重力式挡土墙课件

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1、第三章 重力式挡土墙,3.1、概述 3.2、重力式挡墙的组成部分 3.3、重力式挡墙的构造 3.4、重力式挡土墙的布置 3.5 重力式挡土墙计算,重力式挡土墙是指依靠墙身自重来维持挡土墙稳定性的挡墙形式，也是我国目前最常用的一种挡土墙。 重力式挡土墙多用浆砌片（块）石砌筑，缺乏石料地区有时可用混凝土预制块作为砌体，也可直接用混凝土浇筑，一般不配钢筋或只在局部范围配置少量钢筋。这种挡土墙形式简单、施工方便，可就地取材、适应性强，因而应用广泛。 由于重力式挡土墙依靠自身重力来维持平衡和稳定，因此墙身断面大，圬工数量也大，在软弱地基上修建时往往受到承载力的限制。如果墙过高，材料耗费多，因而也不一定经

2、济。当地基较好，墙高不大，且当地又有石料时，一般优先选用重力式挡土墙。 在有石料的地区，重力式挡土墙应尽可能采用浆砌片石砌筑，片石的极限抗压强度不得低于30MPa。在一般地区及寒冷地区，采用M7.5水泥砂浆；在浸水地区及严寒地区，采用M10水泥砂浆。 在缺乏石料的地区，重力式挡土墙可用C15混凝土或片石混凝土建造；在严寒地区采用C20混凝土或片石混凝土 。 注：片石混凝土是指片石和混凝土的混合物，埋石率一般为25%左右。,3.1、概述,重力式挡土墙一般由以下几部分组成，如图3-1所示： 1、墙身靠填土（或山体）一侧称为墙背。 2、墙身大部分外露的一侧称为墙面（或墙胸）。 3、墙身的顶面部分称为

3、墙顶。 4、墙的底面部分称为墙底。 5、墙背与墙底的交线称为墙踵。 6、墙面与墙底的交线称为墙趾。 7、墙背与竖直面的夹角称为墙背倾角，一般用表示。 8、墙踵到墙顶的垂直距离称为墙高，用H表示。 另外重力式挡墙还有护栏、排水、伸缩缝、沉降缝等部分，本章3.3节将做专门的介绍。,图3-1,3.2、重力式挡墙的组成部分,3.3.1、墙身 1、墙背 1） 重力式挡土墙当墙背只有单一坡度时，称为直线形墙背。直线形墙背可做成俯斜、仰斜、垂直三种，墙背向外侧倾斜时称为俯斜，墙背向填土一侧倾斜时称为仰斜，墙背垂直时称为垂直，如图3-2所示。 对仰斜、垂直和俯斜三种不同形式的墙背所受的土压力进行分析，在墙高和

4、墙后填料等条件相同时，仰斜墙背所受的土压力为最小，垂直墙背次之，俯斜墙背较大，因此三种挡墙形式中仰斜式的墙身断面较经济，这一点从图3-2三种形式挡墙的对比中也可以比较直观的看出来。,3.3、重力式挡墙的构造,图3-2,俯斜,仰斜,垂直,仰斜墙背所受的土压力较小，用于路堑墙时墙背与开挖面边坡较贴合，因而开挖量和回填量均较小，但墙后填土不易压实，不便施工。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。 当墙趾处地面横坡较陡时，采用仰斜墙背将使墙身增高，断面增大，如图3-3所示，所以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(主要用于路堑墙)。,俯

5、斜墙背所受土压力较大，其墙身断面较仰斜墙背时要大，通常在地面横坡陡峻时，利用陡直的墙面，以减小墙高（见图3-3）。俯斜墙背可做成台阶形，以增加墙背与填土之间的摩擦力。俯斜墙背的坡度缓些固然对施工有利，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a2148(即1：0.4)。垂直墙背的特点介于仰斜和俯斜墙背之间。,图 3-3,讨论：为什么？,2）重力式挡土墙若墙背多于一个坡度，则称为折线形墙背。折线形墙背有凸形折线墙背和衡重式墙背两种，如图3-4所示。 凸形折线墙背系将仰斜式挡土墙的上部墙背改为俯斜，以减小上部断面尺寸，所以断面较为经济，多用于路堑墙，也可用于路肩墙。 衡

6、重式墙背可视为在凸形折线式的上下墙之间设一衡重台，并采用陡直的墙面（1：0.05），衡重式挡土墙上墙与下墙的高度之比，一般采用2:3较为经济合理。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（开挖面较大）。,图3-4,凸形折线式,衡重式,3）重力式挡土墙的仰斜墙背坡度一般采用1:0.25，不宜缓于1:0.30； 俯斜墙背坡度一般为1:0.251:0.40；衡重式或凸折式挡土墙下墙墙背坡度多采用1:0.251:0.30仰斜，上墙墙背坡度受墙身强度控制，根据上墙高度，采用1:0.251:0.45俯斜，如图3-5所示。 2、墙面 重力式挡墙墙面一般为直线形，其坡度应与墙背坡度相协调。同时还应

7、考虑墙趾处的地面横坡，在地面横向倾斜时，墙面坡度影响挡土墙的高度，横向坡度愈大影响愈大。因此，地面横坡较陡时，墙面坡度一般为1:0.051:0.20，矮墙时也可采用直立；地面横坡平缓时，墙面可适当放缓，但一般不缓于1:0.35。见图3-5所示。,图3-5 挡土墙墙背和墙面坡度,3、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。路肩挡土墙墙顶应以粗料石或C15混凝土做帽石，其厚度不得小于0.4m（见图3-6所示）。如不做帽石或为路堤墙和路堑墙，应选用大块片石置于墙顶并用砂浆抹平。 4、墙底 重力式挡墙的墙底一

8、般取 0.1：1的坡度，也可以直接做成水平墙底，见图3-6所示。,图3-6,为什么？,4护栏 为增加驾驶员心理上的安全感，保证行车安全，在地形险峻地段的路肩墙，或墙顶高出地面6m以上且连续长度大于20m的路肩墙，或弯道处的路肩墙的墙顶应设置护栏等防护设施。护栏分墙式和柱式两种，所采用的材料，护拦高度、宽度，视实际需要而定。护栏内侧边缘距路面边缘的距离，应满足路肩最小宽度的要求。,图3-7,设计中必须重视,3.3.2、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

9、置深度。,图3-8,1、基础类型 1）挡土墙大多数都是直接砌筑在天然地基上的浅基础。 2）当地基承载力不足且墙趾处地形平坦时，为减少基底应力和增加抗倾覆稳定性，常常采用扩大基础，如图3-8所示，将墙趾部分加宽成台阶（路堑墙），或墙趾墙踵同时加宽（路堤或路肩墙），以加大承压面积。 加宽宽度视基底应力需要减少的程度和加宽后的合力偏心距的大小而定，一船不小20cm。 台阶高度按基础材料的刚性角的要求确定，对于砖、片石、块石、粗料石砌体，当用低于5号的砂浆砌筑时，刚性角（详见下页补充资料）应不大于35；对混凝土砌体，应不大于40。,为什么？,3）当地基压应力超过地基承载力过高时，需要的加宽值较大，为避

10、免加宽部分的台阶过高，可采用钢筋混凝土底板基础，其厚度由剪力和主拉应力控制，如图3-9所示。,图3-9,补充： 刚性基础的宽度大小应能使所产生的基础截面弯曲拉应力和剪应力不超过基础圬工材料的强度限值。满足了这个要求，就得到墩台身边缘处的垂线与基底边缘的连线间的最大夹角max ，即称为刚性角。 力学分析基础底面积越大其底面压强越小，对地基的负荷越有利，但放大的尺寸超过一定范围，超过基础材料本身的抗拉，抗剪能力，就会引起破坏，破裂的方向不是沿柱或墙的外侧垂直向下的，而是与垂线形成一个角度，这个角度就是材料刚性角见右附图。,附图 基础刚性角,4）当挡土墙修筑在陡坡上，而地基又为较为稳定的坚硬岩石时，

11、为节省圬工和基坑开挖数量，可采用台阶形基础，如图3-10所示。台阶的高宽比应不大于2：1。台阶宽度不宜小于50cm。最下一个台阶的宽度应满足偏心距的有关规定，并不宜小于1.52.0m。 5）如地基有短段缺口(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，以石砌拱圈跨过，再在其上砌筑墙身，如图3-11所示。但应注意土压力不宜过大。以免横向推力导致拱圈开裂。设计时应对拱圈予以验算。 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，如图3-12所示。,图3-10,图3-11,图3-12,2、基础埋置深

12、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： 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，应在冰冻线以下不小于0.25m。非冻胀土层中的基础，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来控制，以防地基剪切破坏。襟边宽度见下表。,挡土墙安全襟边宽度,两者

13、需综合考虑，举例说明,3.3.3、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压力。 挡土墙的排水设施通常内地面排水和墙身排水两部分组成。 1）地面排水可设置地面排水沟等引排地面水，见图3-13所示；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。,图 3-13,2）墙身排水主要是为了迅速排除墙后积水。浆砌挡土墙

14、应根据渗水量在墙身的适当高度处布置泄水孔。如图2-5-7所示。泄水孔尺寸可视泄水量大小分别采用5cm10cm、10cm10cm、15cm 20cm的方孔，或直径510cm的圆孔。泄水孔间距一般为2 3m，上下交错设置。最下排泄水孔的底部应高出墙趾前地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。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，如图3-14a)所示。 在泄水孔进口处应设置粗粒料反滤层，以避免堵塞孔道。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

15、于0.3m的砂、卵石排水层或采用土工布。如图3-14b)、c)所示。 干砌挡土墙墙身透水可不设泄水孔。,图3-14,图3-15 重力式挡墙墙身泄水孔,3.3.4、沉降缝和伸缩缝 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和温度变化而产生裂缝，必须设置伸缩缝。 工程中 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1015m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23cm。浆砌挡土墙的沉降伸缩缝内可用胶

16、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。,图3-16 沉降伸缩缝,3.3.5、墙身材料 挡土墙所用的砖石及混凝土材料，应质地均匀、强度符合要求，并具有耐风化和抗侵蚀性能，在冰冻地区还应具有耐冻性。 1）块石应大致方正，厚度不小于0.15m，宽度和长度相应为厚度的1.52倍和1.53倍较合适。片石应具有两个大致平行的面，厚度不应小于0.15m，其中一条长边不小于0.3m，体积不小于0.01m3。 2）用大卵石砌筑时，石料应经过选择，并剖开凿毛，使之具有两个较大的平行面。砌筑时，不应形成通缝和过大的三角缝，砂浆需饱满。 3）砌筑挡土墙所用的砂浆编号按表3-1选用。高寒地区、地震烈度8度且墙高大于12米和地震烈度9度以上的地震地区，砂浆强度按表列强度等级提高一级。 4）各项材料的最低强度等级为：石料抗压强