擋土墻計(jì)算算例

1、第8章 路基防護(hù)與支擋 合理的路基設(shè)計(jì)，應(yīng)在路基位置、橫斷面尺寸、巖土組成等方面進(jìn)行綜合考慮。為確保路基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，路基的防護(hù)，同樣也是不可缺少的工程技術(shù)措施。為維護(hù)正常的交通運(yùn)輸，減少公路病害，確保行車安全，保持公路與自然環(huán)境協(xié)調(diào)，路基的加固更具有重要意義。路基防護(hù)應(yīng)按照設(shè)計(jì)施工與養(yǎng)護(hù)相結(jié)合的原則，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境、工程地質(zhì)和材料等情況，選用適當(dāng)?shù)墓こ填愋突虿捎孟鄳?yīng)的綜合措施。為保持結(jié)構(gòu)物兩側(cè)土體、物料有一定高差的結(jié)構(gòu)稱為支擋結(jié)構(gòu)。支擋結(jié)構(gòu)在各種土建工程中得到了廣泛的應(yīng)用，如公路、鐵路、橋臺、水利、港灣工程的河岸及水閘的岸強(qiáng)，建筑工程的地下連續(xù)墻、開挖支撐等。隨著大量土木工程在地形較為復(fù)

2、雜的地區(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(jì)，將直接影響到工程的經(jīng)濟(jì)效益和安全。路基的支檔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足在各種設(shè)計(jì)荷載組合下支檔結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、堅(jiān)固和耐久；結(jié)構(gòu)類型選擇以及位置確定應(yīng)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、便于施工養(yǎng)護(hù)；結(jié)構(gòu)材料應(yīng)符合耐久、耐腐蝕的要求。8.1 坡面防護(hù)路基防護(hù)與加固措施，主要有邊坡坡面防護(hù)、沿河路堤防護(hù)與加固以及濕軟地基的加固處治。本設(shè)計(jì)路段無不良地質(zhì)情況，故只對路基采取防護(hù)措施。K14+686.256K14+740.000路段為深挖路塹路段，綜合考慮當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境、工程地質(zhì)和材料供應(yīng)等情況，故在此選用骨架植物防護(hù)措施。在骨架植物防護(hù)的各種類型中采用水泥混凝土骨植草護(hù)坡措施。K

3、14+686.256K14+740.000路段邊坡為土質(zhì)邊坡，坡度均緩于1：0.75，分別有1：1.0、1：1.5、1：1.75三種。骨架形式為菱形，框架內(nèi)采用植草輔助防護(hù)措施。8.2 擋土墻以剛性角較大的墻體支撐填土和物料并保證其穩(wěn)定性的支擋結(jié)構(gòu)稱為擋土墻（簡稱擋墻）；而對于具有一定柔性的結(jié)構(gòu)，如板樁墻、開挖支撐稱為柔性擋土墻或支護(hù)結(jié)構(gòu)。本設(shè)計(jì)路段主要有擋土墻的設(shè)計(jì)。擋土墻具有阻擋墻后土體下滑，保護(hù)路基和收縮坡腳等功能。在路基工程中，擋土墻用來克服地形或地物的限制和干擾，減少土石方、拆遷和占地?cái)?shù)量，防止填土擠壓河床和水流沖刷岸邊，整治坡體下滑等病害。擋土墻的適用范圍：（1）路塹開挖深度較大，

4、山坡陡峻，用以降低邊坡高度，減少山坡開挖，避免破壞山體平衡；（2）地質(zhì)條件不良，用以抵擋可能坍滑的山坡土體或破碎巖層；（3）為了避免對其它建筑物(如房屋、鐵路、水渠、高壓線等)的干擾或防止多占農(nóng)田；（4）為防止沿河路堤受水流沖刷和淘刷；（5）防止陡坡路堤下滑；（6）路堤填筑高度較大或是陡坡路堤，為減少土石方、拆遷和占地?cái)?shù)量，必須約束坡腳。本設(shè)計(jì)路段途經(jīng)涓水河畔及其周圍居民區(qū)，在K15+250K15+32處路線經(jīng)過水塘。綜合考慮各種因素需在以下三處設(shè)置擋土墻：K14+740K14+850（左）、K14+760K14+860（右）、K15+250.000K15+325（右）。路堤填筑高度最大在K1

5、4+840處，因此設(shè)計(jì)K14+740K14+850（左）擋土墻，并驗(yàn)算K14+840處截面。K14+760K14+860（右）處為矮路堤墻可根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)設(shè)置，其余兩處擋墻參見擋墻圖。相關(guān)設(shè)計(jì)依據(jù)、尺寸及其驗(yàn)算如下。8.2.1擋土墻工程概況擋土墻技術(shù)條件及參數(shù)：（1）地基為中密碎、礫石、中砂，基底摩擦系數(shù)，地基承載力特征值=350Pa；（2）填土邊坡為1:m=1:1.5，路基寬度為10m,土路肩寬為0.75m；（3）墻背填料為就地開挖砂性土，重度為=18kN/m3，填料內(nèi)摩擦角為；（4）墻體用5.0號砂漿砌30號片石，重度為=23kN/m3，墻背與填土的摩擦角取，30號片石5.0號砂漿砌筑的圬工

6、砌體極限抗壓強(qiáng)度為1.6MPa；彎曲極限抗拉強(qiáng)度為0.12MPa；抗剪極限強(qiáng)度為0.16MPa。8.2.2 擋土墻設(shè)計(jì)及其計(jì)算根據(jù)擋土墻所在地形、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、水文資料、建筑材料、結(jié)構(gòu)用途、結(jié)構(gòu)本身的特征、施工方法，技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件及當(dāng)?shù)氐慕?jīng)驗(yàn)，K14+740K14+850左擋土墻方案選擇俯斜式重力式擋土墻。此類擋墻依靠自重承受土壓力，保持平衡，形式簡單，取材容易，施工簡便，適用于地質(zhì)情況較好有石料的地區(qū)。樁號K14+820.000處的地形高差最大，路基的填方最高，擋土墻的墻高最大，因此，以K14+820.000處為設(shè)計(jì)依據(jù)。此處擋土墻的相關(guān)尺寸如圖8-1所示。圖81 擋土墻示意圖 單位：m

7、8.2.2.1 土壓力計(jì)算(1)土層厚度換算車輛荷載作用在擋土墻背填土上所引起的附加土體側(cè)壓力可按公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D-2004）中式（5.4.2-3）換算成等代均布土層厚度計(jì)算：式中：換土層厚度（m）； 車輛荷載附加荷載強(qiáng)度，墻高小于2m，取20kN/m2；墻高大于10m，取10kN/m2；墻高在210m之間，附加荷載強(qiáng)度用直線內(nèi)插法計(jì)算。 其他符號意義同前。 所以可得=14.75kN/m2，=0.82m(2)破裂面位置驗(yàn)算假設(shè)破裂面位于荷載中部，由路基路面工程（第二版，鄧學(xué)均編著）P128得破裂棱體的斷面面積，其中。由圖8-1可推算出: 所以 由路基路面工程（第二版，鄧學(xué)均編著）中

8、式（6-10）得： 式中：，所以 所以又，式中H為擋土墻高。,所以假設(shè)成立，破裂面交于荷載中部。(2)主動(dòng)土壓力計(jì)算由路基路面工程（第二版，鄧學(xué)均編著）中式（6-9）得式中墻后主動(dòng)土壓力（kN/m）；其他符號意義同前。所以kN墻后主動(dòng)土壓力的水平分力和分別為：8.2.2.2 擋土墻的自重及重心距墻趾距離計(jì)算 圖82 擋土墻截面分塊尺寸示意圖8.2.2.3 抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算（1）用滑動(dòng)穩(wěn)定方程驗(yàn)算根據(jù)公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D-2004）中式（5.4.3-5）可得滑動(dòng)穩(wěn)定方程為：式中：作用于基地以上的重力（kN）； 墻前被動(dòng)土壓力的水平分力（kN），忽略不計(jì)； 主動(dòng)土壓力分項(xiàng)系數(shù)、墻前被動(dòng)土壓力

9、分項(xiàng)系數(shù)，可按公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D-2004）中表（5.4.2-5）取得； 其他符號意義同前。所以有： ，所以抗滑穩(wěn)定性滿足要求。（2）用抗滑穩(wěn)定系數(shù)驗(yàn)算根據(jù)公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D-2004）中式（5.4.3-6）可得抗滑穩(wěn)定系數(shù)為：式中：作用于基地上合力的豎向分力（kN）； 墻前被動(dòng)土壓力水平分量的0.3倍（kN）； 其他符號意義同前。所以有： ，所以抗滑穩(wěn)定性滿足要求。8.2.2.4 抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算（1）用傾覆穩(wěn)定方程驗(yàn)算根據(jù)公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D-2004）中式（5.4.3-7）可得滑動(dòng)穩(wěn)定方程為：式中：墻身重力、基礎(chǔ)重力、基礎(chǔ)上填土的重力以及作用于墻頂?shù)钠渌奢d的

10、豎向力合力重心到墻趾的距離（m）； 墻前被動(dòng)土壓力水平分量到墻趾的距離（m）； 其他符號意義同前。所以有： ，所以抗穩(wěn)定性滿足要求。（2）用抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)驗(yàn)算根據(jù)公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D-2004）中式（5.4.3-8）可得抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)為：式中：符號意義同前。 所以有：，所以抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求。8.2.2.5 合力偏心距及基底應(yīng)力驗(yàn)算（1）合力偏心距驗(yàn)算根據(jù)公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D-2004）中式（5.4.3-1）可得合力偏心距為：式中：作用于基底形心的彎矩組合設(shè)計(jì)值（MPa）； 作用于基底上的垂直力組合設(shè)計(jì)值（kN/m）。所以有： 所以，所以合力偏心距滿足要求。（2）基底壓應(yīng)力驗(yàn)

11、算根據(jù)公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D-2004）中式（5.4.3-3）可得基底壓應(yīng)力為：式中： 擋土墻趾部的壓應(yīng)力（MPa）； 擋土墻踵部的壓應(yīng)力（MPa）；其余符號意義同前。 所以，350MPa，故基底壓應(yīng)力滿足要求。8.2.2.6 墻身截面強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算為了保證墻身具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選擇12個(gè)控制斷面進(jìn)行驗(yàn)算。本驗(yàn)算選擇墻身底部截面進(jìn)行驗(yàn)算如下：（1）墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算 根據(jù)公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D-2004）中式（5.4.4-2）計(jì)算截面強(qiáng)度時(shí)： 式中：驗(yàn)算截面上的軸向力組合設(shè)計(jì)值（kN）；圖83 驗(yàn)算截面示意圖重要性系數(shù)，按公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D-2004）中第5

12、.4.2條取用；圬工構(gòu)件或材料分項(xiàng)系數(shù)，按公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D-2004）中表5.4.4-1取用； 材料抗壓極限強(qiáng)度（kN）； 擋土墻構(gòu)件的計(jì)算截面面積（m2）； 軸向力偏心影響系數(shù),由式（8.2.2.5-2）確定；根據(jù)公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D-2004）中式（5.4.4-4）得： 式中：軸向力偏心距（m）,由式（8.2.2.5-3）確定； 擋土墻計(jì)算截面寬度（m）。根據(jù)公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D-2004）中式（5.4.4-5）得：式中：在某一類作用（或荷載）組合下，作用（或荷載）對計(jì)算截面形心的總力矩（kNm）； 在某一類作用（或荷載）組合下，作用于對計(jì)算截面上的軸向力的合力（kN）。所以：，所以強(qiáng)度滿足要求。（2）墻身截面穩(wěn)定驗(yàn)算根據(jù)公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTG D-2004）中式（5.4.4-3）計(jì)算穩(wěn)定時(shí)： 式中：偏心受壓構(gòu)件在彎曲平面內(nèi)的縱