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1、重力式挡土墙设计任务书土木工程学院道桥教研室 高大峰 编二零零三年元月重力式挡土墙设计任务书根据下列数据设计计算挡土墙，并给出设计图。I、线路资料：1级次重型。设挡里程从K3265+41至K3265+71,直线、10%。上坡, 最近变坡点K3265+000,该电路肩标高321.38m。路基宽度W=5.8m。纵断面见题图1-1。II、地质资料见图1-1。III、墙背填料为弃碴石块，其内摩擦角0= 40 , y= 19kN/m3, =丄 , f二0.4。2W、建筑材料：浆砌片石丫= 22kN/m3，浆砌块石及砼y = 23kN/m3。V、路基资料见表1-1,横断面见图1-2。切、图中坐标原点在中心
2、地面，X轴和Y轴正向如图1-3所示。路基面宽度 m 表 1-1铁 路 等 级轨道类型单线双线非渗水土岩石、渗水土非渗水土岩石、渗水土道床厚度路基面宽度道床厚度路基面宽度道床厚度路基面宽度道床厚度路基面宽度路堤路堑路堤路堑路堤路堑路堤路堑I特重型0.57.06.70.356.15.70.511.110.70.3510.19.7重型0.56.96.60.356.05.60.511.010.60.3510.09.6次重型0.456.76.40.305.85.40.4510.810.40.309.89.4II次重型0.456.76.40.305.85.40.4510.810.40.309.89.4中型
3、0.406.56.20.305.85.40.4010.610.20.309.89.4III轻型0.355.65.60.254.94.9附注：路堑自线路中心沿轨枕底面至路堑边坡的距离，一边不应小于3.5m（曲线地段系指曲线外侧）。 表中的非渗水土系指粘性土（填料中的细粒土和粘砂、粉砂）以及粘性土（填料中的细粒土） 含量大于、等于 15%的碎石类土、砂类土（填料中的粘块、粗粒土）。 年平均降水量大于 400 地区的易风化泥质岩石，可按非渗水土一栏考虑。题图1-2路基地质横断面10%.路肩线碎石卵石夹砂粘土乡砂粘土夹碎石C(T J = 2 0DKPq砂页岩互层 ”=400KPazC O 1=450
4、FC P a地面标高(米百米标22 CO 乌 +I !9 ：V 1+1*题图1 -oz;g+g6VOTCO1Egy亏I 卜 +般构造与断面尺寸的拟定1. 概述档土墙的构造可分为墙身、基础、填料、排水和接缝等几个方面，以下分别述之 1 墙身V 基本要求：强度&稳定性；结构合理； 断面经济； 施工方便。v 一般做法：墙背仰斜部分的坡度：1:0.151:0.25，而不宜缓于1: 0.30，以免施 工困难；附斜部分的坡度： 1:0.20 1:0.40 墙面一般都用直线形，其坡度应与墙背相协调。地面横坡较陡时，墙面可用1:0.05 1:0.20 ； 地面平缓时，墙面可用1:0.15 1:0.35 ，较为
5、经济。墙顶的宽度，宜留有一人可行走的宽度要求。浆砌时： 0.5m ；干砌时: 0.6m。2基础V 基本要求：埋置足够的深度，以保证档土墙的稳定性v 一般做法：土质地基：天然地面以下 1.0m ；受水流冲刷时：冲刷线以下 1.0m；有冻害时：冻结线以下 0.25m。岩石地基：应消除表面风化层； 当风化层难于全部清除时：根据岩石风化程度及相应的容许承 载力将基底埋在风化层中。当墙趾前地面横坡较大时：基础除嵌入岩层一定深度外，还应 留出足够的襟边宽度，以防趾前地基剪切破坏，具体规定见下 表所示。基础嵌员入岩层的要求地基岩层情况基础埋深h(m)襟边宽度L (m)嵌入示意图轻风化的硬质岩石0.20.2
6、0.6风化或软质岩石0.40.4 1.0坚实的粗粒土1.01.0 2.0一般档土墙，均直接修筑在天然地基上C当地基承载力较低，d地形平坦而墙身较咼时,为减小基底应力，常采用扩大基础(图2.1a)。基础加宽宽度，一般 0.2m ；基础高度按加宽部分的抗剪和抗弯拉强度或者材料刚性角（浆砌片石为35。，砼为40。）的要求确定。遇到 软弱地基时，可采用人工加固等措施。挡土墙砌筑在横坡较陡的坚硬岩石地基上时，为减少基坑开挖量和节省圬工，可将基础底面做成台阶形（图2.1b）。台阶的高宽比 2:1，台阶宽度0.5m。b）台阶基础图2.1挡土墙的基础形式挡土墙受滑动稳定控制时，可采用倾斜基底或凸榫基底，以提高
7、抗滑能力。3.填料墙后的填料宜用透水性好的砂砾或碎石材料；膨胀土应避免采用。4排水v 基本要求：采取适当的排水措施，防止地面水下渗和树干墙后土体，以免地基承载 力下降，墙后推力增大和拉筋腐蚀加速。v 一般做法：墙后坡面和加筋体顶面应做好排水处理：设置截水（排水）沟、夯实地表松土和铺封闭层等，以减少雨水和地表径流下渗。路堑墙墙趾前的边沟应予以铺 砌加固，以防边沟水渗入基础。设置泄水孔：使墙后积水能迅速排出。泄水孔类型二510 cm的圆孔，或5 x 10、10x10、15 x 20 cm的方孔；其间距一般为23 m，上下交错设置（可参见教材P309）。最下排泄水孔的出水口底部应设置反滤层，以免 淤
8、塞孔道。a）双排泄水孔b）连续排水层图2.2挡土墙的泄水孔及排水层5.接缝v 基本要求：为避免地基不均匀沉降而给墙身受力带来不利影响，在地基性质和墙高 等情况突变处，应设置沉降缝。同时，为防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产 生裂缝，应设置伸缩缝。一般将沉降缝和伸缩缝合在一起设置。v 一般做法：根据地形和地质条件分段设计与施工。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，其伸缩缝间距可适当增大。缝宽一般为2 3cm ，自墙顶做到基底。浆砌挡土墙的接缝内可用胶泥填塞；但在渗水量大而填料容易流失，或冻害严重地区，则宜用沥青麻筋或沥青木板等具有弹性的材料，沿墙内、外、顶三边
9、填塞，深度 15cm ；当墙背为填石且冻害不严重时，可不嵌填材料，仅设空缝。对于干砌挡土墙，缝的两侧应选用平整石料砌筑，使其形成竖直通 缝。2. 布置在设置挡土墙的地段，应根据强指出的地形、地址和水文等情况，考虑材料来源和施工 条件，结合技术经济比较，进行挡土墙的布置和设计。路基挡土墙的布置，一般包括横向和 纵向两个方面。v 横向布置：在路基横断面图上选定挡土墙的位置和形式，确定墙身断面、基础形式和埋置深度，拟定排水设施，指定墙后填料等，并绘制有代表性的挡土墙横断面图。v 纵向布置：在墙址纵断面图上进行，布置后绘成挡土墙正面图（图 2.3），内容有： 确定挡土墙的起讫点和墙长，选择墙与路基或其
10、他结构物的连接方式。墙端可直 接嵌入山坡，或与路堤以锥坡相衔接等。 按地基和地形情况进行分段，确定沉降缝和伸缩缝的位置。 布置各段挡土墙的基础。墙址处有纵坡时，挡土墙的基底宜做成不大于 5%的纵坡 若地基为岩石时，为减少开挖量，也可在纵向做成台阶，其尺寸随地形变动，但 高宽比 1:2。 确定泄水孔位置：数量、间隔、尺寸等。（下图见教材 P309 ）一韭.互眩基图2.4重力式挡土墙标准示例二、强度及稳定性验算1. 计算的基本要求 重力式挡土墙本身必须具有足够的稳定性，墙身截面应具有一定的强度，以抵御墙后的 土体。为此重力式挡土墙的设继续满足表 2-1-1 中的各项要求。表 1 重力式挡土墙的计算
11、要求检算范围内容要求全墙滑动稳定K 1.3c倾覆稳定K 1.50偏心距Bbe （土质地基）；e （石质地基）64基底应力最大压应力小于地基容许承载力：QQ墙身截面压应力 Q剪应力T T 偏心距e 0.3B（砼、片石砌体） 滑动稳定验算重力式挡土墙沿基底的滑动系数 K ,按式（2-1）计算 cc2-1)(W + E ) f + CByE式中: W挡土墙的重力，包括墙踵板上的土重， kN ；E 、 E 主动土压力的水平和竖直分量， kN ； xyf 基底摩擦系数，无试验资料时，可参考教材表 2-5 C 粘聚力，可参考教材表 2-5。 倾覆稳定验算 挡土墙绕墙趾的倾覆稳定系数 K ，0 按式（2-2
12、）求算： （见教材图 2-37，图 2-38）。图2.3挡土墙受力分析图厶 M WZ + E ZK = y = wy_y0 乙 MEZ0x x式中：ZE对墙趾O点的力臂,xZE对墙趾O点的力臂, yyW 对 O 点的力臂，Zw 合力偏心距及基底应力验算m。2-2)m；m；表 2 圬工基础与土之间的摩擦系数及粘聚力地基土的分类fC软塑粘土0.250.20硬塑粘土0.300.30砂粘土,粘砂土,未干硬0.3 0.40.050.15粘土沙类土0.40碎石类土0.50软质岩石0.30.60硬质岩石0.6 0.701. 偏心距作用与基地的合力偏心距e，按（2-3）式计算:图2.4挡土墙受力分析图WZ +
13、 E Z - E ZZ = wyyxxn(2-3b)2-4)2(W + Eb 图2.4基底局部受压2-3a)wy_yW + Ey根据铁路工程技术规范要求：B土质地基 e , 石质地基63基底应力b当偏心距满足要求时，基底应力按式（2-4）算：W + E (1丄 6e) b =y (1+)max BBmin规范要求：b-时，基地出现拉应力，一般均不考虑之，则6按基底应力重分布考虑，此时按式（2-5）计算基底最大压应力: -(2-5)max3Zn规范要求： b b （压应力）。max参考资料1 焦海州 编. 土建工程（总图运输专业用） M. 西安冶金建筑学院 1992.2陆鼎中，程家驹路基路面工程M.上海：同济大学出版社，1992
