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1、第三章第三章 重力式挡土墙重力式挡土墙 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
2、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。左右。3.1、概述、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。
3、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。图图3-13-1 3.2、重力式挡墙的组成部分、重力式挡墙的组成部分3.3.1、墙身、墙身 1、墙背、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。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，在墙高和墙后填料等条件相同时，仰斜墙背
4、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、重力式挡墙的构造图图3-23-2 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适用于路路堑墙堑墙及墙趾处地面平坦的路肩墙或路及墙趾处地面平坦的路肩墙或路堤
5、墙堤墙(主要用于路堑墙主要用于路堑墙)。俯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。图图 3-3 3-3 讨论：为什么？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。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
6、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）。图图3-43-4 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
7、、墙面、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。图图3-5 3-5 挡土墙墙背和墙面坡度挡土墙墙背和墙面坡度 3 3、墙顶、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（
8、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、墙底 重力式挡墙的墙底一般取 0.1：1的坡度，也可以直接做成水平墙底，见图3-6所示。图图3-63-6为什么？为什么？4护栏护栏 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。图图3-73-7设计中必须重视3.3.2、基础、基础 地基不良和基础处理不当，往往引起挡
9、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。图图3-83-81、基础类型、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 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
10、，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。图图3-93-9补充：补充：刚性基础的宽度大小应能使所产生的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，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连线间的最大夹角ma
11、x，即称为刚性角。，即称为刚性角。力学分析基础底面积越大其底面压强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，这个角度就是材料与垂线形成一个角度，这个角度就是材料刚性角见右附图。刚性角见右附图。附图附图 基础刚性角基础刚性角 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，为节省圬工和基坑开挖
12、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。图图3-103-10图图3-113-11图图3-123-12 2、基础埋置深
13、度、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襟边宽度来控制，以防地基剪切破坏。襟边宽度见下表。挡
14、土墙安全襟边宽度挡土墙安全襟边宽度两者需综合考虑，举例说明3.3.3、排水设施、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。图图 3-13
15、3-13 2）墙身排水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。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
16、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。如图3-14b)、c)所示。干砌挡土墙墙身透水可不设泄水孔。图图3-143-14图图3-15 3-15 重力式挡墙墙身泄水孔重力式挡墙墙身泄水孔 3.3.4、沉降缝和伸缩缝、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
17、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。图图3-16 3-16 沉降伸缩缝沉降伸缩缝 3.3.5、墙身材料、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
18、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：石料抗压强度不小于30Mpa（MU30）；混凝土C15，砖MU10。但砖砌体不应用于盐渍土地区的挡土墙。5）干砌挡土墙，墙高时最好采用块石砌筑，在墙身超高6m或石料质量较低时，可沿
19、墙高每隔34m设置厚度不小于0.5m的砂浆水平层，以增加墙身的稳定性。挡土墙类别、部位及用途砂浆强度等级一般挡土墙M5.0浸水挡土墙水位一下部分M7.5勾缝用比相应砌筑强度等级提高一级，并不得低于M5表表3-1 砌筑挡土墙砂浆强度等级砌筑挡土墙砂浆强度等级3.4、重力式挡土墙的布置、重力式挡土墙的布置 挡土墙的布置是挡土墙设计的一个重要内容，通常在路基横断面图和墙趾纵断面图上进行。布置前应现场核对路基横断面图，不满足要求时应补测，并测绘墙趾处的纵断面图，收集墙趾处的地质和水文等资料。(一一)横向布置横向布置 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
20、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。路肩墙应保证路基宽度布设。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。2、确定断面形式 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。（工程实际中一般路肩墙用衡重式，路堤墙用俯斜式、路堑墙用仰斜式）3、绘制挡土墙横断面图 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（需提供计算书）或套用标准图（非国家标准图集要
21、提供计算书），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。(二二)纵向布置纵向布置 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构物的连接方式。路肩墙与路堑连接应嵌入路堑中23m；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应结合隧道洞门、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
22、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时基底可按此纵坡布置；若大于5时，应在纵向挖成台阶，台阶的尺寸随地形而变化，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。4、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。5、标注各特征断面的桩号，及墙顶、基础、基底、冲刷线、冰冻线或设计洪水位的标高等。(三三)平面布置平面布置 对于个别复杂的挡土墙，如高、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，
23、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。3.5 重力式挡土墙计算重力式挡土墙计算 当挡土墙的位置、墙高和断面形式确定后，挡土墙的断面尺寸可通过试算的方法确定，其程序是其程序是：根据经验或标准图，初步拟定断面尺寸；计算侧向土压力；进行稳定性验算和基底应力与偏心距验算；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
24、，重新计算，直至满足要求为止。3.5.1、挡墙断面尺寸的拟定、挡墙断面尺寸的拟定 选择一各合理的墙型对挡墙设计具有重要的意义，也是一个比较复杂的问题。对于公路上常用的重力式挡墙，建议按以下几点选用。1 1、使墙后土压力最小、使墙后土压力最小 经计算表明，相同条件下，仰斜式挡土墙的主动土压力最小，俯斜式挡土墙的主动土压力最大，垂直式挡墙土压力介于两者之间，因此仰斜式挡土墙较为合理。2 2、填挖方的要求、填挖方的要求1)挖方挖方：仰斜式挡土墙墙背可与开挖的临时边坡紧密贴合，开挖量少，回填量也少，比较经济合理。凸形折线式也比较合理。2）填方填方：仰斜式挡土墙虽然承受主动土压力小，但墙背填土的压实比俯
25、斜式和垂直式墙背困难，且自身稳定性在填土前也比俯斜、垂直式差。3 3、墙前地形的陡缓、墙前地形的陡缓1）墙前地形较平坦时，用仰斜式挡土墙较合理。2）墙前地形陡峭时，用衡重式或垂直式挡墙较为合理。因采用仰斜式时墙面坡度较缓会使墙身较高，圬工数量增加；用俯斜式时会使墙后土压力增大。4、基底内倾、基底内倾 在增大墙身抗滑稳定性的方法中，将基底做成逆坡是一种有效地方法，土质地基的基底倾坡不宜大于0.1：1，岩石地基一般不宜大于0.2：1，见图3-17所示。5、墙趾加宽、墙趾加宽 当墙身高度超过一定限度时，基地压应力往往是控制截面尺寸的重要因素。为使基地压应力不超过地基承载力，可加墙趾台阶，并且这对于挡
26、墙的抗滑和抗倾覆稳定性也是有力的，见图3-17所示。图图3-173-173.5.2、库仑主动土压力计算、库仑主动土压力计算 挡土墙是支挡土体的结构物，它的断面尺寸与稳定性主要取决于土压力，对于路基挡土墙来说都可能向外移动或倾覆，墙背受到的土压力为主动土压力。对于墙趾前土体的被动土压力(即墙前土的反推力)，为偏于安全，往往略去不计。挡土墙承受的主动土压力按库仑理论计算。各种边界条件下的库伦主动土压力计算公式第二章中已经进行了详细介绍，本章不再赘述。3.5.3、挡墙稳定性验算及增加稳定性的措施、挡墙稳定性验算及增加稳定性的措施 挡土墙是用来承受土体侧压力的构造物，它应具有足够的强度和稳定性。挡土墙
27、可能的破坏形式有：滑移、倾覆、不均匀沉陷和墙身断裂等。挡土墙的设计应保证在自重和外荷载作用下不发生全墙的滑动和倾覆，并保证墙身截面有足够的强度、基底应力小于地基承载力和偏心距不超过容许值。这就要求在拟定墙身断面形式及尺寸之后，对上述几方面进行检算。挡土墙验算方法有两种：一是采用总安全系数的容许应力法；二是采用分项安全系数的极限状态法，本章主要介绍容许应力验算法，对于极限状态法可参阅相关资料。容许应力法的基本思路是将结构视为理想的弹性体，在荷载作用下结构的应力和应变不应超过规定的容许值。这种方法采用统一的安全系数（极限强度和容许强度的比值），总体上来说这种方法比较保守。也是目前比较常用的一种方法
28、。详述对于柔性构件不是十分合理图图3-18 作用于当墙上的永久荷载作用于当墙上的永久荷载 一、作用在挡土墙上的力系一、作用在挡土墙上的力系二、容二、容许应许应力法力法验验算算（一）、（一）、稳稳定性定性验验算算 对于重力式挡土墙，墙的稳定性往往是设计中的控制因素。挡土墙的稳定性包括抗滑稳定性与抗倾覆稳定性两方面。1.抗滑抗滑稳稳定性定性检检算算 挡土墙的抗滑稳定性是指在土压力和其他外荷载的作用下，基底摩阻力抵抗挡土墙滑移的能力，用抗滑稳定系数KC表示，即作用于挡土墙最大可能的抗滑力与实际滑动力之比，如图3-19所示。一般情况下，有：图图3-19 滑动稳定性检算滑动稳定性检算（公式（公式3-1）
29、式中：式中：N 作用于基底的上的总垂直力，即挡土墙墙身自重G、墙背主动土压力的竖 直分力Ey、墙顶上的有效荷载W0及墙背与第二破裂面之间的有效荷载Wr之和，其值为：墙背主动土压力的总水平分力；f 基底摩擦系数，其数值可通过现场试验确定，如无试验值，按下表采用。（公式（公式3-2）沿基底抗滑稳定系数沿基底抗滑稳定系数K KC C不应小于不应小于1.31.3，考虑附加力系时，考虑附加力系时，K KC C不小于不小于1.21.2。但设计。但设计墙高大于墙高大于121215m15m时，应注意适当加大时，应注意适当加大K KC C值，以保证挡土墙的抗滑稳定性。值，以保证挡土墙的抗滑稳定性。当挡土墙抗抗滑
30、稳定性不满足时，可采用设置倾斜基底的方法以增加挡土墙的抗滑稳定性。基底倾斜度，一般地基不大于1:5；浸水地基，当 f0.5时，不宜设置倾斜基底；当0.5 f0.6时，倾斜基底不大于1:10；当 f0.6时，倾斜基底不大于1:5；岩质地基不大于1:3。设置倾斜基底的方法是：保持墙胸高度不变，而使墙踵下降一个高度h,如图3-203-20所示，从而使基底具有向内倾斜的逆坡。与水平基底相比，可减小滑动力，增大抗滑力，增强挡土墙的抗滑稳定性。需要注意的是，由于墙踵下降了h，计算土压力时墙高也应增加了h，即计算墙高为：由图3-20可知：图图3-20 倾斜基底倾斜基底（公式（公式3-3）分析分析 增加滑增加
31、滑稳稳定性的另一种定性的另一种办办法是采用凸法是采用凸榫基榫基础础，如，如图图3-213-21所示，凸榫基所示，凸榫基础础是在基是在基础础底面底面设设置一个与基置一个与基础连础连成整体的榫状凸成整体的榫状凸块块，利用榫前土体所，利用榫前土体所产产生的被生的被动动土土压压力以力以增加增加挡挡土土墙墙抗滑抗滑稳稳定性。定性。凸榫的深度凸榫的深度h h根据根据抗滑的要求确根据根据抗滑的要求确定，凸榫的定，凸榫的宽宽度度b2b2 按截面（按截面（图图3-21中中EF截截面的剪力和弯矩）的面的剪力和弯矩）的强强度要求确定。度要求确定。增加抗滑稳定性的措施还有：改善地增加抗滑稳定性的措施还有：改善地基（例
32、如在粘性土地基上夯嵌碎石以增加基（例如在粘性土地基上夯嵌碎石以增加基底摩擦系数）；改变墙身断面形式等。基底摩擦系数）；改变墙身断面形式等。但单纯的扩大断面尺寸收效不大，而且也但单纯的扩大断面尺寸收效不大，而且也不经济。不经济。图图3-21 凸榫基础凸榫基础 2.抗倾覆稳定性检算抗倾覆稳定性检算挡土墙的抗倾覆稳定性是指是指它抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力，用抗倾覆稳定系数K0表示，其值为对墙趾的稳定力矩之和My与倾覆力矩之和M0的比值，如图3-22所示，表达式为：（公式（公式3-7）式中：稳定力系对墙趾的总力矩 倾覆力系对墙趾的总力矩 一般情况下，抗倾覆稳定性系一般情况下，抗倾覆稳定性系数不应
33、小于数不应小于1.51.5，考虑附加力时，不，考虑附加力时，不应小于应小于1.31.3。当墙高大于。当墙高大于121215m15m时，时，应注意加大应注意加大K K0 0值值，以保证挡土墙的以保证挡土墙的倾覆稳定性。倾覆稳定性。图图3-22 倾覆稳定性检算倾覆稳定性检算（公式（公式3-8）（公式（公式3-9）当抗滑稳定性满足要求，挡土墙受抗倾覆 当挡土墙抗倾覆稳定性不满足时，可展宽墙趾，如图3-23a所示。在墙趾处展宽基础可以增大稳定力矩的力臂（倾覆力矩不变），这是增强抗倾覆稳定性的常用方法。但在地面横坡较陡处，会由此引起墙高的增加（主要是受襟主要是受襟边边控制控制）。展宽部分b一般用与墙身相
34、同的材料砌筑，不宜过宽。重力式挡土墙b不宜大于墙高的10%；衡重式挡土墙b不宜大于墙高的5%。基础展宽可分级设置成台阶基础，如图3-22b所示，每级的宽度和高度关系应符合刚性角（即基础台阶的斜向连线与竖直线的夹角）的要求，对于石砌圬工不大于35；对于混凝土圬工不大于45，如超过时，则应采用钢筋混凝土基础板。增加抗倾覆稳定性的措施还有增加抗倾覆稳定性的措施还有：改变墙背或墙面的坡度以减少土压力或增加稳定力臂；改变墙身形式，如改用衡重式、墙后增设卸荷平台或卸荷板（详见下页补充内容）详见下页补充内容）。图图3-22 展宽墙趾展宽墙趾 a）b）图图3-23 各种类型卸荷板挡墙各种类型卸荷板挡墙（二）（
35、二）挡挡土土墙墙基底基底应应力及合力偏心距力及合力偏心距检检算算1)为了保证挡土墙的基底应力不超过地基的容许承载力，应进行基底应力检算。为了使挡土墙墙型结构合理和避免发生显著的不均匀沉陷，还应控制作用于挡土墙基底的合力偏心距。如图3-24所示，若作用于基底合力的法向分力为N，它对墙趾的力臂为ZN，则有：（公式（公式3-10）合力偏心距e为：（公式（公式3-11）基底合力的偏心距，土质地基不应大于基底合力的偏心距，土质地基不应大于B/10，岩石地基不应大于，岩石地基不应大于B/4。2)基底两边缘点，即趾部和踵部的法向压应力1、2分别为：图图3-24基底应力及合力偏心距检算图式基底应力及合力偏心距
36、检算图式（公式（公式3-12）式中：式中：M 各力对中性轴的力矩之和，M=N e；W 基底截面模量，对单位延米的挡土墙，A 基底截面面积，对单位延米的挡土墙，A=B。基底压应力不得大于地基容许承载力基底压应力不得大于地基容许承载力 ，当考虑主要力系和附加力系组合时，当考虑主要力系和附加力系组合时，地基承载力可提高地基承载力可提高20%20%。当按主要力系计算时，墙踵的基底压应力可超过地基的容。当按主要力系计算时，墙踵的基底压应力可超过地基的容许承载力，一般地区最大不超过许承载力，一般地区最大不超过30%30%。3)当eB/10时，基底墙踵将出现拉应力，对于一般地基与基础间是不能承受拉力的，这时
37、按无拉应力的平衡条件重新分配压应力，重新分配的压应力合力作用在距墙趾为ZN的三角形应力图的形心上，该应力图一边长为3 ZN。如图3-25所示，基底应力图形将由虚线图形变为实线图形。根据力的平衡条件，有：故基底最大压应力为：（公式（公式3-13）图图3-25 基底应力重力分布基底应力重力分布 4)当设置倾斜基底时，如图3-26所示，倾斜基底的宽度B为：图图3-26 倾斜基底应力计算倾斜基底应力计算 基底压应力或偏心距过大时，可采取一下措基底压应力或偏心距过大时，可采取一下措施进行调整：施进行调整：加宽墙趾或设置扩大基础；加宽墙趾或设置扩大基础；换填地基土以提高其承载力；换填地基土以提高其承载力；
38、调整墙背坡度或断面形式；调整墙背坡度或断面形式；（三）挡土墙墙身截面检算（三）挡土墙墙身截面检算 通常，选取一、两个墙身截面进行检算通常，选取一、两个墙身截面进行检算,检算截面可选在基础顶面（襟边以上截面）、1/2墙高处、上下墙（凸形及衡重式墙）交界处等，如图3-27所示。图图3-27 墙身检算截面的选择墙身检算截面的选择墙身截面强度检算包括法向应力和剪应力检算两大方面。墙身截面强度检算包括法向应力和剪应力检算两大方面。1 1、法向应力及偏心距检算、法向应力及偏心距检算如图3-28所示，若检算截面-的强度，从土压力强度分布图中可得到截面-以上的土压力 Exi和Eyi以及该截面以上的墙身自重 G
39、i，截面的宽度Bi。则有：（3-19）（3-20）对于截面的偏心距，要求：对于截面的偏心距，要求：考虑主要组合时考虑主要组合时e ei i0.3B0.3Bi i；考虑；考虑附加组合时附加组合时ei i0.35Bi i，以保证墙，以保证墙型的合理性。型的合理性。图图3-28 容许应立法墙身检算截面验算公式容许应立法墙身检算截面验算公式 对于截面两端边缘的法向应力的要求：在只考虑主要力系时，最大压应对于截面两端边缘的法向应力的要求：在只考虑主要力系时，最大压应力和最大拉应力不得超过力和最大拉应力不得超过圬工的容许应力圬工的容许应力；当考虑附加力系时，容许应力可；当考虑附加力系时，容许应力可提高提高
40、30%；干砌挡土墙不能承受拉应力。；干砌挡土墙不能承受拉应力。2 2、剪应力检算、剪应力检算 剪应力分水平剪应力和斜剪应力两种。重力式挡土墙只检算水平剪应力，而衡重式挡土墙还需进行斜截面剪应力的检算，如图3-273-27中的截面。（1 1）水平方向剪应力检算：水平方向剪应力检算：如上页中图3-283-28，对-截面的水平剪应力进行检算时，剪切面上的水平剪切力Ti等于-截面以上墙身所受水平土压力Exi,则有：（3-22）式中：圬工的容许剪应力（kPa）。当墙身受拉力出现裂缝时，应折减裂缝区的面积。（2 2）斜截面剪应力验算：）斜截面剪应力验算：如图3-29所示，设衡重式挡土墙上墙底面沿倾斜方向A
41、B被剪裂，剪裂面与水平面成角，剪裂面上的作用力是竖直分力N和水平分力T，则：（3-3-2323）图图329斜截面剪应力验算斜截面剪应力验算 式中：式中：ABC图图3-30 衡重式挡墙上墙实际墙背土压力计算图式衡重式挡墙上墙实际墙背土压力计算图式（式（式3-29）（式（式3-30）极限状态法用三个分项系数把不同的荷载、不同材料及不极限状态法用三个分项系数把不同的荷载、不同材料及不极限状态法用三个分项系数把不同的荷载、不同材料及不极限状态法用三个分项系数把不同的荷载、不同材料及不同构件的受力性质等用不同的安全系数区别开来。同构件的受力性质等用不同的安全系数区别开来。同构件的受力性质等用不同的安全系数区别开来。同构件的受力性质等用不同的安全系数区别开来。（一（一)极限状态法的设计原则极限状态法的设计原则（二（二)（三（三)3.6 3.6 重力式挡墙设计、施工注意事项重力式挡墙设计、施工注意事项 一、设计注意事项：一、设计注意事项：二、施工注意事项：二、施工注意事项：