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1、重力式挡土墙构造及设计简介,基本概念,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。按挡墙构造可分为重力式、半重力式、悬臂式、扶壁式、支垛式、棚架扶壁式、框架式和锚杆挡墙等。重力式挡土墙，指的是依靠墙身自重抵抗土体侧压力的挡土墙。在我国铁路、公路、水利、港湾、矿山等工程中得到广泛的应用。常用的重力式挡土墙，一般由墙身、基础、排水设施和沉降、伸缩缝等几部分组成。,设计依据,水工挡土墙设计规范（SL3792007）;公路挡土墙设计与施工技术规范（JTJ015-2001）；建筑边坡工程技术规范（GB 50330-2002）；建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）；混凝
2、土结构设计规范（GB 50010-2002）；,挡土墙的构造设计,设计的基本原则：挡土墙必须保证结构安全正常使用，因此应满足以下要求：a.挡土墙不能滑移；b.挡土墙不能倾覆；c.挡土墙墙身要有足够的强度；d.挡土墙的基础要满足承载力的要求。根据工程要求以及地形地质条件，确定挡土墙结构的平面布置和高度，选择挡土墙的类型及截面尺寸。,墙身设计,根据墙背倾斜方向的不同，墙身断面形式可分为仰斜、垂直、俯斜、折背式和衡重式等几种,断面形式,以仰斜、垂直和俯斜式三种不同的墙背所受的土压力分析，在墙高和墙后填料等条件相同时，仰斜墙背所受的土压力为最小，垂直墙背次之，俯斜墙背较大；因此仰斜式的墙身断面较经济。
3、仰斜墙背的坡度愈缓，所受的土压力愈小，但施工愈困难，故仰斜墙背的坡度不宜缓于1：0.3。仰斜墙背适用于路堑墙及墙趾处地面平坦的路肩墙或路堤墙。俯斜墙背的坡度缓些对施工有利，但所受的土压力亦随之增加，致使断面增大，因此墙背坡度不宜过缓，通常控制a2148(即1：0.4)。对于支挡挖方工程的边坡，以仰斜墙背为好；填方工程，则宜用俯斜墙背或垂直墙背，以便填土更夯实。,墙面,墙面一般为平面，墙面坡度除应与墙背的坡度相协调外，还应考虑到墙趾处地面的横坡度(影响挡土墙的高度)。当地面横坡度较陡时，墙面可直立或外斜1：0.051：0.20，以减少墙高；当地面横坡平缓时，一般采用1：0.201：0.35较为经
4、济。,墙顶,重力式挡土墙可采用浆砌或干砌圬工。墙顶最小宽度，浆砌时边不小于50cm；干砌时应不小于60cm。干砌挡土墙的高度一般不宜大于6m。浆砌挡土墙墙顶应用5号砂浆抹平，或用较大石块砌筑，并勾缝。浆砌路肩墙墙顶宜采用粗料石或混凝土做成顶帽，厚度取40cm。干砌挡土墙顶部50cm厚度内，宜用5号砂浆砌筑，以求稳定。,基础,地基不良和基础处理不当，往往引起挡土墙的破坏，因此，应重视挡土墙的基础设计。基础设计的程序是：首先应对地基的地质条件作详细调查，必要时须做挖探或钻探，然后再来确定基础类型与埋置深度。,1基础类型当地基承载力不足且墙趾处地形平坦时，挡土墙大多数都是直接砌筑在天然地基上的浅基础
5、。为减少基底应力和增加抗倾覆稳定性，常常采用扩大基础，将墙趾部分加宽成台阶，或墙趾墙踵同时加宽，以加大承压面积。还可采用钢筋混凝土底板、台阶型基础等方法。地基有短段缺口(如深沟等)或挖基因难(如局部地段地基软弱等)，可采用拱形基础。当地基为软弱土层，如淤泥、软粘土等，可采用砂砾、碎石、矿渣或石灰土等材料予以换填，以扩散基底压应力，使之均匀地传递到下卧软弱土层中。,2基础埋置深度挡土墙基础，应视地形、地质条件埋置足够的深度，以保证挡土墙的稳定性。设置在土质地基上的挡土墙，基底埋置深度应符合下列要求：无冲刷时，一般应在天然地面下不小于1.0m；有冲刷时，应在冲刷线下不小于1.0m；受冻胀影响时，应
6、在冰陈线以下不小于0.25m。非冰胀土层中的基础，例如岩石、卵石、砾石、中砂或粗砂等，埋置深度可不受冻深的限制。挡土墙基础设置在岩石上时，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相应的容许承载力将基底埋在风化层中。当墙趾前地面横坡较大时，基础埋置深度用墙趾前的安全襟边宽度l来控制，以防地基剪切破坏。,排水设施,挡土墙的排水处理是否得当，直接影响到挡土墙的安全及使用效果。因此，挡土墙应设置排水设施，以疏干墙后坡料中的水分，防止地表水下渗造成墙后积水，从而使墙身免受额外的静水压力；消除粘性土填料因含水量增加产生的膨胀压力；减少季节性冰冻地区填料的冻胀力。挡土墙的排水设
7、施通常分地面排水和墙身排水两部分组成。地面排水可设置地面排水沟，引排地面水；夯实回填土顶面和地面松土，防止雨水和地面水下渗，必要时可加设铺砌；对路堑挡土墙墙趾前的边沟应予以铺砌加固，以防止边沟水渗入基础。,墙身排水主要是为了迅速排除墙后积水。浆砌挡土墙应根据渗水量在墙身的适当高度处布置泄水孔。泄水孔尺寸可视泄水量大小分别采用5cm10cm、10cm10cm、15cm20cm的方孔，或直径510cm的圆孔。泄水孔间距一般为23M，上下交错设置。最下排泄水孔的底部应高出墙趾前地面0.3m；当为路堑墙时，出水口应高出边沟水位0.3m：若为浸水挡土墙则应高出常水位以上0.3m，以避免墙外水流倒灌。为防
8、止水分渗入地基，在最下一排泄水孔的底部应设置30cm厚的粘土隔水层。在泄水孔进口处应设置粗粒料反滤层，以避免堵塞孔道。当墙背填土透水性不良或有冻胀可能时，应在墙后最低一排泄水孔到墙顶0.5m之间设置厚度不小于0.3m的砂、卵石排水层或采用土工布。干砌挡土墙围墙身透水可不设泄水孔。,墙身排水,沉降缝、仲缩缝,为了防止因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，应根据地基的地质条件及墙高、墙身断面的变化情况设置沉降缝。为了防止圬工砌体因砂浆硬化收缩和温度变化而产生裂缝，须设置伸缩缝。通常把沉降缝与伸缩缝合并在一起，统称为沉降伸缩缝或变形缝。沉降伸缩缝的间距按实际情况面定，对于非岩石地基，宜每隔1015m设置一
9、道沉降伸缩缝；对于岩石地基，其沉降伸缩缝间距可适当增大。沉降伸缩缝的缝宽般为23cm。浆砌挡土墙的沉降伸缩缝内可用胶泥填塞，但在渗水量大、冻害严重的地区，宜用沥青麻筋或沥青木板等材料，沿墙内、外顶三边填塞，填深不宜小于15m；当墙背为填石且冻害不严重时，可仅留空隙，不嵌填料。对于干砌挡土墙，沉降伸缩缝两侧应选平整石料砌筑，使具形成垂直通缝。,挡土墙的布置,挡土墙的布置是挡土墙设计的一个重要内容，通常是在路基横断面图和墙趾纵断面图上进行，个别复杂的挡土墙尚应作平面布置。,(一)横向布置横向布置主要是在路基横断面图上进行，其内容有：选择挡土墙的位置、确定断面形式、绘制挡土墙横断面图等。1挡土墙的位
10、置选择路堑挡土墙，大多设置在边沟的外侧。路肩墙应保让路基宽度布设。路堤墙应与路肩墙进行技术经济比较，以确定墙的合理位置。当路堤墙与路肩墙的墙高或圬工数量相近，其基础情况亦相仿时，宜做路肩，因为采用路肩墙可减少填方和占地；但当路堤墙的墙高或圬工数量比路肩墙显著降低，且基础可靠时，则宜做路堤墙。浸水挡土墒应结合河流情况布置，以保持水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。山坡挡土墙应考虑设在基础可靠处，墙的高度应保证墙后墙顶以上边坡的稳定性。2确定断面形式，绘制挡土墙横断面图不论是路堤墙，还是路肩墙当地形陡峻时，可采用俯斜式或衡重式；地形平坦时，则可采用仰斜式。对路堑墙来说，宜采用仰斜式或折线式。挡土
11、墙横断面图的绘制，选择在起讫点、墙高最大处、墙身断面或基础形式变异处，以及其他必须桩号处的横断面图上进行。根据墙身形式、墙高和地基与填料的物理力学指标等设计资料，进行设计或套用标准图，确定墙身断面尺寸，基础形式和埋置深度，布置排水设施，指定墙背填料的类型等。,(二)纵向布置纵向布置主要在墙趾纵断面图上进行，布置后绘制挡土墙正面图。,1确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙与路基或其他结构物的连接方式。路肩墙与路堑连接应嵌入路堑中23m；与路堤连接采用锥坡和路堤衔接；与桥台连接时为了防止墙后回填土从桥台尾端与挡土墙连接处的空隙中溜出，应在台尾与挡土墙之间设置隔墙及接头墙。路堑挡土墙在隧道洞口比结合
12、隧道洞门、翼墙的设置情况平顺衔接；与路堑边坡衔接时，一般将墙顶逐渐降低到2m以下，使边坡坡脚不致于伸人边沟内，有时也可用横向端墙连接。2按地基及地形情况进行分段，布置沉降伸缩缝的位置。3布置各段挡土墙的基础。沿挡土墙长度方向有纵坡时，挡土墙的纵向基底宜做成不大于5的纵坡。当墙址地面纵坡不超过5时基底可按此纵坡市置；若大于5时，应在纵向挖成台阶，台阶的尺寸随地形而变化，但其高宽比不宜大于1：2。地基为岩石时，纵坡虽不大于5，为减少开挖，也可在纵向做成台阶。1布置泄水孔和护栏(护桩或护墙)的位置，包括数量、尺寸和间距。2标注各特征断面的桩号，及墙顶、基础、基底、冲刷线、冰冻线相设计洪水位的标高等。
13、,(三)平面布置对于个别复杂的挡土墙，如高的、长的沿河挡土墙和曲线路段的挡上墙除了横、纵向布置外，还应作平面布置，并绘制平面布置图。在平面图上，应标示挡土墙与路线平面位置的关系，与挡土墙有关的地物、地貌等情况，沿河挡土墙还应标示河道及水流方向，以及其他防护、加固工程等。在挡土墙设计图纸上，应附有简要说明，说明选用挡土墙设计参数的依据，主要工程数量，对材料和施工的要求及注意事项等以利指导施工。1根据具体情况，通过技术和经济比较，确定墙趾位置；2测绘墙趾处的纵向地面线，核对路基横断面图，收集墙趾处的地质和水文等资料；3选择墙后填料，确定填料的物理力学计算参数和地基计算参数；4进行挡土墙断面形式、构造和材料设计，确定有关计算参数；5进行挡土墙的纵向布置；6用计算法或套用标堆图确定挡土墙的断面尺寸；7绘制挡土墙立面、横断面和平面图。,相关计算,重力式挡土墙的设计,
