支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重力式擋土墻

支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第三章重力式擋土墻第一節(jié)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(shí)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(jiǎn)單、施工方便，可就地取材、適應(yīng)性強(qiáng)，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(shí)往往受到承載力的限制。如果墻過高，材料耗費(fèi)多，因而亦不經(jīng)濟(jì)。當(dāng)?shù)鼗^好，墻高不大，且當(dāng)?shù)赜钟惺蠒r(shí)，一般優(yōu)先選用重力式擋土墻。重力式擋土墻，當(dāng)墻背只有單一坡度時(shí)，稱為直線形墻背；若多于一個(gè)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，墻背向外側(cè)傾斜時(shí)稱為俯斜，墻背向填土一側(cè)傾斜時(shí)稱為仰斜，墻背垂直時(shí)稱為垂直；折線形墻背有凸形折線墻背和衡重式墻背兩種，如圖所示。a)俯斜b)仰斜c)垂直d)凸形e)衡重式仰斜墻背所受的土壓力較小，用于路塹墻時(shí)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(shí)，不便施工。當(dāng)墻趾處地面橫坡較陡時(shí)，采用仰斜墻背將使墻身增高，斷面增大，如圖所示，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(shí)要大，通常在地面橫坡陡峻時(shí)，利用陡直的墻面，以減小墻高。俯斜墻背可做成臺(tái)階形，以增加墻背與填土之間的摩擦力。垂直墻背的特點(diǎn)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(tái)，利用衡重臺(tái)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。

重力式擋土墻可用石砌、磚砌及混凝土等材料修筑。擋土墻各部分的構(gòu)造，必須滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性兩方面的要求。常用石砌擋土墻組成墻身基礎(chǔ)排水設(shè)施伸縮沉降縫等一、擋土墻的構(gòu)造坡度不宜緩于1:0.3坡度介于1:0.15~1:0.4上墻背坡度1:0.25~1:0.45下墻背坡度1:0.25上下墻的墻高比一般為2:3第二節(jié)擋土墻的構(gòu)造及布置（一）、墻身構(gòu)造1墻背2、墻面仰斜式墻面坡度可與墻背相同；也可視墻面橫坡采用1:0.15~0.25直立式1:0.25左右地面橫坡較陡時(shí)，一般為1:0.05~1:0.20；地面平緩時(shí)，一般采用1:0.20~0.35俯斜式和衡重式可采用1:0.05的墻面坡度俯斜式和衡重式可采用1:0.05的墻面坡度3、墻頂最小墻頂寬度漿砌塊石、片石：≥0.5m干砌塊石、片石：≥0.6m鋼筋混凝土：≥0.2m漿砌路肩墻墻頂一般采用粗石料或C15混凝土材料作帽石，厚度0.4m，突出墻頂外的寬度0.2m。為保證列車正常運(yùn)行、線路養(yǎng)護(hù)及行人的安全，路肩擋土墻在一定條件下，應(yīng)設(shè)置防護(hù)欄桿。對(duì)于護(hù)欄內(nèi)側(cè)邊緣距路面邊緣的最小距離，二、三級(jí)路不小于0.75m，對(duì)于四級(jí)路不小于0.5m。4.欄桿（二）、擋土墻基礎(chǔ)

主要包括基礎(chǔ)的類型和埋置深度。1、基礎(chǔ)類型擴(kuò)大型基礎(chǔ)：地基承載力不足且墻趾處地形平坦時(shí)采用切割臺(tái)階基礎(chǔ)：地面陡峻而地基為完整堅(jiān)硬巖石時(shí)采用地基為軟弱土層，可采用砂礫、碎石等質(zhì)量較好的材料換填拱形基礎(chǔ)：局部地基軟弱或有短段缺口、或挖基困難采用2、基礎(chǔ)的埋置深度基本要求：

（1）保證基底可能出現(xiàn)的最大應(yīng)力不超過地基的容許承載力；

（2）保證基礎(chǔ)不受沖刷；（3）季節(jié)性冰凍地區(qū)，應(yīng)將基礎(chǔ)埋到冰凍線以下。

一般規(guī)定：

（1）基礎(chǔ)埋置于土質(zhì)地基上時(shí)：①無沖刷時(shí)，應(yīng)在天然地面以下至少1.0m；②有沖刷時(shí)，應(yīng)在沖刷線以下至少1.0m；③受凍脹影響時(shí)，應(yīng)在凍結(jié)線以下不少于0.25m。凍深超過1.0m時(shí)，仍采用1.25m，基底墊層應(yīng)位于凍結(jié)線以下不少于0.25m；不凍脹土層中的基礎(chǔ)，埋置深度可不受凍深的限制；

④風(fēng)化后強(qiáng)度銳減的地基，應(yīng)在地面以下至少1.5m。（2）路塹擋土墻基礎(chǔ)應(yīng)在路肩以下不小于1m，并低于邊溝砌體底面不小于0.2m；

（3）對(duì)于巖石地基，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)化程度及其容許承載力將基底埋置在風(fēng)化層中；（三）、排水設(shè)施設(shè)置有效的排水設(shè)施是保證擋土墻穩(wěn)定性和強(qiáng)度必不可少的措施。排水設(shè)施地面排水墻身排水：設(shè)置排水溝夯實(shí)回填土和地表松土加固邊溝設(shè)置泄水孔和反濾層防止地表水滲入墻背土體或地基迅速排出土內(nèi)積水泄水孔參數(shù)：直徑：5cm~10cm；間距：2m~3m；外傾：3%~5%第一節(jié)

構(gòu)造要求第一節(jié)

構(gòu)造要求第一節(jié)

構(gòu)造要求第一節(jié)

構(gòu)造要求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)置伸縮縫。設(shè)計(jì)中一般將沉降縫和伸縮縫合并設(shè)置，沿線路方向每隔10～25m設(shè)置一道，如圖10-5所示?？p寬為2～3cm，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?yàn)r青木板，塞入深度不小于0.2m，當(dāng)墻背為巖石路塹或填石路堤時(shí)，可設(shè)置空縫。（四）、沉降縫或伸縮縫（五）、填土質(zhì)量要求墻后填土宜選用透水性較強(qiáng)的填料。當(dāng)采用粘性土作填料時(shí)，宜摻入適量的塊石；季節(jié)性凍土地區(qū)，墻后填土應(yīng)選用非凍脹性填料（如爐渣、碎石、粗砂等）。對(duì)于重要的、高度較大的擋土墻，不宜采用粘性填料。墻后填土均應(yīng)分層夯實(shí)，以提高填土質(zhì)量。二、重力式擋土墻的布置擋土墻的布置是擋土墻設(shè)計(jì)的一個(gè)重要內(nèi)容，通常在路基橫斷面圖和墻址縱斷面圖上進(jìn)行。布置前應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)路基橫斷面圖，不滿足要求時(shí)應(yīng)補(bǔ)測(cè)，并測(cè)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(dāng)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(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用路肩墻。若路堤墻的高度或圬工數(shù)量比路肩墻顯著降低，而且基礎(chǔ)可靠時(shí)，宜選用路堤墻。必要時(shí)應(yīng)作技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較以確定墻的位置。（3）當(dāng)路基兩側(cè)同時(shí)設(shè)置路肩和路塹擋土墻時(shí)，一般應(yīng)先施工路肩墻，以免在施工時(shí)破壞路塹墻的基礎(chǔ)。同時(shí)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(jì)成一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。（4）沿河路堤設(shè)置擋土墻時(shí)，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)模、彈跳軌跡等進(jìn)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(jì)條件；2.縱向布置縱向布置在墻址縱斷面圖上進(jìn)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(diǎn)和墻長(zhǎng)，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(dāng)路肩擋土墻、路堤擋土墻兼設(shè)時(shí)，其銜結(jié)處可設(shè)斜墻或端墻；與橋臺(tái)連接時(shí)，為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，需在臺(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(shí)，一般將墻高逐漸降低至2m以下，使邊坡坡腳不致伸入邊溝內(nèi)，有時(shí)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(jìn)行分段，確定伸縮縫和沉降縫的位置。當(dāng)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(shí)，擋土墻的基底宜做成不大于5%的縱坡。但地基為巖石時(shí)，為減少開挖，可沿縱向做成臺(tái)階。臺(tái)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(hào)，以及墻頂、基礎(chǔ)、頂面、基底、沖刷線、冰凍線、常水位或設(shè)計(jì)洪水位的標(biāo)高等。3.橫向布置橫向布置選擇在墻高最大處、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(biāo)等設(shè)計(jì)資料，進(jìn)行擋土墻設(shè)計(jì)或套用標(biāo)準(zhǔn)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(duì)于個(gè)別復(fù)雜的擋土墻，如高、長(zhǎng)的沿河擋土墻和曲線擋土墻，除了縱、橫向布置外，還應(yīng)進(jìn)行平面布置，繪制平面圖，標(biāo)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(hù)與加固工程等。在以上設(shè)計(jì)圖中，還應(yīng)標(biāo)寫簡(jiǎn)要說明。必要時(shí)可另編設(shè)計(jì)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(jì)參數(shù)的依據(jù)，對(duì)材料和施工的要求及注意事項(xiàng)，主要工程數(shù)量等。如采用標(biāo)準(zhǔn)圖，應(yīng)注明其編號(hào)。

第三節(jié)擋土墻的設(shè)計(jì)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(qiáng)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(jì)應(yīng)保證在自重和外荷載作用下不發(fā)生全墻的滑動(dòng)和傾覆，并保證墻身截面有足夠的強(qiáng)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(duì)上述幾方面進(jìn)行檢算。式中：

G為擋土墻每延米的自重；a0為擋土墻的基底傾角；

Ea為擋土墻每延米上作用的主動(dòng)土壓力；一、抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定性系數(shù)Ks應(yīng)滿足：二、抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算式中：

z為主動(dòng)土壓力作用點(diǎn)與墻趾的距離；B為基底的水平投影寬度。三、基底承載力驗(yàn)算作用于基底的合力偏心距e0為：zn為基底豎向合力對(duì)墻趾的力臂：在偏心荷載下基底邊緣的最大和最小壓應(yīng)力設(shè)計(jì)值：在偏心荷載下基底的最大和最小法向力應(yīng)滿足：當(dāng)偏心距e>B/6時(shí)，pmax按下式計(jì)算：l垂直于力距作用方向的基礎(chǔ)底面邊長(zhǎng)，a為合力作用點(diǎn)至基礎(chǔ)底面最大壓應(yīng)力邊緣的距離。四、墻身承載力驗(yàn)算1、受壓承載力驗(yàn)算N為荷載設(shè)計(jì)值產(chǎn)生的軸向力；A為墻體單位長(zhǎng)度的截面面積；f為砌體抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；φ為高厚比β和軸向力的偏心距e對(duì)受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù)，按右式計(jì)算：e為按荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的軸向偏心距，e≤0.7y；

β為構(gòu)件的高厚比，對(duì)矩形截面：β=H0/h，H0為受壓構(gòu)件的計(jì)算高度，h為軸向偏心方向的邊長(zhǎng)；y為截面重心到軸向力所在方向截面邊緣的距離；

φ0為心距受壓穩(wěn)定系數(shù)，按下式計(jì)算：當(dāng)0.7ye≤0.95y時(shí)，須按正常使用狀態(tài)驗(yàn)算；

式中：Nk

為軸向力標(biāo)準(zhǔn)值；ftk為砌體抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；為截面抵抗體矩；e為按荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的軸向偏心距，e≤0.7y。式中：Nk

為軸向力標(biāo)準(zhǔn)值；fk為砌體抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。2、受剪承載力驗(yàn)算V為剪力設(shè)計(jì)值；fV為砌體抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；σk為恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的平均應(yīng)力，但仰斜式擋土墻不考慮其影響。五、增加擋土墻穩(wěn)定性的措施

1）設(shè)置凸榫基礎(chǔ)1、增加抗滑穩(wěn)定性的方法在擋土墻基礎(chǔ)底面設(shè)置混凝土凸榫，與基礎(chǔ)連成整體，利用榫前土體所產(chǎn)生的被動(dòng)土壓力以增加擋土墻的抗滑穩(wěn)定性(圖示)

為保證榫前被動(dòng)土楔能完全形成，被動(dòng)土楔不超過墻趾，應(yīng)使凸榫前緣與墻趾連線與水平面的夾角不大于45°-φ/2；為防止因設(shè)凸榫而增大墻背的主動(dòng)土壓力，應(yīng)使凸榫后緣與墻踵的連線與水平面的夾角不大于φ。設(shè)置凸榫后的抗滑穩(wěn)定性系數(shù)為：當(dāng)β=0（填土表面上水平），α=0（墻背垂直）且δ=0（墻背光滑）時(shí)，被動(dòng)土壓力