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1、本章主要教学内容,概述 挡墙的作用、类型与特点 重力式、半重力式、加筋土、钢筋混凝土轻型挡墙 挡墙设计内容：布置（横向布置纵向布置平面布置）、确定挡墙类型、设计参数、结构尺寸确定方法挡土墙的构造 以重力式挡土墙为例介绍墙身构造、基础、排水设施、沉降缝与伸缩缝,本章主要教学内容,土压力计算 基本假定与原理，直线墙背以作用均布荷载的路堤墙为范例，折线墙背、第二破裂面、粘性土土压力计算可以根据情况增减。挡墙的计算分析 滑移、倾覆、地基应力、墙身强度；选讲地震与浸水条件下的验算加筋土与轻型挡土墙挡土墙的设计示例,挡土墙的类型、用途及分类库伦土压力计算,何谓挡土墙？为什么要设挡墙？在何种情况下需要设挡墙
2、？挡土墙是如何分类的？各类挡墙的基本构造与特点是什么？为何对挡土墙的基础埋深提出要求？库仑对土压力的计算作了哪些基本假定？存在何问题？又是怎样推导出土压力计算公式的？,1.1 挡墙挡墙的基本定义：能够抵抗侧向土压力、防止边坡或路基主体崩塌而设置在路旁的墙体结构物。需要设计挡墙的条件：-路基位于陡坡地段或岩石风化的路堑边缘；-为避免大量挖方及降低边坡高度的路堑；-可能发生滑坡、塌方地段；-水流冲刷严重或长期浸水的沿河路基；-为节约用地减少拆迁；-保护重要建筑物、生态环境保护等。挡墙的作用：阻止墙后土体滑坍、保护路基，收缩边坡。,1、挡墙的用途、类型,挡墙架起高填方路基,挡土墙的设置位置与用途,收
3、缩坡脚，保护路基防冲刷,河流谷地,收缩坡脚,加筋式挡土墙保护边坡,石砌挡墙施工,河流谷地,1.2 挡土墙分类,按墙体位置,按墙体结构,路肩墙,路堤挡,桥头挡墙,山坡挡墙,路堑墙：稳定路堑边坡的挡墙称路堑墙，使用于山坡陡峻处和地质不良地段，支撑滑坍的山坡土体。路肩墙：墙顶置于路肩（不占据硬路肩）时，称路肩墙，使用于支挡陡坡路堤下滑，收缩坡角，抬高公路；路堤挡墙：支撑路堤边坡、墙顶以上尚有一定的填土，使用于陡坡路堤，收缩坡脚，保证沿河路堤不受水流冲刷。山坡挡墙：设置在山坡上的挡墙，使用于支撑山坡覆盖层或滑坡。桥头挡墙：支撑桥台背后填土。,1.2.1 按挡墙在路基断面上的位置分类,1）重力式挡墙：依
4、靠墙身自重平衡墙后填土的土压力来维持墙体稳定。结构简单，易于施工，圬工量大，对地基承载要求高。分为普通式、折线式、衡重式三种，如图7。2）轻型式：锚固式、加筋式、桩板式 锚定式：属轻型挡墙，由预制的钢筋混凝土立柱，挡土板和水平或倾斜的钢锚杆组成。类型有锚杆式和锚定板式两种。锚杆式：如图8。锚杆的一端与立柱联结，另一端被锚固在山坡深处的稳定岩层中或土层中。墙后土压力由挡板传给立柱，由锚杆与岩体之间的锚固力（即锚杆的抗拔力）使墙稳定。多用于路堑挡墙，适用于墙高、石料缺乏或挖基困难地区。,1.2.2 按挡墙的结构形式分类-,重型式,轻型式,图7 重力式挡墙,锚定板式：如图9。锚杆的锚固端改用锚定板埋
5、入墙后填料内部或稳定岩层中，依靠锚定板产生的抗拔力抵抗土压力或侧压力，构件断面小，工程中不受地基承载力的限制。薄臂式：分为悬臂式和扶壁式。悬臂式：如图10。由立壁和底板组成，具有立壁、趾板和踵板这三个悬臂组成。扶臂式：如图11。悬臂式墙高时，沿墙长每隔一定距离筑肋板（扶臂）联结墙面板及踵板，称为扶臂式。它主要依靠踵板上的填土平衡土压力，维持结构稳定。自重轻、圬工省、适用于高墙。,图8 锚杆式挡土墙,图9 锚定板式挡土墙,图10 薄壁式挡土墙,图11 扶壁式挡土墙,加筋式：1966年法国工程师维达尔H.vidal首创。由填土、填土中布置的拉筋条及墙面板三部分组成。在垂直于墙面的方向，按一定间隔的
6、高度水平地放置拉筋材料，并拉住墙面，然后填土压实，形成一个依靠自重维持稳定的柔性结构体。加固原理：依靠材料与填料之间的摩擦力来平衡（抵抗）侧向土压力，使填料的整体强度提高。材料消耗小与其它墙比节省30-70%的投资，施工方便，地基承载力要求低。桩板式：如图14。由桩柱和档板组成。将钢筋混凝土锚固桩埋入稳定土层中，利用深埋的桩前土层的被动土压力来平衡墙后主动土压力。适宜于地基较差，墙后土体下滑力大而基础埋深地段。挡土墙的定名：工程常用位置+结构题名，如重力式路肩墙。,图12 加筋式挡土墙,图13 柱板式挡土墙,1）加筋土挡墙的构造、特点与应用范围,加筋挡土墙,加筋土挡墙镀锌钢带加筋,加筋土挡墙
7、土工格栅加筋,挡土墙加筋土,土工格栅加筋建成56.5m高的加筋挡土墙,加筋土挡墙,土工格栅加筋,图14 桩板式挡土墙,2）锚杆（索）挡土墙,锚杆挡土墙一般适用于岩质路堑地段，但其他具有锚固条件的路堑墙也可使用，还可应用于陡坡路堤。,锚杆挡土墙,锚 索,锚索、锚杆的施工钻孔,桩板墙,锚定板挡土墙,悬臂式挡墙（5m）扶壁式挡墙(15m),悬臂式与扶壁式挡墙,挡土墙设计的基本要求：必须满足强度和稳定性的要求，同时满足因地制宜，就地取材，结构合理，断面经济，施工方便和易于养护维修。挡土墙的构造（各部分的组成与几何尺寸）：一般由墙身基础，排水设施与仲缩缝等几部分构成。以重力式挡墙为例：,2、挡土墙设计的
8、基本要求与挡土墙的构造,墙体各部分的名称：墙身：挡墙靠近回填土的一面称为墙背，暴露在外侧的一面称为墙面或墙胸，墙的顶面部分称为墙顶，墙的底面部分称为基底。挡土墙的底部称为基础或基脚，根据需要可与墙身分开建设，也可不分开而为墙身的一部分。基底的外侧前缘部分称为墙趾，基底的内侧后缘部分称为墙踵。,重力式挡墙的构造：,墙顶,墙面,墙背,墙身,基础,墙趾,墙踵,基底,重力式墙体各部分名称,墙背倾角,墙面倾角,墙背：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、凸形折线式和衡重式等几种。如图16：,图16 墙背的类型,以仰斜垂直、俯斜三种不同的墙背所受的土压力分析，在其它条件相同时：仰斜墙
9、背所受土压力较小，垂直墙背次之，俯斜墙背所受的土压力最大，因此，仰斜式墙面断面较经济。且当用作路堑墙时，墙背与开挖的临时边坡较贴合，所以开挖量与回填量均较小。凸形折线式墙背：上俯斜下部仰斜，故其断面较为经济，衡量式墙背可视为在凸形折线式的上下墙设一衡重台。,三种墙背类型所受土压力的大小,墙面：通常基础以上的墙面均为平面，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。墙顶：对于石砌挡墙墙顶有最小宽度的要求。护拦：当挡墙高度较大时，为增加司机心理上的安全感，保证行车安全，墙顶应设置护拦基础：挡墙的破坏，很多情况下是由于地基不良所引起的，因此应对地基进行评细的基础设计，基础设计的主
10、要内容包括：基础埋深的确定，基础形式的选择。,基础类型：采用什么样的形式，取决于地基承载力。地基承载力不足时，可扩大基础，即将墙趾或墙踵部分加宽成台阶或两侧同时加宽，以加大承压面积。,图17 基础类型,图18 基础类型,基础埋深：考虑冻胀，受冲刷和避免因基底应力大于承载力。埋深应满足：a)应不小于土壤冻结深度+0.25m，当冻深超过1m时，埋深仍采用1.25m，但此时必须在基底夯填砂砾石或碎石垫层，垫层厚度可为（h-1）m,其中h为土壤冻结深度。b)一般情况下，土质地基的挡墙埋深应为地表下不小于1m,c)受冲刷时，土质地基的挡墙埋深应在冲刷以下，不小于1m。如图19e)当基础埋置在碎石、砾石或
11、砂类地基上时，可不考虑冻深的影响，若埋置在岩石地基上，埋深不宜小于1m。,冲刷线1m,冻深线,岩石地区满足襟边宽度,1m,h,L,一般情况1m,冻深线下0.25m,冻深超过1m，仍埋深1.25m,地基几种情况下的埋深,2.6 排水措施,目的在于疏干墙后填料中的水分，防止地表水下渗造成墙后积水而使墙身承受额外的静水压力，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压力。设置泄水孔及排水层的位置及构造如图20。,图21 泄水孔与排水层设置与构造,排水设施通常由地面排水和墙身排水两部分组成。地面排水：主要是防止地表水渗入墙背填料或地基。可设地面排水沟以截留地表水；夯实回填土
12、顶面和地表松土，以减少雨水和地面水下渗，必要时应加设铺砌，采取封闭处理。墙身排水：主要是迅速排除墙后积水。通常是在非干砌的挡墙墙身的适当高度处设置一排或数排泄水孔，如图21。泄水孔尺寸可视泄水量大小分别采用510cm,1010cm,1520cm的方孔，或直径为5-10cm的圆孔，孔间距一般为2-3m,上下左右交错设置。,挡土墙的排水,图22 泄水孔平面布置,为防止因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，应根据地基地质条件及墙高，墙身断面的变化情况，设置沉降缝，同时为减少对干砌体因硬化收缩和温度变化而产生裂缝需设置伸缩缝。沿线路方向每隔10-15m设置一道，缝宽2-3cm。通常把沉降缝与伸缩缝结合在一起
13、，统称为沉称伸缩缝或变形缝。一般将沉降缝和伸缩缝结合在一起设置。,沉降缝与伸缩缝,挡土墙设计内容：,（1）选挡墙位置、形式、构造（2）代表性横断面验算（3）绘制布置图（正面图、横断面图、复杂地区平面布置图）,设计内容：挡土墙的布置：横向布置 纵向布置 平面布置,在路基横断面图和墙趾纵断面图上进行，个别复杂的挡墙，应作平面布置。它的布置类型分为横向布置、纵向布置和平面布置。横向布置：在路基横断面图上进行，其内容为确定断面形式，选择挡墙的位置，根据地形、地质等条件确定基础类型及埋深，布置排水设施，确定墙后填料。纵向布置：在墙趾纵断面图上进行，布置后绘成挡墙正面图。布置的内容有：1）确定挡墙的起始点
14、、墙长、挡墙两端与路基或其它结构物的连接方式。2）按地基、地形及墙身断面变化情况进行分段，确定沉降缝和伸缩缝的位置。,挡土墙的布置-挡墙设计的一个重要内容,对于个别复杂的挡墙，例如高的、长的沿河挡墙和曲线挡墙，或有其它建筑物相干扰的地段，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，应标示挡墙与路线平面位置的关系与挡墙有关的地形、地貌等情况。沿河挡墙还应标示河道及水流方向，以及其它防护加固工程等。挡墙设计时，如套用标准图，应注明编号，无标准图套用时，就需要进行稳定性，验算和断面结构计算。,平面布置,设计内容 确定挡墙类型 选择一个合理的挡土墙墙型，对挡土墙的设计具有重要意义
15、，也是一个复杂的问题。对于公路上常用的重力式挡土墙，建议按下述几点选用：使墙后土压力最小 填挖方的要求 墙前地形的陡缓 基底内倾 在增大墙身抗滑稳定性的方法中，将基底作成逆坡是一种有效的方法。不过当基底斜坡较大时，尚应考虑墙身是否连同整个土体一起滑走的可能，故土质地基的基底倾坡不宜大于0.11，岩石地基一般不宜大于0.21。墙趾加宽,汽车荷载公路路基设计规范(JTG D30-2004)规定采用下式计算：式中：h0等代均布土层厚度(换算土层厚度)，m；q车辆荷载附加荷载强度，墙高小于2m取为20KN/m2；墙高大于10m取为10KN/m2；墙高在210m之间时，值按直线内插法计算。人群荷载作用于墙顶或墙后填土上的人群荷载强度规定为3KN/m2，作用于挡墙栏杆顶的水平推力采用0.75KN/m，作用于栏杆扶手上的竖向力采用1KN/m。,设计内容设计参数,汽车荷载 墙后土体参数 墙背摩擦角 墙身材料重度 地基承载力 基底摩擦系数 地基土的内摩擦系数,设计内容设计参数,正面布置图,挡土墙的设计示例,
