tan

27、s) (tancu - tana),+3(2-5-6)切< 90°時取正號M > 90°時取負號gE = yH2KK & = £cns(a + 8). % = Esin(a + 3)“+ 3)/.幻.、”.,26。式中：麗上*二卜次.上丫 二七- Ztana等代均布土層厚度，皿其他符號意義同前，3.路提墻，破裂面交丁荷載內il算圖式及土壓力分布圖形如圖2冬11所示。tang = - tan山 * v' （cot + tanw） （lantu + A）, 卬=中 +。+ 1 中< 90"時取正號i m > 90P時取

28、負號otib + 2而(b + d)i”(H + 2s + 2) tanaM+a)H + a +麗林”入_總+3)*£；=后臺詁0 + 3)始(®k _1+法門 Alj 2MR-宙就£十如)3* 3-'人1e H 口 一2H 中I J> 一 <2皿11.d> rr f j拉l = I n 7 t &2 = - -£i+ ftj = H - flr| -tanff + tatia ranj + tani0（H-瓦戶十月0&（3姐-2H）其他邊界條件及第二破裂面土壓力計算公式可a參閱公路設計手冊路基.（二耕質土土壓力

29、計算憚侖士壓力理論假定端后填料只有內摩擦角而 無粘結力,它適用于中、粗粒土填料的擋土墻.為了 考慮粘結力對土壓力的影響，可按以下方法近似計 算粘性土的主動土壓力。I.換算內摩擦角法目前,由于粘結力的數值那以恰當地確定，同時 又缺乏粘性土計算方法設il擋上墻的實踐經驗,通 常都采用換算內摩擦角法來計算粘性土的主動土壓 力，亦即增大內摩擦角的數值.把粘結力的影啊考慮在內摩擦角這一參數內，按砂性土的公式計算其 主動土壓力。(2-5 (2-5-10)(2-5-U)(2-5-13)(2-5-14)(2-5-15),Z1 =- Z June?IS 2 5-H 路提畸（鞋裂曲登荷載內可以按換算前后土的抗剪強

30、度相等的原則或土壓力相等的原則來計算換算內摩擦角W D值；通常把粘性土的內摩擦角值增大5° 10°。作為換算內摩擦角，或取換算內摩擦角值為30° 35° 。此法雖然簡單，但是，由于影響土壓力數值的因素是多方面的，采用上述換算內摩擦角值，只與某一特定的墻高相適應，對于墻高小于6m的矮墻是偏于安全的，對于墻高大于6m的高墻則偏于危險。因此，對于矮墻尚可采用這個數值，而對于高墻則應按墻高酌情降低換算內摩擦角，最好核實際的c、W值計算粘性土的主動土應力。1.力多邊形法（數解法）圖2-5/2粘性.上正力H算圖式考慮凝聚力的土壓力計算方法，可仍 以庫侖理論為基礎，假

31、設破裂面為平面。 當墻身向外有足夠的位移時，粘性土土層 的頂部會出現拉應力，并進而產生豎直裂 縫。裂縫的深度達拉應力趨于零處，可按 式(2-516)確定.hc - tan(450 + )(2-5-16)式中：c墓料的單位粘結力，kN/n?。在垂直裂縫區鼠的范圍內，豎直面.匕 的側壓力等于零，因此在此范圍內不計土壓力。以庫侖理論為基礎，按靜力平穩條件，由力多邊形可求得作用于墻背的主動土壓力 如圖2-5-12所示。(2-5-17)r r88( 6 - °) “ccss乜 7 =sin(6 + 3)- sin(6 + s)式中：E不上粘結力時的主動土壓力,kN;E'cSBC-c粘結

32、力的作用而減少的土壓力，kN;G土楔重力(土楔上有荷載時,包括荷載重力),kN。墻背與填料之間的凝聚力由于難以如實確定，在.匕述算式中均忽略不計。粘性土土壓力 計算公式可閱公路設計手冊路基。(三)計算參數在土壓力計算中，計算參數對計算結果影響很大，應盡量根據填料試驗側定的物理力學數 據進行計算。當無試驗資料時，可參照表25-2選用°各種填料的容罐和計算內摩擦角表2-5-2填料類型計算內摩擦魚,容承kN/m,柚質土埔高月W 6m35。好17堵島/ > 6mXT 35 °17砂類土35。18砂礫、卵石土35c.政18- 19碎石土或不易風化的巖石碎塊鈔45°19

33、碎石或不易風化的石塊45嘰 50P20注：1.墻后為非回填土時，應采用天然上的容重及內摩擦角.見現彳然公路橋涵地基與基礎沒訃燒范;2.表中粘質上的計算內摩擦角為換算內摩擦角”墻背與填料之間的摩擦角合,視墻背粗糙程度和排水條件而定，無成驗資料時，可按下式 計算：石砌墻背或混凝土墻背，排水良好：(2-5-J8)二、車輛有載換算車輛荷載在擋土墻后填料的破壞棱體上引起的側后力，可按下式換算成等代均布土層厚 度加計算：一叫¥5-19)式中：始等代均布土層厚度，m;7墻后填料容重,kN/m3;如墻后填料（不計車輛或履帶荷載）的破壞棱體長度,m,對于路堤式擋土墻為破壞棱體范圍內的路基寬度部分，2口

34、士 （"+ Gt叨8 +-機對于路肩堵.Lq - H（lan& + Una ）;B擋土堵的計算長度,m：£布置在X4畫積內的輪載或履帶荷載，kN,如圖35/3所示口a 5 口S 2-5-13車輛荷載換算與布置（尺寸單位:m）用擋土墻計算長度；斯汽午前后軸之間距離*墻噩面填土高度4-邊被水平竟度”汽車葭蜃橫向分希寬度擋土墻的計算長度，取下述兩種長度的較大者：1 .取擋土墻的分段長度（系指兩沉降伸縮縫間的距離 ），但應不大于15m。2 .取一輛重車的擴散長度，擴散長度可按以下兩式計算，但當擴散長度大于15m時，仍用15m（汽車一超20級作用時，重車的擴散長度以不超過20

35、m為度）。對于汽車一10級或汽車一15級：B= 4.2 十（2a 十 H）tan30 °（2-5-20）對于汽車一20級和汽車一超20級分別按下式計算：B=5.6+（2a 十 H）tan30 ° , B=13.0+（2a 十 H）tan30 °（2-5-21）式中：B一輛重車的擴散長度，m；H擋土墻tWj度，m；a擋土墻頂面以上的填料高度,m。擋土墻上汽車荷載的布置及驗算等代均布土層厚度的確定，應符合下列要求：1 .汽車荷載縱向：當取擋土墻的分段長度時.為分段長度內可能布置的車輪；當取用一輛重車的擴散長度時，為一輛重車。橫向：上述L。范圍內可能布置的車輪。當為路肩

36、墻時，車后輪外緣應靠墻頂內緣布置；若為路堤墻時，車輛外側后輪中心至路基邊緣的距離應不小于0.5m。2 .驗算荷載荷載應在路面寬度內居中行駛，其等代均布土層厚度規定如下：掛車一 100為0.8m,掛車一80為0.64m,履帶一50為0.4m（單車道路基為 0.67m）。三、擋土墻穩定性驗算為保證擋土墻在土壓力及外荷載作用下，有足夠的強度及穩定性，在設計擋土墻時，應驗算擋土墻沿基底的抗 滑動穩定性.繞墻趾的抗傾覆穩定性，基底應力和偏心距，以及墻身強度等。一般情況下，主要由基底承載力和滑 動穩定性來控制設計，墻身應力可不必驗算。擋土墻的力學計算取單位長度計算。（一）作用于擋土墻的力系擋土墻設計所用的

37、荷裁與荷載組合按交通部部頒標準（JTJ021-89）公路橋涵設計通用規范的規定采用。揩土墻的滑 動與幀覆穩定一般地區的擋土墻，作用于墻上的力系有二1 .擋土墻自重及位于墻上的恒載；2 .作用于墻背匕的豐動土壓力（包括墻后填料破壞棱體上的荷載）；3 .基底的法向反力及摩阻力0各種力的取舍，應根據擋土埼所處的具體工作條件，按最不利的組合作為設計的依據口（二）抗滑動穩定性驗算如圖2-5J4所示,在主動上壓力的水平分力瓦作用下，使擋土墻向外 滑動,抵抗滑動的是基礎底而與地基之間的摩阻力。抗滑力與滑動力的比 值稱為抗滑穩定系數，用除表示，在一般情況下：（2-5 22）式中：ff擋土地自重，kN:

38、3;、嗎主動土壓力的水平與垂直分力，kN;/基礎底面（用工）與地基土之間的摩擦系數口可通過現場成驗確定，當無實測費 料時，可參考表%5.3選用；/容許的抗滑動稔定系數,對于荷載組合【-IV為L3,荷載組合V為,盤基底摩擦系數裝2-5-3堆法土名稱/地基上名稱產一1軟塑狀番0.25砂類土0.40帖性卜理費狀感OS)/（卵）石費十C.5CJ1半干硬狀態050-0.40故質巖行0406輕觀鉆h0.30-0.40使施著石0.6-0,7當KcKc,表明擋土墻的抗滑穩定性不足，可考慮采用下列措施，以增加其抗滑動穩定性。1 .采用傾斜基底，設置向內傾斜的基底，可以增加抗滑力和減少滑動力，從而增加抗滑穩定性。

39、基底傾角， 對于土質地基不陡于 1:5;對于巖石地基不陡于 1 : 3。2 .采用凸棒基礎，在擋土墻基礎底面設置混凝土凸棒，與基礎連成整體，利用凸棒前土體所產生的被動土壓 力以增加擋土墻的抗滑穩定性。3 .更換基底土層，以增大基礎底面與地基之間的摩擦系數。4 .改變墻身斷面形式和尺寸，以增大垂直力系，但單純擴大斷面尺寸，收效不大，也不經濟。（三）抗傾覆穩定性驗算墻趾總的穩定力矩與總的傾覆力矩之比稱為抗傾覆穩定系數.用Ko表示。(2-5-23)4.墻背設置衡重臺，增加抗傾覆力矩圖 1至15基底應力什布圖HMT Ea A /式中：穩定力系對墻趾的穩定力矩,kNm; E網傾覆力系對堵硼的傾覆力矩,k

40、N*nn分別為瓦、目對墻趾的力臂.m.益一墻重:對墻趾的力臂，m三所J容許的抗頸度穩定性系數，對于荷載組合1禮- 1.5；荷載組合H-IV為1.3;荷載組合V A l-2o當用）<&時，表明擋土墻的抗傾覆穩定性不足，此時，可考慮來用卜列措施,以增加抗傾覆穩定性口1 .加寬墻趾，即在墻趾處加寬基礎，以增大力臂n但當墻趴前地面 橫坡較陡時會因加寬墻趾而使墻高增加口2 .減緩墻面坡度，以增加力臂,川改陡墻背坡度,以減小土壓力口 （四）基底應力及偏心距驗算由圖2 5-15可知，作用于基底的垂直力為N=審+%,基底合力的 偏心距為新,按力矩平衡原理可計算N對墻趾。的力臂怎 - E,IFZ,

41、卜 E.ZV- E.Z, 一 “合力的偏心距比按下式求得工(2-5-25)在偏心荷載作用下，基底的最大應力和最小應力為:士卒二巴盧口士喻三5-茂）式中；n一 基底合力垂直于基底面的分力，kN：土冊一作用于擋土墻上的水平力和豎向力對基底重心的彎矩，kNnu4基礎底面的面積,后,對 m長指土墻而言4-后R基底寬度，皿*C一基礎底面的截面抗抵用足肌產卷卻<?0基底合力的偏心距,m;兀地基容許承載力，通,按現行公路橋涵地基與基礎設計規范的規定采用口當時，力為負ML即基底墻附一側出現拉應力，這是不容許的，可僅按受壓區計算基底最大壓應力，不考慮基底承受拉應力，見圖>5/6,其最大應力修皿按下式

42、計算：2 '2卬十一，q m、- T.I仃 I（2-5-27）2"從上述分析可知，合力偏心距eo直接影響到基底應力的大小和性質（拉或壓），如eo過大，即使基底應力小于地基容許承載力，但由于墻趾壓應力與墻踵壓應力（T 2相差過大，亦可能引起基礎產生不均勻沉陷，從而導致墻身過分傾斜，為此應控制偏心距。偏心距eo應符合下列要求：土質地基：eoWB/6；石質較差的巖石地基：eo< B/5 ;堅硬的巖石地基：eow B/4。（五）墻身斷面強度計算重力式擋土墻一般均屬于偏心受壓，故截面強度應按偏心受壓構件進行驗算：通常選擇一兩個控制性斷面進行墻身應力和偏心距驗算，如墻身底部、二分之

43、一墻高和斷面形狀突變處。1 .法向應力驗算如圖2-5-17所示，斷面1 1為驗算截面用二泉門墻后斷面強.度計算八圖？偏心距過大時的基底庖 力分布e尸2 斷面兩邊緣的法向應力為:. WZy+匹匹一用,胃好=T - 即1+ /*(2-5-28)2=丐1 土竽Jj riO IImin(2-5-29)式中：片 斷面1 1處墻身寬度，叫Sa 22 分別為驗算斷面的最大與最小法向應力, kP%1與工砌體的容許吊力應力按現行公路磚石及混凝土橋涵設計規范 的規定采用.2.切應力驗算1一1斷面上的切應力為:T1二款名【工】式中；一場工砌體的容許切應力.kPa,按有關規范采用。(2-5-30)當墻身斷面出現拉應力

44、時.應考慮裂縫對受剪面積的折減。一般情況下，由于墻身截面的切應力遠小于其容許 值，可不進行這方面的驗算。第8-4節加筋土擋土墻一、加筋土的特點與基本原理加筋土擋土墻自20世紀60年代初問世以來，以其顯著的技術經濟效益，被廣泛地應用于土木工程中，同時加筋土技術本身也逐漸地完善成熟。加筋土擋土墻的基本構造如圖 所示。2-5-2垂直分力分別為M,、£叱此截面以上的墻重為明，這時作用于斷面1-1的合力偏心矩臼為:加筋土擋土墻加筋土工程有以下特點：1 .可以做成很高的垂直填土，從而減少占地面積，這對不利于開挖的地區、城市道路以及土地珍貴地區而言， 有著很大的經濟效益。2 .面板、筋帶可以在工廠

45、中定形制造、加工，在現場可以用機械分層施工。這種裝配式施工方法簡便快速， 并且節省勞動力和縮短工期。3 .加筋土是柔性結構物，能夠適應地基較大的變形，因而可用于較軟的地基上。同時，由于加筋土結構所特 有的柔性能夠很好地吸收地震的能量，故其抗震性好。4 .造價低廉，據國內部分工程資料統計，加筋土擋土墻的造價一般為鋼筋混凝土擋墻的50%,重力式擋土墻的 60%80%。加筋土的基本原理是借助于拉筋與填土間的摩擦力來提高填土的抗剪強度，從而保證土體平衡。加筋土體工作時，土和拉筋一起承受外部和內部的荷載，由于土與拉筋之間的摩擦作用，將士中的應力傳遞給拉筋，而拉筋所產生的拉應力抵抗了土體的水平位移，就好像

46、在土體中增加了一個內聚力，從而改進了土體的力學特性。因此，土與拉筋間的摩擦作用是加筋土體能否穩定的一個重要因素。土體與拉筋間的摩擦作用是很復雜的，不僅取決于土壤成分、顆粒粒徑級配、拉筋種類及其斷面形狀相尺寸，而且與環境狀況、結構類型、荷載方式等有關。取拉筋小的一個微段dL分析，如圖2-5-18所示，設此微段的拉力變化為dT,拉筋寬度為b,作用于拉筋表面土的單位壓力為M那么在拉筋上下兩面的垂直力相等，均為NbdLU%但方向相反，欲使拉筋不被拔出，應使拉筋與土的摩擦系數M i f i I I 滿足下列關系:* XQGWiqzS式中：/-土與拉筋間的摩擦系數自由上式可知，在某一拉力Ti下，為了充分發

47、揮土與拉筋圖2導牌舟艇受力分析圖的摩擦作用，拉筋必須有足夠的長度；為了承受拉力Ti,拉筋又必須有足夠的強度。二、加筋土的材料與構造（一）加筋土填料填料是加筋土工程的主體材料，對填料的一般要求如下：易壓實；能與拉筋產生足夠的摩擦力；滿足化學和電化學標準；水穩定性好（浸水工程）。有一定級配的礫類土、砂類土，與拉筋之間的摩擦力大，是透水性能好，應優先選用；碎石土、結土、中低液限粘質土和穩定土也可采用；腐質土、凍結土等影響拉筋和面板使用壽命的應禁止采用。填料的設計參數包括容重 r、計算內摩擦角 W和摩擦系數f等，應由試驗或當地經驗數據確定。當無上述條件 時，可參照交通部部頒標準 （JTJ 01591）

48、公路加筋土工程設計規范中相關表選用。(二 )筋帶拉筋的主要作用是與填料產生摩擦力，并承受結構內部的拉力。因此，拉筋必須具有以下特性；具有較高的強度，受力后變形小；較好的柔性與韌性：表面粗糙，能與填料產生足夠的摩擦力；抗腐蝕性和耐久性好；加工、接長和與面板的連接簡單。筋帶可以分為鋼帶、鋼筋混凝土帶和聚丙烯土工帶三種。高速公路和一級公路上的加筋土工程應采用鋼帶或鋼筋混凝土帶。1扁鋼帶扁鋼帶一般用軟鋼(3 號鋼 )軋制而成，按其外形又可分為光面帶和有肋帶兩種，斷面為扁矩形，寬度不應小于30mm,厚度不應小于 3mm。鋼帶埋在土中容易銹蝕，出此，鋼帶表面一般應鍍鋅或采取其他措施進行防銹處理。2鋼筋混凝

49、土帶鋼筋混凝土帶的平面為長條形或楔形，斷面為扁矩形，寬 1025cm,厚610cm。為了施工方便，鋼筋混凝土帶應分節頂制，分節長度一般宜小于300cm。為防止混凝土斷裂可在混凝土內布設鋼絲網。頂制件所用混凝土的強度等級不宜低于C18( 即軸心受壓應力、主拉應力和彎曲拉應力分別不小于7.0MPa、 0.45MPa和0.70MPa),鋼筋直徑不得小于 8mm。預制件的接長或與面板連接，可采用焊接或螺栓結合，結點處應做防銹處 理。筋帶設計拉力由鋼筋承擔，鋼筋截面應考慮銹蝕影響。3聚丙烯土工帶聚丙烯土工帶的寬度應大于18mm,厚度應大于0.8mm。為提高土工帶與填土之間的摩擦力，其表面應壓有粗糙花紋。

50、填料中有尖銳棱角的粗粒料會刺穿或割斷土工帶，因此，在含有尖銳棱角的粗粒料中不得使用聚丙烯土工帶作為拉筋。(三 )面板面板的主要作用是防止端部土體從拉筋間擠出。1一般規定(1)面板設計應滿足堅固、美觀、運輸方便和易于安裝等要求。(2)面板一般采用混凝土頂制件，其強度等級不應低于C18,厚度不應小于8cm。(3)面板上的筋帶結點，可采用預埋鋼拉環、鋼板錨頭或頂留穿筋孔等形式。鋼拉環應采用直徑不小于10mm 的 I 級鋼筋；鋼板錨頭應采用厚度不小于3mm 的鋼板。露于混凝土外部的鋼拉環、鋼板錨頭應做防銹處理，聚丙烯土工帶與鋼拉環的接觸面應做隔離處理。(4)面板四周應設企口和相互連接的裝置。當采用插銷

51、連接裝置時，插銷直徑不應小于10mm。2混凝土面板的外形混凝土面板的外形可選用十字形、槽形、六角形、L 形和矩形等，一般尺寸見表2-5-4。墻頂和角隅處可采用異形面板和角隅面板。面板尺寸表（cm）表2 5-1十字形隨圖高 度E長近國 5FOE15口- L5U50- 150_ 槽用I'L", &/ /I3O-7Stoo 12014 R六角形OI60- 12070 -國，S-22L形L一I30- 5U100 一 葡0地形_J050- 100IW-2IJ08-22注彤面板下嫁寬冊一般采用第.厚度人I加皿2槽形面板的底板和翼板厚度不應小于幾叫三、加筋土擋土墻的構造加筋土擋土墻

52、一般由加筋體、基礎、排水設施和沉降伸縮縫等幾部分構成。（一）加筋體加筋體墻面的平面線形可采用直線、折線和曲線。相鄰墻面的內夾角不宜小于70。加筋體筋帶一般應水平布設并垂直于面板，當一個結點有兩條以上筋帶時，應扇狀分開。當相鄰墻面的夾角小于90。時，宜將不能垂直布設的筋帶逐漸斜放，必要時在角隅處增設加強筋帶。當雙面加筋土擋土墻的筋帶相互插入時，應錯開鋪設避免重疊。 在拱涵頂部的雙面加筋土擋土墻，其下部宜增加筋帶用量或采用防止拱兩端墻面變位的其他措施。加筋體的橫斷面形式一船應采用矩形。當地形、地質條件限制時也可采用上寬下窄或上窄下寬的階梯形。斷面尺寸由計算確定，底部筋帶長度不應小于3m,同時不小于

53、0.4H。加筋土擋土墻頂部一般應按路線要求設置縱坡；路堤式擋土墻，也可調整兩端與路線水平距離，變更墻高，將 墻項設計成平坡。設置縱坡的加筋土擋土墻頂部可按縱坡要求設置異形面板，也可將需設異形面板的缺口用漿砌片 石或現澆混凝土補齊。加筋體填料的壓實度是保證加筋體穩定性的重要因素之一，應按相關規范的要求采用。浸水地區的加筋體應采用滲水性良好的土做填料。在面板內側應設置反濾層或鋪設透水土工織物。季節性冰涼地區的加筋體宜采用非凍脹性土填料，否則應在墻面板內側設置不小于0.5m的砂礫防凍層。加筋土擋土墻高度大于 12m時，填料應慎重選擇。墻高的中部宜設寬度不小于1m的錯臺。墻高大于20m時，應進行特殊設

54、計。（二）基礎加筋體墻面下部應設置寬度不小于0.3m.厚度不小于0.2m的混凝土基礎，但屬下列情況之一者可不設：1 .面板筑于石砌垮工或混凝土之上；2 .地基為基巖。加筋體面板基礎底面的埋置深度，對于一般土質地基不應小于0.6m,當設置在巖石上時應清除表面風化層。風化層很厚難以全部清除時，可采用土質地基的埋置深度。浸水地區和冰凍地區的基礎埋置深度要求同重力式擋土 墻。軟弱地基上的加筋土擋土墻，當地基承載力不能滿足要求時，應進行地基處理。加筋土擋土墻的基底可做成水平或結合地形做成臺階形。（三）排水設施W 2-5-J9排水層樂意圖對可能危害加筋體的地面水和地下水，應采取適 當的排水或防水措施“當加

55、筋體背后有地下水滲入 時,應設置通向加筋體的排水層，如圖2-5.19所示口排 水層采用砂礫,其厚度不小F 口,5m.當加筋體頂面有滲水可能時,應采用防滲封閉措 施，（四）沉降伸縮縫加筋土擋土墻應根據地形、地質，墻高等條件設置沉降縫，沉降縫間距；土質地基為103Um,巖石地基 可適當增大當設置整體式路檐板時,應酌情設置仲縮縫，其間距一般與沉降縫一致。沉降縫、伸縮縫寬度一放為12cm,可采用瀝青板、軟木板或瀝青麻絮等填塞。四、加筋土擋土墻的結構計算（一）車輛荷載換算車輛荷載換算的等代均布土層厚度h按下式計算：(2-5-32),EC卜=而式中；E一荷載布苦長度，加Ly一荷載布置寬度,m;3r加筋體填土谷重， kN/m ；12 G布置在B x L