擋土墻的設(shè)計步驟

1、擋土墻的設(shè)計步驟一、確定墻高二、墻上荷載（主動土壓力、墻上移動荷載、振動系數(shù)）三、墻體型式四、墻底基底承載力五、計算1）抗傾覆計算（主動土壓力+移動荷載*振動系數(shù)）2）抗滑動計算（同上 ）3）墻身水平截面強度驗算4）墻身垂直截面變位計算（截面應(yīng)力校核）六、設(shè)計1、根據(jù)具體情況，通過技術(shù)和經(jīng)濟比較，確定墻址位置；2、測繪墻址處的縱向地面線，核對路基橫斷面圖，收集墻址處的地質(zhì)和水文等資料；3、選擇墻后填料，確定填料的物理力學(xué)計算參數(shù)和地基計算參數(shù)；4、進行擋土墻斷面型式、構(gòu)造和材料設(shè)計，確定有關(guān)計算參數(shù)；5、進行擋土墻的縱向布置；6、用計算法或套用標準圖確定擋土墻的斷面尺寸；7、繪制擋土墻立面、橫

2、斷面和平面圖。擋土墻墻身抗彎強度計算：1 按彈性計算；2 砌體為脆性材料，抗拉能力很差；3 應(yīng)考慮豎向壓力產(chǎn)生的壓應(yīng)力與彎曲拉應(yīng)力的疊加；4 受拉一側(cè)外緣真實應(yīng)力=N/A-M/W，小于砌體抗拉能力既是安全的。第一節(jié)第一節(jié) 概概述述能夠保持結(jié)構(gòu)物兩側(cè)的土體、物料有一定高差的結(jié)構(gòu)稱為支擋結(jié)構(gòu)。支承路堤填土或山坡土體，防止填土或土體變形失穩(wěn)，而承受側(cè)向土壓力的建筑物稱為擋土墻。支擋結(jié)構(gòu)在各種土建工程中得到廣泛的應(yīng)用，如鐵路、公路工程中可以用于支承路堤或路塹邊坡、隧道洞口、支承橋臺臺后填土，以減少土石方量和占地面積，防止水流沖刷路基，并經(jīng)常用于整治坍方、滑坡等路基病害；水利、港灣工程中支擋河岸及水閘的

3、岸墻；民用與工業(yè)建筑中的地下連續(xù)墻等。隨著大量土木工程在地形復(fù)雜地區(qū)的興建，支擋結(jié)構(gòu)愈加顯得重要。 支擋結(jié)構(gòu)的設(shè)計將直接影響到工程的經(jīng)濟效益及安全。擋土墻各部位的名稱如圖 10-1 所示，墻身靠填土（或山體）一側(cè)稱為墻背，大部分外露的一側(cè)稱為墻面（或墻胸），墻的頂面部分稱為墻頂，墻的底面部分稱為墻底，墻背與墻底的交線稱為墻踵，墻面與墻底的交線稱為墻趾。墻背與豎直面的夾角稱為墻背傾角，一般用表示，墻踵到墻頂?shù)拇怪本嚯x稱為墻高，用 H 表示。擋土墻的類型劃分方法很多， 根據(jù)墻體自身的剛度可將其分為柔性擋土墻和剛性擋土墻；根據(jù)擋土墻的結(jié)構(gòu)形式可將其分為重力式（包括衡重式）擋土墻和輕型擋土墻；根據(jù)擋土

4、墻在路基橫斷面上的位置可分為：路塹擋土墻、路肩擋土墻、路堤擋土墻、山坡?lián)跬翂?、抗滑擋土墻、站臺擋土墻等； 根據(jù)建筑材料可分為石、 混凝土及鋼筋混凝土擋土墻等；根據(jù)所處的環(huán)境條件可分為一般地區(qū)擋土墻、 浸水地區(qū)擋土墻與地震地區(qū)擋土墻等。由于一些地區(qū)石料豐富， 使得石砌重力式和衡重式擋土墻得到廣泛應(yīng)用。為適應(yīng)不同地區(qū)的條件和發(fā)展新技術(shù)的需要，逐步發(fā)展了各種形式的擋土墻，如：懸臂式、扶臂式、板樁式、錨桿式、錨定板式、豎向預(yù)應(yīng)力錨桿式、加筋土式和土釘式等新型擋土墻。隨著生產(chǎn)和技術(shù)的不斷發(fā)展，今后還將會有一些新的結(jié)構(gòu)形式不斷圖 10擋土墻各部分名稱路基在遇到下列情況時可考慮修建擋土墻：(1) 陡坡地段；

5、(2) 巖石風(fēng)化的路塹邊坡地段；(3) 為避免大量挖方及降低邊坡高度的路塹地段；(4) 可能產(chǎn)生坍方、滑坡的不良地質(zhì)地段；(5) 高填方地段；(6) 水流沖刷嚴重或長期受水浸泡的沿河路基地段；(7) 為節(jié)約用地、減少拆遷或少占農(nóng)田的地段；(8) 為保護重要建筑物、生態(tài)環(huán)境或其他特殊需要的地段。在考慮擋土墻設(shè)計方案時， 應(yīng)與其他工程方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較， 例如，采用路堤或路肩擋土墻時，常與棧橋或填方等方案進行比較；采用路塹或山坡?lián)跬翂r，常與隧道、明洞或刷緩邊坡等方案作比較，以求工程技術(shù)經(jīng)濟合理。第二節(jié)第二節(jié) 重力式擋土墻重力式擋土墻一、概述一、概述重力式擋土墻是以墻身自重來維持擋土墻在土壓力作

6、用下的穩(wěn)定，它是我國目前最常用的一種擋土墻形式。 重力式擋土墻多用漿砌片 （塊）石砌筑，缺乏石料地區(qū)有時可用混凝土預(yù)制塊作為砌體，也可直接用混凝土澆筑，一般不配鋼筋或只在局部范圍配置少量鋼筋。這種擋土墻形式簡單、施工方便，可就地取材、適應(yīng)性強，因而應(yīng)用廣泛。由于重力式擋土墻依靠自身重力來維持平衡穩(wěn)定，因此墻身斷面大，圬工數(shù)量也大，在軟弱地基上修建時往往受到承載力的限制。如果墻過高，材料耗費多，因而亦不經(jīng)濟。當?shù)鼗^好，墻高不大，且當?shù)赜钟惺蠒r，一般優(yōu)先選用重力式擋土墻。重力式擋土墻，當墻背只有單一坡度時，稱為直線形墻背；若多于一個坡度，則稱為折線形墻背。直線形墻背可做成俯斜、仰斜、垂直三種，

7、墻背向外側(cè)傾斜時稱為俯斜，墻背向填土一側(cè)傾斜時稱為仰斜，墻背垂直時稱為垂直；折線形墻背有凸形折線墻背和衡重式墻背兩種，如圖 10-2 所示。a) 俯斜b) 仰斜c) 垂直d) 凸形e) 衡重式圖 10-2 重力式擋土墻墻背形式仰斜墻背所受的土壓力較小， 用于路塹墻時墻背與開挖面邊坡較貼合，因而開挖量和回填量均較小，但墻后填土不易壓實，不便施工。當墻趾處地面橫坡較陡時，采用仰斜墻背將使墻身增高，斷面增大，如圖10-3 所示，所以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。俯斜墻背所受土壓力較大，其墻身斷面較仰斜墻背時要大，通常在地面橫坡陡峻時，利用陡直的墻面，以減小墻高。 俯斜墻背可做

8、成臺階形， 以增加墻背與填土之間的摩擦力。垂直墻背的特點介于仰斜和俯斜墻背之間。凸形折線墻背系由仰斜墻背演變而來，上部俯斜、下部仰斜，以減小上部斷面尺寸，多用于路塹墻，也可用于路肩墻。衡重式墻背在上下墻之間設(shè)有衡重臺， 利用衡重臺上填土的重力使全墻重心后移，增加了墻身的穩(wěn)定。由于采用陡直的墻面，且下墻采用仰斜墻圖 10地面橫坡對墻高的影響背，因而可以減小墻身高度，減少開挖工作量。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。二、二、重力式擋土墻的構(gòu)造重力式擋土墻的構(gòu)造重力式擋土墻的構(gòu)造必須滿足強度與穩(wěn)定性的要求， 同時應(yīng)考慮就地取材，經(jīng)濟合理、施工養(yǎng)護的方便與安全。1.墻身構(gòu)造重力式擋

9、土墻的仰斜墻背坡度一般采用 1:0.25， 不宜緩于 1:0.30；俯斜墻背坡度一般為 1:0.251:0.40， 衡重式或凸折式擋土墻下墻墻背坡度多采用 1:0.251:0.30 仰斜，上墻墻背坡度受墻身強度控制，根據(jù)上墻高度，采用 1:0.251:0.45 俯斜，如圖 6-4 所示。墻面一般為直線形， 其坡度應(yīng)與墻背坡度相協(xié)調(diào)。 同時還應(yīng)考慮墻趾處的地面橫坡，在地面橫向傾斜時，墻面坡度影響擋土墻的高度，橫向坡度愈大影響愈大。因此，地面橫坡較陡時，墻面坡度一般為 1:0.051:0.20，矮墻時也可采用直立；地面橫坡平緩時，墻面可適當放緩，但一般不緩于1:0.35。圖 10-4 擋土墻墻背和

10、墻面坡度仰斜式擋土墻墻面一般與墻背坡度一致或緩于墻背坡度； 衡重式擋土墻墻面坡度采用 1:0.05， 所以在地面橫坡較大的山區(qū)， 采用衡重式擋土墻較經(jīng)濟。衡重式擋土墻上墻與下墻的高度之比，一般采用 4:6 較為經(jīng)濟合理。 對一處擋土墻而言，其斷面形式不宜變化過多， 以免造成施工困難， 并且應(yīng)當注意不要影響擋土墻的外觀?；炷翂K和石砌體擋土墻的墻頂寬度一般不應(yīng)小于 0.5m， 混凝土墻頂寬度不應(yīng)小于 0.4m。路肩擋土墻墻頂應(yīng)以粗料石或 C15 混凝土做帽石，其厚度不得小于 0.4m，寬度不小于 0.6m，突出墻外的飛檐寬應(yīng)為0.1m。如不做帽石或為路堤墻和路塹墻，應(yīng)選用大塊片石置于墻頂并用砂漿

11、抹平。在有石料的地區(qū)，重力式擋土墻應(yīng)盡可能采用漿砌片石砌筑，片石的極限抗壓強度不得低于 30MPa。在一般地區(qū)及寒冷地區(qū)，采用 M7.5水泥砂漿；在浸水地區(qū)及嚴寒地區(qū)，采用 M10 水泥砂漿。在缺乏石料的地區(qū)，重力式擋土墻可用 C15 混凝土或片石混凝土建造；在嚴寒地區(qū)采用 C20 混凝土或片石混凝土。為保證列車正常運行、線路養(yǎng)護及行人的安全，路肩擋土墻在一定條件下， 應(yīng)設(shè)置防護欄桿。 為避免因地基不均勻沉陷而引起墻身開裂，根據(jù)地基地質(zhì)條件的變化和墻高、墻身斷面的變化情況需設(shè)置沉降縫。在平曲線地段，擋土墻可按折線形布置，并在轉(zhuǎn)折處以沉降縫斷開。為防止圬工砌體因收縮硬化和溫度變化而產(chǎn)生裂縫應(yīng)設(shè)置

12、伸縮縫。 設(shè)計中一般將沉降縫和伸縮縫合并設(shè)置，沿線路方向每隔 1025m 設(shè)置一道，如圖 10-5 所示?？p寬為 23cm，自墻頂做到基底?？p內(nèi)沿墻的內(nèi)、外、頂三邊填塞瀝青麻筋或瀝青木板，塞入深度不小于 0.2 m，當墻背為巖石路塹或填石路堤時，可設(shè)置空縫。圖 10-5 沉降縫與伸縮縫2.排水設(shè)施擋土墻排水設(shè)施的作用在于疏干墻后土體中的水和防止地表水下滲后積水，以免墻后積水致使墻身承受額外的靜水壓力；減少季節(jié)性冰凍地區(qū)填料的凍脹壓力；消除粘性土填料浸水后的膨脹壓力。擋土墻的排水措施通常由地面排水和墻身排水兩部分組成。 地面排水主要是防止地表水滲入墻后土體或地基，地面排水措施有：（1）設(shè)置地面排

13、水溝，截引地表水；（2）夯實回填土頂面和地表松土，防止雨水和地面水下滲，必要時可設(shè)鋪砌層；（3）路塹擋土墻趾前的邊溝應(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排除墻后積水， 通常在墻身的適當高度處布置一排或數(shù)排泄水孔，如圖 10-6 所示。泄水孔的尺寸可視泄水量的大小分別采用 0.05m0.1m、0.1m0.1m、0.15m0.2m 的方孔或直徑為0.05m0.1m 的圓孔。孔眼間距一般為 23m，干旱地區(qū)可予增大，多雨地區(qū)則可減小。浸水擋土墻則為 1.01.5m，孔眼應(yīng)上下左右交錯設(shè)置。最下一排泄水孔的出水口應(yīng)高出地面 0.3m；如為路塹擋土墻，應(yīng)高出邊溝水位 0.3m；浸水擋

14、土墻則應(yīng)高出常水位 0.3m。泄水孔的進水口部分應(yīng)設(shè)置粗粒料反濾層， 以防孔道淤塞。 泄水孔應(yīng)有向外傾斜的坡度。在特殊情況下， 墻后填土采用全封閉防水， 一般不設(shè)泄水孔。 干砌擋土墻可不設(shè)泄水孔。圖 10擋土墻瀉水孔及反濾層若墻后填土的透水性不良或可能發(fā)生凍脹，應(yīng)在最低一排泄水孔至墻頂以下 0.5m 的高度范圍內(nèi)，填筑不小于 0.3m 厚的砂加卵石或土工合成材料反濾層。既可減輕凍脹力對墻的影響，又可防止墻后產(chǎn)生靜水壓力，同時起反濾作用。反濾層的頂部與下部應(yīng)設(shè)置隔水層。3.防水層為防止水滲入墻身形成凍害及水對墻身的腐蝕， 在嚴寒地區(qū)或有浸水作用時，時常在臨水面涂以防水層：（1） 石砌擋土墻,先抹

15、一層5水泥砂漿(2cm厚),再涂以熱瀝青(23mm)；（2）混凝土擋土墻,涂抹兩層熱瀝青(23mm)；（3） 鋼筋混凝土擋土墻，常用石棉瀝青及瀝青浸制麻布各兩層防護，或者加厚混凝土保護層；一般情況下可不設(shè)防水層，但片石砌筑擋土墻需用水泥砂漿抹成平縫。4.基礎(chǔ)埋置深度擋土墻一般采用明挖基礎(chǔ)。當?shù)鼗鶠樗绍浲翆訒r，可采用加寬基礎(chǔ)、換填或樁基礎(chǔ)。水下基礎(chǔ)挖基有困難時，可采用樁基礎(chǔ)或沉井基礎(chǔ)。基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)按地基的性質(zhì)、承載力的要求、凍脹的影響、地形和水文地質(zhì)等條件確定。擋土墻基礎(chǔ)置于土質(zhì)地基上時，其基礎(chǔ)埋深應(yīng)符合下列要求：（1）基礎(chǔ)埋置深度不小于 1m。當有凍結(jié)且凍結(jié)深度小于或等于時，應(yīng)在凍結(jié)線以下不

16、小于 0.25m（不凍脹土除外）；當凍結(jié)深度超過 1m 時，可在凍結(jié)線下 0.25m 內(nèi)換填弱凍脹土或不凍脹土，但埋置深度不小于 1.25m。不凍脹土層（例如碎石、卵石、中砂或粗砂等）中的基礎(chǔ)，埋置深度可不受凍深的限制；（2）受水流沖刷時，基礎(chǔ)應(yīng)埋置在沖刷線以下不小于 1m；（3）路塹擋土墻基礎(chǔ)底面應(yīng)在路肩以下不小于 1m，并應(yīng)低于側(cè)溝砌體底面不小于 0.2m。擋土墻基礎(chǔ)置于硬質(zhì)巖石地基上時，應(yīng)置于風(fēng)化層以下。當風(fēng)化層較厚，難以全部清除時，可根據(jù)地基的風(fēng)化程度及其相應(yīng)的承載力將基底埋于風(fēng)化層中。置于軟質(zhì)巖石地基上時，埋置深度不小于 1m。擋土墻基礎(chǔ)置于斜坡地面時， 其趾部埋入深度和距地面的水平

17、距離應(yīng)符合表 10-1 的要求。表 10-1 斜坡地面墻趾埋入的最小尺寸（m）三、重力式擋土墻的布置三、重力式擋土墻的布置擋土墻的布置是擋土墻設(shè)計的一個重要內(nèi)容， 通常在路基橫斷面圖和墻址縱斷面圖上進行。布置前應(yīng)現(xiàn)場核對路基橫斷面圖，不滿足要求時應(yīng)補測， 并測繪墻址處的縱斷面圖， 收集墻址處的地質(zhì)和水文等資料。1.擋土墻位置的選定（1）路塹擋土墻的位置通常設(shè)置在路基的側(cè)溝邊。山坡?lián)跬翂?yīng)考慮設(shè)在基礎(chǔ)可靠處，墻的高度應(yīng)保證設(shè)墻后墻頂以上邊坡穩(wěn)定。（2）路肩擋土墻因可充分收縮坡腳，大量減少填方和占地，當路肩與路堤墻的墻高或截面圬工數(shù)量相近、基礎(chǔ)情況相似時，應(yīng)優(yōu)先選用路肩墻。若路堤墻的高度或圬工數(shù)量

18、比路肩墻顯著降低，而且基礎(chǔ)可靠時，宜選用路堤墻。必要時應(yīng)作技術(shù)經(jīng)濟比較以確定墻的位置。（3）當路基兩側(cè)同時設(shè)置路肩和路塹擋土墻時，一般應(yīng)先施工路肩墻，以免在施工時破壞路塹墻的基礎(chǔ)。同時要求過路肩墻墻踵與水平面成 f 角的平面不得伸入到路塹墻的基底面以下， 否則應(yīng)加深路塹墻的基礎(chǔ)，或?qū)烧咴O(shè)計成一個整體結(jié)構(gòu)。（4）沿河路堤設(shè)置擋土墻時，應(yīng)結(jié)合河流的水文、地質(zhì)情況以及河道工程來布置，注意應(yīng)保證墻后水流順暢，不致擠壓河道而引起局部沖刷。（5）滑坡地段的抗滑擋土墻，應(yīng)結(jié)合地形、地質(zhì)條件，滑面的部位、滑坡推力，以及其它工程，如：抗滑樁、減載、排水等綜合考慮；（6）帶攔截落石作用的擋土墻，應(yīng)按落石范圍、規(guī)

19、模、彈跳軌跡等進行考慮；（7）受其它建筑物如：房屋、公路、橋涵、隧道等控制的擋土墻，在滿足特定的要求下，尚需考慮技術(shù)經(jīng)濟條件；2.縱向布置縱向布置在墻址縱斷面圖上進行，布置后繪成擋土墻正面圖，布置的內(nèi)容有：（1）確定擋土墻的起訖點和墻長，選擇擋土墻與路基或其它結(jié)構(gòu)物的銜接方式。路肩擋土墻端部可嵌入石質(zhì)路塹中，或采用錐坡與路堤銜接；當路肩擋土墻、路堤擋土墻兼設(shè)時，其銜結(jié)處可設(shè)斜墻或端墻；與橋臺連接時，為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， 需在臺尾與擋土墻之間設(shè)置隔墻及接頭墻。路塹擋土墻在隧道洞口應(yīng)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，一般將墻高逐漸降低至 2m

20、 以下，使邊坡坡腳不致伸入邊溝內(nèi)，有時也可用橫向端墻連接。（2）按地基、地形及墻身斷面變化情況進行分段，確定伸縮縫和沉降縫的位置。當墻身位于弧形地段， 例如橋頭錐體坡腳， 因受力后容易出現(xiàn)豎向裂縫，宜縮短伸縮縫間距，或考慮其它措施。（3）布置各擋土墻的基礎(chǔ)。墻址地面有縱坡時，擋土墻的基底宜做成不大于 5%的縱坡。但地基為巖石時，為減少開挖，可沿縱向做成臺階。臺階尺寸應(yīng)隨縱坡大小而定，但其高寬比不宜大于 1:2。（4）布置泄水孔的位置，包括數(shù)量、間隔和尺寸等。此外，在布置圖上應(yīng)注明各特征斷面的樁號，以及墻頂、基礎(chǔ)、頂面、基底、沖刷線、冰凍線、常水位或設(shè)計洪水位的標高等。3.橫向布置橫向布置選擇在

21、墻高最大處、 墻身斷面或基礎(chǔ)形式有變異處。 根據(jù)墻型、墻高、地基及填土的物理力學(xué)指標等設(shè)計資料，進行擋土墻設(shè)計或套用標準圖，確定墻身斷面、基礎(chǔ)形式和埋置深度，布置排水設(shè)施等，并繪制擋土墻橫斷面圖。4.平面布置對于個別復(fù)雜的擋土墻， 如高、 長的沿河擋土墻和曲線擋土墻， 除了縱、橫向布置外，還應(yīng)進行平面布置，繪制平面圖，標明擋土墻與線路的平面位置及附近地貌和地物等情況， 特別是與擋土墻有干擾的建筑物的情況。沿河擋土墻還應(yīng)繪出河道及水流方向、其它防護與加固工程等。在以上設(shè)計圖中，還應(yīng)標寫簡要說明。必要時可另編設(shè)計說明書，說明選用擋土墻方案的理由，選用擋土墻結(jié)構(gòu)類型和設(shè)計參數(shù)的依據(jù)，對材料和施工的要

22、求及注意事項，主要工程數(shù)量等。如采用標準圖，應(yīng)注明其編號。三、四、重力式擋土墻的設(shè)計計算四、重力式擋土墻的設(shè)計計算擋土墻是用來承受土體側(cè)壓力的構(gòu)造物， 它應(yīng)具有足夠的強度和穩(wěn)定性。擋土墻可能的破壞形式有：滑移、傾覆、不均勻沉陷和墻身斷裂等。 因此擋土墻的設(shè)計應(yīng)保證在自重和外荷載作用下不發(fā)生全墻的滑動和傾覆，并保證墻身截面有足夠的強度、基底應(yīng)力小于地基承載力和偏心距不超過容許值。這就要求在擬定墻身斷面形式及尺寸之后，對上述幾方面進行檢算。擋土墻驗算方法有兩種：一是采用總安全系數(shù)的容許應(yīng)力法；二是采用分項安全系數(shù)的極限狀態(tài)法，以下主要介紹容許應(yīng)力驗算法，對于極限狀態(tài)法可參閱相關(guān)資料。（一）作用在擋

23、土墻上的力系作用在擋土墻上的力系， 根據(jù)荷載性質(zhì)及發(fā)生概率分為主要力系、 附加力系和特殊力系。一般情況下?lián)跬翂χ豢紤]主要力系的影響。在浸水和地震等特殊情況下，尚應(yīng)考慮附加力和特殊力的作用。主要力系是指經(jīng)常作用在擋土墻上的力，如圖 10-7 所示，它包括：（1）由填土自重和列車軌道荷載引起的主動土壓力，可分解為水平土壓力和垂直土壓力；（2）墻身自重 G；（3）墻前土體作用于墻面上的被動土壓力；（4）墻頂上的有效荷載；（5）墻背與第二破裂面之間的有效荷載Wr；（6）基底法向反力R及摩擦力T；（7）常水位時的靜水壓力與浮力墻前被動土壓力一般不予考慮，當基礎(chǔ)埋置較深(如大于 1.5m)，且地層穩(wěn)定，不

24、受水流沖刷或擾動破壞時才予考慮。由于擋土墻前后土體相互作用，而達到被動狀態(tài)所需的位移量大于達到主動狀態(tài)的位移量，故墻后土體處于主動狀態(tài)時，墻前土體難以達到被動狀態(tài)，因此墻前的被動抗力要比計算公式的被動土壓力為小，目前尚無可靠的計算方法，根據(jù)經(jīng)驗，并為安全起見，一般取 1/3 的計算被動土壓力值作為墻前的被動抗力。附加力系是指偶然發(fā)生的或發(fā)生概率很小的力，包括：（1）設(shè)計水位的靜水壓力和浮力；（2）水位退落時的動水壓力；（3）波浪沖擊力；（4）凍脹壓力和冰壓力；（5）溫度變化的影響力。特殊力系是指暫時的或?qū)儆跒?zāi)害性的，發(fā)生幾率極小的力，包括：（1）地震荷載；（2）施工及臨時荷載，如起吊機、人群、

25、堆載等；（3）水流漂浮物的撞擊力。擋土墻設(shè)計時，對于單線鐵路應(yīng)按有列車荷載與無列車荷載進行檢算；雙線鐵路及站場內(nèi)的擋土墻，除按軌道上均有列車荷載進行檢算外，尚應(yīng)按鄰近擋土墻的一線、二線有列車荷載與無列車荷載等組合進行檢算，并取不利的荷載組合進行設(shè)計。冰壓力和凍脹力不與波浪壓力同時計算,洪水和地震不同時考慮。（二）擋土墻穩(wěn)定性檢算對于重力式擋土墻，墻的穩(wěn)定性往往是設(shè)計中的控制因素。擋土墻的穩(wěn)定性包括抗滑穩(wěn)定性與抗傾覆穩(wěn)定性兩方面。1.抗滑穩(wěn)定性檢算擋土墻的抗滑穩(wěn)定性是指在土壓力和其他外荷載的作用下， 基底摩阻力抵抗擋土墻滑移的能力， 用抗滑穩(wěn)定系數(shù)表示， 即作用于擋土墻最大可能的抗滑力與實際滑動

26、力之比，如圖 10-8 所示。一般情況下，有：（10-1）式中：N 作用于基底的上的總垂直力，即擋土墻墻身自重 G、墻背主動土壓力的豎直分力、墻頂上的有效荷載及墻背與第二破裂面之間的有效荷載之和，其值為： 墻背主動土壓力的總水平分力；f 基底摩擦系數(shù)，其數(shù)值可通過現(xiàn)場試驗確定，如無試驗值，按表 10-5 采用。沿基底抗滑穩(wěn)定系數(shù)不應(yīng)小于1.3，考慮附加力系時，不小于 1.2。但設(shè)計墻高大于 1215m 時， 應(yīng)注意適當加大值，以保證擋土墻的抗滑穩(wěn)定性。當擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性已滿足而受抗滑穩(wěn)定性控制時， 可采用設(shè)置傾斜基底的方法以增加擋土墻的抗滑穩(wěn)定性?；變A斜度，一般地基不大于 1:5； 浸水地

27、基， 當 f0.5 時，不宜設(shè)置傾斜基底； 當 0.5 f0.10時，傾斜基底不大于 1:10；當 f0.10 時，傾斜基底不大于 1:5；巖質(zhì)地基不大于 1:3。設(shè)置傾斜基底的方法，是保持墻胸高度不變，而使墻踵下降一個高度h,如圖 10-9 所示，從而使基底具有向內(nèi)傾斜的逆坡。與水平基底相比，可減小滑動力，增大抗滑力，增強擋土墻的抗滑穩(wěn)定性。需要注意的是，由于墻踵下降了h，計算土壓力時墻高也應(yīng)增加了h，即計算墻高為：，由圖 10-9 可知，（10-2）圖 10-8滑動穩(wěn)定性檢算圖 10-9傾斜基底若將豎直方向的力和水平方向的力分別按傾斜基底的法線方向和切線方向分解,則傾斜基底法向力為：（10

28、-3）切向力為：（10-4）式中： 基底傾角，即基底與水平面的夾角。由公式（10-1）可知，設(shè)置傾斜基底后擋土墻的滑動穩(wěn)定系數(shù)為：（10-5）由公式（10-5）可以看出，由于設(shè)置了傾斜基底，明顯地增大了抗滑穩(wěn)定系數(shù)，而且基底傾角 越大，越有利于抗滑穩(wěn)定性。應(yīng)當指出，除驗算沿基底的抗滑穩(wěn)定性外，尚應(yīng)驗算沿墻踵水平面上的抗滑穩(wěn)定性，以免擋土墻連同地基土體一起滑動。因此，基底的傾斜度不宜過大。增加抗滑穩(wěn)定性的另一種辦法是采用凸榫基礎(chǔ)， 如圖 10-10 所示，凸榫基礎(chǔ)是在基礎(chǔ)底面設(shè)置一個與基礎(chǔ)連成整體的榫狀凸塊，利用榫前土體所產(chǎn)生的被動土壓力以增加擋土墻抗滑穩(wěn)定性。增加抗滑穩(wěn)定性的措施還有： 改善地

29、基， 例如在粘性土地基上夯嵌碎石，以增加基底摩擦系數(shù)；改變墻身斷面形式等。但單純的擴大斷面尺寸收效不大，而且也不經(jīng)濟。2.抗傾覆穩(wěn)定性檢算擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定性是指它抵抗墻身繞墻趾向外轉(zhuǎn)動傾覆的能力，用抗傾覆穩(wěn)定系數(shù) 表示，其值為對墻趾的穩(wěn)定力矩之和與傾覆力矩之和的比值，如圖 10-11 所示，表達式為：（10-6）式中： 穩(wěn)定力系對墻趾的總力矩圖 10-10 凸榫基礎(chǔ) 傾覆力系對墻趾的總力矩（10-7）（10-8）一般情況下，抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)不應(yīng)小于 1.5，考慮附加力時，不應(yīng)小于 1.3。當墻高大于 1215m 時，應(yīng)注意加大 ko 值，以保證擋土墻的傾覆穩(wěn)定性。當抗滑穩(wěn)定性滿足要求， 擋土

30、墻受抗傾覆穩(wěn)定性控制時， 可展寬墻趾， 如圖 10-12 所示，在墻趾處展寬基礎(chǔ)可以增大穩(wěn)定力矩的力臂，是增強抗傾覆穩(wěn)定性的常用方法。 但在地面橫坡較陡處，會由此引起墻高的增加。展寬部分b 一般用與墻身相同的材料砌筑，不宜過寬。重力式擋土墻b 不宜大于墻高的 10%；衡重式擋土墻b 不宜大于墻高的 5%。基礎(chǔ)展寬可分級設(shè)置成臺階基礎(chǔ)，每級的寬度和高度關(guān)系應(yīng)符合剛性角（即基圖 10-11 傾覆穩(wěn)定性檢算圖 10-12 展寬墻趾礎(chǔ)臺階的斜向連線與豎直線的夾角）的要求，對于石砌圬工不大于 35；對于混凝土圬工不大于 45，如超過時，則應(yīng)采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)板。增加抗傾覆穩(wěn)定性的措施還有： 改變墻背或墻

31、面的坡度以減少土壓力或增加穩(wěn)定力臂；改變墻身形式，如改用衡重式、墻后增設(shè)卸荷平臺或卸荷板。（三）擋土墻基底應(yīng)力及合力偏心距檢算為了保證擋土墻的基底應(yīng)力不超過地基的容許承載力， 應(yīng)進行基底應(yīng)力檢算。為了使擋土墻墻型結(jié)構(gòu)合理和避免發(fā)生顯著的不均勻沉陷，還應(yīng)控制作用于擋土墻基底的合力偏心距。如圖 10-13 所示， 若作用于基底合力的法向分力為N， 它對墻趾的力臂為，則有：（10-9）合力偏心距 e 為：（10-10）基底合力的偏心距，土質(zhì)地基不應(yīng)大于 B/10，巖石地基不應(yīng)大于B/4 ?；變蛇吘夵c，即趾部和踵部的法向壓應(yīng)力、分別為：（10-11）式中：M 各力對中性軸的力矩之和，M=N e；W

32、基底截面模量，對單位延米的擋土墻，；A 基底截面面積，對單位延米的擋土墻，A=B。基底壓應(yīng)力不得大于地基容許承載力，當考慮主要力系和附加力系組合時，地基承載力可提高 20% 。當按主要力系計算時，墻踵的基底壓應(yīng)力可超過地基的容許承載力，一般地區(qū)最大不超過 30% 。圖 10-13 基底應(yīng)力及合力偏心距檢算圖式圖 10-14 基底應(yīng)力重分布當eB/10 時，基底墻踵將出現(xiàn)拉應(yīng)力，對于一般地基與基礎(chǔ)間是不能承受拉力的，這時按無拉應(yīng)力的平衡條件重新分配壓應(yīng)力，重新分配的壓應(yīng)力合力作用在距墻趾為的三角形應(yīng)力圖的形心上，該應(yīng)力圖一邊長為 3。如圖 10-14 所示，基底應(yīng)力圖形將由虛線圖形變?yōu)閷嵕€圖形。

33、根據(jù)力的平衡條件，有：故基底最大壓應(yīng)力為：（10-12）基底壓應(yīng)力或偏心距過大時， 可采取加寬墻趾或擴大基礎(chǔ)的辦法予以調(diào)整，也可采用換填地基土以提高其承載力；調(diào)整墻背坡度或斷面形式以減少合力偏心距等措施。（四）擋土墻墻身截面強度檢算通常，選取一、兩個墻身截面進行檢算,檢算截面可選在基礎(chǔ)頂面（襟邊以上截面）、1/2 墻高處、上下墻（凸形及衡重式墻）交界處等，如圖 10-15 所示。墻身截面強度檢算包括法向應(yīng)力和剪應(yīng)力檢算。（1）法向應(yīng)力及偏心距檢算如圖 10-16 所示，若檢算截面-的強度，從土壓力強度分布圖中可得到截面-以上的土壓力和以及該截面以上的墻身自重，截面的寬度為，則：圖 10-15墻

34、身檢算截面的選擇（10-13）（10-14）對于墻身截面偏心距的要求，在只考慮主要力系時，考慮主要力系加附加力系時，以保證墻型的合理性。截面兩端邊緣的法向應(yīng)力為：（10-15）對于截面兩端邊緣的法向應(yīng)力的要求，在只考慮主要力系時，最大壓應(yīng)力和最大拉應(yīng)力不得超過圬工的容許應(yīng)力。當考慮附加力系時，容許應(yīng)力可提高 30%。（2）剪應(yīng)力檢算剪應(yīng)力分水平剪應(yīng)力和斜剪應(yīng)力兩種。重力式擋土墻只檢算水平剪應(yīng)力，而衡重式擋土墻還需進行斜截面剪應(yīng)力的檢算，如圖 10-15 中的截面。水平方向剪應(yīng)力檢算：如圖 10-16， 對-截面的水平剪應(yīng)力進行檢算時， 剪切面上的水平剪切力等于-截面以上墻身所受水平土壓力,則：

35、（10-16）式中： 圬工的容許剪應(yīng)力（kPa）。當墻身受拉力出現(xiàn)裂縫時，應(yīng)折減裂縫區(qū)的面積。斜截面剪應(yīng)力驗算：如圖 10-17 所示， 設(shè)衡重式擋土墻上墻底面沿傾斜方向 AB 被剪裂，圖 106 容許應(yīng)力法墻身截面檢算剪裂面與水平面成角， 剪裂面上的作用力是豎直分力N和水平分力T，則：（10-17）式中： 上墻土壓力的水平分力（KN）； 上墻土壓力的豎直分力（KN）； 上墻圬工重力（KN）； ABC 的圬工重力（KN）。當角不同時，AB 面上的剪應(yīng)力也不同，故是的函數(shù)，即：（10-18）式中： 剪裂面 AB 上的切力（KN）；圖 1017斜截面剪應(yīng)力驗算l 剪裂面的長度（m）。(10-19)

36、式中： 圬土的容重（）（10-20）將式（10-19）、式（10-20）代入式（10-18），并令整理得：（10-21）對式（10-21）微分，令，整理得：（10-22）式中：由式（10-22）解出角，代入式（10-21）即可求得 AB 斜截面的最大剪應(yīng)力。如，說明斜截面抗剪強度滿足要求。五、擋土墻常用設(shè)計參數(shù)1墻背土的物理力學(xué)指標擋土墻背后填料的物理力學(xué)指標，最好根據(jù)試驗確定。無試驗指標時，可參照表 10-2 的數(shù)據(jù)選用。表 10-2 墻背填料的物理力學(xué)指標路塹擋土墻，墻背后地層的物理力學(xué)指標，在無不良地質(zhì)情況下，習(xí)慣上多參考天然坡角及路塹邊坡設(shè)計數(shù)據(jù)綜合確定，也可參照表 10-3 的數(shù)據(jù)選

37、用。表 10-3 路塹邊坡物理力學(xué)指標2 土與墻背的摩擦角土與墻背的摩擦角應(yīng)根據(jù)墻背的粗糙程度和排水條件確定，可按表 10-4 所列數(shù)值采用。3基底與地層間的摩擦系數(shù)基底與地層間的摩擦系數(shù)，根據(jù)基底粗糙程度、排水條件和土質(zhì)而定，無試驗資料時，可采用表 10-5 所列數(shù)值。表 10-4 土與墻背間的摩擦角4建筑材料的強度等級及容許應(yīng)力重力式擋土墻墻身材料一般采用石砌體、片石混凝土或混凝土。其強度等級及適用范圍按表 10-6 采用。石砌體的容許應(yīng)力按表 10-7 采用?；炷恋娜菰S應(yīng)力按表 10-8 采用。表 10-5基底與地層間的摩擦系數(shù)表 10-6重力式擋土墻材料強度等級與適用范圍表 10-7

38、石砌體的容許應(yīng)力（MPa）表 10-8混凝土的容許應(yīng)力（MPa）第三節(jié)第三節(jié) 加筋土擋土墻加筋土擋土墻一、概一、概述述加筋土擋土墻是利用加筋土技術(shù)修建的一種輕型支擋結(jié)構(gòu)物， 是由墻面板、拉筋、填料三部分組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)物，如圖 6-19 所示。它依靠填料與拉筋之間的摩擦力作用，平衡填料作用于墻面上的水平土壓力，使之形成整體，抵抗其后部填料產(chǎn)生的土壓力。現(xiàn)代加筋土的概念和設(shè)計理論是20世紀60年代法國工程師 Henri Vidal首創(chuàng)的。 根據(jù)他的設(shè)計理論于 1965 年在法國普拉聶爾斯（Prageres）成功修建了一座公路加筋土擋土墻，該項工程立刻引起了世界工程界的濃厚興趣，引起了世界各國的重視

39、，得到很高評價。國外譽之為僅次于鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的又一次發(fā)明。以后，世界各國普遍開展了加筋土技術(shù)的研究和工程試驗。圖 1019 加筋擋土墻組成示意圖日本對加筋土技術(shù)的研究和應(yīng)用也比較早。1967 年日本將該技術(shù)正式公布為“補強土工法”，并在許多公路、城市道路、邊坡等工程中廣泛應(yīng)用。在西班牙， 1971 年建造了第一座加筋土擋墻， 隨后的發(fā)展和推廣應(yīng)用也相當快。美國 1972 年修 建加州 39 號公路時開始使用，聯(lián)邦公路局專門有班子從事有關(guān)研究和應(yīng)用工作， 其推廣應(yīng)用和研究開發(fā)也相當快。其它許多國家也先后使用和推廣了加筋土技術(shù)，加筋土工程已從加筋土擋墻發(fā)展應(yīng)用到橋臺、護岸、堤壩、建

40、筑物基礎(chǔ)、鐵路路堤、碼頭、防波堤、水庫、尾礦壩、儲倉及核設(shè)施、軍用設(shè)施等多個領(lǐng)域。加筋土技術(shù)在我國發(fā)展和應(yīng)用是在 70 年代末才開始的，從理論研究、 模型試驗和現(xiàn)場試驗到機理分析， 都取得了有益的成果。 19781979年云南煤礦設(shè)計院在田壩礦區(qū)建成了 3 座僅 24m 高的試驗性加筋土擋墻， 這也是我國的第一座加筋土擋墻。 1980 年又在該礦區(qū)建成了一座長 57m、高 8.3m 加筋土擋墻，建成后使用效果良好。該工程的成功引起了我國土木建筑行業(yè)的工程技術(shù)人員很大的興趣， 隨后在公路、 鐵路、水運、煤炭、林業(yè)、水利、城建等行業(yè)和部門迅速發(fā)展和推廣應(yīng)用。鐵路系統(tǒng)于1980年在淮南的鐵路樞紐內(nèi)修

41、建了第一座鐵路加筋土擋土墻。目前我國規(guī)模最大的加筋土工程， 也是目前世界上規(guī)模最大的加筋土工程為重慶長江濱江路工程，長約 6km，加筋土擋墻墻面積約，墻最高處達 33m。 鐵路系統(tǒng)在廣通大理鐵路上成功修建了總墻高為33m 的加筋土擋土墻。加筋土結(jié)構(gòu)作為一種新穎的完整結(jié)構(gòu)物， 在土工合成材料的應(yīng)用領(lǐng)域占有較為重要的地位， 有關(guān)的國際國內(nèi)學(xué)會在加筋土技術(shù)的研究和推廣應(yīng)用方面也異?；钴S， 全國各行業(yè)部門的許多工程技術(shù)人員也均看好加筋土技術(shù)，并在工程實踐中不斷地研究和探索。由于加筋土在技術(shù)上的優(yōu)越性、顯著的經(jīng)濟性和廣泛的適用性，加筋土技術(shù)獲得了國內(nèi)外更多的青睞。為適應(yīng)加筋土技術(shù)的推廣應(yīng)用，世界上許多國

42、家先后制定并頒發(fā)了有關(guān)加筋土工程的設(shè)計、 施工規(guī)范和標準，或設(shè)計施工指南等。二、加筋土擋土墻的類型二、加筋土擋土墻的類型1、加筋土擋土墻按其斷面外輪廓形式，一般分為：(1) 單面式加筋土擋土墻（圖 10-20）：（a）路肩式加筋擋土墻（b）路堤式加筋擋土墻圖 1020單面式加筋擋土墻(2) 雙面式加筋土擋土墻，雙面式中又分分離式、交錯式加筋土擋土墻（圖 10-21）：（a）分離式（b）交錯式圖 1021雙面式加筋擋土墻(3) 臺階式加筋土擋土墻（圖 10-22）：（a）（b）圖 1022 臺階式加筋擋土墻2、加筋土擋土墻按其斷面結(jié)構(gòu)形式，一般分為矩形、正梯形、倒梯形和鋸齒形，見圖 10-23。

43、3、加筋土擋土墻按拉筋的形式可分為條帶式加筋土擋土墻（拉筋為條帶式，每一層不滿鋪拉筋）和滿鋪式加筋擋土墻（每一層連續(xù)滿鋪土工格柵或土工織物拉筋）。（a） 矩形（b） 正梯形（c） 倒梯形（d）鋸齒形圖 1023加筋結(jié)構(gòu)斷面形式三、加筋土擋土墻的應(yīng)用范圍三、加筋土擋土墻的應(yīng)用范圍加筋土擋土墻一般應(yīng)用于地形較為平坦且寬敞的填方路段上， 適用于一般地區(qū)的路肩墻，在挖方路段或地形陡峭的山坡，由于不利與布置拉筋，一般不宜使用?；潞捅捞裙こ痰刭|(zhì)不良地段由于地質(zhì)條件復(fù)雜，土壓力變化較大，可能導(dǎo)致墻面板受力不均產(chǎn)生相互錯位，而且這種地段修筑加筋土擋土墻挖方量也比較大，故應(yīng)慎重采用。加筋土擋土墻高度級干線不

44、宜大于 10。四、加筋土擋墻的優(yōu)缺點四、加筋土擋墻的優(yōu)缺點1優(yōu)點（1）組成加筋土擋土墻的墻面板和拉筋可以預(yù)先制作，在現(xiàn)場用機械（或人工）分層填筑。這種裝配式的方法，施工簡便、快速，并且節(jié)省勞力和縮短工期。（2）加筋土擋土墻是柔性結(jié)構(gòu)物，能夠適應(yīng)地基輕微的變形。在軟弱的地基上修筑時，由于拉筋在填筑過程中逐層埋設(shè)，所以，因填土引起的地基變形對加筋土擋土墻的穩(wěn)定性影響比對其它結(jié)構(gòu)物小，地基的處理也較簡便。（3）加筋土擋土墻具有一定的柔性，抗振動性強，因此，它也是一種很好的抗振結(jié)構(gòu)物。（4）加筋土擋土墻節(jié)約占地，造型美觀。由于墻面板可以垂直砌筑，可以大量減少占地。擋土墻的總體布設(shè)和墻面板的形式圖案可根

45、據(jù)周圍環(huán)境特點和需要進行設(shè)計。（5）加筋土擋土墻造價比較低。與鋼筋混凝土擋土墻相比，可減少造價一半左右；與石砌重力式擋土墻相比，也可節(jié)約 20%以上。而且，加筋土擋土墻造價的節(jié)省隨墻高的增加而愈加顯著， 因此它具有良好的經(jīng)濟效益。2缺點(1)擋墻背后需要充足的空間，以獲得足夠的墻寬來保證內(nèi)部和外部穩(wěn)定性。(2) 對于鋼材加筋的銹蝕、 用作暴露面層的土工合成材料在紫外線照射下的變質(zhì)，以及填土中聚酯類加筋材料的老化等問題，需要制定合適的設(shè)計標準。(3) 由于目前加筋土系統(tǒng)的設(shè)計和施工經(jīng)驗仍不成熟， 故規(guī)范尚需進一步完善。五、五、加筋土擋土墻的作用機理加筋土擋土墻的作用機理在工程實踐中，我們知道松散

46、的砂土可堆成具有天然休止角的砂堆，粘性土體可開挖出一定高度的垂直坡面。如果在砂土中分層埋設(shè)水平向的加筋材料， 則這種由砂土和加筋材料形成的筋土復(fù)合體就可保持一定的高度和直立狀態(tài)而不塌成斜坡，它與粘性土體相類似。這表明砂土加筋后所形成的復(fù)合體的力學(xué)性能和穩(wěn)定性比未加筋前有所改善和提高。為了弄清砂土加筋后復(fù)合體強度和穩(wěn)定性提高的原因， 維達爾等人分別進行了三軸試驗和現(xiàn)場試驗測試， 提出了各種假說來解釋和闡述筋土之間的相互作用機理。根據(jù)迄今為止的研究結(jié)果，筋一土間相互作用的基本原理大致可歸納為兩大類： 一是摩擦加筋原理， 二是準粘聚力原理 （或摩爾庫倫理論） 。（一）摩擦加筋原理根據(jù)加筋土復(fù)合體中筋

47、一土之間的基本構(gòu)造,我們在加筋體中取出一微段來分析。如圖 10-24 所示,微元體長為 dl,拉筋左截面受力為,右截面受力為,壓住拉筋的法向應(yīng)力為,略去筋帶重量和微元體土體重量,設(shè)拉筋與土粒之間的摩擦系數(shù)為 f,b 為筋帶寬度。由于土的水平推力在該微元段拉筋中所引起的拉力為 dT,dT=-。設(shè) dF 為土粒與拉筋在該微元段上產(chǎn)生的總摩擦力，圖 1024磨擦加筋原理則有dF=2fbdl(10-23)根據(jù)對該微元體的受力分析，可知如果dFdT(10-24)則筋一土之間就不會產(chǎn)生相互錯動，換句話說，土的水平推力被筋一土之間的摩擦力所克服，微元體保持穩(wěn)定，反之則不能保持穩(wěn)定。從式(10-23)和式(1

48、0-24)可知，拉筋材料要滿足兩點：一是表面要粗糙，能使筋一土之間產(chǎn)生足夠的摩擦力；二是要有足夠的強度和彈性模量，前者保證在筋一土之間產(chǎn)生錯動前拉筋不被拉出，后者保證拉筋的變形與土體的變形大致相同。在加筋土擋墻中，墻體由于受土體的推力產(chǎn)生破壞時(暫將加筋土體看成無筋土體)，依據(jù)朗金理論， 沿主動破裂面 BC 將墻體分為主動區(qū)和穩(wěn)定區(qū)，見圖 10-25。下滑土棱體 ABC 自重產(chǎn)生的水平推力對每一層拉筋形成拉力，欲將拉筋從土中拔出，而穩(wěn)定區(qū)土體與筋帶的摩擦阻力阻止拉筋被拔出。 如果每一層拉筋與土體的摩擦阻力均能抵抗相應(yīng)的土推力，財整個墻體就不會出現(xiàn) BC 滑動面，加筋土體的內(nèi)部穩(wěn)定就有保證。設(shè)每

49、層筋帶所受的土體的水平推力為 T，那么(10-25)式中： 壓住拉筋的法向應(yīng)力；l 筋帶長度；f 拉筋與土粒間的摩擦系數(shù)；b 拉筋筋帶寬度； 拉筋在穩(wěn)定區(qū)的長度。式(10-25)為判定加筋體穩(wěn)定與否的必要條件。 這一點為我們在工程中的實際計算提供了思路。按上述的摩擦加筋原理分析， 拉筋的工作類似于通過筋帶結(jié)構(gòu)鉗固在穩(wěn)定土體中，所以，穩(wěn)定區(qū)又稱為錨固區(qū)，拉筋在穩(wěn)定區(qū)的長度 Lb：稱為錨固段長度或有效長度。摩擦加筋原理由于概念明確、簡單，在加筋土擋墻的足尺試驗中得到較好的驗證。因此，在加筋土的實際工程中，特別是加筋土擋墻工程中得到較廣泛的應(yīng)用。但是，圖 1025加筋擋土墻的受力分析摩擦加筋原理忽略

50、了筋帶在力作用下的變形，也未考慮土是非連續(xù)介質(zhì)、具有各向異性的特點。所以，對高模量的加筋材料，如金屬加筋材料比較適用，對加筋材料模量較小、相對變形較大的合成材料(如塑料帶等)， 其結(jié)果則是比較近似的。 (二)準粘聚力原理加筋土結(jié)構(gòu)可看作是各向異性的復(fù)合材料，一般情況下拉筋的彈性模量遠遠大于填土的彈性模量，拉筋與填土共同工作，外測強度包括了填土的抗剪力、填土與拉筋的摩阻力和拉筋的抗拉力的共同作用，使得加筋土的強度明顯提高。這一點在加筋砂圓柱土樣與未加筋砂圓柱土樣三軸對比試驗中得到驗證。砂土試樣在單軸壓力下受到壓密， 土樣側(cè)向在側(cè)壓力作用下發(fā)生側(cè)向應(yīng)變。如在土中布置了拉筋，由于拉筋對土體的摩擦阻力

51、，當土體受到垂直應(yīng)力作用時，在拉筋中將產(chǎn)生一個軸向力，起著限制土體側(cè)向變形的作用，相當于在土中增加了一個對側(cè)壓力的反力，使土的強度提高了。根據(jù)維達爾等人的試驗，加筋土的強度與土的抗剪強度、土和拉筋間的摩擦系數(shù)、拉筋的抗拉強度、拉筋數(shù)量等有關(guān)。加筋土在受力變形過程中可能出現(xiàn)拉筋抗拉極限狀態(tài)、 拉筋與填土間摩擦廠粘著極限狀態(tài)以及填土抗剪極限狀態(tài)。加筋土的強度分析主要針對前兩種，第三種只有當拉筋與填土的彈性模量相近時才會出現(xiàn)。加筋砂樣比無筋砂樣強度提高， 可根據(jù)庫侖理論和摩爾破壞準則來加以解釋。根據(jù)庫侖理論，土的極限強度為(10-26)式中：土的極限抗剪強度；土體上受到的正應(yīng)力；c 土的粘聚力；土的

52、內(nèi)摩擦角。當 c=0 時為砂土，c0 時為粘性土。設(shè)為土樣破壞時的最大主應(yīng)力，為土樣側(cè)面的最小主應(yīng)力。根據(jù)土樣破壞時土樣的摩爾圓與土樣的庫侖強度線相切的條件，可得(10-27)在三軸對比試驗中，如果未加筋砂土樣在、作用下達到極限平衡見圖 10-26，保持不變，則加筋砂在相同應(yīng)力狀態(tài)下未破壞，而是增至?xí)r才達到極限破壞狀態(tài)， （如摩爾圓 c)所示。砂樣在加筋前后的 值不變，加筋后土的強度提高了，它應(yīng)有一條新的強度線來反映這些關(guān)系。圖 1027無筋砂及加筋砂強度曲線比較未加筋砂和加筋砂試驗的極限平衡條件，加筋砂多了一項由 引起的強度增加，或者說承載力增加。 從三軸對比試驗的結(jié)果來看(見圖 10-27

53、)， 加筋砂與未加筋砂的強度線幾乎完全平行，說明加筋前后砂樣的值基本不變，但加筋砂的強度曲線不通過 坐標原點，而與縱坐相截，其截距，相當于式(10-27)中的 c。因此，加筋砂土力學(xué)性能的改善是由于新的復(fù)合土體具有某種“粘聚力”的緣故。砂土本身是沒有這個“粘聚力”的，而是砂土加筋后的結(jié)果。在試驗中對加筋砂樣施加的側(cè)向力為，而實際上砂樣受到的側(cè)壓力是，而正是由于砂與拉筋間的摩阻而產(chǎn)生的，但在最后結(jié)果的表述中卻被“c”所代替。事實上它不是粘聚力，而應(yīng)是加筋土的強度增量。為表述方便，將這個“粘聚力”稱為“準粘聚力”或“似粘聚力”，它反映了加筋土這個復(fù)合體本身的材料特性。將看作加筋土的強度增量，用該原

54、理不但可分析加筋砂的工作機理，同樣可用來分析粘土類加筋土。的推導(dǎo)如下：把加筋砂的三軸試驗當作無筋砂試驗，相應(yīng)的用代替，當其達到極限平衡狀態(tài)時，有(10-28)由式(10-27)和式(10-28)，可得（10-29）由上式得(10-30)為等效應(yīng)力增量， 它是由加筋砂土體中的拉筋產(chǎn)生的， 無法直接測得，可表示為(10-31)取三軸試樣破裂時的土體為脫離體(見圖 10-28)， 作用在脫離體上的作用力有：軸向應(yīng)力(破壞時為)、水平應(yīng)力、拉筋拉力 T、 破裂面上填土的反作用力 R。 破裂時 R 與破裂面的夾角為 ，破裂面與水平面的夾角為。設(shè) A 為試件的截面積， 為每層拉筋單位寬度加筋土中拉筋的抗拉

55、力，為加筋土體中拉筋層的豎向間距，根據(jù)脫離體的靜力平衡條件，有(10-32)圖 1028加筋脫離體力平衡圖其中，故（10-33）在破裂面上切向應(yīng)力及法向應(yīng)力之間的關(guān)系式可表示為（10-34)比較式(10-34)和式(10-26)，可得(10-35)六、加筋土擋土墻材料與構(gòu)造設(shè)計六、加筋土擋土墻材料與構(gòu)造設(shè)計加筋土擋土墻的組成材料應(yīng)根據(jù)具體條件與設(shè)計要求合理選用各組成部分的材料，并進行構(gòu)件設(shè)計。（一）填料填料是加筋體的主體材料， 由它與拉筋產(chǎn)生摩擦力。 其基本要求是：（1）易于填筑與壓實；（2）能與拉筋產(chǎn)生足夠的摩擦力；（3）滿足化學(xué)和電化學(xué)標準；（4）水穩(wěn)定性好。為了使拉筋與填料之間能發(fā)揮較大

56、的摩擦力，以確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，通常填料優(yōu)先選擇具有一定級配、 透水性好的砂類土、碎（礫）石類土。粗粒料中不得含有尖銳的棱角，以免在壓實過程中壓壞拉筋。當采用黃土、粘性土及工業(yè)廢渣時應(yīng)作好防水、排水設(shè)施和確保壓實質(zhì)量等。墻背填料為黏砂土、砂粉土?xí)r，路基頂面宜采用封閉層。填料粒徑不應(yīng)大于 10cm，填料必須分層壓實（嚴禁采用羊足碾碾壓） ，除必須符合鐵道部現(xiàn)行的鐵路路基設(shè)計規(guī)范規(guī)定的壓實要求外，在路堤基床以下部分細粒土的壓實系數(shù)不應(yīng)小于0.89， 粗粒土的相對密度Dr不應(yīng)小于0.7。填料的化學(xué)和電化學(xué)標準， 主要為保證加筋的長期使用品質(zhì)和填料本身的穩(wěn)定，加筋體內(nèi)嚴禁使用泥炭、淤泥、腐質(zhì)土、凍土、鹽漬

57、土、白堊土、硅藻土及生活垃圾等，填料中不應(yīng)含有大量有機物。（二）拉筋拉筋（又稱筋帶）的作用是承受垂直荷載和水平拉力，并與填料產(chǎn)生摩擦力。因此，拉筋材料必須具有以下特性：（1）抗拉強度大，不易產(chǎn)生脆性破壞，拉伸變形和蠕變小。（2）與填料之間具有足夠的摩擦力；（3）耐腐蝕和耐久性能好；（4）具有一定的柔性，加工容易，接長及與墻面板連接簡單；（5）使用壽命長，施工簡便。拉筋在土中隨著時間推移，有銹蝕或老化的可能，這時板面抗拒外力的能力減弱。擋土墻的穩(wěn)定主要靠土體本身的自立作用，因此，不宜在急流、波浪沖擊及高陡山坡使用加筋土擋土墻。必須設(shè)置時，水位以下部分的墻體應(yīng)采用其它措施，如重力式擋土墻或漿砌片石

58、防護等。拉筋材料宜采用鋼筋混凝土板條或鋼帶，也可采用鋼塑復(fù)合帶及土工格柵。鋼帶一般用軟鋼扎制，分光面帶和有肋帶兩種，有肋帶上設(shè)置橫肋以增加摩擦力。它的橫斷面為扁矩形。鋼帶防銹所涉及的因素較多，除表面采取鍍鋅防銹措施外，還應(yīng)注意填料中的水及水中的化學(xué)物質(zhì)，并考慮不同設(shè)計年限的銹蝕厚度。鋼筋混凝土板條表面粗糙， 與填料之間的摩擦力較大， 加之筋帶寬，所以拉筋長度較短，而且造價低。鋼筋混凝土板條一般分節(jié)預(yù)制，每節(jié)長度不宜大于 2m，做成串連狀。平面為長條矩形或?qū)挾茸兓男ㄐ?，橫斷面為扁矩形。在滿足強度要求的前提下，宜采用寬而薄的扁楔形斷面帶為好。 混凝土標號不應(yīng)低于 C20， 主筋為 3 號鋼， 直

59、徑不小于 8mm。為防止或減少混凝土被壓裂，往往在混凝土內(nèi)布設(shè)鋼絲網(wǎng)。筋帶的接長多用焊接，也可用螺栓聯(lián)結(jié)，外露鋼筋表面采用瀝青纖維布處理，以減緩銹蝕。鋼塑復(fù)合帶采用高強鋼絲和添加抗老化劑的塑料復(fù)合而成， 表面有粗糙花紋?？估瓘姸扔射摻z承擔(dān)，塑料對鋼絲起防腐作用，設(shè)計強度應(yīng)考慮接頭處或破損處的鋼絲銹蝕的影響而折減。拉筋一般應(yīng)水平放置，并垂直于墻面板，當兩根以上的拉筋固定在同一錨接點上時，應(yīng)在平面上成扇形錯開，使拉筋的摩擦力能夠充分發(fā)揮。當采用鋼片和鋼筋混凝土板條時，水平間距不能太寬，否則拉筋的增加效果將出現(xiàn)作用不到的區(qū)域。采用鋼筋混凝土板條或鋼帶做拉筋時，其最大布置間距不宜大于 1.0m，采用土

60、工格柵做拉筋時，其層間距離不宜大于 1.0m。采用的拉筋長度，在滿足穩(wěn)定的條件下按下列原則確定：（1）墻高小于 3時，拉筋長度不應(yīng)小于 4.0，且應(yīng)采用等長拉筋。（2）墻高大于 3而不大于 6m 時，拉筋長度不應(yīng)小于 5.0。（3） 墻高大于 6時， 拉筋長度應(yīng)大于 0.8 倍墻高， 且不小于 5.0m，土工格柵拉筋可減小至 0.6 倍墻高，且不小于 4.0m。（4）當采用不等長的拉筋時，同等長度拉筋的墻段高度，應(yīng)大于 3，且同長度拉筋的截面也應(yīng)相同。相鄰不等長拉筋的長度差不宜小于1。（三）墻面板墻面板的作用是防止填土側(cè)向擠出、 傳遞土壓力以便于拉筋固定布設(shè)，并保證填料、拉筋和墻面構(gòu)成具有一定