重力式擋土墻及衡重式擋土墻

標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)重力式擋土墻重力式擋土墻，指的是依靠墻身自重抵抗土體側(cè)壓力的擋土墻。重力式擋土墻可用塊石、片石、混凝土預(yù)制塊作為砌體，或采用片石混凝土、混凝土進行整體澆筑。半重力式擋土墻可采用混凝土或少筋混凝土澆筑。重力式擋土墻可用石砌或混凝土建成，一般都做成簡單的梯形。它的優(yōu)點是就地取材，施工方便，經(jīng)濟效果好。所以，重力式擋土墻在我國鐵路、公路、水利、港灣、礦山等工程中得到廣泛的應(yīng)用。常見的重力式擋土墻高度一般在?以下，大多采用結(jié)構(gòu)簡單的梯形截面形式，對于超高重力式擋土墻（一般指以上的擋墻）即有半重力式、衡重力式等多種形式，如何科學(xué)地、合理地選擇擋土墻的結(jié)構(gòu)形式，是擋土墻技術(shù)中的一項重要內(nèi)容。由于重力式擋土墻靠自重維持平衡穩(wěn)定，因此，體積、重量都大，在軟弱地基上修建往往受到承載力的限制。如果墻太高，它耗費材料多，也不經(jīng)濟。當(dāng)?shù)鼗^好，擋土墻高度不大，本地又有可用石料時，應(yīng)當(dāng)首先選用重力式擋土墻。重力式擋土墻一般不配鋼筋或只在局部范圍內(nèi)配以少量的鋼筋，墻高在以下，地層穩(wěn)定、開挖土石方時不會危及相鄰建筑物安全的地段，其經(jīng)濟效益明顯。重力式擋土墻的尺寸隨墻型和墻高而變。重力式擋土墻墻面胸坡和墻背的背坡一般選用1?：，仰斜墻背坡度愈緩，土壓力愈小。但為避免施工困難及本身的穩(wěn)定，墻背坡不小于1，墻面盡量與墻背平行。對于垂直墻，當(dāng)?shù)孛嫫露容^陡時，墻面坡度可有：?5,對于中、高擋土墻，地形平坦時，墻面坡度可較緩，但不宜緩于：。采用混凝土塊和石砌體的擋土墻，墻頂寬不宜小于；整體灌注的混凝土擋土墻，墻頂寬不應(yīng)小于；鋼筋混凝土擋土墻，墻頂不應(yīng)小于。通常頂寬約為/，而墻底寬約為（?），應(yīng)根據(jù)計算最后決定墻底寬。當(dāng)墻身高度超過一定限度時，基底壓應(yīng)力往往是控制截面尺寸的重要因素。為了使地基壓應(yīng)力不超過地基承載力，可在墻底加設(shè)墻趾臺階。加設(shè)墻趾臺階時擋土墻抗傾覆穩(wěn)定也有利。墻趾的高度與寬度比，應(yīng)按圬工（砌體）的剛性角確定，要求墻趾臺階連線與豎直線之間的夾角&（圖一），對于石砌圬工不大于°，對于混凝土圬工不大于°。一般墻趾的寬度不大于墻高的二十分之一，也不應(yīng)小于1墻趾高應(yīng)按剛性角定，但不宜小于。墻體材料：擋土墻墻身及基礎(chǔ)，采用混凝土不低于，采用砌石、石料的抗壓強度一般不小于，寒冷及地震區(qū)，石料的重度不小于，經(jīng)次凍融循環(huán)，應(yīng)無明顯破損。擋土墻高小于砂漿采用；超過高時宜采用，在寒冷及地震地區(qū)應(yīng)選用，常見重力式擋墻的墻背與墻正面結(jié)構(gòu)形態(tài)論，但郎肯理論假定墻背和填土間沒有摩擦力，即設(shè)墻摩擦角，計算得出的主動土壓力偏大，設(shè)計偏于保守，可以認(rèn)為朗肯理論是庫倫理論中的一種特例。庫倫理論揭示了擋墻內(nèi)各種受力因素的規(guī)律，即墻摩擦角、墻背仰斜角及填土表面傾角越小，產(chǎn)生的主動壓力越小，反之，主動土壓力就越大。據(jù)此可知仰斜式墻背所產(chǎn)生的主動壓力最小，俯斜式最大，垂直式介于兩者之間。當(dāng)然，不能單憑主動土壓力的大小來選擇擋墻形式，需要結(jié)合工程實際情況來綜合考慮。如擋土墻建造時需要挖方，因仰斜式墻背可與開挖臨時邊坡結(jié)合，施工方便，而俯斜式須在墻背回填土，因此仰斜式比較合理；反之，如墻背需回填土則宜采用俯斜式和垂直式，使填土易于夯實。在水利工程中，由于有一些特定條件（如水流等）的限制，實際運用中常采用俯斜式擋墻，并且一般把擋土墻的下部做成底板形式，底板有利于其穩(wěn)定性，從而可相應(yīng)減小擋土墻的結(jié)構(gòu)尺寸，達(dá)到經(jīng)濟、適用的目的。擋2土墻的正面結(jié)構(gòu)形態(tài)擋土墻就正面形態(tài)而言可分為擋墻外墻垂直與仰斜兩種。在同等條件下，采用外墻面垂直的擋墻基底壓力大，穩(wěn)定性較差，而外墻面仰斜的則要好些。因此在公路擋土墻中普遍采用的是外墻面仰斜的擋土墻。但是用于城市市政建設(shè)中的擋土墻是以外墻面垂直居多，這是因為：墻面垂直形式擋土墻占地面積小，節(jié)約寶貴的城市用地，相對來講更經(jīng)濟;外墻面垂直的擋墻在外觀上與周圍城市建筑物更顯得和諧統(tǒng)一；在水閘、船閘閘室岸墻以及其他一些水利工程中，由于設(shè)置閘門或水流等條件的限制，擋土墻外墻面必須做成垂直形式。2超高重力式擋土墻的結(jié)構(gòu)形式及其適用性2.1半重式擋土墻半重力式擋土墻墻身截面較小，常用混凝土建造，并在強度不夠的地方配置鋼筋，可進一步提高擋土墻的高度，但其底板需要有足夠的寬度來滿足穩(wěn)定性，其耗鋼量比較大、造價較高，而且其墻體均為立?，F(xiàn)澆，裝模難度大，施工不易，因此工程實際中較少使用。衡2重式擋土墻衡重式擋土墻的最大優(yōu)點是可利用衡重平臺上的填土重、迫使墻身整體重心后移，使基底應(yīng)力趨于均衡，增加了墻身的穩(wěn)定性、這樣可適當(dāng)提高擋土的高度，但從另一方面來講，衡重式擋墻的構(gòu)造形式又限制了其基底不可能做得很大，因此就擴散擋墻基底應(yīng)力而言，衡重式擋土墻反而不如其他形式的擋土墻，其提高擋土的高度也是比較有限的。2.3帶卸荷板的重力式擋土墻帶卸荷板的重力式擋墻，既可以利用卸荷板上的填土重來迫使墻整體重心后移使基底壓力趨于均衡，又在很大程度上減小了土體對擋墻的主動土壓力，如能科學(xué)地、合理地使用，可大大地提升擋墻的高度，因此在港口工程中此種擋土墻得到廣泛的應(yīng)用?？梢哉f在墻背為填方的超高擋土墻中，這是一種非常經(jīng)濟和適用的擋土墻。年，湛江市重點建設(shè)工程之一的市區(qū)萬供水工程，其泵站廠區(qū)建于一山坡處，最高填土超過，需建長達(dá)0高的擋土墻。經(jīng)過多個方案比較后，采用了帶卸荷板形式的重力式擋土墻，此擋土墻建成至今已運行7年多，使用效果非常好。3重力式擋土墻的構(gòu)造措施擋土墻的構(gòu)造措施對其質(zhì)量有舉足輕重的影響，絕對不可掉以輕心，現(xiàn)實中有些擋土墻的計算方法并無差錯，砌筑方法又遵規(guī)守法，可是一旦雨季來后，就出現(xiàn)擋土墻失穩(wěn)，甚至崩塌事故，原因是忽視了擋土墻構(gòu)造措施的規(guī)定。在擋土墻前無水的情況為了降低擋土墻墻后的水壓力，通常在墻身布置適當(dāng)數(shù)量的泄水孔，使墻后積水或地下水易于排出，墻后泄水孔進口位置要求做反濾體，以免淤塞。另外，由于墻高、墻后土壓力以及地基壓縮性的差異必須設(shè)置沉降縫，同時為避免因混凝土及磚石砌體的收縮與溫度變化等作用引起的破裂，需要設(shè)置伸縮縫。通常將這兩種縫結(jié)合在一起，每隔設(shè)一道，縫寬約，內(nèi)填瀝青油毛氈或嵌入瀝青砂板等材料用以防止墻后填料流失。對高度較高或特別重要的擋土墻，施工時要慎重選定回填土容量、內(nèi)摩擦角以及回填土的含水量。為了防止墻后積水滲入基礎(chǔ)，應(yīng)在最低泄水孔下部設(shè)粘土層并夯實，同樣為了防止墻前積水滲入基礎(chǔ)，應(yīng)將墻前回填土分層夯實。在靠近擋土墻處不宜采用大型機械碾壓，可用人工分層夯實，以免機械碾壓時對墻體產(chǎn)生不利影響。只有這樣，才能確保擋土墻的工程質(zhì)量。擋土墻設(shè)計1重力式擋土墻的一般形式及常用結(jié)構(gòu)尺寸重力式擋上墻主要依靠墻體自重，來保持墻體在土壓力作用下的穩(wěn)定。因體積和自重較大，不宜修筑太高，一般不超過為宜。根據(jù)墻背的坡度分成仰斜式、垂直式及俯斜式。這3種形式中，仰斜式及垂直式受力條件較好，但實際應(yīng)用要根據(jù)具體條件擬定。比如墻背要與開挖的臨時邊坡相結(jié)合．宜采用仰斜式擋土墻；若墻背需填土，用地緊張，宜采用俯斜式較好。a俯斜式擋土墻，墻底寬約為墻高的/左右■墻預(yù)寬度按構(gòu)造確定，一般為?。垂直式擋土墻，墻面坡度可采用c仰斜式擋土墻，墻背坡度愈緩，土壓力愈小，但墻背不宜緩于4:1墻

面與墻背應(yīng)保持平行．.擋土墻基礎(chǔ)，墻基伸入地面下?0這樣對平面滑移及防沖有—定保障.2應(yīng)用假定斷面的基本設(shè)計理論從重力式擋土墻的受力分析看，擋土墻設(shè)計主要考慮下列3種情況需要滿足：闇2基礎(chǔ)滿足基上壓應(yīng)力，合力作用點不超出底寬中心1/。3重力式擋土墻一般均屬于偏心受壓，故截面強度應(yīng)按偏心受壓構(gòu)件進行驗算：通常選擇一兩個控制性斷面進行墻身應(yīng)力和偏心距驗算，如墻身底部、二分之—墻高和斷面形狀突變處。法向1應(yīng).力驗算如圖2-5-所1示7，斷面1—1為驗算截面。若截面以上墻背受的主動土壓力為，其水平與圖2-5-16值心距過大時的基底應(yīng)力分布垂直分力分別為此截面以上的墻重為跖，這時作用于斷面M的合力偏心矩切為；跖+Eg-Z)N=f-叭云+自勺-虹紅跖+Eg斷面兩邊緣的法向應(yīng)力為：%、環(huán)：弘(1土獸)莖[%](2-5-29)min場場式中：B｝一斷面1—1處墻身寬度,m;gg——分別為驗算斷面的最大與最小法向應(yīng)力.kPa；債」——垢工砌體的容許壓力應(yīng)力,kPaQ按現(xiàn)行《公路磚石及混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定采用二切應(yīng)力驗算1—1斷面上的切應(yīng)力為：T]-[r](2-5-30)式中：W——垢工砌體的容許切應(yīng)力，kPa,按有關(guān)規(guī)范采用。當(dāng)墻身斷面出現(xiàn)拉應(yīng)力時．應(yīng)考慮裂縫對受剪面積的折減。一般情況下，由于墻身截面的切應(yīng)力遠(yuǎn)小于其容許值，可不進行這方面的驗算。滿足傾倒安全性，如圖擋土墻的傾斜，以繞點可能性為最大，土壓力對點的力矩為主動旋轉(zhuǎn)力矩M，所有垂直力(GG為擋墻自重.為墻背E12豎直上方堆土重量)對點的力矩總和€M為反抗旋轉(zhuǎn)力矩，只要反抗旋轉(zhuǎn)力G矩€M大于主動旋轉(zhuǎn)力矩M，則墻不致傾倒。GE

WZ^,+「］式中：工牡——穩(wěn)定力系對墻趾的穩(wěn)定力矩fkN*m;YMq頃覆力系對墻趾的傾覆力矩fkN*m;乙心一分別為對墻趾的力臂，叫曲墻重常對墻趾的力臂，m;墻重常對墻趾的力臂，m;容許的抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)，對于荷載組合1［心］=1.5;荷載組合II~IV為1.3;荷載組合￥為1.2。當(dāng)XO＜［KJ時，表明擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定性不足，此時，?？紤]采用下列措施，以增加抗1?加寬墻趾，即在墻趾處加寬基礎(chǔ)，以增大力臂。但當(dāng)墻趾前地面橫坡較陡時，會因加寬墻趾而使墻高增加。減緩墻面坡度，以增加力臂◎改陡墻背坡度，以減小土壓力。4-墻背設(shè)置衡重臺，增加抗傾覆力矩。（四）基底應(yīng)力及偏心距驗算由圖2-5-15可知，作用于基底的垂直力為N=W+Ey.基底合力的偏心距為說，按力矩平衡原理口I計算N對墻趾。的力臂運屮7彩⑷+鈦茗y-瓦瓦_(dá)N=_N=W+Ev(2-5-24)B7B彩w+E也y-EZ

ea=2-ZN=2-呼+比在偏心荷載作用下，基底的最大應(yīng)力和最小應(yīng)力為：(2-5-23)基底應(yīng)力分布圖圖2-5-15(2-5-25)(2-5-26)釦_理數(shù)一里土色（［土如(2-5-23)基底應(yīng)力分布圖圖2-5-15(2-5-25)(2-5-26)打廠A士曬—BU±B7"式中；N基底合力垂直于基底面的分力，kN；H胚一作用于擋土墻上的水平力和豎向力對基底重心的彎矩，kN?眄4——基礎(chǔ)底面的面積川巴對Im長擋土墻而言,A=R;R基底寬度,ni；基礎(chǔ)底面的截面抗抵矩+慶;滿足滑移安全性，如圖■水平力的作用，可使墻滑移，只要所有垂直力€G對基礎(chǔ)底面產(chǎn)生的摩擦阻力大于，則墻不致滑移。

1F1\JolL扌當(dāng)土墻的滑動與傾覆穩(wěn)一般地區(qū)的犁f土墻,作用于墻上的力系有：扌當(dāng)土墻的滑動與傾覆穩(wěn)1.擋土墻自重及位于墻上的恒載；2.作用于墻背上的主動土壓力（包括墻后填料破壞棱體上的荷載）;3一基底的法向反力及摩阻力'各種力的取舍，應(yīng)根據(jù)擋土墻所處的具體工作條件，按最不利的組介作為設(shè)計的依據(jù)°（二）抗滑動穩(wěn)定性驗算(2-5^22)如圖2-914所示，在主動土壓力的水平分力&作用下，使擋土墻向外滑動，抵抗滑動的是基礎(chǔ)底而與地基之間的摩阻力?？够εc滑動力的比值稱為抗滑穩(wěn)定系數(shù)，用表示，在一般情況下：K嚴(yán)垃評鼻曲(2-5^22)式中：W——捋土墻白重北N；民、Ey——主動土壓力的水平與垂直分力，kN;尸一基礎(chǔ)底面（垢工）與地基土之間的摩擦系數(shù)?？赏ㄟ^現(xiàn)場試驗確定，當(dāng)無實測資料時，可參考表2-5-3選用；［瓦］——容許的抗滑動穩(wěn)定系數(shù)，對于荷載組合為13荷載組合￥為】2基底犀擦系數(shù)表2-5-3地甚土名稱f地基土名稱F軟塑狀態(tài)0.25砂類土0.40—■粘性h硬塑狀態(tài)0.30碎（卵）石類十皿）半干硬狀態(tài)0.30-0.40軟質(zhì)巖石0,4-0.6輕亞粘上0.30-0.40礎(chǔ)虜巖石06-0.73假定斷面的簡易驗算方法及舉例驗1算公式基土壓應(yīng)力€二6N（d，e）小于基礎(chǔ)的安全載重。d26其中：垂直總力工——墻底寬度。合力作用點與底腳中心線的偏心距<（即作用點要在核心分點內(nèi)）。

6傾倒安全率工M/M?1.5（通常取可以，取足夠）。GE滑移安全率R/E?1.5>1。.5應(yīng)用舉例（假定斷面的數(shù)據(jù)如圖）50300土壤的天然坡已知：土壤容重€5漿砌塊石容重€土壤的天然坡ab角9,33。土壤的安全載重5驗算如下：土壓力：E，2€h2tan(45—%)，64.5KN土壓力作用點對點的垂直距離.X.X則主動旋轉(zhuǎn)力矩：.XX9.XX1X/X1X1X/X1X1.XX1

.XX1X/X1X1X/X1X1.XX1對點的力矩:M€GX對點的力矩:M€GXG11M€GX0G22M€GX1.G33M€GX2G44M€GX2G55kN.2N^nkN4kNf工MG合力離點的垂直距離:合力作用點的偏心距：作用點在核心分點內(nèi)基上壓應(yīng)力：（土壤的安全載重），€將f土e）（土壤的安全載重）傾倒安全率：工M/MGEX/X/滑移安全率:其中摩擦系數(shù)，以上假定斷面經(jīng)驗算完全合格。重力式擋土墻應(yīng)用