1、第第6 6章章 路基的防护与加固路基的防护与加固 挡土墙（挡土墙（B B）6.1 6.1 挡土墙的分类挡土墙的分类6.2 6.2 重力式挡土墙的构造重力式挡土墙的构造 6.3 6.3 土压力计算土压力计算6.4 6.4 重力式挡墙的设计计算重力式挡墙的设计计算 作用：作用：（1）防止路基填方或挖方）防止路基填方或挖方边坡变形失稳边坡变形失稳；（2）克服）克服地形限制地形限制或地物干扰；或地物干扰；（3）减少土方量减少土方量或拆迁，减少占地面积，避免填或拆迁，减少占地面积，避免填方侵占河床；方侵占河床；（4）防止）防止水流冲刷水流冲刷岸坡；岸坡；（5）整治滑坡整治滑坡病害。病害。6.1 挡土墙的
2、类型挡土墙的类型 按按位置位置分分:路肩墙路肩墙 路堤墙路堤墙 路堑墙路堑墙按按结构形式结构形式分：重力式挡墙分：重力式挡墙 轻型挡墙轻型挡墙重力式挡墙重力式挡墙：重力式：重力式 衡重式衡重式 半重力式（墙趾）半重力式（墙趾）跺式跺式轻型挡墙轻型挡墙：薄壁式：悬臂式：薄壁式：悬臂式 扶壁式扶壁式 柱板式柱板式 锚固式：锚杆式锚固式：锚杆式 锚定板式锚定板式 桩板式桩板式 加筋土挡墙加筋土挡墙 6.1.1重力挡土墙重力挡土墙 适用：地基良好，非地适用：地基良好，非地 震和沿河受水冲刷地区震和沿河受水冲刷地区 利用衡重台上部填土的下压作用利用衡重台上部填土的下压作用和全墙重心的后移，增加墙身稳定，
3、和全墙重心的后移，增加墙身稳定，减小断面尺寸。减小断面尺寸。适合于山区，地面横坡陡峭的路适合于山区，地面横坡陡峭的路肩墙，路堤墙，路堑墙。肩墙，路堤墙，路堑墙。6.1.2 薄壁式挡土墙薄壁式挡土墙1）悬臂式）悬臂式 ：立壁、底板：立壁、底板 2）扶壁式：主要依靠腹板上的填）扶壁式：主要依靠腹板上的填土量来保证。土量来保证。特点：自重轻，做工省，适用于墙特点：自重轻，做工省，适用于墙高较大，地质条件一般，需用一定高较大，地质条件一般，需用一定量的钢材，经济效果好。量的钢材，经济效果好。压重3）柱板式）柱板式6.1.3锚定式挡土墙锚定式挡土墙 锚杆锚杆2）锚定板式）锚定板式：墙后：墙后土压力由挡土
4、板传土压力由挡土板传至立柱、钢锚杆，至立柱、钢锚杆，构件断面小，工程构件断面小，工程量省。量省。特别适用于地特别适用于地质不良，石料缺乏，质不良，石料缺乏，挖基困难，有锚固挖基困难，有锚固条件的路基挡土墙。条件的路基挡土墙。提供反力提供反力钢筋混凝土锚固桩3）桩板式）桩板式：6.3.1.4垛式挡土墙垛式挡土墙6.1.5加筋式挡土墙：填土、填土中布置拉筋条、加筋式挡土墙：填土、填土中布置拉筋条、墙面板墙面板 受力：放置拉筋材料，填土压实，通过填土与拉筋间的受力：放置拉筋材料，填土压实，通过填土与拉筋间的摩擦作用，把土的侧压力传给拉筋。摩擦作用，把土的侧压力传给拉筋。特点：柔性结构，特点：柔性结构
5、，对地基变形随意性大，对地基变形随意性大，建筑高度大，适用于建筑高度大，适用于填土路基，节约投资填土路基，节约投资30%70%，经济效，经济效益大。益大。6.2 重力式挡土墙的构造重力式挡土墙的构造 挡土墙的构造应满足：强度；稳定性；挡土墙的构造应满足：强度；稳定性；就地取材、结构合理、断面经济；施工养护就地取材、结构合理、断面经济；施工养护方便、安全。方便、安全。常用重力式挡土墙组成：墙身；基础；常用重力式挡土墙组成：墙身；基础；排水设施；伸缩缝排水设施；伸缩缝。直接影响稳定性一、墙身一、墙身 1、墙背：、墙背：仰斜、垂直、俯斜、凸形折线式、衡重式。仰斜、垂直、俯斜、凸形折线式、衡重式。2、
6、墙面：、墙面：坡度坡度1 1：0.050.05到到1 1：0.20 0.20 地面较陡；地面较陡；坡度坡度1 1：0.200.20到到1 1：0.35 0.35 地面平缓地面平缓 墙面坡度应与墙背坡度相互协调；墙面坡度应与墙背坡度相互协调；墙面坡度应结合墙前地面横坡合理选择。墙面坡度应结合墙前地面横坡合理选择。3、墙顶：、墙顶：最小宽度：浆砌挡土墙不小于最小宽度：浆砌挡土墙不小于50cm50cm，干砌不小于干砌不小于60cm60cm。4、护栏、护栏：地形险峻地段，过高过长路肩墙的墙地形险峻地段，过高过长路肩墙的墙 顶应设置护栏。顶应设置护栏。二、基础二、基础基础形式：基础形式：一般扩大基础一般
7、扩大基础（地基承载力不足）地基承载力不足）钢筋混凝土底板扩大基础钢筋混凝土底板扩大基础（地基承载力过小）（地基承载力过小）换填地基换填地基（软弱土层）（软弱土层）台阶基础台阶基础（挡土墙修筑在陡坡上、地基稳固）（挡土墙修筑在陡坡上、地基稳固）拱形基础拱形基础（地基有长短缺口或挖基困难时）（地基有长短缺口或挖基困难时）基础埋深：基础埋深：对于对于土质地基土质地基，基础埋置深度应符合下列要求：，基础埋置深度应符合下列要求：(1)无冲刷时，应在无冲刷时，应在天然地面以下至少天然地面以下至少1m；(2)有冲刷时，应在有冲刷时，应在冲刷线以下至少冲刷线以下至少1m；(3)受冻胀影响时，应受冻胀影响时，应
8、在冻结线以下不少于在冻结线以下不少于0.25m。当冻深超。当冻深超过过1m时，采用时，采用1.25m，但基底应夯填一定厚度的砂砾或，但基底应夯填一定厚度的砂砾或碎石垫层，垫层底面亦应位于冻结线以下不少于碎石垫层，垫层底面亦应位于冻结线以下不少于0.25m。碎石、砾石和砂类地基碎石、砾石和砂类地基，不考虑冻胀影响，但基础埋深不，不考虑冻胀影响，但基础埋深不宜小于宜小于1m。岩石地基：岩石地基：基础嵌入岩层的深度，可查规范确定。墙趾前基础嵌入岩层的深度，可查规范确定。墙趾前地面横坡较大时，应留出足够的襟边宽度（趾前至地面地面横坡较大时，应留出足够的襟边宽度（趾前至地面横坡的水平距离），以防止地基剪
9、切破坏。横坡的水平距离），以防止地基剪切破坏。三、排水设施：三、排水设施：目的：目的：疏干墙后土体；防止地面水下渗；防止墙后疏干墙后土体；防止地面水下渗；防止墙后积水形成积水形成静水压力静水压力等。等。1、地面排水措施：墙后地面排水沟、地面排水措施：墙后地面排水沟 夯实地表土或加设铺砌夯实地表土或加设铺砌 加固墙趾前边沟加固墙趾前边沟2、墙身排水措施：设一排或数排、墙身排水措施：设一排或数排泄水孔泄水孔 （干砌挡土墙不设）（干砌挡土墙不设）四、沉降缝与伸缩缝四、沉降缝与伸缩缝地基不均匀沉陷引起墙身开裂地基不均匀沉陷引起墙身开裂沉降缝沉降缝；墙体伸缩产生裂缝墙体伸缩产生裂缝伸缩缝（温度缝）伸缩缝
10、（温度缝）。根据地形及地质情况：根据地形及地质情况：每隔每隔10-15米设一道沉降伸缩米设一道沉降伸缩缝（兼作伸缩缝）缝（兼作伸缩缝）。填料：胶泥填塞，沥青麻筋或涂以沥青的木板（渗水填料：胶泥填塞，沥青麻筋或涂以沥青的木板（渗水量大、冻寒严重地区），当墙背为填石或冻寒不严重时，量大、冻寒严重地区），当墙背为填石或冻寒不严重时，可仅留空缝，不嵌填料。可仅留空缝，不嵌填料。6.3 土压力计算土压力计算6.3.1、作用在挡土墙上的力系、作用在挡土墙上的力系1、一般地区挡土墙受到的主要力系、一般地区挡土墙受到的主要力系 1）挡土墙自重）挡土墙自重G及位于墙上的恒载及位于墙上的恒载 2）作用于墙背上的主
11、动土压力）作用于墙背上的主动土压力Ea 3）基底的法向反力）基底的法向反力N及摩擦力及摩擦力T 4）墙面下部的被动土压力）墙面下部的被动土压力 2、浸水地区、浸水地区 还包括挡土墙及墙后填料的还包括挡土墙及墙后填料的水浮力、水浮力、静水压力、动水压力静水压力、动水压力；渗水性土作填；渗水性土作填料时，动水压力不予考虑。料时，动水压力不予考虑。3、附加力：、附加力：季节性作用于挡土墙上的各种力季节性作用于挡土墙上的各种力 如：洪水时的静水压力和浮力，动水压力，波浪冲击力，如：洪水时的静水压力和浮力，动水压力，波浪冲击力，冻胀压力，冰压力等。冻胀压力，冰压力等。4、特殊力：、特殊力：偶然出现的力偶
12、然出现的力 如：地震力、施工荷载、水流漂浮物的撞击力。如：地震力、施工荷载、水流漂浮物的撞击力。考虑原则：根据挡土墙所处的具体工作条件、最不利组合考虑原则：根据挡土墙所处的具体工作条件、最不利组合 一般地区：一般地区：仅考虑主要力系仅考虑主要力系 浸水地区：浸水地区：考虑附加力考虑附加力 地震地区：地震地区：考虑地震力考虑地震力 主动土压力：当挡土墙向外移动，土压力随之减少，直到墙主动土压力：当挡土墙向外移动，土压力随之减少，直到墙后土体沿破裂下滑而处于平衡状态时，作用于墙背的土压力。后土体沿破裂下滑而处于平衡状态时，作用于墙背的土压力。*设计中考虑主动土压力设计中考虑主动土压力6.3.2一般
13、条件下库伦主动土压力计算一般条件下库伦主动土压力计算一、一、库仑理论的要点库仑理论的要点 1、假设墙背填料为、假设墙背填料为均质均质散粒散粒体，体，仅有内摩擦力仅有内摩擦力，而，而无粘聚力无粘聚力。2、当墙背向外、当墙背向外移动移动或饶墙趾或饶墙趾转动转动，墙背填料会出现既一通过墙踵的破裂面，墙背填料会出现既一通过墙踵的破裂面，滑动面为平面。滑动面为平面。3、破裂面上的土楔，为、破裂面上的土楔，为刚性体刚性体，根据静力平衡条件，确，根据静力平衡条件，确定土楔处于定土楔处于极限平衡状态极限平衡状态时给予墙背的主动土压力。时给予墙背的主动土压力。二、二、库伦主动土压力计算库伦主动土压力计算最危险破
14、裂面：最危险破裂面：各种边界条件下的主动土压力计算：各种边界条件下的主动土压力计算：0ddEa求极值！三、库仑理论适用范围：三、库仑理论适用范围：1、概念简单明了，适用范围广。、概念简单明了，适用范围广。可以解算各种墙背情况。可以解算各种墙背情况。可求解不同墙后填料表面形状和荷载作用情况下的可求解不同墙后填料表面形状和荷载作用情况下的主动土压力。主动土压力。2、适用于砂性土，计算主动土压力与实际情况较接近。、适用于砂性土，计算主动土压力与实际情况较接近。对于粘性土、采用平面代替圆弧面，误差不大，对于粘性土、采用平面代替圆弧面，误差不大，影响因素多，缺乏实践经验影响因素多，缺乏实践经验。3、库仑
15、理论适用于、库仑理论适用于刚性挡土墙刚性挡土墙。柱板式，锚杆式和锚。柱板式，锚杆式和锚定板式柔性挡土墙需作假设。定板式柔性挡土墙需作假设。四、四、折线形墙背的土压力计算折线形墙背的土压力计算 总体思路：以墙背总体思路：以墙背转折点转折点或或衡重台衡重台为界分为上墙、下墙为界分为上墙、下墙，分别计算分别计算取两者矢量和取两者矢量和。计算上墙土压力，不考虑下墙影响。衡重式考虑是否出计算上墙土压力，不考虑下墙影响。衡重式考虑是否出现第二破裂面。现第二破裂面。下墙土压力计算：下墙土压力计算：（一）延长墙背法（一）延长墙背法：画出全墙应力分布图，画出全墙应力分布图，截取下墙部分，即为截取下墙部分，即为
16、下墙土压力。下墙土压力。（二）力多边形法（二）力多边形法：墙背土体，处于极限平衡条件下，作墙背土体，处于极限平衡条件下，作用于破裂棱体上的各力，构成力多边形。用于破裂棱体上的各力，构成力多边形。求得求得上墙上墙土压力后可土压力后可绘出下墙破裂面力多边形绘出下墙破裂面力多边形。五、粘性土土压力计算五、粘性土土压力计算 1 1、等效内摩擦角法：、等效内摩擦角法：通常将通常将内摩擦角内摩擦角与与单位粘聚力单位粘聚力换换成为比实际摩擦角值大的成为比实际摩擦角值大的“等效内摩擦角等效内摩擦角”，按砂性土，按砂性土公式来计算。公式来计算。换算原则：抗剪强度相等或土压力相等。换算原则：抗剪强度相等或土压力相
17、等。2 2、力多边形法、力多边形法：六、不同土层的土压力计算六、不同土层的土压力计算 首先求得上一土层的土压力及作用点，并近似假定：上首先求得上一土层的土压力及作用点，并近似假定：上下两土层层面平行，计算下一土层时，将上一土层视为均布下两土层层面平行，计算下一土层时，将上一土层视为均布荷载，按地面为平面时的库仑公式计算。荷载，按地面为平面时的库仑公式计算。七、有限范围填土的土压力计算七、有限范围填土的土压力计算 墙后填土按照已知滑动面滑动，并非计算的破裂面。EGasin()cos()力多边形法车辆荷载换算：车辆荷载换算：h0-换算土层厚度（换算土层厚度（m）q-车辆荷载附加荷载强度（车辆荷载附
18、加荷载强度（KN/m2）r-墙背填土的重度（墙背填土的重度（KN/m3）rqh 0G布置在LB面积内的轮载或履带荷载，kN；B破坏棱体范围内路基顶面部分的宽度，m；L挡土墙的计算长度，m，但不应超过挡土墙分段 长度。当挡土墙分段长度小于13m时，取分段长 度，并在该长度内按不利情况布置轮重。2tan30LlHa 1LBGq6.4 重力式挡墙的设计计算重力式挡墙的设计计算 设计内容：挡土墙的选型设计内容：挡土墙的选型 断面尺寸选定断面尺寸选定 挡土墙的验算挡土墙的验算 验算内容：抗滑稳定性验算验算内容：抗滑稳定性验算 抗倾覆稳定验算抗倾覆稳定验算 地基承载力及偏心距验算地基承载力及偏心距验算 墙
19、身强度验算墙身强度验算6.3.4.1抗滑稳定验算抗滑稳定验算 基底摩擦阻力抵抗挡土墙滑移的能力。基底摩擦阻力抵抗挡土墙滑移的能力。GEaEaxEazFaxazsEEGK措施：设倾斜基底；措施：设倾斜基底；设置榫形基础；设置榫形基础；其它措施（如改善地基、改变墙身断其它措施（如改善地基、改变墙身断面尺寸）等。面尺寸）等。EaEanEatGGnGtnttatannsGEEGK0000sincossincosaGaaEfaaEaGaa当墙底设有逆坡时当墙底设有逆坡时6.3.4.2抗倾覆稳定验算抗倾覆稳定验算 为保证挡土墙抗倾覆稳定性，为保证挡土墙抗倾覆稳定性，应验算他抵抗墙身绕墙趾向应验算他抵抗墙身
20、绕墙趾向外转动倾覆的能力。外转动倾覆的能力。GEaEaxEazZfXfX0措施：措施：增大稳定力矩，减小倾覆力矩。增大稳定力矩，减小倾覆力矩。1）拓宽墙趾，增加稳定力臂。）拓宽墙趾，增加稳定力臂。2）改变墙面及墙背坡度。）改变墙面及墙背坡度。改缓墙面坡度改缓墙面坡度增加稳定力臂增加稳定力臂 改陡俯斜墙背，改缓仰斜墙背改陡俯斜墙背，改缓仰斜墙背 减少土压力减少土压力 3）改变墙身断面类型）改变墙身断面类型 改为衡重式或墙后设卸荷平台。改为衡重式或墙后设卸荷平台。6.3.4.3挡土墙的地基承载力及基底偏心距验算挡土墙的地基承载力及基底偏心距验算 n为了保证挡土墙基底应力不超过地基承载力为了保证挡土
21、墙基底应力不超过地基承载力基底应力基底应力验算。验算。n为避免挡土墙不均匀沉陷为避免挡土墙不均匀沉陷控制基底合力偏心矩。控制基底合力偏心矩。当当eB/6时时当当eB/6时时基底最大压力基底最大压力pmax1.2fk满足承载力及减小偏心距的措施满足承载力及减小偏心距的措施:1)加宽墙趾或扩大基础加宽墙趾或扩大基础,以加大承压面积以加大承压面积,调整偏心距调整偏心距.2)人工加固地基或换土人工加固地基或换土,以提高地基承载力以提高地基承载力.3)调整墙背坡度或断面形式调整墙背坡度或断面形式,以减少偏心距以减少偏心距.6.3.4.4 墙身材料强度验算墙身材料强度验算验算截面：墙身底部验算截面：墙身底部 墙高一半墙高一半 上、下墙交界处上、下墙交界处 验算项目：验算项目：应力应力 剪应力剪应力 法向应力法向应力 偏心距偏心距
