挡土墙

第五章挡土墙

第一节概述
http:///
一、挡土墙的用途
挡土墙是用于支撑路基填土或者山坡土体侧压力、防止边坡或山坡变形失稳的工程构造物。广泛用于支撑路基边坡、桥台、桥头引道和隧道洞口等处。
挡土墙设置与否，宜于与其工程方案比较确定 1.与移改路线位置进行比较； 2.与填筑或开挖边坡相比较； 3.与坼移有关干扰路基的构造物（房屋、河流、水渠）等比较； 4.与设置其他类型的构造物（桥、护墙）等比较。

二、挡土墙各部分的名称

三、挡土墙的分类（一）按照挡土墙设置的位置

1、路堑挡土墙
用于陡峭山坡的路堑底部，降低边破高度、减少开挖或者边坡防止地质不良地段的滑坡

2、路肩挡土墙
用于（1）陡坡路堤，为保证路堤稳定，收缩坡脚；（2）为避免与其它建筑物(如房屋、铁路、水渠等)干扰扰或防止多占农田；（3）为防止沿河路堤受水流冲刷和淘刷。

3、路堤挡土墙用于地形受限，需要收缩坡脚；防止陡坡堤下滑。

4、山坡挡土墙用以支挡山坡上可能滑坍的覆盖层土体或破碎岩层（需要时可分设数道）

5.浸水挡土墙用于沿河路堤，需要收缩坡脚或防止水流冲淘

二、按照挡土墙的结构形式

（一）重力式挡土墙
依靠墙的自重支撑土压力，污工结构。形式简单，施工方便

A 竖直式

B 俯斜式

C 仰斜式

D 折线式

E 衡重式

A、B、E多用于路肩墙、路堤墙；C、D多用于路堑墙

（二）锚定式挡土墙 1.锚杆式 2.锚定板式

（三）薄壁式挡土墙 1.悬臂式 2.扶壁式

（四）加筋土挡土墙

（五）土钉（钉土）挡土墙

（六）柱板式挡土墙

（七）桩板式挡土墙

钢筋混凝土锚固桩

（八）垛式（框架式）挡土墙

第二节挡土墙土压力计算 http:///
一、一般条件下库伦主动土压力计算（一）库仑理论的假设

1.假设墙背填料为均质散粒体，仅有内摩擦力，而无粘聚力。 2.当墙背向外移动或饶墙趾外倾时，墙背填料会出现一通过墙踵的破裂面，设为平面。 3.破裂面上的土楔为刚性体。

（二）库仑主动土压力公式的推导（破裂面交于内边坡时） 1.力的大小

由正弦定理：

2.最大主动土压力——最危险破裂面的确定当参数ψ、?、δ、α、β固定时，Ea随破裂面的位置而变化，即Ea是破裂角θ的函数。为求最大土压力Ea，可以用求驻点的办法，得到如上图边界条件的最大土压力公式和最危险破裂角如下：

1 Ea = ? H 2 2

1 2 ?? ? H Ka 2 2 ? sin(? ? ? )sin(? ? ? ) ? 2 cos ? cos(? ? ? ) ?1 ? ? cos(? ? ? ) cos(? ? ? ) ? ?
2

cos 2 (? ? ? )

? Q ? Q ? 4 PR tg? ? 2P

P＝cosαsinβcos(ψ－?）－sin?cosψcos（α－β） Q=cos(α－

β)cos（ψ＋?）－cos(ψ－?）cos（α＋δ） R＝cos?sinψcos(α－β）－sinαcos（ψ－?）cosβ

3.力的方向和作用点 1）力的方向静力平衡状态决定其与墙背法线夹角等于内摩擦角

2）力的作用点
舍弃土楔为刚体的假设，引用土楔为松散体假设，土压力对高度求导，绘出土压应力分布图，力的作用点在压应力分布图的形心处。 4.破裂面位于其他位置的库仑表达式由于静力平衡条件不变，破裂面交于路基表面和外边坡时，只需要改变土楔重力G的表达式，同时在土压应力分布图中叠加车辆荷载，就能得到类似的表达式。如下图：

破裂面交于外边坡

二、大俯角墙背的主动土压力——第二破裂面法（一）出现第二破裂面的条件 1）墙背或假想墙背的倾角必须大于第二破裂面的倾角。（即：墙背或假想墙背不妨碍第二破裂面的出现） 2）在墙背或假想墙背面上产生抗滑力必须大于其下滑力（即：使破裂面棱体不沿墙背或假象墙背下滑）

衡重式挡土墙上墙土压力分析图

（一）推导过程
1．根据边界条件，计算破裂棱体（包括棱体上的荷载）的重量G 2．从力三角形求Ex的方程式

G E x ? Ea cos?? i ? ? ? ? tg ?? i ? ? i ? ? tg ?? i ? ? ? 3．求Ex的最大值及相应的破裂角?i和?i（求驻点的办法） 2 ? ? 1 ? ax? 1 2 2 Ex ? A ? ?h" ?1 ? tg ?? ? ? ?tg ?? ? ? ?? cos?? ? ? ?? 2 2 1? a ? 2 2h0 ? Ac?1 ? by? 1 2? ??1 ? tg?tg? ?2 cos2 ? ? 或E ? ? ?H ?1 ?
x

1? b2

0 ? ? 2 H 0 ? ? E y ? E x tg ?? i ? ? ? E a ? E x sec?? ? ? i ?

i

? ? ? ? ?

4．求主动土压力Ea的作用点
绘土压应力分布图

? h ? a 3h ? 3h1 h ? h ? 3h0 h ? ? 0 Zx ? h ? ? 2 ' ' 3 h ? 2a h ? a h1 ? 2h0 h3 ? ? dy ?0 ? Z y ? B ? Z x tg? i ? ?
h

?ydy

3

'

?

?

2

2 1

?

?

2 3

三、折线形墙背的土压力计算
以墙背转折点或衡重台为界分为上墙、下墙，分别计算取两者矢量和（一）上墙土压力
不考虑下墙影响,按照俯斜墙背计算土压力,衡重式考虑是否出现第二破裂面（二）下墙土压力计算

1.延长墙背法在上墙土压力算出后，延长下墙墙背交于填土表面C，以B’C 为假想墙背，根据延长墙背的边界条件，用相应的库伦公式计算土压力，并绘出墙背应力分布图，从中截取下墙BB’部分的应力图作为下墙的土压力。将上下墙两部分应力图叠加，即为全墙土压力

2.力多边形法

在墙背土体处于极限平衡条件下，作用于破裂棱体上的诸力，应构成矢量闭合的力多边形。在算得上墙土压力E1后，就可绘出下墙任一破裂面力多边形。利

用力多边形来推求下墙土压力

百度搜索：99建筑网,查看数百万资料
四、墙后为粘性土土压力计算
（一）等效内摩擦角法
按换算前后土的抗剪强度相等的原则或土压力相等的原则来计算?D 值。通常把粘性土的内摩擦角值增大5°～10°，或采用等效内摩擦角?D为 30°～35°。对于矮墙偏于安全，对于高墙则偏于危险。因此在设计高墙时，
应按墙高酌情降低?D 值（二）力多边形法

1.首先求得当c=0时的土压力E′ ， Ea=E’－Ec ； 2.再求得由于粘聚力的作用而减少的土压力 Ec 3.用求驻点的办法求最大土压力和最危险破裂面

五、不同土层的土压力

填土为两层以上不同性质的土体，首先求得上一土层的土压力及作用点，并近似的假定上下两土层层面平行。计算下一土层时，将上一土层视为均布荷载，按地面为一平面时的库仑公式计算。

六、有限范围填土时的土压力

挡土墙修在陡坡的半路堤上，或者山坡土体有倾向路基的层面，则墙后存在着已知坡面或潜在滑动面，当其倾角陡于由计算求得的破裂面的倾角时，墙后填料将沿着陡破面(或滑动面)下滑，而不是沿着计算破裂面下滑，土压力计算的破裂面为由勘察确定的实际可能发生的破裂面。计算时不必求取最危险破裂面和最大土压力。

七、被动土压力

1 2 E P ? ?H K P 2 cos2 (? ? ? ) KP ? sin(? ? ? ) sin(? ? ? ) 2 2 cos x cos(? ? ? )[1 ? ] cos(? ? ? ) cos(? ? ? )
通常情况下挡土墙前的被动土压力可不计算，当基础埋置较深且地层稳定、不受水流冲刷和扰动破坏时，可计入，但是应对被动土压力的计算值进行大幅度的折减

八、墙背填土上的附加荷载
（一）车辆荷载——换算土柱

q ——车辆荷载附加荷载强度，墙高小于 2 m，取 20kN/m2；墙高大于 10 m，取10kN/m2；墙高在 2～10m 之间时，附加荷载强度用直线内插法计算

（二）其他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

是否考虑附加荷载由实际情况决定

第三节重力式挡土墙设计
http:///
一、挡土墙的布置
1．挡土墙位置的选定

1）路堑挡土墙大多数设在边沟旁； 2）山坡挡土墙应考虑设在基础可靠处； 3）当路肩墙与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近、基础情况相似时，应优先选用路肩墙； 4）若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低，而且基础可靠时，宜选用路堤墙； 5）沿河路堤设置挡土墙时，应结合河流情况来布置，注意设墙后仍保持水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。
2．挡土墙的纵向布置挡土墙纵向布置在墙趾纵断面图上进行，布置后绘成挡土

墙正面图 1）确定挡土墙的起迄点和墙长，选择挡土墙与路基或其它结构物的衔接方式； 2）按地基及地形情况进行分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置； 3）布置各段挡土墙的基础； 4）布置泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸等；

3．挡土墙的横向布置
在墙高最大处、墙身断面或基础形式有变异处，以及其它必须桩号处的横断面图上进行。根据墙型、墙高及地基与填料的物理力学指标等设计资料，进行挡土墙设计或套用标准图，确定墙身断面、基础形式和埋置深度，布置排水设施等，并绘制挡土墙横断面图。

4．平面布置
个别复杂的挡土墙，如高、长的沿河曲线挡土墙，应作平面布置，绘制平面图，标明挡土墙与路线的平面位置及附近地貌与地物等情况，特别是与挡土墙有干扰的建筑物的情况。沿河挡土墙还应绘出河道及水流方向，防护与加固工程等。
路线纵坡

泄水孔

沉降伸缩缝

锥坡

基地线

挡土墙正面图

二、挡土墙的构造组成
（一）墙身构造 1.墙背

1）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。仰斜墙背的坡度不宜缓于1：0.3 ，通常在1：0.15～1：0.25 2）俯斜墙背适用于路堤墙、路肩墙。常用1：0.15～1：0.25，不超过4m的低墙可用垂直墙背 3）凸形折线墙背多用于路堑墙，也可用于路肩墙。上下墙的墙高比一般采用2：3 4）衡重式墙适用于山区地形陡峻处的路肩墙和路堤墙，也可用于路堑墙。上墙俯斜墙背的坡度1：0.25～1：0.45，下墙仰斜墙背在1：0.25左右，上下墙的墙高比一般采用2：3 5）其他类型挡土墙的墙背形式可参考有关规范和设计手册