重力式挡土墙.doc

支挡工程结课作业

班级：土木工程一班
学号：09300134
姓名：杨 凯

重力式挡土墙的基本介绍
用于维护边坡和基坑开挖稳定的结构统称为支挡结构。支挡结构在土木工程各个领域得到了广泛的应用，如边坡加固、深基坑工程、斜坡稳定、滑坡防治、桥头支护和隧道口支护等。常见的只当结构形式有很多，它们各有不同的适用范围，其分类方法也有很多种，一般可按照结构形式、建筑材料、施工条件及所处的环境等进行划分。按其结构形式和受力特点可分为重力式挡土墙、悬臂石挡土墙、扶壁式挡土墙、加筋土挡土墙、土钉墙、锚杆挡土墙、悬臂式排桩挡土墙、地下连续墙、单支点和多支点排桩、地下连续墙、抗滑桩和锚索等。
重力式挡土墙石挡土墙的一种重要形式。常用的重力式挡土墙，一般由墙身、基础、排水设施和伸缩缝等组成。
重力式挡土墙概述
重力式挡土墙是以墙身自重来维持挡土墙在土压力作用下的稳定，它是我国目前最常用的一种挡土墙形式。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稳定，因此墙身断面大，圬工数量也大，在软弱地基上修建往往受到承载力的限制。如果墙过高，材料耗费多，因而亦不经济。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。
重力式挡土墙的类型
重力式挡土墙可根据其墙背的坡度分为仰斜、俯斜、直立三种类型。
1.按土压力理论，仰斜墙背的主动土压力最小，而俯斜墙背的主动土压力最大，垂直墙背位于两者之间。
2.如挡土墙修建时需要开挖，因仰斜墙背可与开挖的临时边坡相结合，而俯斜墙背后需要回填土，因此，对于支挡挖方工程的边坡，以仰斜墙背为好。反之，如果是填方工程，则宜用俯斜墙背或垂直墙背，以便填土易夯实。在个别情况下，为减小土压力，采用仰斜墙也是可行的，但应注意墙背附近的回填土质量。
3.当墙前原有地形比较平坦，用仰斜墙比较合理；若原有地形较陡，用仰斜墙会使墙身增高很多，此时宜采用垂直墙或俯斜墙。
重力式挡土墙的特点
1. 依靠墙身自重来平衡土压力。
2. 一般用毛石砌筑，也可以用素混凝土修建。
3. 形式简单、取材容易、施工方便。
重力式挡土墙的适用范围
1. 适用于3----6米高的小型填方边坡，可防止小型隐性边坡滑动。
2. 可用于非饱和土工程支挡结构和两侧均匀浸水条件时的风化岩石和土质边坡支挡
重力式挡土墙的构造
1. 墙身构造
重力式挡土墙的尺寸随墙型和墙高而变。重力式挡土墙墙面胸坡和墙背的背坡一般选用1：0.2～1：0.3，仰斜墙背坡度愈缓，土压力愈小。但为避免施工困难及本身的稳定，墙背坡不小于1：0.25，墙面尽量与墙背平行。

垂直墙或俯斜墙
对于垂直墙，如地面坡度较陡时，墙面坡度可有1：0.05～1：0.2，对于中、高挡土墙，地形平坦时，墙面坡度可较缓，但不宜缓于1：0.4。采用混凝土块和石砌体的挡土墙，墙顶宽不宜小于0.4m；整体灌注的混凝土挡土墙，墙顶宽不应小于0.2m；钢筋混凝土挡土墙，墙顶不应小于0.2m。通常顶宽约为H／12，而墙底宽约为（0.5～0.7）H，应根据计算最后决定墙底宽。
当墙身高度超过一定限度时，基底压应力往往是控制截面尺寸的重要因素。为了使地基压应力不超过地基承载力，可在墙底加设墙趾台阶。加设墙趾台阶时挡土墙抗倾覆稳定也有利。墙趾的高度与宽度比，应按圬工（砌体）的刚性角确定，要求墙趾台阶连线与竖直线之间的夹角θ（图6—3），对于石砌圬工不大于35°，对于混凝土圬工不大于45°。一般墙趾的宽度不大于墙高的二十分之一，也不应小于0.1m。墙趾高应按刚性角定，但不宜小于0.4m。
墙体材料：挡土墙墙身及基础，采用混凝土不低于C15，采用砌石、石料的抗压强度一般不小于MU30，寒冷及地震区，石料的重度不小于20kN/m3，经25次冻融循环，应无明显破损。挡土墙高小于6m砂浆采用M5；超过6m高时宜采用M7.5，在寒冷及地震地区应选用M10。
2.挡土墙基础
⑴基础类型
绝大多数挡土墙，都直接修筑在天然地基上。当地及承载力不足，地形平坦而墙身较高时，为了减小基底压应力和增加抗倾覆稳定性，常常采用扩大基础，将墙趾或墙踵部分加宽成台阶，或两侧同时加宽，以加大承压面积。价款宽度视基底应力需要减小的程度和加宽后的合力偏心距的大小而定，一般不小于200mm。
当挡土墙修筑在陡坡上的时候，而且地基为完整、稳固、对基础不产生侧压力的坚硬岩石时，可设置台阶基础，以减少基坑开挖和节省材料。分台高一般为1.0米左右，台宽视地形和地质情况而定，不宜小于0.5米，高宽比不宜大于2:1。最有一个台阶的底宽应满足偏心距的有关规定，不宜小于1.5——2.0米。
⑵基础埋置深度
对于土质地基，基础埋置深度应符合下列要求：
① 无冲刷时，应在天然地面以下不少于1.0米。
② 有冲刷时，应在冲刷线以下不少于1.0米。
③ 受冻胀影响时，应在冻结线以下不少于0.25米。当冻深超过1米时，仍采用1.25米，但基底应夯填一定厚度的沙砾或者碎石垫层，在垫层底面也应该位于冻结线以下不少于0.25米。碎石、砾石和砂类地基，不考虑冻胀影响，但是基础埋深不宜小于1.0米。
3.排水设施
挡土墙应设置排水措施，在疏干墙后土体和防止底面水下渗，以防止墙后积水形成静水压力，减少寒冷地区回填土的冻胀压力，消除粘性土填料浸水后的膨胀压力。
排水措施包括：设置地面排水沟，引排地面水；夯实回填土顶面和地面松土，放置于水及地面水下渗，必要时可加设铺砌；对路堑挡土墙墙趾钱的边沟应该予以铺砌加固，以防边沟水渗入基础；设置墙身排水孔，排除墙后水。
4.沉降缝与伸缩缝
为避免因地基不均匀而引起强身开裂，需要根据地质条件的变异和墙高、墙身断面的变化情况设置沉降缝。为了防止砌体因收索硬化和温度变化而产生裂缝，应设置伸缩缝。设计时候，一般将沉降缝与伸缩缝合并设置，沿路线方向每隔10——15米设置一道，缝宽20——30厘米，缝内一般可用胶泥填塞，但在渗水量大填料容易流失或者冻害严重地区，则宜用沥青
麻筋或者涂以沥青的木板等具有弹性的材料，沿着缝隙的内侧、外侧、墙顶填塞，填深不宜小于200mm，当墙后为掩饰路堑或者填石路堤时，可设置空缝。
干砌挡土墙，缝的两侧应该选用凭证史料砌筑，使之成为垂直通缝。
重力式挡土墙的布置
挡土墙的布置，通常在路基横断面图和墙趾纵断面图上进行。布置前，应小场合对路基横断面，测绘墙趾处的纵断面图，手机墙趾处的地址和水文资料。
1.挡土墙位置的限定
路堑挡土墙大多是指在沟边。山坡挡土墙应考虑设在基础可靠出，墙的高度应保证设挡土墙以后墙顶以上边坡稳定。路肩挡土墙应可充分收缩坡脚，大量减少填方和占地。
沿河堤设置挡土墙时，应结合河流情况来布置，注意设挡土墙后应仍保持水流顺畅，不能挤压河道而引起局部冲刷。
2.纵向布置
纵向布置是指墙趾纵断面图的布置，包括以下内容：
① 确定挡土墙的起终点和墙长，选择挡土墙与路基或者其他结构物的衔接方式。
② 按地基及地形情况进行分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置。
③ 布置各段挡土墙的基础。
④ 布置排水孔的位置，包括数量、间隔、尺寸。
3.横向布置
横向布置，选择在墙高最大处、强身断面或基础形式有变异处，以及其他必须设置桩号的横断面图上进行。根据墙形、墙高、地基、及填料的物理、力学指标等设计资料，进行挡土墙设计或者套用标准图，确定墙身断面、基础形式和埋置深度，布置排水设施等，并绘制挡土墙横断面图。
4.平面布置
对于个别复杂的挡土墙，如高度较大且长度较大的沿河曲线挡土墙，应做平面布置，绘制平面图，表明挡土墙与路线的平面位置及附近地貌与地形等情况，特别是对挡土墙有干扰的建筑物的状况。沿河挡土墙还应该绘出喝道、水流方向、防护与加固工程等。
成熟的理论和公式
郎肯土压力和库伦土压力理论以及相关计算公式都是用于重力式挡土墙的设计。为保证挡土墙抗滑稳定性，应盐酸在土压力以及其他外力作用下，基底摩阻力抵抗挡土墙抗滑移的能力，用抗滑稳定系数Ks表示，即抗滑力与花动力之比应满足下式：
Ks=(Gn+Ean)u/(Eat-Gt)>=1.3
其中，G为挡土墙每延米自重；α0为挡土墙的基底倾角。
为保证挡土墙抗倾覆稳定性，应该盐酸在土压力机器其他外力作用下，墙体的抗倾覆能力，用抗倾覆稳定系数Kt表示，即抗倾覆力矩与倾覆力矩之比应该满足下式：
KT=(GX0+Eaz*Xf)/EaxZf>=1.6
其中，z为主动土压力作用点与墙趾的距离。
增加抗倾覆稳定性的方法
要增加抗倾覆稳定性，应采取加大稳定力矩或者减小倾覆力矩的方法。
1.展宽墙趾
在墙趾处产款基础以增加稳定力臂，是增加康倾覆稳定性的常用方法。但是底面横坡较陡处，会由此引起墙高的增加。
2.改变墙面及墙背坡度
改缓墙面坡度可增加稳定力臂，改陡俯斜墙背或改缓仰斜墙背可减小土压力。
3.改变墙身断面类型
当底面横坡较陡时，应该使墙身尽量陡立。可以改变墙身断面类型（如可以改用恒重式挡土墙或者墙后加设卸荷加板等）以减少土压力并增加稳定力矩。