第六章挡土墙设计

教学目标 掌握重力式挡土墙的构造、挡土墙的土压力计算及稳定性验算；熟悉挡土墙的用途；了解浸水路堤挡土墙、地震地区挡土墙、轻型挡土墙和加筋挡土墙设计；

重点：挡土墙的基本概念、重力式挡土墙的构造、挡土墙的土压力计算及稳定性验算。 难点：不同类型的挡土墙设计方法

教学安排 §6-1 概述 一、挡土墙的用途

挡土墙定义：用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。 按照设置位置，挡土墙可分为：路肩墙、路堤墙、路堑墙和山坡墙等类型。 1.作用：

1）路肩墙或路堤墙：设置在高填路堤或陡坡路堤的下方，防止路基边坡或基底滑动，确保路基稳定，同时可收缩填土坡脚，减少填方数量，减少拆迁和占地面积，以及保护临近线路的既有重要建筑物。

2）滨河及水库路堤挡土墙：在傍水一侧设置挡土墙，可防止水流对路基的冲刷和浸蚀，也是减少压缩河床或少占库容的有效措施。

3）路堑挡土墙设置在堑坡底部，用于支撑开挖后不能自行稳定的边坡，同时可减少挖方数量，降低边坡高度。

4）山坡挡土墙设在堑坡上部，用于支挡山坡上可能坍滑的覆盖层，兼有拦石作用。 2.挡土墙构造：

1）墙背，墙面(也称墙胸)，墙趾，墙踵，墙背倾角α。 2）按墙背的倾角方向分：

俯斜：墙背向外侧倾斜时，为俯斜墙背，α为正； 仰斜：墙背向填土一侧倾斜时，为仰斜墙背，α为负； 垂直：墙背铅垂时，为垂直墙背，α为零。 墙背分：直线形墙背、折线形墙背。 二、挡土墙类型 1.重力式挡土墙

1）特点：圬工量较大，型式简单，施工方便，就地取材，适应性较强。 2）墙背型式：

直线形：普通重力式挡土墙，断面型式最简单，土压力计算简便。 衡重式挡土墙：凭借于墙身自重稳定。 不带衡重台的折线形：则介于两者之间。 2.锚定式挡土墙

包括：锚杆式和锚定板式两种。 1）锚杆式挡土墙：

组成：主要由预制的钢筋混凝土立柱、挡土板构成墙面，与水平或倾斜的钢锚杆联合组成。

锚杆的一端与立柱联接，另一端被锚固在稳定岩层或土层中。 特点：

墙后侧压力由挡土板传给立柱，由锚杆与岩体之间的锚固力，即锚杆的抗拔力，使墙获得稳定。

适用：墙高较大、石料缺乏或挖基困难地区，具有锚固条件的路基挡土墙，一般多用于路堑挡土墙。 2）锚定板式挡土墙

结构形式与锚杆式基本相同。

锚杆的锚固端改用锚定板，埋入墙后填料内部的稳定层中，依靠锚定板产生的抗拔力抵抗侧压力，保持墙的稳定。

适用：缺乏石料的地区，同时它不适用于路堑挡土墙。

特点：构件断面小，工程量省，不受地基承载力的限制，构件可预制，有利于实现结构轻型化和施工机械化。 3．薄壁式挡土墙

包括：悬臂式和扶壁式两种主要型式。

1）悬臂式挡土墙由立壁和底板组成，具有三个悬臂，即立壁、趾板和踵板。 2）扶壁式挡土墙：当墙身较高时，沿墙长每隔一定距离筑肋板(扶壁)联结墙面板及踵板，称为扶壁式挡土墙。

特点：墙身断面较小，结构的稳定性不是依靠本身的重量，而主要依靠踵板上的填土重量来保证。

适用：自重轻，圬工省，适用于墙高较大的情况，但需使用一定数量的钢材，经济效果较好。 4.加筋土挡土墙

加筋土挡土墙是由填土、填土中布置的拉筋条以及墙面板三部分组成。 拉筋材料通常为镀锌薄钢带、铝合金、高强塑料及合成纤维等。 墙面板一般用混凝土预制，也可采用半圆形铝板。 特点：

在垂直墙面的方向，按一定间隔和高度水平地放置拉筋材料，然后填土压实，通过填土与拉筋间的摩擦作用，把土的侧压力传给拉筋，从而稳定土体。

加筋土挡土墙属柔性结构，对地基变形适应性大，建筑高度大，适用于填土路基。结构简单，圬工量少，与其它类型的挡土墙相比，可节省投资30％-70％，经济效益大。 §6-2 挡土墙土压力计算 一、作用在挡土墙上的力系 1.按力的作用性质分为：

1）主要力系：经常作用于挡土墙的各种力。

(1)挡土墙自重及位于墙上的衡载；

(2)墙后土体的主动土压力；(包括作用在墙后填料破裂棱体上的荷载，简称超载) (3)基底的法向反力及摩擦力； (4)墙前土体的被动土压力。

浸水挡土墙：在主要力系中包括常水位时的静水压力和浮力。 2）附加力：季节性作用于挡土墙的各种力。

例如洪水时的静水压力和浮力、动力压力、波浪冲击力、冻胀压力以及冰压力等。 3）特殊力：偶然出现的力。

例如地震力、施工荷载、水流漂浮物的撞击力等。 2.设计：按最不利的组合作为依据。 二、一般条件下库伦主动土压力计算 1.土压力分类

主动土压力：当挡土墙向外移动时(位移或倾覆)，土压力随之减少，直到墙后土体沿破裂面下滑而处于极限平衡状态，作用于墙背的土压力称主动土压力；

被动土压力：当墙向土体挤压移动，土压力随之增大，土体被推移向上滑动处于极限平衡状态，此时土体对墙的抗力称为被动土压力；

静止土压力：墙处于原来位置不动，土压力介于两者之间，称为静止土压力。 2.设计：

按墙背土体达到主动极限平衡状态，取一定的安全系数，以保证墙背土体的稳定。 3.破裂面：

路堤挡土墙：按破裂面交于路基面的位置不同，可分为5种： 破裂面交于内边坡、荷载的内侧、荷载的中部、荷载的外侧、外边坡。 三、大俯角墙背的主动土压力——第二破裂面法

1．概念：墙背俯斜很缓，墙背倾角很大，如折线形挡土墙上墙墙背，衡重式挡土墙上墙的假象墙背，破裂棱体并不沿墙背或假想墙背滑动，而是沿着土体的另一破裂面滑动。 Ex=f(αi，θi) 2.出现条件：

1)墙背或假想墙背的倾角α′必须大于第二破裂面的倾角αi，即墙背或假想墙背不妨碍第二破裂面的出现；

2)在墙背或假想墙背面上产生的抗滑力必须大于其下滑力，即NR>NG使破裂棱体不会沿墙背或假想墙背下滑；