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1、第 五 章 擋 土 墻 設 計 第 一 節(jié) 概 述 擋 土 墻 的 作 用 、 種 類 及 用 途 1、 擋 土 墻 的 作 用 支 撐 天 然 邊 坡 或 人 工 填 土 邊 坡 ， 以 保 持 土 體 穩(wěn) 定 。 公路 中 主 要 用 于 支 撐 路 堤 、 路 塹 、 隧 道 洞 口 、 橋 梁 兩 端 及 河岸 壁 等 。 2、 擋 土 墻 的 設 置 種 類 及 其 各 自 用 途 P116 路 肩 墻 ： 護 肩 及 改 善 綜 合 坡 度 路 堤 墻 ： 收 縮 坡 腳 ， 防 止 邊 坡 或 基 底 (對 于 陡 坡 路 堤 )滑 動 ， 沿 河 路 堤 則 可 防 水 流 沖

2、 刷 、 減 小 河 床 占 壓 路 塹 墻 ： 減 少 開 挖 ， 降 低 邊 坡 高 度 山 坡 墻 ： 支 擋 坡 上 覆 蓋 層 ， 可 兼 起 攔 石 作 用 隧 道 及 明 洞 口 擋 墻 ： 縮 短 隧 道 或 明 洞 口 長 度 橋 梁 兩 端 擋 墻 ： 護 臺 及 連 接 路 堤 ， 作 為 翼 墻 或 橋 臺 擋 土 墻 的 各 部 分 名 稱 P120 1、 墻 面 （ 墻 胸 ） 2、 墻 背 （ 俯 斜 、 仰 斜 、 垂 直 ） 有 直 線 形 墻 背 和 折 線 形 墻 背 之 分 3、 墻 頂 4、 墻 底 （ 墻 趾 、 墻 踵 ） 擋 土 墻 的 結 構

3、類 型（ 一 ） 重 力 式 擋 土 墻 重 力 式 擋 土 墻 靠 自 身 重 力 平 衡 土 體 ， 一 般 型 式簡 單 、 施 工 方 便 、 圬 工 量 大 ， 對 基 礎 要 求 也 較 高 。依 據(jù) 墻 背 型 式 不 同 ， 其 種 類 有 普 通 重 力 式 擋 墻 、不 帶 衡 重 臺 的 折 線 墻 背 式 重 力 擋 墻 和 衡 重 式 擋 墻 。 衡 重 式 擋 墻 屬 重 力 式 擋 墻 ； 衡 重 臺 上 填 土 使 得 墻 身 重 心 后 移 ， 增 加 了 墻 身 的 穩(wěn) 定 性 ； 墻 胸 很 陡 ， 下 墻 背 仰 斜 ， 可 以 減 小 墻 的 高 度

4、和 土 方 開 挖 ； 但 基 底 面 積 較 小 ， 對 地 基 要 求 較 高 。 （ 二 ） 錨 定 式 擋 土 墻 錨 定 式 擋 土 墻 屬 于 輕 型 擋 土 墻 ， 通 常 包 括 錨 桿式 和 錨 定 板 式 兩 種 。 錨 桿 式 擋 墻 主 要 由 預 制 的 鋼 筋 混 凝 土 立 柱 和擋 土 板 構 成 墻 面 、 與 水 平 或 傾 斜 的 鋼 錨 桿 聯(lián) 合 作用 支 擋 土 體 ， 主 要 是 靠 埋 置 巖 土 中 的 錨 桿 的 抗 拉力 拉 住 立 柱 保 證 土 體 穩(wěn) 定 的 。 錨 定 板 式 則 將 錨 桿 換 為 拉 桿 ， 在 其 土 中 的

5、末端 連 上 錨 定 板 。 它 不 適 于 路 塹 ， 路 堤 施 工 容 易 實現(xiàn) 。 （ 三 ） 薄 壁 式 擋 墻 薄 壁 式 擋 土 墻 是 鋼 筋 混 凝 土 結 構 ， 包 括 懸 臂式 和 扶 壁 式 兩 種 主 要 型 式 。 懸 臂 式 擋 土 墻 由 立 壁 和 底 板 組 成 ， 有 三 個 懸臂 ， 即 立 壁 、 趾 板 和 踵 板 。 當 墻 身 較 高 時 ， 可 沿墻 長 一 定 距 離 立 肋 板 （ 即 扶 壁 ） 聯(lián) 結 立 壁 板 與 踵板 ， 從 而 形 成 扶 壁 式 擋 墻 ； 老 路 加 固 時 ， 考 慮 扶壁 難 以 在 踵 板 側 做 ，

6、 也 可 考 慮 將 其 做 在 趾 板 側 ，同 樣 可 以 發(fā) 揮 作 用 ， 但 須 進 行 設 計 計 算 確 定 。 （ 四 ） 加 筋 土 擋 土 墻 加 筋 土 擋 土 墻 是 由 填 土 、 填 土 中 的 拉 筋 條 以及 墻 面 板 等 三 部 分 組 成 ， 它 是 通 過 填 土 與 拉 筋 間的 摩 擦 作 用 把 土 的 側 壓 力 削 減 到 土 體 中 起 到 穩(wěn) 定土 體 作 用 的 。 加 筋 土 擋 土 墻 屬 于 柔 性 結 構 ， 對 地 基 變 形 適應 性 大 ， 建 筑 高 度 也 可 很 大 ， 適 用 于 填 土 路 基 ；但 須 考 慮 其

7、 擋 板 后 填 土 的 滲 水 穩(wěn) 定 及 地 基 變 形 對其 的 影 響 ， 需 要 通 過 計 算 分 析 選 用 。 （ 五 ） 其 它 擋 土 墻 柱 板 式 擋 土 墻 （ 沿 河 路 堤 及 基 坑 開 挖 中 常 用 ） 樁 板 式 擋 土 墻 （ 基 坑 開 挖 及 抗 洪 中 使 用 ） 垛 式 擋 土 墻 （ 又 稱 為 框 架 式 擋 土 墻 ） 等 等 第 二 節(jié) 擋 土 墻 土 壓 力 計 算 作 用 在 擋 土 墻 上 的 力 系 1、 主 要 力 系 （ 經(jīng) 常 作 用 在 擋 土 墻 上 的 各 種 力 ） ： 擋 土 墻 自 重 及 位 于 墻 上 的 衡

8、 載 墻 后 土 體 的 主 動 土 壓 力 （ 包 括 超 載 ） 基 底 的 支 撐 力 與 摩 阻 力 墻 前 土 體 的 被 動 土 壓 力 浸 水 墻 的 常 水 位 靜 水 壓 力 及 浮 力 2、 附 加 力 季 節(jié) 性 或 規(guī) 律 性 作 用 于 墻 的 各 種 力 ， 如 波 浪 沖 擊 、 洪 水 3、 特 殊 力 偶 然 出 現(xiàn) 的 力 ， 如 地 震 力 、 水 面 物 撞 擊 力 等 一 般 地 區(qū) ， 擋 土 墻 設 計 僅 考 慮 主 要 力 系 ， 在 浸 水 地 區(qū) 應 考 慮 附 加 力 ， 地 震 地 區(qū) 還 應 考 慮 地 震 對 擋 土 墻 的 影 響

9、 ， 按 最 不 利 的 組 合 進 行 設 計 。 擋 土 墻 庫 侖 土 壓 力 理 論 擋 土 墻 土 壓 力 計 算 時 應 用 了 庫 侖 （ Coulomb） 土壓 力 理 論 ， 通 過 對 墻 背 后 破 壞 棱 體 的 受 力 分 析 ， 得到 土 壓 力 的 反 力 E是 破 裂 角 的 函 數(shù) ， 即 ， 再求 E的 極 值 可 以 得 到 主 動 土 壓 力 和 被 動 土 壓 力 。 1） 庫 侖 法 的 適 用 條 件 ： 適 應 墻 背 傾 斜 、 粗 糙 ， 墻 后 填 土 不 水 平 。 三 條 假 定 為 ： 破裂 面 為 平 面 、 填 料 為 砂 性 土

10、 (c=0)、 破 壞 土 體 為 剛 體 。 2)主 動 土 壓 力 為 E的 極 大 值 ， 因 為 土 推 墻 ， 土 壓 力為 不 穩(wěn) 定 因 素 ， 最 大 值 為 最 危 險 狀 態(tài) ； 被 動 土 壓 力為 E的 極 小 值 ， 因 為 墻 推 土 ， 土 壓 力 為 穩(wěn) 定 因 素 ，最 小 值 為 最 危 險 狀 態(tài) 。 )(fE 擋 土 墻 土 壓 力 考 慮 1、 主 動 土 壓 力 與 被 動 土 壓 力 的 區(qū) 分 ： 假 定 擋 土 墻 處 于 極 限 移 動 狀 態(tài) ， 土 體 有 沿 墻 及假 想 破 裂 面 移 動 的 趨 勢 ， 則 土 推 墻 即 為 主

11、動 土 壓力 ， 墻 推 土 即 為 被 動 土 壓 力 。 2、 路 基 擋 土 墻 的 土 壓 力 考 慮 ： 路 基 擋 土 墻 一 般 都 有 可 能 有 向 外 的 位 移 或 傾 覆 ，因 此 ， 在 設 計 中 按 墻 背 土 體 達 到 主 動 極 限 平 衡 狀態(tài) 考 慮 ， 且 取 一 定 的 安 全 系 數(shù) 以 保 證 墻 背 土 體 的穩(wěn) 定 。 墻 趾 前 土 體 的 被 動 土 壓 力 一 般 不 計 。 一 般 條 件 下 庫 侖 主 動 土 壓 力 計 算 1、 破 裂 面 交 于 內(nèi) 邊 坡 ： 2、 破 裂 面 交 于 路 基 面 ： 1） 交 于 荷 載

12、中 部 2） 交 于 荷 載 外 部 3） 交 于 荷 載 內(nèi) 部 3、 破 裂 面 交 于 外 邊 坡 ： 大 俯 角 墻 背 的 主 動 土 壓 力 第 二 破 裂 面 法 土 體 并 不 沿 墻 背 滑 動 ， 而 是 沿 另 一 滑 動 面 滑動 ， 這 一 般 是 折 線 形 重 力 墻 背 、 懸 臂 墻 或 帶 衡 重臺 的 墻 背 ， 其 傾 角 大 于 第 二 破 裂 面 的 傾 角 i、 且墻 背 上 抗 滑 力 大 于 下 滑 力 的 情 況 。 一 般 仰 斜 擋 土 墻 為 避 免 土 壓 力 過 大 ， 很 少 采用 平 緩 背 坡 ， 不 易 出 現(xiàn) i的 情 況

13、 ， 不 出 現(xiàn) 第二 破 裂 面 ； 衡 重 式 擋 墻 的 上 墻 或 懸 臂 式 墻 ， 因 采用 的 是 假 想 的 墻 背 ， =， 只 要 i， 即 存 在 第二 破 裂 面 。 （ 具 體 求 解 請 自 己 課 后 研 究 ） 折 線 形 墻 背 的 土 壓 力 計 算 * 粘 性 土 土 壓 力 計 算 * 不 同 土 層 的 土 壓 力 計 算 * 有 限 范 圍 填 土 的 土 壓 力 計 算 * 被 動 土 壓 力 計 算 * 車 輛 荷 載 的 換 算 1、 換 算 方 法 ： 換 算 為 對 應 于 墻 后 填 料 的 一 定 高 度 的 均 布 土 層 。 2、

14、換 算 土 層 高 ： h = q / 其 中 ： 墻 高 H2.0m時 ， q=20.0kN/ ； 墻 高 H10.0m時 ， q=10.0kN/ ； 墻 高 H在 2.0m 10.0m時 ， q內(nèi) 插 取 用 第 三 節(jié) 擋 土 墻 設 計 擋 土 墻 布 置 1、 在 橫 斷 面 圖 上 進 行 擋 土 墻 位 置 的 選 定 確 定 出 是 路 塹 墻 、 路 肩 墻 、 路 堤 墻 或 浸 水 擋 墻 2、 在 墻 趾 縱 斷 面 圖 上 進 行 擋 土 墻 的 縱 向 布 置 ： 1） 分 段 ， 設 伸 縮 縫 與 沉 降 縫 2） 考 慮 始 、 末 位 置 在 路 基 及 其

15、 它 結 構 處 的 銜 接 3） 基 礎 的 縱 向 布 置 4） 布 置 泄 水 孔 3、 墻 身 斷 面 及 基 礎 的 橫 向 布 置 4、 特 殊 擋 墻 的 平 面 布 置 沿 河 擋 墻 繞 避 建 筑 物 擋 墻 擋 土 墻 構 造 （ 重 力 式 擋 墻 為 例 ） 1、 墻 身 構 造 (P120) （ 1） 墻 背 仰 斜 ： 土 壓 力 小 ， 對 基 底 前 側 的 地 面 橫 坡 要 求 高 俯 斜 ： 土 壓 力 大 ， 穩(wěn) 定 性 及 基 底 土 壓 力 好 垂 直 凸 形 折 線 衡 重 式 （ 2） 墻 面 （ 3） 墻 頂 （ 4） 護 欄 2、 基 礎

16、（ 1） 基 礎 類 型 ： 取 決 于 基 底 應 力 大 小 情 況 ， 可 有 ： 墻 身 作 基 礎 、 擴 大 基 礎 、 鋼 筋 混 凝 土 基 礎 、 臺 階 基 礎 、 拱 形 基 礎 等 （ 2） 基 礎 埋 置 深 度 ： 考 慮 沖 刷 線 及 冰 凍 深 度 3、 排 水 設 施 （ 1） 地 面 排 水 溝 （ 2） 泄 水 孔 4、 沉 降 縫 與 伸 縮 縫 擋 土 墻 荷 載 計 算 方 法 1、 荷 載 劃 分 及 荷 載 組 合 (表 6-8、 6-9） 2、 荷 載 抗 震 驗 算 3、 荷 載 設 計 方 法 擋 土 墻 設 計 按 “ 分 項 安 全

17、系 數(shù) 極 限 狀 態(tài) ” 法 進 行 （ 1） 承 載 力 極 限 狀 態(tài) （ 傾 覆 失 穩(wěn) ； 墻 身 或 基 礎 強 度 不 足 ） 極 限 狀 態(tài) 分 項 荷 載 系 數(shù) 見 表 6-11 （ 2） 正 常 使 用 極 限 狀 態(tài) （ 外 形 變 形 等 影 響 正 常 使 用 ； 裂 縫 等 局 部 破 壞 ； 其 它 特 定 狀 態(tài) ） 極 限 狀 態(tài) 的 分 項 荷 載 系 數(shù) 除 E p取 0.5外 ， 其 余 均 取 1.0 （ 3） 合 力 偏 心 距 計 算 時 的 極 限 狀 態(tài) 分 項 荷 載 系 數(shù) 取 值 同 正 常 使 用 極 限 狀 態(tài) 。 擋 土 墻 穩(wěn)

18、定 性 驗 算 1、 抗 滑 穩(wěn) 定 性 驗 算 檢 查 基 底 在 土 壓 力 、 自 重 等 作 用 下 的 摩 阻 力 抵 抗擋 土 墻 滑 動 的 能 力 。 （ 式 6-45） 2、 抗 傾 覆 穩(wěn) 定 性 驗 算 檢 查 墻 身 繞 墻 趾 向 外 轉 動 傾 覆 的 抵 抗 能 力 。 驗 算 結 果 如 果 不 滿 足 以 上 要 求 ， 則 穩(wěn) 定 性 不夠 ， 須 改 變 墻 身 斷 面 尺 寸 重 新 核 算 。 基 底 應 力 及 合 力 偏 心 距 驗 算 1、 基 礎 底 面 的 應 力 p = N / A 2、 偏 心 荷 載 作 用 e = B/2 - ZN p

19、min及 pmax的 求 算 3、 地 基 承 載 抗 力 值 f = 1.1 fk 擋 土 墻 的 基 底 應 力 應 不 超 過 地 基 承 載 力 ， 同 時 ，基 底 合 力 偏 心 距 也 應 滿 足 要 求 ， 從 而 避 免 墻 底 不均 勻 沉 陷 墻 身 截 面 強 度 驗 算 尋 找 控 制 斷 面 進 行 強 度 驗 算 增 加 擋 土 墻 穩(wěn) 定 性 的 措 施 1、 增 加 抗 滑 穩(wěn) 定 性 的 方 法 1） 設 置 傾 斜 基 底 2） 采 用 凸 榫 形 基 礎 2、 增 加 抗 傾 覆 穩(wěn) 定 性 的 方 法 1） 展 寬 墻 趾 2） 改 變 墻 面 及 墻

20、 背 坡 度 3） 改 變 墻 身 斷 面 類 型 其 它 路 基 工 程 復 習 提 綱 ： 1、 公 路 用 土 的 粒 徑 界 限 ， 分 類 及 其 依 據(jù) 2、 公 路 自 然 區(qū) 劃 的 原 則 ， 三 級 區(qū) 劃 3、 路 基 的 干 濕 類 型 ， 要 求 的 干 濕 狀 態(tài) ， 干 濕 類 型 的 區(qū) 分 指 標 4、 路 基 的 凍 脹 與 翻 漿 5、 路 基 土 的 平 均 稠 度 6、 路 基 臨 界 高 度 7、 路 面 的 等 級 ， 公 路 技 術 等 級 8、 路 面 的 類 型 ， 結 構 層 位 與 功 能 及 對 材 料 的 要 求 9、 車 輛 縱 向

21、 滑 移 時 的 路 面 附 著 系 數(shù) 及 其 影 響 因 素 10、 路 基 工 作 區(qū) 11、 重 復 荷 載 導 致 土 基 的 結 果 狀 況 及 其 主 要 影 響 因 素 12、 路 基 的 主 要 病 害 13、 一 般 路 基 14、 路 堤 的 橫 斷 面 型 式 15、 路 塹 的 橫 斷 面 型 式 16、 一 般 路 基 設 計 包 括 的 內(nèi) 容 17、 路 基 的 寬 度 、 高 度 及 設 計 標 高 18、 路 基 土 的 壓 實 度 ， 分 層 壓 實 的 作 用 19、 浸 水 路 堤 失 穩(wěn) 破 壞 容 易 發(fā) 生 的 狀 態(tài) 20、 陡 坡 上 路 堤 的 穩(wěn) 定 性 驗 算 21、 幾 種 重 力 式 擋 墻 的 特 點 及 其 圖 形 22、 擋 土 墻 的 土 壓 力 計 算 23、 擋 土 墻 的 設 計 計 算 24、 地 表 排 水 的 內(nèi) 容