畢業(yè)設(shè)計(jì)---重力式擋土墻設(shè)計(jì)

1、<p>　　專 科 生 畢 業(yè) 大 作 業(yè)</p><p>　　題 目： 重力式擋土墻設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué)習(xí)中心： </p><p>　　層 次： </p><p>　　專 業(yè)：

2、 </p><p>　　年 級(jí)： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　學(xué) 生： </p><p>　　指導(dǎo)教師：

3、 </p><p>　　完成日期： </p><p><b>　　內(nèi)容摘要</b></p><p>　　重力式擋土墻由于體積較大、結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、便于取材、適用性強(qiáng)、故在高速公路中得到了廣泛的應(yīng)用，特別在邊坡冶理工作中往往優(yōu)先采用，但長期以來，對(duì)重力式擋墻設(shè)計(jì)理論及方法沒引起足夠重視，重力式擋土

4、墻設(shè)計(jì)一直沿用古老的土壓力計(jì)算方法、傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論，使建成后的擋土墻在后期使用中出現(xiàn)質(zhì)量事故，降低了運(yùn)營使用階段的安全系數(shù)。故文中對(duì)重力式擋土墻設(shè)計(jì)理論及方法問題進(jìn)行探討。</p><p>　　關(guān)鍵詞：重力式：檔土墻：設(shè)計(jì)</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　內(nèi)容摘要I</b>

5、</p><p><b>　　引 言1</b></p><p>　　1 擋土墻的概述2</p><p>　　1.1 擋土墻的概念及作用2</p><p>　　1.2 擋土墻的分類2</p><p>　　1.3 重力式擋土墻3</p><p>　　2 擋

6、土墻的設(shè)計(jì)內(nèi)容4</p><p>　　2.1 重力式擋土墻的概述4</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)資料4</p><p>　　2.3 擋土墻的位置及斷面形狀、尺寸4</p><p>　　2.4 擋土墻的排水及防水措施6</p><p>　　2.5 伸縮縫與沉降縫7</p><

7、p>　　3 重力式擋土墻的檢算8</p><p>　　3.1 重力式擋土墻基底磨擦系數(shù)f的取值分析8</p><p>　　3.2 重力式擋土墻抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算8</p><p>　　3.3 重力式擋土墻抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)修正公式9</p><p>　　3.4 重力式擋土墻的土壓力理論計(jì)算10</p>&l

8、t;p><b>　　結(jié) 論12</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)13</b></p><p><b>　　附 表14</b></p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　在路基防護(hù)中，擋土墻的應(yīng)用十分廣泛，

9、在高坡和陡坡路堤的下方設(shè)置擋土墻，可防止路堤邊坡沿基地下滑，保證路基穩(wěn)定，同時(shí)又可收縮坡腳，減少填方和少占農(nóng)田，濱河或水庫路堤在臨水一側(cè)設(shè)擋土墻，可防止水流對(duì)路基的沖刷和侵蝕，同時(shí)也可避免壓縮河床或侵占庫容。在路塹地段設(shè)置擋土墻可支撐開挖后不能自行穩(wěn)定的邊坡，同時(shí)減少刷方工程量，在不良地質(zhì)地段，常以擋土墻加固邊坡，此外，擋土墻還被用來整治溜坍、滑坡等路基病害。在山區(qū)鐵路中，擋土墻的應(yīng)用更為廣泛。</p><p>

10、<b>　　1 擋土墻的概述</b></p><p>　　1.1 擋土墻的概念及作用</p><p>　　能夠保持結(jié)構(gòu)物兩側(cè)的土體、物料具有一定高差的結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱為支擋結(jié)構(gòu)。</p><p>　　支撐路堤或山坡土體，防止填土或土體變形失穩(wěn)，而承受側(cè)向土壓力的建筑五稱為擋土墻，擋土墻是支擋結(jié)構(gòu)中最常見的建筑物。</p><p&

11、gt;　　路基在遇到下述情況時(shí)可考慮修建擋土墻：陡坡地段、巖石風(fēng)化的路塹邊坡地段、為避免大量挖方及降低邊坡高度的路塹地段、可能產(chǎn)生塌方。滑坡的不良地質(zhì)地段、高填方地段、水流沖刷嚴(yán)重或長期收浸泡的沿河路基地段、為節(jié)約用地，減少拆遷或少占農(nóng)田的地段。</p><p>　　1.2 擋土墻的分類</p><p>　　擋土墻的分類方法較多，通常按結(jié)構(gòu)形式、建筑材料、墻背形狀、墻在斷面處的位置等進(jìn)行

12、分類。</p><p>　　1.2.1 按結(jié)構(gòu)形式分</p><p>　　根據(jù)擋土墻的結(jié)構(gòu)形式可將擋土墻分為重力式擋土墻和輕型擋土墻，重力式擋土墻依靠強(qiáng)身自重來維持穩(wěn)定，主要有四種形式，即俯斜直線墻背式擋土墻、仰斜墻背式擋土墻、折線墻背式擋土墻和衡重式擋土墻。墻身靠填土一側(cè)稱為墻底，墻背與墻底的交線成墻踵，墻面與墻底的交線成墻趾，墻背與豎直面的夾角稱為墻背傾角，墻踵到墻頂?shù)拇怪本嚯x稱為墻

13、高。</p><p>　　輕型擋土墻的形式有錨桿擋土墻、錨定擋土墻、樁板擋土墻、薄壁擋土墻、加筋擋土墻。</p><p>　　1.2.2 按建筑材料分</p><p>　　根據(jù)擋土墻所采用的主要建筑材料不同可將擋土墻分為石砌擋土墻、混凝土擋土墻和鋼筋混凝土擋土墻等。</p><p>　　1.2.3 按擋土墻墻背的傾斜方向分</p&g

14、t;<p>　　根據(jù)擋土墻墻背的傾斜方向可分為俯斜、仰斜和垂直擋土墻三種。墻背向外側(cè)傾斜是稱為俯斜，墻背向填土一側(cè)傾斜是稱為仰斜，墻背豎直時(shí)稱為垂直，墻背只有單一坡度是稱為直線性墻背，若多余一個(gè)坡度，則稱為折線形墻背。</p><p>　　1.2.4 按擋土墻在路基橫斷面?zhèn)奈恢梅?lt;/p><p>　　根據(jù)擋土墻在路基橫斷面?zhèn)奈恢每煞譃槁芳鐗?、路堤墻、路塹墻。當(dāng)擋土墻同于

15、穩(wěn)定路塹邊坡，則稱為路塹式擋土墻，當(dāng)擋土墻置于路肩時(shí)，稱為路肩式擋土墻，若擋土墻支撐路堤邊坡，墻頂以上尚有一定的填土高度，則稱為路堤式擋土墻。</p><p>　　1.3 重力式擋土墻</p><p>　　重力式擋土墻一般有塊石或混凝土材料砌筑，重力式擋土墻石靠墻身自重保證墻身穩(wěn)定的。因此，墻身截面較大，適用于小型工程，通常墻身小于8米，但結(jié)構(gòu)簡單，施工簡便，能夠就地取材，因此廣泛應(yīng)用于

16、實(shí)際工程中。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用仰斜墻背式擋土墻，位置才用路堤擋土墻。因?yàn)樵摀跬翂沙浞质湛s坡腳，大量減少填土和占地，穩(wěn)定性較好，還可更好的防治溜坍、滑坡等路基病害。</p><p>　　2 擋土墻的設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p>　　2.1 重力式擋土墻的概述</p><p>　　重力式擋土墻，是以墻身自重來維持擋土墻，在土壓力作

17、用下的穩(wěn)定，他是我國目前最常見的一種擋土墻的形式，重力式擋土墻多用漿砌片石砌筑，在缺乏石料的地區(qū)有時(shí)可用混凝土預(yù)制塊作為氣體，也卡直接用混凝土砌筑，一般不配鋼筋或只在局部范圍配置少量鋼筋，這種擋土墻結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，可就地取材，適應(yīng)性強(qiáng)，因而應(yīng)用廣泛。</p><p>　　由于重力式擋土墻依靠自身來維持平衡穩(wěn)定，因此墻身斷面大，圬工數(shù)量也大，在軟弱地基上修建是往往受到承載力的限制，當(dāng)?shù)鼗^好，墻高不大，且當(dāng)?shù)赜?/p>

18、石料時(shí)，一般優(yōu)先選用重力式擋土墻，但墻體過高是，則好才較多，不經(jīng)濟(jì)。</p><p>　　重力式擋土墻，當(dāng)墻背只有單一坡度時(shí)，稱為直線型墻背，若多于一個(gè)坡度時(shí)，則稱為折線形墻背，直線型墻背可做成俯斜、仰斜、垂直時(shí)。折線形墻背有凸形折線形墻背和衡重式墻背兩種。</p><p><b>　　2.2 設(shè)計(jì)資料</b></p><p>　?。?）建設(shè)

19、地點(diǎn)：鐵路局某線DK46+415.00～DK46+520.00。</p><p>　?。?）建設(shè)要求：線路經(jīng)過的此處是丘陵地區(qū)，石材比較豐富，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)就地選材，節(jié)省工程費(fèi)用，擋土墻結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦螚l件。</p><p>　?。?）氣候條件：當(dāng)?shù)氐慕涤炅繛槊磕?00mm，雨季集中在6.7.8月份。</p><p>　　（4）地形條件：當(dāng)?shù)刂饕陨降厍鹆隇橹?，有小?/p>

20、山體。</p><p>　?。?）地質(zhì)條件：在地面以下為砂粘土，測得r=18KN/m3，內(nèi)摩擦角=32。</p><p>　　土與墻背摩擦角=30，砂粘土許承載力為380kn/m3，路肩設(shè)計(jì)標(biāo)高為322.10。</p><p>　　2.3 擋土墻的位置及斷面形狀、尺寸</p><p>　　2.3.1 擋土墻位置的選擇及布置形式</p

21、><p>　　擋土墻的布置是擋土墻設(shè)計(jì)的一個(gè)重要內(nèi)容，通常在路基橫斷面圖和墻趾縱斷面圖上進(jìn)行，布置前應(yīng)該現(xiàn)場核對(duì)路基斷面圖，不滿足要求時(shí)應(yīng)及時(shí)補(bǔ)測，并測繪墻趾出的縱段面圖，收集墻趾出的地質(zhì)和水文資料。</p><p>　　（1）擋土墻位置的選定</p><p>　　路肩擋土墻因可以充分收縮坡腳，大量減少填方和占地，當(dāng)路肩與路堤的墻高或橫截面圬工數(shù)量相近，基礎(chǔ)情況相似時(shí)，

22、應(yīng)優(yōu)先援用路肩墻。若路堤墻的高度或圬工數(shù)量比路肩顯著降低時(shí)，而且可靠時(shí)，因選用路堤墻。</p><p>　?。?）擋土墻的布置方式</p><p>　　縱向布置在墻趾縱斷面上進(jìn)行，布置后總擋土墻正面圖，布置內(nèi)容有：a.確定擋土墻的起訖點(diǎn)和墻長，選擇擋土墻語錄集或其他結(jié)構(gòu)物的銜接方式；b按第幾、地形及墻身斷面變化情況進(jìn)行分段，確定伸縮縫和沉降縫的位置；c布置各擋土墻的基礎(chǔ)；d布置泄水孔的位置

23、，包括數(shù)量、間隔和尺寸等。</p><p>　?。?）擋土墻的基礎(chǔ)埋深</p><p>　　擋土墻一般采用名挖基礎(chǔ)，當(dāng)?shù)鼗鶠樗绍浲繉邮?，可采用價(jià)款基礎(chǔ)換填或樁基礎(chǔ)，水下基礎(chǔ)挖基有困難時(shí)，可采用樁基礎(chǔ)或沉井基礎(chǔ)。</p><p>　　基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)按地基的性質(zhì)，承載力的要求，凍脹土的影響，地形和水文地質(zhì)條件確定。</p><p>　　擋土墻基礎(chǔ)

24、埋植與土質(zhì)地基上時(shí)，其基礎(chǔ)埋深應(yīng)符合以下要求：</p><p>　　首先，基礎(chǔ)埋植深度不小于1m，當(dāng)有凍結(jié)深度小于或等于1m時(shí)，應(yīng)在凍結(jié)線以下不小于0.25m，當(dāng)凍結(jié)深度超過1m時(shí)，可在凍結(jié)線以下0.25m內(nèi)換填弱凍脹土，但埋植深度不小于1.25m，不凍脹土層中的基礎(chǔ)，埋植深度不受深的限制。</p><p>　　其次，受水流沖刷時(shí)，基礎(chǔ)應(yīng)該埋置在沖刷線以下不小于1m。</p>

25、<p>　　另外，路塹擋土墻基礎(chǔ)地面應(yīng)在路肩以下不小于1m，不應(yīng)低于側(cè)溝砌體底面不小于0.2m . 擋土墻基礎(chǔ)置于硬質(zhì)巖石地基上時(shí)，應(yīng)置于風(fēng)化層以下，當(dāng)風(fēng)化層較厚時(shí)難以全部清除時(shí)，可根據(jù)地基的風(fēng)化 程度及相應(yīng)的承載力將基地埋于風(fēng)化層中，置于軟質(zhì)巖石地基上時(shí)，埋置深度不小于1m，膨脹地段基礎(chǔ)埋置深度不宜小于1.5m 。</p><p>　　擋土墻基礎(chǔ)置于斜坡地面時(shí)，七趾部埋入深度和距地面的水平距離應(yīng)符合

26、表2.1所示的要求：</p><p>　　表2.1 擋土墻基礎(chǔ)埋深數(shù)據(jù)表</p><p>　　2.3.2 擋土墻的斷面形狀及尺寸</p><p>　　重力式擋土墻的構(gòu)造及尺寸必須滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求，同時(shí)應(yīng)考慮就地取材，經(jīng)濟(jì)合理，施工養(yǎng)護(hù)的方便與安全等因素。</p><p>　?。?）墻身坡度及構(gòu)造尺寸</p><p&

27、gt;　　重力式擋土墻的仰斜墻背坡度一般采用1：0.25，不宜緩于1：0.30，俯斜墻背坡度一般為1：0.25~1：0.40。</p><p>　　混凝土和片石混凝土強(qiáng)頂寬度不因小于0.4m ，路肩擋土墻頂部應(yīng)放置帽石，帽石應(yīng)采用混凝土制作，其厚度不得小于0.4m，寬度不小于0.6m，墻外的飛檐寬度為0.1m 。</p><p><b>　?。?）強(qiáng)身材料</b>&l

28、t;/p><p>　　《鐵路路基支當(dāng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB10025-2006）規(guī)定，重力式擋土墻墻身材料應(yīng)采用混凝土或片石混凝土，比之TB10025-2001規(guī)范取消另外片石砌體擋土墻，所采用水泥標(biāo)號(hào)不能低于C20。</p><p>　　2.4 擋土墻的排水及防水措施</p><p>　　2.4.1 擋土墻的排水措施</p><p>　　擋土

29、墻排水設(shè)施的作用在于疏通墻后土體的水，以免墻后積水使墻身承受額外的靜水壓力，減少季節(jié)性冰凍地區(qū)填料的凍脹壓力，消除填料浸水后的膨脹壓力擋土墻的排水措施通常由地面和墻身排水兩部分組成，地面排水主要時(shí)防止地表水滲入墻后土或地基，地面排水措施有：</p><p>　?。?）設(shè)置地面排水溝，截引地表水。</p><p>　?。?）夯實(shí)回填土頂面和地表水松土，防止雨水和地面水下滲，必要時(shí)可鋪砌層。&

30、lt;/p><p>　?。?）路塹擋土墻趾前的邊溝應(yīng)予以鋪砌加固，以防止邊溝水滲入基礎(chǔ)。</p><p>　　墻身排水主要時(shí)為了排除墻后積水，在墻身上應(yīng)設(shè)置向墻外坡度不應(yīng)小于4%的泄水孔，泄水孔應(yīng)采用管形材料，其進(jìn)水測應(yīng)設(shè)反濾層。</p><p>　　對(duì)于墻后排水不定式填料有凍脹膨脹性時(shí)，應(yīng)在墻后最低排泄水孔至墻頂下0.5m之間全部設(shè)置土工合成材料或厚度不小于0.5m的

31、砂家卵石反濾層，既可減輕凍脹或膨脹力對(duì)強(qiáng)的影響，又可防止墻后產(chǎn)生靜水壓力，同時(shí)起反濾作用，在靠近路肩或地面的最低排水孔的進(jìn)水口下部應(yīng)設(shè)置隔水層。</p><p>　　2.4.2 防水層的設(shè)置</p><p>　　為防止水滲入墻身形成東海及水對(duì)墻身的腐蝕，在嚴(yán)寒地區(qū)或有浸水作用時(shí)，常在臨水面涂以防水層。</p><p>　　（1）石砌擋土墻，先抹一層M5水泥砂漿（2

32、cm厚），再涂以熱瀝青（2-3mm）。</p><p>　?。?）混凝土擋土墻，涂抹兩層熱瀝青（2-3mm）。</p><p>　?。?）鋼筋混凝土擋土墻，常用石棉瀝青及瀝青浸制麻布各兩層防護(hù)，或者加厚混凝土保護(hù)層，一般情況下可不設(shè)防水層，但片石砌筑擋土墻需用水泥砂漿抹成平縫。</p><p>　　2.5 伸縮縫與沉降縫</p><p>　

33、　2.5.1 根據(jù)墻身斷面情況設(shè)置沉降縫</p><p>　　為防止圬工砌體因收縮硬化和溫度變化而產(chǎn)生裂縫應(yīng)設(shè)置伸縮縫，為避免因地基不均勻沉陷二引起墻身開裂，根據(jù)地基地質(zhì)條件的變化和墻高、墻身斷面的變化情況設(shè)置沉降縫，在平曲線地段，擋土墻可按折線形布置，并在轉(zhuǎn)折處以沉降縫斷開。設(shè)計(jì)中一般將沉降縫和伸縮縫合并設(shè)置，沿線路方向每隔10-20m設(shè)置一道，縫寬為2-3m。自墻頂做到基底，縫內(nèi)沿墻的內(nèi)、外、頂三邊填塞瀝青

34、麻筋或?yàn)r青木板，塞入深度不小于0.2m。當(dāng)墻背為巖石路塹或填石路堤時(shí)，可設(shè)置空縫，路肩、路堤擋土墻兩端應(yīng)設(shè)置錐體護(hù)坡。</p><p>　　2.5.2 墻后回填土的選擇</p><p>　　根據(jù)土壓力理論分析可知，不同的土質(zhì)對(duì)應(yīng)的土壓力時(shí)不同的。擋土墻設(shè)計(jì)中希望土壓力越小越好，這樣可以減少墻的斷面，節(jié)省土石方量，從而降低造價(jià)。</p><p>　?。?）理想的回填

35、土。卵石、碩礫、粗砂、中砂的內(nèi)摩擦角較大，主動(dòng)土壓力系數(shù)小，則作用在擋土墻上的土壓力就小，從而節(jié)省工程量，保持穩(wěn)定性，因此上述粗顆粒土為擋土墻后理想的回填土。本設(shè)計(jì)采用類型的回填土，且回填土年距離等于零，墻后回填土要分層夯實(shí)，以提高填土質(zhì)量。</p><p>　?。?）可用的回填土，細(xì)沙、粉沙、含水量接近最佳含水量的粉土，粉質(zhì)粘土和低塑性粘土為可用的回填土，如當(dāng)?shù)責(zé)o粗顆粒，外運(yùn)不經(jīng)濟(jì)。</p>&l

36、t;p>　?。?）不宜采用的回填土，凡軟粘土成塊的應(yīng)黏土、膨脹土和耕植土，因性質(zhì)不穩(wěn)定，在冬季冰凍時(shí)或雨季吸水膨脹將產(chǎn)生額外的土壓力，導(dǎo)致墻體外移，甚至失去穩(wěn)定，故不能用作擋土墻的回填土。</p><p>　　3 重力式擋土墻的檢算</p><p>　　3.1 重力式擋土墻基底磨擦系數(shù)f的取值分析</p><p>　　重力式擋土墻失穩(wěn)破壞是指擋土墻整體沿基

37、底或基底土中某一滑動(dòng)面向外滑移。設(shè)計(jì)重力式擋土墻時(shí)，常常以滑動(dòng)破壞作為選定擋土墻截面尺寸的決定因素。滑動(dòng)穩(wěn)定性是檢算土壓力及其它外力作用下，基底摩阻力抵抗擋土墻滑動(dòng)的能力，與擋土墻自身重量及墻底與地基土之間的磨擦系數(shù)極大，其抗滑穩(wěn)定系數(shù)Ks為搞滑力與滑動(dòng)力之比，一般可用下式表示。</p><p>　　Ks=(G Ey)/Exf；G=ExKs/f-Ey (1)</p><p>　　由上式可知

38、:在墻高確定(此時(shí)土壓力的水平分力及豎向分力Ex、Ey也已經(jīng)確定)，取規(guī)定的Ks值時(shí)，如果選定了磨擦系數(shù)f，就確定了擋土墻墻身重量G，也就確定了擋土墻墻身截面尺寸。因此，在其它條件確定時(shí)，擋土墻墻身重量G與磨擦系數(shù)f在反比。磨擦系數(shù)f值越小，所需的墻身自重G 就越大。而現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的磨擦系數(shù)f取值表在全國范圍內(nèi)通用，然而各省及地區(qū)的土質(zhì)千差萬別，因此導(dǎo)致規(guī)范規(guī)定的磨擦系數(shù)f值在具有普遍適用性時(shí)，必然相當(dāng)保守，使得計(jì)算所需的G值比實(shí)際所需

39、的G值大，從而使所設(shè)計(jì)的擋土墻載面尺寸偏大，加大了工程量，提高了工程成本。建議在設(shè)計(jì)此類擋土墻時(shí)應(yīng)針對(duì)不同地區(qū)對(duì)各種不同類型土質(zhì)進(jìn)行實(shí)測，建立區(qū)域性的f取值范圍，以避免設(shè)計(jì)過于保守。</p><p>　　3.2 重力式擋土墻抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算</p><p><b>　　首先，計(jì)算方法探討</b></p><p>　　重力式擋土墻抗傾覆穩(wěn)定系

40、數(shù)K的計(jì)算公式為</p><p>　　K=[GZG EyZy]/ExZx(2)</p><p>　　式中，G——擋土墻單位長度的土壓力水平及豎向分力；</p><p>　　Ex，Ey——分別為單位長度的土壓力水平及豎向分力；</p><p>　　ZG，Zy，Zx——分別為G，Ey ，Ex對(duì)重力式擋土墻趾點(diǎn)的力臂。</p><

41、;p>　　如，某公高速公路路肩式擋土墻，設(shè)計(jì)圖套用擋土墻標(biāo)準(zhǔn)圖，采用仰斜式擋土墻，墻高8m，地基承載力不小于250kN/m2。設(shè)計(jì)荷裁為汽-20。</p><p>　　該擋土墻建成不到半年時(shí)間就發(fā)生了破壞，墻身整體向外傾斜，并伴有豎向裂縫。破壞形式見圖1。事故發(fā)生后，首先從施工方面查找原因，擋土墻施工過程各工序原始資料齊全，施工過程各工序質(zhì)量檢驗(yàn)符合規(guī)范要求，施工方面的原因可以排除。</p>

42、<p>　　其次，擋墻破壞圖。其按傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行驗(yàn)算，與表1結(jié)果相同，設(shè)計(jì)是沒有問題的。實(shí)際上，設(shè)計(jì)所依據(jù)的擋土墻工作條件已經(jīng)發(fā)生了和很大變化，擋土墻墻前土未及時(shí)回填壓實(shí)，降雨后，雨水由擋土墻墻前滲透至基底粘土，地基土體浸水量越大。墻趾部分地基土體浸水濕軟后，地基承載力降低較多，不足以支承墻趾應(yīng)力，而擋土墻墻踵附近基底土體含水量較少，地基承載力降低較少，因此，在外力作用下，地基土體產(chǎn)生不均勻沉降，墻趾部分陷入地基(現(xiàn)場開挖后

43、測得墻趾陷入地基內(nèi)34cm左右)，此時(shí)擋土墻自重產(chǎn)生的力矩有一部分轉(zhuǎn)化為傾覆力矩，擋土墻自重產(chǎn)生傾覆失穩(wěn)，傾覆破壞點(diǎn)不在墻趾，而是繞擋土墻基底內(nèi)某一點(diǎn)發(fā)生傾覆破壞?，F(xiàn)行抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算方法的式(2)，應(yīng)用于重力式擋土墻，其基本出發(fā)點(diǎn)是認(rèn)為擋土墻只能繞墻趾點(diǎn)發(fā)生傾覆失穩(wěn)，一般說來，當(dāng)計(jì)算得到的K≥1.5時(shí)，認(rèn)為該擋土墻不會(huì)產(chǎn)生傾覆破壞。如此之高的安全系數(shù)，在實(shí)際工程建設(shè)中當(dāng)不致于發(fā)生擋土墻的傾覆失穩(wěn)，然而重力式擋土墻經(jīng)常發(fā)生的失穩(wěn)破壞總

44、是由最薄弱的點(diǎn)位開始，重力式擋土墻的傾覆失穩(wěn)破壞，實(shí)際上，墻趾點(diǎn)不一定是最薄弱點(diǎn)，最危險(xiǎn)的點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是使傾覆穩(wěn)定系數(shù)最小的點(diǎn)，它位于墻基底內(nèi)某一點(diǎn)</p><p>　　3.3 重力式擋土墻抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)修正公式 </p><p>　　首先，假設(shè)擋土墻繞基底內(nèi)某一點(diǎn)o發(fā)生傾覆失穩(wěn)破壞，如圖2，則擋土墻重量可分為兩部分，其中一部分墻體起傾覆作用，重量為G1，另一部分墻體起抗傾覆作用，重量為G2，

45、由于地基土體不承受拉力，故地基土體對(duì)擋土墻基底的反力的合力為F，用公式(3)代替公式(2)進(jìn)行K值的計(jì)算。</p><p><b>　　其次，擋墻受力圖</b></p><p>　　K=(EyZ4 G2Z2 2/3Fx)/(G1Z1 ExZ3 )(3)</p><p>　　式中，x——傾覆點(diǎn)o至墻趾點(diǎn)的水平距離；</p><

46、p>　　Z1，Z2，Z3，Z4——分別為G1，G2，Ex，Ey對(duì)傾覆點(diǎn)o的力臂。</p><p>　　據(jù)魏錫克偏心荷載作用下的地基極限承載力公式可求得F，見式(4)。</p><p><b>　　(4)</b></p><p>　　式中qo為地基極限承載力，可用文獻(xiàn)[1]公式求得。實(shí)際工作中，可以針對(duì)不同的擋土墻形式，編成電算程序，變換不

47、同的傾覆點(diǎn)o，算出最小的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)。</p><p>　　3.4 重力式擋土墻的土壓力理論計(jì)算</p><p>　　擋土墻在墻背土壓力作用下，背離填土方向移動(dòng)，這時(shí)作用在墻背上的土壓力將由靜止土壓力逐漸減小，當(dāng)墻后土體達(dá)到極限平衡，并出現(xiàn)連續(xù)滑動(dòng)面使土體下滑，這時(shí)土壓力減小到最小值，產(chǎn)生主動(dòng)土壓力，主動(dòng)土壓力計(jì)算通常采用朗肯理論或庫倫理論。前已敘述，工程建設(shè)中重力式擋土墻破壞大多是轉(zhuǎn)

48、動(dòng)傾覆失穩(wěn)。因此，在設(shè)計(jì)重力式擋土墻墻背形式時(shí)，為了能減小主動(dòng)土壓力的作用，提高擋土墻的穩(wěn)定性，通常采用各種形式的折線形墻背，采用庫倫理論的基本原理，按照最大主動(dòng)土壓力確定破裂土體的大小，但采用這類方法來進(jìn)行計(jì)算，得到的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)是否是最小值，應(yīng)值得進(jìn)一步探討。也就是說按照最大主動(dòng)土壓力確定的破裂土體的大小，二者不一定相同，不存在對(duì)應(yīng)的關(guān)系。折線形墻背主動(dòng)土壓力計(jì)算通常采用的延長墻背法將擋土墻人為分成上、下兩個(gè)墻體，忽略了擋土墻的整

49、體工作特性，實(shí)際上使用這種方法計(jì)算，客觀上造成了計(jì)算同一個(gè)墻背主動(dòng)土壓力卻對(duì)應(yīng)兩個(gè)不同的墻后破裂土體，違背了擋土墻墻背土體破壞時(shí)的整體一致性原則，在現(xiàn)實(shí)工程中是不可能發(fā)生的。</p><p>　　擋土墻向墻前土體方向移動(dòng)，從而使墻前土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生被動(dòng)土壓力。墻前被動(dòng)土壓力對(duì)墻體起穩(wěn)定的有利作用；其計(jì)算方法有兩種:朗肯被動(dòng)土壓力和庫倫被動(dòng)土壓力。庫倫理論假定滑動(dòng)面是平面，但實(shí)際滑動(dòng)面是曲面，這對(duì)主動(dòng)土

50、壓力計(jì)算引起的誤差一般不大，而對(duì)被動(dòng)土壓力引起的誤差很大，這是不安全的，故實(shí)際計(jì)算一般不采用庫倫理論的被動(dòng)土壓力，而采用朗肯理論計(jì)算被動(dòng)土壓力。擋土墻設(shè)計(jì)中，目前僅從安全考慮，而不區(qū)別具體情況，一律不計(jì)及墻前被動(dòng)土壓力對(duì)墻體的有利作用是不恰當(dāng)?shù)?，它造成材料上的極大浪費(fèi)，增加了工程造價(jià)。在墻前土體得到可靠保護(hù)的情況下，如墻前土體表面有各種形式的鋪砌層或其它防護(hù)措施能確保土體不被破壞時(shí)，應(yīng)當(dāng)計(jì)及被動(dòng)土壓力的作用以達(dá)到降低工作造價(jià)的目的。墻前

51、被動(dòng)土壓力的完全發(fā)揮需要產(chǎn)生較大的墻體位移，而過大的墻體位移在工程結(jié)構(gòu)中是不允許的，因此必須對(duì)被動(dòng)土壓力的理論值進(jìn)行折減。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般取被動(dòng)土壓力的1/3值進(jìn)行設(shè)計(jì)是安全可行的。所以墻前被動(dòng)土壓力可按式(5)進(jìn)行計(jì)算。</p><p><b>　　(5)</b></p><p>　　式中，H——擋土墻基底至墻前土體地面線之間的距離，即擋土墻墻趾埋深；</p&g

52、t;<p>　　γ——墻前土體的容量</p><p>　　Kp——被動(dòng)土壓力系數(shù)。</p><p>　　規(guī)范規(guī)定，公路擋土墻基礎(chǔ)埋深在一般土質(zhì)中要求至少1m。在設(shè)計(jì)時(shí)，據(jù)地形和土質(zhì)情況，埋深有的可達(dá)2~4m以上。以下實(shí)例可以說明考慮Ep的必要性。</p><p>　　例:某擋土墻墻背豎直，墻高6m，水平填土無超載作用，墻背填料φ=35°，γ=

53、18Kn/m3，δ=φ/2，埋深1.5m，地基土體γ=17Kn/m3，φ=22°，C=11kPa。</p><p>　　按庫倫理論算得Ea=79.70Kn/m，據(jù)式(5)算得Ep=22.17Kn/m，Ep與Ea比較可知，Ep占Ea的27.8%；由此可見，如果考慮Ep的作用，則可以達(dá)到減小擋土墻斷面尺寸的目的，進(jìn)而可以降低工程造價(jià)。</p><p>　　對(duì)墻后直線填土且無超載的擋土

54、墻，庫倫理論認(rèn)為土壓力的作用點(diǎn)位于下三分點(diǎn)，這種情況只有在土壓力沿墻高線性分布時(shí)才是正確的；而實(shí)際上，擋土墻墻背土壓力沿墻高呈非線性分布，故土壓力的合力作用點(diǎn)也是依墻背不同傾角，不同光滑程度以及不同填土性質(zhì)而有所變化。文獻(xiàn)[4]按下述兩種情況推導(dǎo)出了水平直線填土且填土為均質(zhì)、各向同性的理想松散體擋土墻土壓力合力作用點(diǎn)的位置。土壓力合力作用點(diǎn)距墻底的距離ZP為</p><p>　　Zp=Kh (6)

55、</p><p>　　K=(tgθ-tgα)[tg(θ±φ) tg (α±δ)]/3[tgθtg(θ±φ)- tgαtg (α±δ)] (7)</p><p>　　式中，H——擋土墻墻高；</p><p>　　θ——墻后填料破裂角；</p><p>　　α——擋土墻墻背傾角；&l

56、t;/p><p>　　φ——墻背填料磨擦角；</p><p>　　δ not；——填土與墻背的內(nèi)磨阻角。</p><p>　　式(7)分兩種情況，當(dāng)計(jì)算主動(dòng)土壓力時(shí)，“±”取“ ”號(hào)；當(dāng)計(jì)算被動(dòng)土壓力時(shí)，“±”取“-”號(hào)。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p&g

57、t;　　綜上所述，在重力式擋土墻設(shè)計(jì)時(shí)，工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)做到結(jié)合日常的工作經(jīng)驗(yàn)，既遵循規(guī)范設(shè)計(jì)方法，又要針對(duì)具體擋土墻的實(shí)際情況，科學(xué)靈活運(yùn)用基本理論，對(duì)擋土墻受力進(jìn)行合理分析，設(shè)計(jì)出既經(jīng)濟(jì)合理、又安全可靠的結(jié)構(gòu)類型擋土墻。施工單位在施工過程中要嚴(yán)格地保證施工質(zhì)量，遵守施工規(guī)范，防止因修建問題而影響工程質(zhì)量。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>

58、;　　[1] 彭胤宗，劉興奇，劉昌清.重力式擋土墻穩(wěn)定性可靠度的探討.路基工程，1993.01.</p><p>　　[2] 潘盂永.灰土墊層法在鐵路重力式擋土墻濕陷性黃土地基處理設(shè)計(jì)中的探討.鐵道勘察，2008.1，</p><p>　　[3] 羅一農(nóng).重力式擋土墻可靠度設(shè)計(jì)方法研究.鐵道工程學(xué)報(bào).2007.8.</p><p>　　[4] 成青，黃太華，譚萍.帶