擋土墻設(shè)計(jì)(很全面)

1、 擋土墻設(shè)計(jì)第8-1節(jié) 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(cè)壓力的墻式構(gòu)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(tái)、隧道洞口和河流堤岸等處。 路基工程中，擋土墻的建筑費(fèi)用較高，故路基設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)與其他可能的工程方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，擇優(yōu)選定。 公路工程中的擋土墻主要按下述幾種方法進(jìn)行分類。 按照擋土墻設(shè)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。 按照結(jié)構(gòu)形式，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、

2、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?？炕靥钔粱蛏襟w的一側(cè)面稱為墑背；外露的一側(cè)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(shè)置位置不同，其用途也不相同。 路塹墻設(shè)置在路塹邊坡底部，主要用于支撐開挖后不能自行穩(wěn)定的山坡，同時(shí)可減少挖方數(shù)量，降低挖方邊坡的高度(圖2-5-1a)。 路堤墻設(shè)置在高填土路提或陡坡路堤的下方，可以防止路堤邊坡或路堤沿基底滑動(dòng)，同時(shí)可以收縮路堤坡腳，減少填方數(shù)量，減少拆遷和占地面積(圖2-5-1b)。 路肩墻設(shè)置在路

3、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(hù)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(cè)設(shè)置擋土墻，可以防止水流對(duì)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(shè)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)。為一個(gè)整體。在這個(gè)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(jié)合為整體。 加筋土擋土墻屬于柔性結(jié)構(gòu)，對(duì)地基變形適應(yīng)性大，建筑高度大，具有省工、省料、施工方便、快速等優(yōu)點(diǎn)，適用于填土路基。 3錨定式擋土墻 錨定式擋土墻可

4、分為錨桿式和錨定板式兩種。 錨桿式擋土墻是由預(yù)制的鋼筋混凝土立柱、擋土板構(gòu)成墻面，與水平或傾斜的鋼錨桿聯(lián)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(wěn)定巖層或土層中。墻后側(cè)向土壓力由擋土板傳結(jié)立柱，由錨桿與穩(wěn)定巖層或上層之間的錨固力，使墻獲得穩(wěn)定。它適用于墻高較大，缺乏石料或挖基困難地區(qū)，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(jié)構(gòu)，如圖2-5-3b)所示。它借助于埋在填土內(nèi)的錨定板的抗拔力抵抗側(cè)土壓力，保持墻的穩(wěn)定。錨定式擋土墻的特點(diǎn)在于構(gòu)件斷面小，工程量省，不受地基承載力的限制，構(gòu)件可

5、頂制有利于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕型化和施工機(jī)械化。它適用于缺乏石料地區(qū)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(jié)構(gòu)，可以分為懸臂式和扶壁式兩種。第8-2節(jié) 重力式擋土墻的構(gòu)造與布置 常用的重力式擋土墻，一般由墻身、基礎(chǔ)、排水設(shè)施和沉降、伸縮縫等幾部分組成。 (一)墻身 1墑背 根據(jù)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2-5-5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(shí)，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(jīng)濟(jì)。用于路塹墻時(shí)，墻背與開挖的臨時(shí)邊坡較貼合，

6、開挖量與回填量均較小。但當(dāng)墻趾處地面橫坡較陡時(shí)，采用仰斜式墻背會(huì)增加墻高，斷面增大。故仰斜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(duì)而言，俯斜墻背的斷面比仰斜式要大。但當(dāng)?shù)孛鏅M坡較陡時(shí)，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(duì)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?？刂芶<21°48(即1：0.4)。 垂直墻背的持點(diǎn)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，

7、以減小上部斷面尺寸，故其斷面較為經(jīng)濟(jì)，多用于路塹墻，也可用于路肩墻。 衡重式墻背可視為在凸形折線式的上下墻之間設(shè)一衡重臺(tái)，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(qū)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(yīng)與墻背的坡度相協(xié)調(diào)外，還應(yīng)考慮到墻趾處地面的橫坡度(影響擋土墻的高度)。當(dāng)?shù)孛鏅M坡度較陡時(shí)，墻面可直立或外斜1：0.051：0.20，以減少墻高；當(dāng)?shù)孛鏅M坡平緩時(shí)，一般采用1：0.201：0.35較為經(jīng)濟(jì)。 3墻頂 重力式擋土墻可采用漿砌或干砌圬工

8、。墻頂最小寬度，漿砌時(shí)邊不小于50cm；干砌時(shí)應(yīng)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(yīng)用5號(hào)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做成頂帽，厚度取40cm。干砌擋土墻頂部50cm厚度內(nèi)，宜用5號(hào)砂漿砌筑，以求穩(wěn)定。 4護(hù)欄 為增加駕駛員心理上的安全感，保證行車安全，在地形險(xiǎn)峻地段的路肩墻，或墻頂高出地面6m以上且連續(xù)長(zhǎng)度大于20m的路肩墻，或彎道處的路肩墻的墻頂應(yīng)設(shè)置護(hù)欄等防護(hù)設(shè)施。護(hù)欄分墻式和柱式兩種，所采用的材料，護(hù)攔高度、寬度，視實(shí)際需要而定。護(hù)欄內(nèi)側(cè)邊緣距路面邊緣的距離，應(yīng)滿足路肩最小寬度的要求。 (二)基礎(chǔ) 地基不良和基礎(chǔ)處

9、理不當(dāng)，往往引起擋土墻的破壞，因此，應(yīng)重視擋土墻的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)?；A(chǔ)設(shè)計(jì)的程序是：首先應(yīng)對(duì)地基的地質(zhì)條件作詳細(xì)調(diào)查，必要時(shí)須做挖探或鉆探，然后再來確定基礎(chǔ)類型與埋置深度。 1基礎(chǔ)類型 當(dāng)?shù)鼗休d力不足且墻趾處地形平坦時(shí)，擋土墻大多數(shù)都是直接砌筑在天然地基上的淺基礎(chǔ)。為減少基底應(yīng)力和增加抗傾覆穩(wěn)定性，常常采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，如圖2-5-6a)所示，將墻趾部分加寬成臺(tái)階，或墻趾墻踵同時(shí)加寬，以加大承壓面積。加寬寬度視基底應(yīng)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20cm。臺(tái)階高度按基礎(chǔ)材料的剛性角的要求確定，對(duì)于磚、片石、塊石、粗料石砌體，當(dāng)用低于5號(hào)的砂漿砌筑時(shí)，剛性角應(yīng)不大于35

10、76;；對(duì)混所示。臺(tái)階的高寬比應(yīng)不大于2：1臺(tái)階寬度不宜小于50cm。最下一個(gè)臺(tái)階的寬度應(yīng)滿足偏心距的有關(guān)規(guī)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(chǔ)，如圖2-5-6d)所示，以石砌拱圈跨過，再在其上砌筑墻身。但應(yīng)注意土壓力不宜過大。以免橫向推力導(dǎo)致拱圈開裂。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)拱圈予以驗(yàn)算。 當(dāng)?shù)鼗鶠檐浫跬翆?，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(kuò)散基底壓應(yīng)力，使之均勻地傳遞到下臥軟弱土層中。 2基礎(chǔ)埋置深度 擋土墻基礎(chǔ)，應(yīng)視地形、地質(zhì)條件埋置足夠的深度，以保證擋土墻的穩(wěn)定性。設(shè)置在土質(zhì)地基上的擋土墻，基

11、底埋置深度應(yīng)符合下列要求： 無沖刷時(shí)，一般應(yīng)在天然地面下不小于1.0m； 有沖刷時(shí)，應(yīng)在沖刷線下不小于1.0m； 受凍脹影響時(shí)，應(yīng)在冰陳線以下不小于0.25m。非冰脹土層中的基礎(chǔ)，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(chǔ)設(shè)置在巖石上時(shí)，應(yīng)清除表面風(fēng)化層；當(dāng)風(fēng)化層較厚難以全部清除時(shí)，可根據(jù)地基的風(fēng)化程度及其相應(yīng)的容許承載力將基底埋在風(fēng)化層中。當(dāng)墻趾前地面橫坡較大時(shí)，基礎(chǔ)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。(三)排水設(shè)施擋土墻的排水處理是否得當(dāng)，直接影響到擋土墻的安全及使用效果。因此，擋土墻應(yīng)設(shè)置排水設(shè)施，以疏干墻后坡

12、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靜水壓力；消除粘性土填料因含水量增加產(chǎn)生的膨脹壓力；減少季節(jié)性冰凍地區(qū)填料的凍脹壓力。 擋土墻的排水設(shè)施通常內(nèi)地面排水和墻身排水兩部分組成。 地面排水可設(shè)置地面排水溝，引排地面水；夯實(shí)回填土頂面和地面松土，防止雨水和地面水下滲，必要時(shí)可加設(shè)鋪砌；對(duì)路塹擋土墻墻趾前的邊溝應(yīng)予以鋪砌加固，以防止邊溝水滲入基礎(chǔ)。 墻身排水主要是為了迅速排除墻后積水。漿砌擋土墻應(yīng)根據(jù)滲水量在墻身的適當(dāng)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5cm×10cm、10cm×10cm、15cm ×20cm的

13、方孔，或直徑510cm的圓孔。泄水孔間距一般為23M，上下交錯(cuò)設(shè)置。最下排泄水孔的底部應(yīng)高出墻趾前地面0.3m；當(dāng)為路塹墻時(shí)，出水口應(yīng)高出邊溝水位0.3m：若為浸水擋土墻則應(yīng)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(yīng)設(shè)置30cm厚的粘土隔水層。在泄水孔進(jìn)口處應(yīng)設(shè)置粗粒料反濾層，以避免堵塞孔道。當(dāng)墻背填土透水性不良或有凍脹可能時(shí)，應(yīng)在墻后最低一排泄水孔到墻頂0.5m之間設(shè)置厚度不小于0.3m的砂、卵石排水層或采用土工布。 干砌擋土墻圍墻身透水可不設(shè)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(yīng)根據(jù)地基的地質(zhì)條件

14、及墻高、墻身斷面的變化情況設(shè)置沉降縫；為了防止圬工砌體因砂漿硬化收縮和溫度變化而產(chǎn)生裂縫，須設(shè)置伸縮縫。通常把沉降縫與伸縮縫合并在一起，統(tǒng)稱為沉降伸縮縫或變形縫。沉降伸縮縫的間距按實(shí)際情況面定，對(duì)于非巖石地基，宜每隔1015m設(shè)置一道沉降伸縮縫；對(duì)于巖石地基，其沉降伸縮縫間距可適當(dāng)增大。沉降伸縮縫的縫寬般為23cm。漿砌擋土墻的沉降伸縮縫內(nèi)可用膠泥填塞，但在滲水量大、凍害嚴(yán)重的地區(qū)，宜用瀝青麻筋或?yàn)r青木板等材料，沿墻內(nèi)、外頂三邊填塞，填深不宜小于15m；當(dāng)墻背為填石且凍害不嚴(yán)重時(shí)，可僅留空隙，不嵌填料。對(duì)于干砌擋土墻，沉降伸縮縫兩側(cè)應(yīng)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

15、擋土墻的布置是擋土墻設(shè)計(jì)的一個(gè)重要內(nèi)容，通常是在路基橫斷面圖和墻趾縱斷面圖上進(jìn)行，個(gè)別復(fù)雜的擋土墻尚應(yīng)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(jìn)行，其內(nèi)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等。 1擋土墻的位置選擇 路塹擋土墻，大多設(shè)置在邊溝的外側(cè)。路肩墻應(yīng)保讓路基寬度布設(shè)。路堤墻應(yīng)與路肩墻進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，以確定墻的合理位置。當(dāng)路堤墻與路肩墻的墻高或圬工數(shù)量相近，其基礎(chǔ)情況亦相仿時(shí)，宜做路肩，因?yàn)椴捎寐芳鐗蓽p少填方和占地；但當(dāng)路堤墻的墻高或圬工數(shù)量比路肩墻顯著降低，且基礎(chǔ)可靠時(shí)，則宜做路堤墻。浸水擋土墑應(yīng)結(jié)合河流情況布置，以保持水流順暢，不致擠壓河道而

16、引起局部沖刷。山坡?lián)跬翂?yīng)考慮設(shè)在基礎(chǔ)可靠處，墻的高度應(yīng)保證墻后墻頂以上邊坡的穩(wěn)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(dāng)?shù)匦味妇r(shí)，可采用俯斜式或衡重式；地形平坦時(shí)，則可采用仰斜式。對(duì)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(diǎn)、墻高最大處、墻身斷面或基礎(chǔ)形式變異處，以及其他必須樁號(hào)處的橫斷面圖上進(jìn)行。根據(jù)墻身形式、墻高和地基與填料的物理力學(xué)指標(biāo)等設(shè)計(jì)資料，進(jìn)行設(shè)計(jì)或套用標(biāo)準(zhǔn)圖，確定墻身斷面尺寸，基礎(chǔ)形式和埋置深度，布置排水設(shè)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(jìn)行，布置后繪制擋土墻正面圖，如圖2-5-8

17、所示。 1確定擋土墻的起訖點(diǎn)和墻長(zhǎng)，選擇擋土墻與路基或其他結(jié)構(gòu)物的連接方式。 路肩墻與路塹連接應(yīng)嵌入路塹中23m；與路堤連接采用錐坡和路堤銜接；與橋臺(tái)連接時(shí)為了防止墻后回填土從橋臺(tái)尾端與擋土墻連接處的空隙中溜出，應(yīng)在臺(tái)尾與擋土墻之間設(shè)置隔墻及接頭墻。 路塹擋土墻在隧道洞口比結(jié)合隧道洞門、翼墻的設(shè)置情況平順銜接；與路塹邊坡銜接時(shí)，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(nèi)，有時(shí)也可用橫向端墻連接。 2按地基及地形情況進(jìn)行分段，布置沉降伸縮縫的位置。 3布置各段擋土墻的基礎(chǔ)。 沿?fù)跬翂﹂L(zhǎng)度方向有縱坡時(shí)，擋土墻的縱向基底宜做成不大于5的縱坡。當(dāng)墻址地面縱坡不超過5時(shí)基底可按此縱坡市置；

18、若大于5時(shí)，應(yīng)在縱向挖成臺(tái)階，臺(tái)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(shí)，縱坡雖不大于5，為減少開挖，也可在縱向做成臺(tái)階。1 布置泄水孔和護(hù)欄(護(hù)樁或護(hù)墻)的位置，包括數(shù)量、尺寸和間距。 5標(biāo)注各特征斷面的樁號(hào)，及墻頂、基礎(chǔ)、基底、沖刷線、冰凍線相設(shè)計(jì)洪水位的標(biāo)高等。 (二)平面布置 對(duì)于個(gè)別復(fù)雜的擋土墻，如高的、長(zhǎng)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(yīng)作平面布置，并繪制平面布置圖。 在平面圖上，應(yīng)標(biāo)示擋土墻與路線平面位置的關(guān)系，與擋土墻有關(guān)的地物、地貌等情況，沿河擋土墻還應(yīng)標(biāo)示河道及水流方向，以及其他防護(hù)、加固工程等。 在擋土墻設(shè)計(jì)圖紙上，應(yīng)附有簡(jiǎn)要說明，

19、說明選用擋土墻設(shè)計(jì)參數(shù)的依據(jù)，主要工程數(shù)量，對(duì)材料和施工的要求及注意事項(xiàng)等以利指導(dǎo)施工。1根據(jù)具體情況，通過技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較，確定墻趾位置；2測(cè)繪墻趾處的縱向地面線，核對(duì)路基橫斷面圖，收集墻趾處的地質(zhì)和水文等資料；3選擇墻后填料，確定填料的物理力學(xué)計(jì)算參數(shù)和地基計(jì)算參數(shù)；4進(jìn)行擋土墻斷面形式、構(gòu)造和材料設(shè)計(jì)，確定有關(guān)計(jì)算參數(shù)；5進(jìn)行擋土墻的縱向布置；6用計(jì)算法或套用標(biāo)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(jié) 重力式擋土墻計(jì)算 當(dāng)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，其程序是：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或標(biāo)準(zhǔn)圖，初步擬定斷面尺寸；計(jì)算側(cè)向土壓力；進(jìn)行

20、穩(wěn)定性驗(yàn)算和基底應(yīng)力與偏心距驗(yàn)算；當(dāng)驗(yàn)算結(jié)果滿足要求時(shí)，初擬斷面尺寸可作為設(shè)計(jì)尺寸；當(dāng)驗(yàn)算結(jié)果不能滿足要求時(shí)，采取適當(dāng)?shù)拇胧┦蛊錆M足要求，或重新擬定斷面尺寸，重新計(jì)算，直至滿足要求為止。一、庫侖主動(dòng)土壓力計(jì)算 擋土墻是支擋土體的結(jié)構(gòu)物，它的斷面尺寸與穩(wěn)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(zhì)的土壓力。當(dāng)擋土墻受土體側(cè)壓力作用向外位移或傾覆時(shí)，土壓力隨之減小，直到墻后土體達(dá)到向下滑動(dòng)的極限平衡狀態(tài)時(shí)作用于墻背的土壓力稱為主動(dòng)土壓力；當(dāng)擋土墻由于外力作用(如拱橋橋臺(tái)受到拱圈的推力)向土體擠壓移動(dòng)時(shí)，土壓力隨之增大，直到墻后土體達(dá)到向上滑動(dòng)的極限平衡狀態(tài)時(shí)，土體對(duì)墻的抗力稱為被動(dòng)

21、土壓力；當(dāng)擋土墻在原來位置面不產(chǎn)生位移時(shí)，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(dòng)土壓力。對(duì)于墻趾前土體的被動(dòng)土壓力(即墻前土的反推力)，為偏于安全，往往略去不計(jì)。 擋土墻承受的主動(dòng)土壓力，一般可按庫侖理論計(jì)算。庫侖土壓力理論假定：墻后填土是松散的、勻質(zhì)的砂性土；墻體產(chǎn)生位移使墻后填土達(dá)到極限平衡狀態(tài)，將形成一個(gè)滑動(dòng)土楔體ADC，如圖2-5-9所示；其滑裂面是通過墻腳的兩個(gè)平面，一個(gè)是墻背AD面另個(gè)是通過墻腳的AC面；滑動(dòng)土楔體是一個(gè)剛性整體。根據(jù)土楔體靜力平衡條件，可解出墻背上的土壓力。本節(jié)結(jié)合路基擋土墻的設(shè)計(jì)，介紹庫侖主動(dòng)土壓力計(jì)算方法的具

22、體應(yīng)用。慮在內(nèi)摩擦角這一參數(shù)內(nèi)，按砂性土的公式計(jì)算其主動(dòng)土壓力。 可以按換算前后土的抗剪強(qiáng)度相等的原則或土壓力相等的原則來計(jì)算換算內(nèi)摩擦角D值；通常把粘性土的內(nèi)摩擦角值增大5°10°。作為換算內(nèi)摩擦角，或取換算內(nèi)摩擦角值為30°35°。 此法雖然簡(jiǎn)單，但是，由于影響土壓力數(shù)值的因素是多方面的，采用上述換算內(nèi)摩擦角值，只與某一特定的墻高相適應(yīng)，對(duì)于墻高小于6m的矮墻是偏于安全的，對(duì)于墻高大于6m的高墻則偏于危險(xiǎn)。因此，對(duì)于矮墻尚可采用這個(gè)數(shù)值，而對(duì)于高墻則應(yīng)按墻高酌情降低換算內(nèi)摩擦角，最好核實(shí)際的c、值計(jì)算粘性土的主動(dòng)土應(yīng)力。1 力多邊形法(數(shù)解法) 擋土

23、墻的計(jì)算長(zhǎng)度，取下述兩種長(zhǎng)度的較大者： 1取擋土墻的分段長(zhǎng)度(系指兩沉降伸縮縫間的距離)，但應(yīng)不大于15m。 2取一輛重車的擴(kuò)散長(zhǎng)度，擴(kuò)散長(zhǎng)度可按以下兩式計(jì)算，但當(dāng)擴(kuò)散長(zhǎng)度大于15m時(shí)，仍用15m(汽車超20級(jí)作用時(shí)，重車的擴(kuò)散長(zhǎng)度以不超過20m為度)。對(duì)于汽車10級(jí)或汽車15級(jí)： · B4.2十(2a十H)tan30° (2-5-20) 對(duì)于汽車20級(jí)和汽車超20級(jí)分別按下式計(jì)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(kuò)散長(zhǎng)度，m； H擋土墻高度，m； a擋土墻頂面以上的填料高

24、度,m。 擋土墻上汽車荷載的布置及驗(yàn)算等代均布土層厚度的確定，應(yīng)符合下列要求： 1汽車荷載 縱向：當(dāng)取擋土墻的分段長(zhǎng)度時(shí)為分段長(zhǎng)度內(nèi)可能布置的車輪；當(dāng)取用一輛重車的擴(kuò)散長(zhǎng)度時(shí)，為一輛重車。橫向：上述L0范圍內(nèi)可能布置的車輪。當(dāng)為路肩墻時(shí)，車后輪外緣應(yīng)靠墻頂內(nèi)緣布置；若為路堤墻時(shí)，車輛外側(cè)后輪中心至路基邊緣的距離應(yīng)不小于0.5m。 2驗(yàn)算荷載 荷載應(yīng)在路面寬度內(nèi)居中行駛，其等代均布土層厚度規(guī)定如下：掛車100為0.8m，掛車80為0.64m，履帶50為0.4m(單車道路基為0.67m)。 三、擋土墻穩(wěn)定性驗(yàn)算 為保證擋土墻在土壓力及外荷載作用下，有足夠的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)擋土墻時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算擋土墻

25、沿基底的抗滑動(dòng)穩(wěn)定性繞墻趾的抗傾覆穩(wěn)定性，基底應(yīng)力和偏心距，以及墻身強(qiáng)度等。一般情況下，主要由基底承載力和滑動(dòng)穩(wěn)定性來控制設(shè)計(jì)，墻身應(yīng)力可不必驗(yàn)算。擋土墻的力學(xué)計(jì)算取單位長(zhǎng)度計(jì)算。 (一)作用于擋土墻的力系 擋土墻設(shè)計(jì)所用的荷裁與荷載組合按交通部部頒標(biāo)準(zhǔn)(JTJ021-89)公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范的規(guī)定采用。當(dāng)KcKc，表明擋土墻的抗滑穩(wěn)定性不足，可考慮采用下列措施，以增加其抗滑動(dòng)穩(wěn)定性。 1采用傾斜基底，設(shè)置向內(nèi)傾斜的基底，可以增加抗滑力和減少滑動(dòng)力，從而增加抗滑穩(wěn)定性?；變A角，對(duì)于土質(zhì)地基不陡于1：5；對(duì)于巖石地基不陡于1：3。 2采用凸榫基礎(chǔ)，在擋土墻基礎(chǔ)底面設(shè)置混凝土凸榫，與基礎(chǔ)連成整

26、體，利用凸榫前土體所產(chǎn)生的被動(dòng)土壓力以增加擋土墻的抗滑穩(wěn)定性。 3更換基底土層，以增大基礎(chǔ)底面與地基之間的摩擦系數(shù)。 4改變墻身斷面形式和尺寸，以增大垂直力系，但單純擴(kuò)大斷面尺寸，收效不大，也不經(jīng)濟(jì)。(三)抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算墻趾總的穩(wěn)定力矩與總的傾覆力矩之比稱為抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)用K0表示。 從上述分析可知，合力偏心距e0直接影響到基底應(yīng)力的大小和性質(zhì)(拉或壓)，如e0過大，即使基底應(yīng)力小于地基容許承載力，但由于墻趾壓應(yīng)力1與墻踵壓應(yīng)力2相差過大，亦可能引起基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉陷，從而導(dǎo)致墻身過分傾斜，為此應(yīng)控制偏心距。偏心距e0應(yīng)符合下列要求： 土質(zhì)地基：eoB/6；石質(zhì)較差的巖石地基：eoB/5；堅(jiān)

27、硬的巖石地基：eoB/4。 (五)墻身斷面強(qiáng)度計(jì)算 重力式擋土墻一般均屬于偏心受壓，故截面強(qiáng)度應(yīng)按偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算：通常選擇一兩個(gè)控制性斷面進(jìn)行墻身應(yīng)力和偏心距驗(yàn)算，如墻身底部、二分之一墻高和斷面形狀突變處。 1法向應(yīng)力驗(yàn)算如圖2-5-17所示，斷面11為驗(yàn)算截面。若截面以上墻背受的主動(dòng)土壓力為E1，其水平與 當(dāng)墻身斷面出現(xiàn)拉應(yīng)力時(shí)應(yīng)考慮裂縫對(duì)受剪面積的折減。一般情況下，由于墻身截面的切應(yīng)力遠(yuǎn)小于其容許值，可不進(jìn)行這方面的驗(yàn)算。第8-4節(jié) 加筋土擋土墻 一、加筋土的特點(diǎn)與基本原理 加筋土擋土墻自20世紀(jì)60年代初問世以來，以其顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，被廣泛地應(yīng)用于土木工程中，同時(shí)加筋土技術(shù)本身

28、也逐漸地完善成熟。加筋土擋土墻的基本構(gòu)造如圖2-5-2所示。 加筋土擋土墻 加筋土工程有以下特點(diǎn)： 1可以做成很高的垂直填土，從而減少占地面積，這對(duì)不利于開挖的地區(qū)、城市道路以及土地珍貴地區(qū)而言，有著很大的經(jīng)濟(jì)效益。 2面板、筋帶可以在工廠中定形制造、加工，在現(xiàn)場(chǎng)可以用機(jī)械分層施工。這種裝配式施工方法簡(jiǎn)便快速，并且節(jié)省勞動(dòng)力和縮短工期。 3加筋土是柔性結(jié)構(gòu)物，能夠適應(yīng)地基較大的變形，因而可用于較軟的地基上。同時(shí)，由于加筋土結(jié)構(gòu)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(jià)低廉，據(jù)國(guó)內(nèi)部分工程資料統(tǒng)計(jì)，加筋土擋土墻的造價(jià)一般為鋼筋混凝土擋墻的50，重力式擋土墻的6080。 加筋土的

29、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(qiáng)度，從而保證土體平衡。 加筋土體工作時(shí)，土和拉筋一起承受外部和內(nèi)部的荷載，由于土與拉筋之間的摩擦作用，將士中的應(yīng)力傳遞給拉筋，而拉筋所產(chǎn)生的拉應(yīng)力抵抗了土體的水平位移，就好像在土體中增加了一個(gè)內(nèi)聚力，從而改進(jìn)了土體的力學(xué)特性。因此，土與拉筋間的摩擦作用是加筋土體能否穩(wěn)定的一個(gè)重要因素。土體與拉筋間的摩擦作用是很復(fù)雜的，不僅取決于土壤成分、顆粒粒徑級(jí)配、拉筋種類及其斷面形狀相尺寸，而且與環(huán)境狀況、結(jié)構(gòu)類型、荷載方式等有關(guān)。取拉筋小的一個(gè)微段dL分析，如圖2-5-18所示，設(shè)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的摩擦作用

30、，拉筋必須有足夠的長(zhǎng)度；為了承受拉力Ti，拉筋又必須有足夠的強(qiáng)度。 二、加筋土的材料與構(gòu)造 (一)加筋土填料 填料是加筋土工程的主體材料，對(duì)填料的一般要求如下： 易壓實(shí)；能與拉筋產(chǎn)生足夠的摩擦力；滿足化學(xué)和電化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)；水穩(wěn)定性好(浸水工程)。 有一定級(jí)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(yīng)優(yōu)先選用；碎石土、結(jié)土、中低液限粘質(zhì)土和穩(wěn)定土也可采用；腐質(zhì)土、凍結(jié)土等影響拉筋和面板使用壽命的應(yīng)禁止采用。 填料的設(shè)計(jì)參數(shù)包括容重r、計(jì)算內(nèi)摩擦角和摩擦系數(shù)f等，應(yīng)由試驗(yàn)或當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。當(dāng)無上述條件時(shí)，可參照交通部部頒標(biāo)準(zhǔn)(JTJ 01591)公路加筋土工程設(shè)計(jì)規(guī)范中相關(guān)表選用。 (

31、二)筋帶 拉筋的主要作用是與填料產(chǎn)生摩擦力，并承受結(jié)構(gòu)內(nèi)部的拉力。因此，拉筋必須具有以下特性；具有較高的強(qiáng)度，受力后變形??；較好的柔性與韌性：表面粗糙，能與填料產(chǎn)生足夠的摩擦力；抗腐蝕性和耐久性好；加工、接長(zhǎng)和與面板的連接簡(jiǎn)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(jí)公路上的加筋土工程應(yīng)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(hào)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(yīng)小于30mm，厚度不應(yīng)小于3mm。鋼帶埋在土中容易銹蝕，出此，鋼帶表面一般應(yīng)鍍鋅或采取其他措施進(jìn)行防銹處理。 2鋼筋混凝土帶 鋼筋混凝土帶的平面為長(zhǎng)條形或楔

32、形，斷面為扁矩形，寬1025cm，厚610cm。為了施工方便，鋼筋混凝土帶應(yīng)分節(jié)頂制，分節(jié)長(zhǎng)度一般宜小于300cm。為防止混凝土斷裂可在混凝土內(nèi)布設(shè)鋼絲網(wǎng)。頂制件所用混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C18(即軸心受壓應(yīng)力、主拉應(yīng)力和彎曲拉應(yīng)力分別不小于7.0MPa、0.45MPa和0.70MPa)，鋼筋直徑不得小于8mm。預(yù)制件的接長(zhǎng)或與面板連接，可采用焊接或螺栓結(jié)合，結(jié)點(diǎn)處應(yīng)做防銹處理。 筋帶設(shè)計(jì)拉力由鋼筋承擔(dān)，鋼筋截面應(yīng)考慮銹蝕影響。 3聚丙烯土工帶 聚丙烯土工帶的寬度應(yīng)大于18mm，厚度應(yīng)大于0.8mm。為提高土工帶與填土之間的摩擦力，其表面應(yīng)壓有粗糙花紋。 填料中有尖銳棱角的粗粒料會(huì)刺穿或割斷

33、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(guī)定(1)面板設(shè)計(jì)應(yīng)滿足堅(jiān)固、美觀、運(yùn)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(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于C18，厚度不應(yīng)小于8cm。(3)面板上的筋帶結(jié)點(diǎn)，可采用預(yù)埋鋼拉環(huán)、鋼板錨頭或頂留穿筋孔等形式。鋼拉環(huán)應(yīng)采用直徑不小于10mm的I級(jí)鋼筋；鋼板錨頭應(yīng)采用厚度不小于3mm的鋼板。露于混凝土外部的鋼拉環(huán)、鋼板錨頭應(yīng)做防銹處理，聚丙烯土工帶與鋼拉環(huán)的接觸面應(yīng)做隔離處理。(4)面板四周應(yīng)設(shè)企口和相互連接的裝置。當(dāng)采用插銷連接裝置時(shí)，插銷直徑不應(yīng)小于10mm。

34、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。 三、加筋土擋土墻的構(gòu)造加筋土擋土墻一般由加筋體、基礎(chǔ)、排水設(shè)施和沉降伸縮縫等幾部分構(gòu)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(nèi)夾角不宜小于70°。加筋體筋帶一般應(yīng)水平布設(shè)并垂直于面板，當(dāng)一個(gè)結(jié)點(diǎn)有兩條以上筋帶時(shí)，應(yīng)扇狀分開。當(dāng)相鄰墻面的夾角小于90°時(shí)，宜將不能垂直布設(shè)的筋帶逐漸斜放，必要時(shí)在角隅處增設(shè)加強(qiáng)筋帶。當(dāng)雙面加筋土擋土墻的筋帶相互插入時(shí)，應(yīng)錯(cuò)開鋪設(shè)避免重疊。在拱涵頂部的雙面加筋土擋土墻，其下部

35、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船應(yīng)采用矩形。當(dāng)?shù)匦?、地質(zhì)條件限制時(shí)也可采用上寬下窄或上窄下寬的階梯形。斷面尺寸由計(jì)算確定，底部筋帶長(zhǎng)度不應(yīng)小于3m，同時(shí)不小于0.4H。 加筋土擋土墻頂部一般應(yīng)按路線要求設(shè)置縱坡；路堤式擋土墻，也可調(diào)整兩端與路線水平距離，變更墻高，將墻項(xiàng)設(shè)計(jì)成平坡。設(shè)置縱坡的加筋土擋土墻頂部可按縱坡要求設(shè)置異形面板，也可將需設(shè)異形面板的缺口用漿砌片石或現(xiàn)澆混凝土補(bǔ)齊。 加筋體填料的壓實(shí)度是保證加筋體穩(wěn)定性的重要因素之一，應(yīng)按相關(guān)規(guī)范的要求采用。浸水地區(qū)的加筋體應(yīng)采用滲水性良好的土做填料。在面板內(nèi)側(cè)應(yīng)設(shè)置反濾層或鋪設(shè)透水土工織物。季節(jié)性冰涼

36、地區(qū)的加筋體宜采用非凍脹性土填料，否則應(yīng)在墻面板內(nèi)側(cè)設(shè)置不小于0.5m的砂礫防凍層。 加筋土擋土墻高度大于12m時(shí)，填料應(yīng)慎重選擇。墻高的中部宜設(shè)寬度不小于1m的錯(cuò)臺(tái)。墻高大于20m時(shí)，應(yīng)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。 (二)基礎(chǔ) 加筋體墻面下部應(yīng)設(shè)置寬度不小于0.3m厚度不小于0.2m的混凝土基礎(chǔ)，但屬下列情況之一者可不設(shè)： 1面板筑于石砌圬工或混凝土之上； 2地基為基巖。 加筋體面板基礎(chǔ)底面的埋置深度，對(duì)于一般土質(zhì)地基不應(yīng)小于0.6m，當(dāng)設(shè)置在巖石上時(shí)應(yīng)清除表面風(fēng)化層。當(dāng)風(fēng)化層很厚難以全部清除時(shí)，可采用土質(zhì)地基的埋置深度。浸水地區(qū)和冰凍地區(qū)的基礎(chǔ)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(dāng)?shù)?/p>

37、基承載力不能滿足要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行地基處理。加筋土擋土墻的基底可做成水平或結(jié)合地形做成臺(tái)階形。 (三)排水設(shè)施縮縫，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?yàn)r青麻絮等填塞。 四、加筋土擋土墻的結(jié)構(gòu)計(jì)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(jì)算：r加筋體填土容重，kNm3；G布置在B x L0面積內(nèi)的輪載或履帶荷載，KN。1B的取值規(guī)定 汽車10級(jí)或汽車15級(jí)作用時(shí)，取擋土墻分段長(zhǎng)度，但不大于15m。汽車20級(jí)作用時(shí)，取重車的擴(kuò)散長(zhǎng)度，當(dāng)擋土墻分段長(zhǎng)度在10m及以下時(shí)，擴(kuò)散長(zhǎng)度不越過10m；擋土墻分段長(zhǎng)度在10m以上時(shí)，擴(kuò)散長(zhǎng)度不超過15m。汽車超20級(jí)作用時(shí)，取重車的擴(kuò)散長(zhǎng)度，但不超過20m。平板掛車或履帶車作用時(shí)，取擋土墻分段長(zhǎng)度和車輛擴(kuò)散長(zhǎng)度兩者之較大值，但不超過15m。車輛的擴(kuò)散長(zhǎng)度B按下式計(jì)算： B=L十a(chǎn)十(2H十H)tan30°式中：L汽車或平板車的前后相距(履帶車為零)，m； a車輪或履帶的著地長(zhǎng)度，m； H加筋體上路提高度，m，如圖2-5-2所示； H加筋體高度，m。 2L0的取值規(guī)定 在內(nèi)部穩(wěn)定性分析中，當(dāng)活動(dòng)區(qū)進(jìn)入路基寬度時(shí)，分別用路基寬度和活動(dòng)區(qū)寬度計(jì)算等代土層厚度h，取h較大者所對(duì)應(yīng)的