各種常用擋土墻

1、1 第第7章章 擋土墻擋土墻 2 7.1 概述概述 7.2 擋土墻的類型擋土墻的類型 7.3 作用在擋土墻上的土壓力作用在擋土墻上的土壓力 7.4 重力式擋土墻重力式擋土墻 7.5 懸臂式擋土墻懸臂式擋土墻 7.6 扶壁式擋土墻扶壁式擋土墻 第第7章章 擋土墻擋土墻 3 7.1 概概 述述 擋土墻擋土墻是防是防 止土體坍塌止土體坍塌 的構(gòu)筑物，的構(gòu)筑物， 在工程建設(shè)在工程建設(shè) 領(lǐng)域得到廣領(lǐng)域得到廣 泛應(yīng)用。泛應(yīng)用。 4 7.2擋土墻的類型擋土墻的類型 按材料分：按材料分：毛石、磚、混凝土和鋼筋混凝土毛石、磚、混凝土和鋼筋混凝土 按結(jié)構(gòu)類型分：按結(jié)構(gòu)類型分： 重力式、懸臂重力式、懸臂 式、扶壁式

2、、式、扶壁式、 板樁式板樁式 5 7.2.1 7.2.1 重力式擋土墻重力式擋土墻 重力式擋土墻是以擋土墻自身重力來維持擋土墻在力重力式擋土墻是以擋土墻自身重力來維持擋土墻在力 的作用下的平衡和穩(wěn)定。的作用下的平衡和穩(wěn)定。 通常由通常由塊石或素混凝土塊石或素混凝土砌筑而成，砌筑而成， 因而墻體抗拉強(qiáng)度較小，作用于因而墻體抗拉強(qiáng)度較小，作用于 墻背的土壓力所引起的傾覆力矩墻背的土壓力所引起的傾覆力矩 全靠墻身自重產(chǎn)生的抗傾覆力矩全靠墻身自重產(chǎn)生的抗傾覆力矩 來平衡，因此，墻身必須做成厚來平衡，因此，墻身必須做成厚 而重的實(shí)體才能保證其穩(wěn)定，這而重的實(shí)體才能保證其穩(wěn)定，這 樣，墻身的體積和重量都比

3、較大。樣，墻身的體積和重量都比較大。 墻高一般小于墻高一般小于5m5m 6 7 按墻背的傾斜情況分為按墻背的傾斜情況分為仰斜仰斜、垂直垂直和和俯斜俯斜三種三種 主動(dòng)土壓力比較：主動(dòng)土壓力比較：仰斜仰斜垂直垂直俯斜俯斜 挖方比較：挖方比較：仰斜優(yōu)于俯斜仰斜優(yōu)于俯斜 填方比較：填方比較：俯斜優(yōu)于仰斜俯斜優(yōu)于仰斜 8 幾種特殊的重力式擋土墻幾種特殊的重力式擋土墻 9 7.2.2 7.2.2 懸臂式擋土墻懸臂式擋土墻 一般用鋼筋混凝土建造，由三個(gè)懸一般用鋼筋混凝土建造，由三個(gè)懸 臂板組成：臂板組成：立壁立壁、墻趾懸臂墻趾懸臂和和墻踵墻踵 懸臂懸臂。 墻的穩(wěn)定性墻的穩(wěn)定性主要靠墻踵底板上的土主要靠墻踵底

4、板上的土 重，而墻體內(nèi)的拉應(yīng)力則由鋼筋承重，而墻體內(nèi)的拉應(yīng)力則由鋼筋承 擔(dān)。擔(dān)。 優(yōu)點(diǎn)是能充分利用鋼筋混凝土的受優(yōu)點(diǎn)是能充分利用鋼筋混凝土的受 力特性，墻體截面較小。力特性，墻體截面較小。適用于墻適用于墻 高大于高大于5m，地基土較差的工程，地基土較差的工程 10 7.2.3 7.2.3 扶壁式擋土墻扶壁式擋土墻 當(dāng)擋土墻后的填土比較高時(shí)，為了增強(qiáng)當(dāng)擋土墻后的填土比較高時(shí)，為了增強(qiáng) 懸臂式擋土墻中立壁的抗彎性能，常沿墻的懸臂式擋土墻中立壁的抗彎性能，常沿墻的 縱向每隔一定距離設(shè)一道扶壁，故稱為扶壁縱向每隔一定距離設(shè)一道扶壁，故稱為扶壁 式擋土墻。式擋土墻。 墻高大于墻高大于8m。 11 12

5、7.2.4 7.2.4 板樁式擋土墻板樁式擋土墻 13 土壓力是擋土墻的主要外荷載，所以設(shè)計(jì)擋土墻時(shí)首土壓力是擋土墻的主要外荷載，所以設(shè)計(jì)擋土墻時(shí)首 先要確定土壓力的性質(zhì)、大小、方向和作用點(diǎn)。先要確定土壓力的性質(zhì)、大小、方向和作用點(diǎn)。 土壓力土壓力 主動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力 靜止土壓力靜止土壓力 被動(dòng)土壓力被動(dòng)土壓力 7.3 作用在擋土墻上的土壓力作用在擋土墻上的土壓力 根據(jù)墻的根據(jù)墻的位移情況位移情況和墻后土體所處的和墻后土體所處的應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)，土，土 壓力可分為以下三種：壓力可分為以下三種： 14 1.主動(dòng)土壓力主動(dòng)土壓力：當(dāng)擋土墻：當(dāng)擋土墻向離開土體方向離開土體方 向向偏移至土體達(dá)到偏移

6、至土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在，作用在 墻上的土壓力，一般用墻上的土壓力，一般用Ea表示。表示。 滑滑 動(dòng)動(dòng) 面面 Ea 15 2.被動(dòng)土壓力被動(dòng)土壓力：當(dāng)擋土墻：當(dāng)擋土墻向土體方向向土體方向偏移至偏移至 土體達(dá)到土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)極限平衡狀態(tài)時(shí)，作用在擋土墻上，作用在擋土墻上 的土壓力，用的土壓力，用Ep表示。表示。 滑滑 動(dòng)動(dòng) 面面 Ep 16 3.靜止土壓力靜止土壓力：當(dāng)擋土墻靜止不動(dòng)，土體處：當(dāng)擋土墻靜止不動(dòng)，土體處 于于彈性平衡狀態(tài)時(shí)彈性平衡狀態(tài)時(shí)，土對(duì)墻的壓力，用，土對(duì)墻的壓力，用E0表表 示。示。 E0 17 地震時(shí)的土壓力計(jì)算地震時(shí)的土壓力計(jì)算 地震時(shí)由于地

7、面運(yùn)動(dòng)使土壓力增加，在擋土墻增地震時(shí)由于地面運(yùn)動(dòng)使土壓力增加，在擋土墻增 加一個(gè)地震力加一個(gè)地震力F： kGF 18 地震力地震力F與其他作用力一起計(jì)算，此時(shí)主動(dòng)土壓力：與其他作用力一起計(jì)算，此時(shí)主動(dòng)土壓力： 2 2 2 )cos()cos( )sin()sin( 1)cos()(cos )(cos a K aa KHE 2 cos2 1 式中：式中： 19 7.4 重力式擋土墻設(shè)計(jì)重力式擋土墻設(shè)計(jì) 一、選型一、選型 1 1、使墻后土壓力最小、使墻后土壓力最小 優(yōu)先考慮仰斜優(yōu)先考慮仰斜 20 2 2、墻的背坡和面坡選擇、墻的背坡和面坡選擇 背坡：背坡：1 1：0.050.051：0.3 面坡面

8、坡: :不小于不小于1 1：0.250.25 面坡盡量與背坡平行面坡盡量與背坡平行 21 3 3、基底逆坡坡度選擇、基底逆坡坡度選擇 土基：土基：不大于不大于0.10.1：1 1 巖基巖基: :不大于不大于0.20.2：1 1 此時(shí)基底承載力要折減：此時(shí)基底承載力要折減： 0.10.1：1 1時(shí)，折減系數(shù)為時(shí)，折減系數(shù)為0.90.9 0.20.2：1 1時(shí)，折減系數(shù)為時(shí)，折減系數(shù)為0.80.8 22 4 4、墻趾臺(tái)階、墻趾臺(tái)階 墻趾高墻趾高h(yuǎn) h和墻趾寬和墻趾寬a a的比例為：的比例為： h:ah:a=2=2：1 1 墻趾寬墻趾寬a a不得小于不得小于20cm20cm 23 二、構(gòu)造二、構(gòu)造

9、1 1、埋置深度、埋置深度 應(yīng)按持力層的承載力、凍結(jié)應(yīng)按持力層的承載力、凍結(jié) 因素確定。因素確定。 土基：土基：h0.5m 巖基：巖基： 24 2 2、樁身構(gòu)造、樁身構(gòu)造 應(yīng)符合強(qiáng)度和穩(wěn)定要求。應(yīng)符合強(qiáng)度和穩(wěn)定要求。 擋土墻頂寬擋土墻頂寬0.4m 25 3 3、排水措施、排水措施 方孔徑方孔徑：50100mm、 100100mm、 150200mm 圓孔徑圓孔徑：50100mm 孔間距：孔間距：23m 26 4 4、填土質(zhì)量、填土質(zhì)量 最優(yōu)采用最優(yōu)采用抗剪強(qiáng)度高、性質(zhì)穩(wěn)定、透水性好的抗剪強(qiáng)度高、性質(zhì)穩(wěn)定、透水性好的無粘性土無粘性土 不能采用淤泥、耕植土、膨脹土等不能采用淤泥、耕植土、膨脹土等

10、5 5、沉降縫和伸縮縫、沉降縫和伸縮縫 間距：間距：1020m，縫寬：，縫寬：20mm 填土填土壓實(shí)質(zhì)量壓實(shí)質(zhì)量是擋土墻施工中的一個(gè)關(guān)鍵問題。填土是擋土墻施工中的一個(gè)關(guān)鍵問題。填土 時(shí)應(yīng)時(shí)應(yīng)分層夯實(shí)分層夯實(shí)。 27 6 6、擋土墻材料要求、擋土墻材料要求 石料：微風(fēng)化石料：微風(fēng)化 7 7、砌筑質(zhì)量、砌筑質(zhì)量 搭縫良好、砌穩(wěn)安正、灰漿飽滿、墻體穩(wěn)固搭縫良好、砌穩(wěn)安正、灰漿飽滿、墻體穩(wěn)固 砂漿：水泥砂漿砂漿：水泥砂漿 28 三、計(jì)算三、計(jì)算 抗傾覆驗(yàn)算抗傾覆驗(yàn)算 抗滑移穩(wěn)定驗(yàn)算；抗滑移穩(wěn)定驗(yàn)算； 地基的承載力驗(yàn)算；地基的承載力驗(yàn)算； 墻身強(qiáng)度驗(yàn)算。墻身強(qiáng)度驗(yàn)算。 抗震計(jì)算抗震計(jì)算 擋土墻的計(jì)算通常

11、包括下列內(nèi)容：擋土墻的計(jì)算通常包括下列內(nèi)容： 29 1. 抗傾覆驗(yàn)算抗傾覆驗(yàn)算 繞墻趾的抗傾覆力矩與傾覆力矩之比稱為繞墻趾的抗傾覆力矩與傾覆力矩之比稱為 抗傾覆安全系數(shù)抗傾覆安全系數(shù)Kt。 6 . 1 0 fax faz t zE xExG K cos aaz EE sin aax EE cot ff zbx 0 tanbzz f 式中：式中： 30 2. 抗滑移驗(yàn)算抗滑移驗(yàn)算 抗滑力與滑動(dòng)力之比稱為抗滑力與滑動(dòng)力之比稱為抗滑安全系數(shù)抗滑安全系數(shù)Ks。 3 . 1 )( tat ann s GE EG K 0 cos aan EE 式中：式中：0 cosGGn 0 sinGGt 0 sin a

12、at EE 31 3 . 1 )( tat ann s GE EG K 式中：式中：擋土墻基底對(duì)地基的摩擦系數(shù)，由試驗(yàn)擋土墻基底對(duì)地基的摩擦系數(shù)，由試驗(yàn) 確定，也可按下表確定確定，也可按下表確定 32 3.地基承載力驗(yàn)算地基承載力驗(yàn)算 與偏心受壓基礎(chǔ)驗(yàn)算方法相同，即：與偏心受壓基礎(chǔ)驗(yàn)算方法相同，即： 關(guān)鍵是基底壓力的計(jì)算關(guān)鍵是基底壓力的計(jì)算 33 擋土墻基底壓力計(jì)算擋土墻基底壓力計(jì)算 擋土墻重力擋土墻重力G與土壓力與土壓力Ea的合力的合力E可用可用 平行四邊形法求得平行四邊形法求得 cos2 22 aa EGEGE cos sin tan GE G a 34 合力合力E分解為垂直和平行于基底的

13、兩個(gè)分力：分解為垂直和平行于基底的兩個(gè)分力： 0 cosEEn 0 sinEEt 35 垂直合力垂直合力En（即作用在基底上的重直合力（即作用在基底上的重直合力N）對(duì)）對(duì) 基底偏心距基底偏心距e為：為： c b e 2 N zExEGx c faxfaz 0 0 cos b b 式中：式中： 36 則擋土墻地基承載力驗(yàn)算如下：則擋土墻地基承載力驗(yàn)算如下： 6 b e a f b e b N P 2 . 1 6 1 max min （1）當(dāng)時(shí)（梯形分布）當(dāng)時(shí)（梯形分布） （2）當(dāng)時(shí)（三角形分布）當(dāng)時(shí)（三角形分布） 6 b e a f c N P 2 . 1 3 2 max 注：由基底傾斜，此時(shí)的

14、注：由基底傾斜，此時(shí)的fa應(yīng)折減應(yīng)折減0.8 37 4 4.墻身強(qiáng)度驗(yàn)算墻身強(qiáng)度驗(yàn)算 墻身強(qiáng)度驗(yàn)算應(yīng)根據(jù)墻身材料分別按砌體結(jié)構(gòu)、素混凝土墻身強(qiáng)度驗(yàn)算應(yīng)根據(jù)墻身材料分別按砌體結(jié)構(gòu)、素混凝土 結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的有關(guān)計(jì)算方法進(jìn)行。結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的有關(guān)計(jì)算方法進(jìn)行。 墻身強(qiáng)度驗(yàn)算應(yīng)取墻身墻身強(qiáng)度驗(yàn)算應(yīng)取墻身薄弱截面（截面轉(zhuǎn)折、急劇變化處）薄弱截面（截面轉(zhuǎn)折、急劇變化處） 進(jìn)行。進(jìn)行。 內(nèi)容有：內(nèi)容有：抗壓驗(yàn)算、抗剪驗(yàn)算抗壓驗(yàn)算、抗剪驗(yàn)算 38 （1 1）抗壓）抗壓驗(yàn)算驗(yàn)算 fAN a I II I截面處：截面處： 39 （2 2）抗剪）抗剪驗(yàn)算驗(yàn)算 AfQ uVa 18. 0 I II I截

15、面處：截面處： 40 5 5.擋土墻抗震計(jì)算擋土墻抗震計(jì)算 地震區(qū)擋土墻分別按地震區(qū)擋土墻分別按有地震時(shí)的擋土墻有地震時(shí)的擋土墻和和無地震時(shí)無地震時(shí) 的擋土墻的擋土墻進(jìn)行計(jì)算，選用其中進(jìn)行計(jì)算，選用其中截面較大者截面較大者。 （1 1）抗傾覆驗(yàn)算）抗傾覆驗(yàn)算 2 . 1 0 wfax faz t zFzE xExG K 41 （2 2）抗滑移驗(yàn)算）抗滑移驗(yàn)算 2 . 1 cos )sin( 0 0 FGE FEG K tat ann s 42 6 b e a f b e b FN P 2 . 1 6 1 sin 0 max min 當(dāng)時(shí)：當(dāng)時(shí)： 當(dāng)時(shí)：當(dāng)時(shí)： 6 b e a f c FN P

16、2 . 1 3 )sin(2 0 max （3 3）地基承載力驗(yàn)算）地基承載力驗(yàn)算 0 0 sinFN zFzExEGx c wfaxfaz 43 抗壓抗壓驗(yàn)算驗(yàn)算 fAN a I II I截面處：截面處： （4 4）墻身強(qiáng)度）墻身強(qiáng)度驗(yàn)算驗(yàn)算 AfQ uVa 18. 0 抗剪抗剪驗(yàn)算驗(yàn)算 44 7.5 懸臂式擋土墻設(shè)計(jì)懸臂式擋土墻設(shè)計(jì) 一、構(gòu)造一、構(gòu)造 1 1、墻高與底板、墻高與底板 b/H1=1/21/3 b1/b=1/3 墻高可大于墻高可大于5m 45 2 2、墻身（立臂）、墻身（立臂） 變截面：上小下大，節(jié)約材變截面：上小下大，節(jié)約材 料料 上斜下平的變截面，利于排水；上斜下平的變截面

17、，利于排水； 底板厚度與墻身下端相等。底板厚度與墻身下端相等。 3 3、墻趾與墻踵、墻趾與墻踵 46 4 4、墻頂寬度、墻頂寬度 雙排鋼筋時(shí)：雙排鋼筋時(shí)：不小不小200mm200mm 單排鋼筋時(shí)：單排鋼筋時(shí)：可適當(dāng)減小可適當(dāng)減小 47 5 5、墻身面坡、墻身面坡 1 1：0.020.021：0.05 6 6、排水措施、排水措施 圓孔徑圓孔徑：100150mm 孔間距：孔間距：23m 墻后做濾水層墻后做濾水層 48 7 7、填土質(zhì)量、填土質(zhì)量 最優(yōu)采用最優(yōu)采用抗剪強(qiáng)度高、性質(zhì)穩(wěn)定、透水性好的抗剪強(qiáng)度高、性質(zhì)穩(wěn)定、透水性好的無粘性土無粘性土 不能采用淤泥、耕植土、膨脹土等不能采用淤泥、耕植土、膨脹

18、土等 8 8、沉降縫和伸縮縫、沉降縫和伸縮縫 間距：間距：2025m，縫寬：，縫寬：20mm 填土?xí)r應(yīng)填土?xí)r應(yīng)分層夯實(shí)分層夯實(shí)。 49 9 9、防滑鍵、防滑鍵 抗滑移不滿足要求時(shí)，可加設(shè)抗滑移不滿足要求時(shí)，可加設(shè) 防滑鍵：防滑鍵：寬度不小于寬度不小于30cm30cm 1010、保護(hù)層厚度、保護(hù)層厚度 墻身：墻身：不小于不小于30mm30mm 底板：底板：不小于不小于50mm50mm；無墊層時(shí)不小于；無墊層時(shí)不小于70mm70mm 50 二、計(jì)算二、計(jì)算 確定側(cè)壓力確定側(cè)壓力 墻身內(nèi)力及配筋計(jì)算墻身內(nèi)力及配筋計(jì)算 地基的承載力驗(yàn)算地基的承載力驗(yàn)算 基礎(chǔ)板內(nèi)力及配筋計(jì)算基礎(chǔ)板內(nèi)力及配筋計(jì)算 抗傾覆

19、穩(wěn)定驗(yàn)算抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算 抗滑移穩(wěn)定驗(yàn)算抗滑移穩(wěn)定驗(yàn)算 懸臂式擋土墻的計(jì)算包括下列內(nèi)容：懸臂式擋土墻的計(jì)算包括下列內(nèi)容： 51 1. 確定側(cè)壓力確定側(cè)壓力 （1）無地下水時(shí)）無地下水時(shí) 21aaa EEE aa KHE 2 1 2 1 2 45tan 02 a K aa qHKE 2 52 （2）有地下水時(shí)）有地下水時(shí) aa Kh 1 地下水以上：地下水以上： 地下水以下：地下水以下： 221 hKhh wawsata 53 2. 墻身內(nèi)力及配筋計(jì)算墻身內(nèi)力及配筋計(jì)算 按下端嵌固在基礎(chǔ)板中的懸按下端嵌固在基礎(chǔ)板中的懸 臂板進(jìn)行計(jì)算，臂板進(jìn)行計(jì)算，墻身底部墻身底部I-I 截面處彎矩最大：截面處彎矩

20、最大： 23 210 H E H EM aQaG 受力筋面積：受力筋面積： 0 hf M A ys s 54 垂直受力筋面積：垂直受力筋面積： 0 hf M A ys s 配筋方法配筋方法：底部鋼筋的：底部鋼筋的1/2或或1/3伸伸 至頂部至頂部，其余在墻高中部切斷。，其余在墻高中部切斷。 墻背（墻面）水平受力筋：墻背（墻面）水平受力筋：10300 55 3.地基承載力驗(yàn)算地基承載力驗(yàn)算 與偏心受壓基礎(chǔ)驗(yàn)算方法相同，即：與偏心受壓基礎(chǔ)驗(yàn)算方法相同，即： 關(guān)鍵是基底壓力的計(jì)算關(guān)鍵是基底壓力的計(jì)算 56 垂直合力對(duì)基底偏心距垂直合力對(duì)基底偏心距e為：為： 6 b e a f b e b G P 2

21、 . 1 6 1 max min （1）當(dāng)時(shí)）當(dāng)時(shí) （2）當(dāng)時(shí)）當(dāng)時(shí) 6 b e a f c G P 2 . 1 3 2 max 57 4. 基礎(chǔ)板內(nèi)力及配筋計(jì)算基礎(chǔ)板內(nèi)力及配筋計(jì)算 墻趾彎矩：墻趾彎矩： 2 11max1 2 6 1 bppM 受力筋面積：受力筋面積： 0 1 1 hf M A ys s 配置在墻趾下部配置在墻趾下部 58 墻踵彎矩：墻踵彎矩： 2 212min12 2 6 1 bppppM 受力筋面積：受力筋面積： 0 2 2 hf M A ys s 配置在墻踵上部配置在墻踵上部 59 5. 抗傾覆驗(yàn)算抗傾覆驗(yàn)算 繞墻趾的抗傾覆力矩與傾覆力矩之比稱為繞墻趾的抗傾覆力矩與傾覆

22、力矩之比稱為 抗傾覆安全系數(shù)抗傾覆安全系數(shù)Kt。 6 . 1 23 21 332211 H E H E aGaGaG K aa t 60 6. 抗滑移驗(yàn)算抗滑移驗(yàn)算 抗滑力與滑動(dòng)力之比稱為抗滑力與滑動(dòng)力之比稱為抗滑安全系數(shù)抗滑安全系數(shù)Ks。 3 . 1 21 321 aa s EE GGG K 61 三、提高穩(wěn)定性的措施三、提高穩(wěn)定性的措施 1 1、減小土的側(cè)力、減小土的側(cè)力 （1 1）填土換成塊石，增加內(nèi)摩擦角）填土換成塊石，增加內(nèi)摩擦角 （2 2）加設(shè)減壓平臺(tái)）加設(shè)減壓平臺(tái) 62 2 2、增加墻踵懸壁長度、增加墻踵懸壁長度 63 3 3、提高基礎(chǔ)抗滑能力、提高基礎(chǔ)抗滑能力 （1 1）底板做

23、成逆坡）底板做成逆坡（2 2）設(shè)置防滑移鍵）設(shè)置防滑移鍵 （3 3）在底板底面夯填碎石墊層，增加摩擦系數(shù)）在底板底面夯填碎石墊層，增加摩擦系數(shù) 64 7.6扶壁式擋土墻設(shè)計(jì)扶壁式擋土墻設(shè)計(jì) 一、構(gòu)造一、構(gòu)造 1 1、扶壁間距、扶壁間距 （1/21/3）H 扶壁式擋土墻是由立板、底板和扶壁三部分構(gòu)成，扶壁式擋土墻是由立板、底板和扶壁三部分構(gòu)成，墻高墻高 可大于可大于8m 65 2 2、底板寬與墻高、底板寬與墻高 b/H1=1/21/3 3 3、其它構(gòu)造與懸臂式擋土墻相、其它構(gòu)造與懸臂式擋土墻相 同同 66 二、計(jì)算二、計(jì)算 確定側(cè)壓力（與懸臂式相擋墻相同）確定側(cè)壓力（與懸臂式相擋墻相同） 墻身內(nèi)力計(jì)算墻身內(nèi)力計(jì)算 地基的承載力驗(yàn)算（與懸臂式相擋墻相