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1、公路设计第九章挡土墙设计(39P)Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望第一节概述复习引入：挡土墙的定义一、挡土墙分类1、按挡土墙设置的位置及用途2、按结构形式及使用条件3、按墙体材料二、挡土墙各部分名称挡土墙：为防止路基填土或山坡土体坍塌而修筑的承受土体侧压力的墙式构造物，称为挡土墙。按挡土墙设置的位置及用途按照挡土墙设置的位置，挡土墙可分为：路堑墙、路堤墙、路肩墙和山坡墙等类型，如图所示。 路堑墙路堑墙设置在路堑边坡底部，主要用于支撑开挖后不能自行稳定的山坡，同时可减少
2、挖方数量，降低挖方边坡的高度 路堤墙路堤墙设置在高填土路提或陡坡路堤的下方，可以防止路堤边坡或路堤沿基底滑动，同时可以收缩路堤坡脚，减少填方数量，减少拆迁和占地面积 路肩墙 路肩墙设置在路肩部位，墙顶是路肩的组成部分，其用途与路堤墙相同。它还可以保护临近路线的既有的重要建筑物山坡墙山坡墙设置在路堑或路堤上方，用于支撑山坡上可能坍滑的覆盖层、破碎岩层或山体滑坡挡土墙分类2、按照结构形式，挡土墙可分为：重力式挡土墙锚定式挡土墙薄壁式挡土墙加筋土挡土墙重力式挡土墙重力式挡土墙依靠墙身重力式挡土墙依靠墙身自重支撑土压力来维持自重支撑土压力来维持稳定。一般多用片稳定。一般多用片( (块块) )石砌筑石砌
3、筑, ,在缺乏石料的地在缺乏石料的地区有时也用区有时也用混混凝土修建。凝土修建。重重力力式挡土墙形式简单式挡土墙形式简单, ,施工方便施工方便，可可就就地取材地取材 , , 适应性较强适应性较强, ,故被广泛故被广泛应用应用 , , 但其巧工数量但其巧工数量较较大大, ,对地基的承载能力要对地基的承载能力要求较高。求较高。锚定板式挡土墙是由钢筋混锚定板式挡土墙是由钢筋混凝土墙面、钢拉杆、锚定板凝土墙面、钢拉杆、锚定板以及其间的填土共同形成的以及其间的填土共同形成的一种组合挡土结构，它借助一种组合挡土结构，它借助于埋在填土内的锚定板的抗于埋在填土内的锚定板的抗拔力抵抗侧土压力，保持墙拔力抵抗侧土
4、压力，保持墙的稳定。锚定式挡土墙的特的稳定。锚定式挡土墙的特点在于构件断面小，工程量点在于构件断面小，工程量省，不受地基承载力的限制，省，不受地基承载力的限制，构件可顶制有利于实现结构件可顶制有利于实现结构轻型化和施工机械化。它构轻型化和施工机械化。它适用于缺乏石料地区的路肩适用于缺乏石料地区的路肩墙或路堤墙；墙或路堤墙；锚定式挡土墙1、薄壁式挡土墙属于钢筋混凝土结构，可以分为悬臂式和扶壁式两种。2、依靠填土的重量来保证稳定性。3、具有断面尺寸较小，自重轻，能修建在较软弱的地基上等特点，适用与城市或缺乏石料的地区薄壁式挡土墙 加筋土挡土墙加筋土加筋土挡土墙加筋土挡土墙是填土、拉筋、面挡土墙是填
5、土、拉筋、面板三者的结合板三者的结合 , 填土和拉填土和拉筋之间的摩擦力改善了土筋之间的摩擦力改善了土的物理力学性质的物理力学性质 , 而使得而使得填土与拉筋为一个整体。填土与拉筋为一个整体。在这个整体中起控制作用在这个整体中起控制作用的是填土与拉筋之间的摩的是填土与拉筋之间的摩擦力。面板的作用是阻挡擦力。面板的作用是阻挡填填 土墙落挤出土墙落挤出 , 迫使填迫使填土与拉筋结合为整体。加土与拉筋结合为整体。加筋土挡土墙属于柔性结构筋土挡土墙属于柔性结构,对地基变形适应性大对地基变形适应性大,建建筑高度大筑高度大,具有省工具有省工、省省料、施工方料、施工方便便、快速等优、快速等优点点,适用于填土
6、路基。适用于填土路基。加筋土挡土墙挡土墙分类3、按照墙体材料，挡土墙可分为：石砌挡土墙、混凝土挡土墙、钢筋混凝土挡土墙、钢板挡土墙等。挡土墙各部分名称墙顶墙顶墙面墙面墙趾墙趾墙踵墙踵墙背墙背墙背倾角墙背倾角9-2重力式挡土墙的构造与布置道桥系道桥系二二七年五月七年五月第二节重力式挡土墙的构造与布置一、挡土墙的构造（一）、墙身1、墙背构造要求2、墙面构造要求3、墙顶构造要求4、护栏（二）、基础（三）、排水设施（四）、沉降缝和伸缩缝二、挡土墙的布置墙身1、墙背构造要求2、墙面构造要求3、墙顶构造要求4、护栏设计墙顶墙顶墙面墙面墙背倾角墙背倾角护栏护栏墙背构造要求根据墙背倾斜方向的不同，墙身断面形式
7、可分为仰斜、垂直、俯斜、凸形折线式和衡重式等几种如图所示。墙面构造要求墙面一般为平面，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1：0.051：0.20，以减少墙高；当地面横坡平缓时，一般采用1：0.201：0.35较为经济。墙顶构造要求墙顶宽度，当墙身为混凝土浇筑时，不应小于40 cm。浆砌时不小于50cm；干砌时应不小于60cm。护栏设计 为增加驾驶员心理上的安全感，保证行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，或墙顶高车安全，在地形险峻地段的路肩墙，或墙顶高出地面出地面6m以上且连续长
8、度大于以上且连续长度大于20m的路肩墙，的路肩墙，或弯道处的路肩墙的墙顶应设置护栏等防护设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，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边缘距路面边缘的距离，应满足路肩最小宽度的要求。（设置护栏时路肩应加宽的要求。（设置护栏时路肩应加宽50cm，以，以保证公路限界不被侵占。）保证公路限界不被侵占。）基础1、基础一般采用明挖基础。2、底埋置深度应符合下列要求： A、 无冲刷时，一般应在天然地面下不小于1.
9、0m； B、有冲刷时，应在冲刷线下不小于1.0m； C、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。 排水设施1、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。（回顾土力学中的相关知识）2、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。A、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。B、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
10、。 排水设施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，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。宜每隔1015m设置一道沉降伸缩缝；沉降伸缩缝的缝宽般为23cm。挡土墙的布置(一)横向布置(二)纵向布置(三)纵向布置横向布置 横向布置主要是在路基横断面图上进行。 1挡土墙的位置选择 2确定断面形式，绘制挡土墙横断面图hH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，如图所示。分段长分段长分段长分段长分段长分段长公路纵向公路纵
11、向设计线设计线地面线地面线Hh(三)平面布置根据横断面、纵面绘制挡土墙平面设计图挡土墙的布置设计步骤：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；7绘制挡土墙立面、横断面和平面图。9-39-3挡土墙计算挡土墙计算9-49-4加筋土挡土墙加筋土挡土墙道桥系道桥系二二七年五月七年五月第三节重力式挡土墙计算 当挡土墙的位置、墙高和断面形式确定后
12、，挡土墙的断面尺寸可通过试算的方法确定，其程序是：1、根据经验或标准图，初步拟定断面尺寸；2、计算侧向土压力；3、进行稳定性验算和基底应力与偏心距验算；4、当验算结果满足要求时，初拟断面尺寸可作为设计尺寸；当验算结果不能满足要求时，采取适当的措施使其满足要求，或重新拟定断面尺寸，重新计算，直至满足要求为止。 第四节加筋土挡土墙 一、加筋土的特点一、加筋土的特点二、加筋土挡土墙的构造二、加筋土挡土墙的构造三、加筋土的材料与构造三、加筋土的材料与构造加筋土的特点加筋土的特点加筋土工程有以下特点：加筋土工程有以下特点： 1可以做成很高的垂直填土，从而减少占地面积，可以做成很高的垂直填土，从而减少占地
13、面积，这对不利于开挖的地区、城市道路以及土地珍贵地区这对不利于开挖的地区、城市道路以及土地珍贵地区而言，有着很大的经济效益。而言，有着很大的经济效益。 2面板、筋带可以在工厂中定形制造、加工，在面板、筋带可以在工厂中定形制造、加工，在现场可以用机械分层施工。这种装配式施工方法简便现场可以用机械分层施工。这种装配式施工方法简便快速，并且节省劳动力和缩短工期。快速，并且节省劳动力和缩短工期。 3加筋土是柔性结构物，能够适应地基较大的变加筋土是柔性结构物，能够适应地基较大的变形，因而可用于较软的地基上。同时，由于加筋土结形，因而可用于较软的地基上。同时，由于加筋土结构所特有的柔性能够很好地吸收地震的
14、能量，故其抗构所特有的柔性能够很好地吸收地震的能量，故其抗震性好。震性好。 4造价低廉，据国内部分工程资料统计，加筋土造价低廉，据国内部分工程资料统计，加筋土挡土墙的造价一般为钢筋混凝土挡墙的挡土墙的造价一般为钢筋混凝土挡墙的50，重力式，重力式挡土墙的挡土墙的6080。加筋土的构造加筋土的构造(一)加筋体 加筋体墙面的平面线形可采用直线、折线和曲线。相邻墙面的内夹角不宜小于70。加筋体的横断面形式船应采用矩形。 (二)基础 加筋体墙面下部应设置宽度不小于0.3m厚度不小于0.2m的混凝土基础，但属下列情况之一者可不设： 1面板筑于石砌圬工或混凝土之上； 2地基为基岩。 (三)排水设施 对可能
15、危害加筋体的地面水和地下水，应采取适当的排水或防水措施。 （四）沉降伸缩缝 加筋土挡土墙应根据地形、地质、墙高等条件设置沉降缝，沉降缝间距：土质地基为1030m，岩石地基可适当增大。沉降缝、伸缩缝宽度一放为12cm，可采用沥青板、软木板或沥青麻絮等填塞。 加筋土填料加筋土填料1 1、填料是加筋土工程的主体材料，对填料的、填料是加筋土工程的主体材料，对填料的一般要求如下：一般要求如下：2 2、易压实；能与拉筋产生足够的摩擦力；满、易压实；能与拉筋产生足够的摩擦力；满足化学和电化学标准；水稳定性好。足化学和电化学标准；水稳定性好。3 3、有一定级配的砾类土、砂类土，与拉筋之、有一定级配的砾类土、砂
16、类土，与拉筋之间的摩擦力大，是透水性能好，应优先选用；间的摩擦力大，是透水性能好，应优先选用；碎石土、结土、中低液限粘质土和稳定土也可碎石土、结土、中低液限粘质土和稳定土也可采用；腐质土、冻结土等影响拉筋和面板使用采用；腐质土、冻结土等影响拉筋和面板使用寿命的应禁止采用。寿命的应禁止采用。4 4、填料的设计参数包括容重、填料的设计参数包括容重r r、计算内摩擦角、计算内摩擦角和摩擦系数和摩擦系数f f等，应由试验或当地经验数据等，应由试验或当地经验数据确定。确定。筋带 1 1、拉筋的主要作用是与填料产生摩擦力，并、拉筋的主要作用是与填料产生摩擦力，并承受结构内部的拉力。因此，拉筋必须具有以承受
17、结构内部的拉力。因此，拉筋必须具有以下特性；具有较高的强度，受力后变形小；较下特性；具有较高的强度，受力后变形小；较好的柔性与韧性：表面粗糙，能与填料产生足好的柔性与韧性：表面粗糙，能与填料产生足够的摩擦力；抗腐蚀性和耐久性好；加工、接够的摩擦力；抗腐蚀性和耐久性好；加工、接长和与面板的连接简单。长和与面板的连接简单。2 2、筋带可以分为钢带、钢筋混凝土带和聚丙、筋带可以分为钢带、钢筋混凝土带和聚丙烯土工带三种。高速公路和一级公路上的加筋烯土工带三种。高速公路和一级公路上的加筋土工程应采用钢带或钢筋混凝土带。土工程应采用钢带或钢筋混凝土带。面板面板 面板的主要作用是防止端部土体从拉筋间面板的主
18、要作用是防止端部土体从拉筋间挤出。挤出。1 1一般规定一般规定(1)(1)面板设计应满足坚固、美观、运输方便和面板设计应满足坚固、美观、运输方便和易于安装等要求。易于安装等要求。(2)(2)面板一般采用混凝土顶制件，其强度等级面板一般采用混凝土顶制件，其强度等级不应低于不应低于C18C18，厚度不应小于，厚度不应小于8cm8cm。(3)(3)面板上的筋带结点，可采用预埋钢拉环、面板上的筋带结点，可采用预埋钢拉环、钢板锚头或顶留穿筋孔等形式。钢拉环应采用钢板锚头或顶留穿筋孔等形式。钢拉环应采用直径不小于直径不小于10mm10mm的的I I级钢筋；钢板锚头应采用级钢筋；钢板锚头应采用厚度不小于厚度不小于3mm3mm的钢板。露于混凝土外部的钢的钢板。露于混凝土外部的钢拉环、钢板锚头应做防锈处理，聚丙烯土工带拉环、钢板锚头应做防锈处理，聚丙烯土工带与钢拉环的接触面应做隔离处理。与钢拉环的接触面应做隔离处理。(4)(4)面板四周应设企口和相互连接的装置。面板四周应设企口和相互连接的装置。
