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1、重力式挡土墙构造及 设计简介 基本概念 挡土墙是指支承路基填土或山坡土体 防止填 土或土体变形失稳的构造物 按挡墙构造可分为重力式 半重力式 悬臂 式 扶壁式 支垛式 棚架扶壁式 框架式和 锚杆挡墙等 重力式挡土墙 指的是依靠墙身自重抵抗土体 侧压力的挡土墙 在我国铁路 公路 水利 港湾 矿山等工程中得到广泛的应用 常用的重力式挡土墙 一般由墙身 基础 排 水设施和沉降 伸缩缝等几部分组成 类型支护特点适用范围 重力式挡 墙 A 依靠墙体自重承受压力 保持平衡 B 一般用毛石砌筑 缺乏石料地区可用混凝土 C 形式简单 取材容易 施工方便 D 地基承载力低时 可在墙底放置钢筋混凝土板 减少开挖量
2、 E 砌体用量大 地基沉降大 一般适用于高度较低 一 般不超过6m 的挡墙和地 质情况较好的石料丰富地 区 悬臂式挡 墙 A 采用钢筋混凝土现浇而成 有竖臂 墙趾板 墙 踵板组成 断面尺寸较小 B 墙较高 竖臂根部弯矩大 钢筋用量大 适用于石料缺乏 地基承 载力低的地区 墙高可取 6m左右 扶臂式挡 墙 A 由墙面板 墙趾板 墙踵板和扶壁组成 B 墙可做的很高 下部弯矩大 采用钢筋混凝土现浇 而成 适用于石料缺乏地区 当 度墙高度可高达10m 较 悬臂式挡墙更为经济 锚杆式挡 墙 A 由肋柱 挡土板 锚杆组成 肋柱下部通常设置 基础 B 锚杆式挡墙靠锚杆的拉力维持挡墙的平衡 C 结构轻 柔性大
3、 D 墙面可预制构件现场拼装 E 能适应承载力低的不良地基 适用于挡墙高度大于12m 的情况以及减少开挖量的 地区和石料缺乏的地区 锚碇板式 挡墙 A 结构特点与锚杆式挡墙相似 区别在于拉杆端部 采用锚碇板固定与稳定区 B 填土压实时 钢拉杆易弯曲产生次应力 适用于缺乏石料的大型填 方工程 原状土中施工时 可用机械穿孔布置拉 杆 加筋土式 挡墙 A 由墙面板 拉条及填料组成 结构简单 施工方 便 B 对地区承载力要求低 适用于大型填方工程 设计依据 水工挡土墙设计规范 SL379 2007 公路挡土墙设计与施工技术规范 JTJ015 2001 建筑边坡工程技术规范 GB 50330 2002
4、建筑地基基础设计规范 GB 50007 2002 混凝土结构设计规范 GB 50010 2002 挡土墙的构造设计 设计的基本原则 挡土墙必须保证结构安全正常使用 因此 应满足以下要求 a 挡土墙不能滑移 b 挡土墙不能倾覆 c 挡土墙墙身要有足够的强度 d 挡土墙的基础要满足承载力的要求 根据工程要求以及地形地质条件 确定挡 土墙结构的平面布置和高度 选择挡土墙的 类型及截面尺寸 墙身设计 根据墙背倾斜方向的不同 墙身断面形式可分为仰斜 垂 直 俯斜 折背式和衡重式等几种 断面形式 以仰斜 垂直和俯斜式三种不同的墙背所受的土 压力分析 在墙高和墙后填料等条件相同时 仰 斜墙背所受的土压力为最
5、小 垂直墙背次之 俯 斜墙背较大 因此仰斜式的墙身断面较经济 仰斜墙背的坡度愈缓 所受的土压力愈小 但施 工愈困难 故仰斜墙背的坡度不宜缓于1 0 3 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 俯斜墙背的坡度缓些对施工有利 但所受的土压 力亦随之增加 致使断面增大 因此墙背坡度不 宜过缓 通常控制a 21 48 即1 0 4 对于支挡挖方工程的边坡 以仰斜墙背为好 填 方工程 则宜用俯斜墙背或垂直墙背 以便填土 更夯实 墙面 墙面一般为平面 墙面坡度除应与墙背的坡度相协调外 还应考虑到 墙趾处地面的横坡度 影响挡土墙的高度 当地面横坡度较陡时 墙面 可直立或外斜1 0 05 1
6、0 20 以减少墙高 当地面横坡平缓时 一 般采用1 0 20 1 0 35较为经济 墙顶 重力式挡土墙可采用浆砌或干砌圬工 墙顶最小宽度 浆砌时边不小 于50cm 干砌时应不小于60cm 干砌挡土墙的高度一般不宜大于6m 浆砌挡土墙墙顶应用5号砂浆抹平 或用较大石块砌筑 并勾缝 浆砌路肩墙墙顶宜采用粗料石或混凝土做成顶帽 厚度取40cm 干 砌挡土墙顶部50cm厚度内 宜用5号砂浆砌筑 以求稳定 基础 地基不良和基础处理不当 往往引起挡土墙的破坏 因此 应重视挡土 墙的基础设计 基础设计的程序是 首先应对地基的地质条件作详细调 查 必要时须做挖探或钻探 然后再来确定基础类型与埋置深度 1 基
7、础类型 当地基承载力不足且墙趾处地形平坦时 挡土墙大多数都是直接砌 筑在天然地基上的浅基础 为减少基底应力和增加抗倾覆稳定性 常常采用扩大基础 将墙趾部分加宽成台阶 或墙趾墙踵同时加宽 以加大承压面积 还可采用钢筋混凝土底板 台阶型基础等方 法 地基有短段缺口 如深沟等 或挖基因难 如局部地段地基软弱等 可采用拱形基础 当地基为软弱土层 如淤泥 软粘土等 可采用砂砾 碎石 矿渣 或石灰土等材料予以换填 以扩散基底压应力 使之均匀地传递到 下卧软弱土层中 2 基础埋置深度 挡土墙基础 应视地形 地质条件埋置足够的深度 以保证挡土墙的稳 定性 设置在土质 地基上的挡土墙 基底埋置深度应符合下列要求
8、 无冲刷时 一般应在天然地面下不小于1 0m 有冲刷时 应在冲刷线下不小于1 0m 受冻胀影响时 应在冰陈线以下不小于0 25m 非冰胀土层中的基础 例如岩石 卵石 砾石 中砂或粗砂等 埋置深度可不受冻深的限 制 挡土墙基础设置在岩石上时 应清除表面风化层 当风化层较厚难以全 部清除时 可根据地基的风化程度及其相应的容许承载力将基底埋在风 化层中 当墙趾前地面横坡较大时 基础埋置深度用墙趾前的安全襟边 宽度l来控制 以防地基剪切破坏 排水设施 挡土墙的排水处理是否得当 直接影响到挡土墙的安全及使用效 果 因此 挡土墙应设置排水设施 以疏干墙后坡料中的水分 防止地表水下渗造成墙后积水 从而使墙身
9、免受额外的静水压力 消除粘性土填料因含水量增加产生的膨胀压力 减少季节性冰 冻地区填料的冻胀力 挡土墙的排水设施通常分地面排水和墙身排水两部分组成 地面排水可设置地面排水沟 引排地面水 夯实回填土顶面和地 面松土 防止雨水和地面水下渗 必要时可加设铺砌 对路堑挡 土墙墙趾前的边沟应予以铺砌加固 以防止边沟水渗入基础 1 墙身排水主要是为了迅速排除墙后积水 浆砌挡土墙应根据渗水量在 墙身的适当高度处 布置泄水孔 2 泄水孔尺寸可视泄水量大小分别采用5cm 10cm 10cm 10cm 15cm 20cm的方孔 或直径5 10cm的圆孔 3 泄水孔间距一般为2 3M 上下交错设置 最下排泄水孔的底
10、部应高出 墙趾前地面0 3m 当为路堑墙时 出水口应高出边沟水位0 3m 若为 浸水挡土墙 则应高出常水位以上0 3m 以避免墙外水流倒灌 4 为防止水分渗入地基 在最下一排泄水孔的底部应设置30cm厚的粘土 隔水层 5 在泄水孔进口处应设置粗粒料反滤层 以避免堵塞孔道 6 当墙背填土透水性不良或有冻胀可能时 应在墙后最低一排泄水孔到 墙顶0 5m之间设置厚度不小于0 3m的砂 卵石排水层或采用土工布 7 干砌挡土墙围墙身透水可不设泄水孔 墙身排水 沉降缝 仲缩缝 为了防止因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂 应根据地基的地质条件及 墙高 墙身断面的变化情况设置沉降缝 为了防止圬工砌体因砂浆硬化收缩
11、和温度变化而产生裂缝 须设置伸缩 缝 通常把沉降缝与伸缩缝合并在一起 统称为沉降伸缩缝或变形缝 沉降伸缩缝的间距按实际情况面定 对于非岩石地基 宜每隔10 15m设 置一道沉降伸缩缝 对于岩石地基 其沉降伸缩缝间距可适当增大 沉 降伸缩缝的缝宽 般为2 3cm 浆砌挡土墙的沉降伸缩缝内可用胶泥填塞 但在渗水量大 冻害严重的地区 宜用沥青麻筋或沥青木板等材料 沿墙内 外顶三边填塞 填深不宜小于15m 当墙背为填石且冻害不严 重时 可仅留空隙 不嵌填料 对于干砌挡土墙 沉降伸缩缝两侧应选平整石料砌筑 使具形成垂直通 缝 挡土墙的布置 挡土墙的布置是挡土墙设计的一个重要内容 通常是在路基横断面图和墙
12、 趾纵断面图上 进行 个别复杂的挡土墙尚应作平面布置 一 横向布置 横向布置主要是在路基横断面图上进行 其内容有 选择挡土墙的位置 确定断面形式 绘制挡土墙横断面图等 1 挡土墙的位置选择 路堑挡土墙 大多设置在边沟的外侧 路 肩墙应保让路基宽度布设 路堤墙应与路肩墙 进行技术经济比较 以确 定墙的合理位置 当路堤墙与路肩墙的墙高或圬工数量相近 其基础情况 亦相仿时 宜做路肩 因为采用路肩墙可减少填方和占地 但当路堤墙的 墙高或圬工数量比路肩墙显著降低 且基础可靠时 则宜做路堤墙 浸水 挡土墒应结合河流情况布置 以保持水流顺畅 不致挤压河道而引起局部 冲刷 山坡挡土墙应考虑设在基础可靠处 墙的
13、高度应保证墙后墙顶以上 边坡的稳定性 2 确定断面形式 绘制挡土墙横断面图 不论是路堤墙 还是 路肩墙 当地形陡峻时 可采用俯斜式或衡重式 地形平坦时 则可采用 仰斜式 对路堑墙来说 宜采用仰斜式或折线式 挡土墙横断 面图的绘制 选择在起讫点 墙高最大处 墙身断面或基础形式变异处 以及其他必须桩号处的横断面图上进行 根据墙身形式 墙高和地基与填 料的物理力学指标等设计资料 进行设计或套用标准图 确定墙身断面尺 寸 基础形式和埋置深度 布置排水设施 指定墙背填料的类型等 二 纵向布置 纵向布置主要在墙趾纵断面图上进行 布置后绘制挡土墙正面图 1 确定挡土墙的起讫点和墙长 选择挡土墙与路基或其他结
14、构物的 连接方式 路肩墙与路堑连接应嵌入路堑中2 3m 与路 堤连接采用锥坡和路堤衔接 与桥台连接 时 为了防止墙后回填土 从桥台尾端与挡土墙连接处的空隙中溜出 应在台尾与挡土墙之间设 置隔墙及接头墙 路堑挡土墙在隧道洞口比结合隧道洞 门 翼墙的设置情况平顺衔接 与路堑边坡衔接时 一般将墙顶逐 渐降低到2m以下 使边坡坡脚不致于伸人边沟内 有时也可用横向 端墙连接 2 按地基及地形情况进行分段 布置沉降伸缩缝的位置 3 布置各段挡土墙的基础 沿挡土墙长度方向有纵坡时 挡土墙的纵向基底宜做成不大于5 的纵坡 当墙址地面纵坡不超 过5 时 基底可按此纵坡市置 若大于5 时 应在纵向挖成台阶 台阶的
15、尺寸随地形而变化 但其高宽比不宜大于1 2 地基为岩石时 纵坡虽不大于5 为减少开挖 也可在纵向做成台阶 1 布 置泄水孔和护栏 护桩或护墙 的位置 包括数量 尺寸和间距 2 标注各特征断面的桩号 及墙顶 基础 基底 冲刷 线 冰冻线相设计洪水位的标高等 三 平面布置 对于个别复杂的挡土墙 如高的 长的沿河挡土墙和曲线路段的挡上墙 除了横 纵向布置外 还应作平面布置 并绘制平面布置图 在平面图上 应标示挡土墙与路线平面位置的关系 与挡土墙有关的地 物 地貌等情况 沿河挡土墙还应标示河道及水流方向 以及其他防护 加固工程等 在挡土墙设计图纸上 应附有简要说明 说明选用挡土墙设计参数的依据 主要工程数量 对材料和施工的要求及注意事项等 以利指导施工 1 根据具体情况 通过技术和经济比较 确定墙趾位置 2 测绘墙趾处的纵向地面线 核对路基横断面图 收集墙趾处的地质和水 文等资料 3 选择墙后填料 确定填料的物理力学计算参数和地基计算参数 4 进行挡土墙断面形式 构造和材料设计 确定有关计算参数 5 进行挡土墙的纵向布置 6 用计算法或套用标堆图确定挡土墙的断面尺寸 7 绘制挡土墙立面 横断面和平面图 相关计算 重力式挡土墙的设计
