挡土墙设计规范SL文档格式.docx
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抗浮稳定计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（76）
地基整体稳定计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（76）
地基沉降计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（77）
7结构计算┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（79）
一般规定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（79）
结构应力分析┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（81）
8地基处理┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（84）
一般规定┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（84）
岩石地基处理┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（84）
土质地基处理┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈（85）
1总则
1.0.1水工挡土墙主要是指附属于水工建筑物的挡土建筑物。
根据国内各类水利水电工程的资料统计，挡土墙主要作为水闸、涵洞、泵站等水工建筑物的翼墙、岸墙，以及其它需要阻止土体崩塌的挡土建筑物。
至于水库溢洪道进水口、水电站进水口、水库岸坡、船闸的闸室墙及导航墙等挡土建筑物，在结构上虽具有与水工挡土墙相似的特点，但因国家还有其它现行的标准，因此其设计还应符合国家现行有关标准的规定。
挡土墙是水利水电工程中面广量大的建筑物，几乎在所有防洪、治涝、灌溉、供水、航运、发电等水利水电工程中都是不可缺少的。
它不但具有挡土作用，而且还兼有挡水、导水和侧向防渗等多种功能，应用广泛和运用条件复杂是水工挡土墙的两个显着特点。
由于挡土墙的功能各异，且地基条件的优劣、墙后填土的高低等因素各不相同，加之国民经济发展水平在各发展阶段的差异，因此水工挡土墙至今一直没有一个统一的设计标准。
本规范是在总结20世纪50年代以来我国水利水电工程建设实践经验的基础上编制而成的，目的是为了适应水利水电工程建设的需要，统一水工挡土墙的设计标准和技术要求，提高水工挡土墙的设计水平。
由于挡土墙在水利水电工程的工程量和造价中占有较大的比重，因此挡土墙设计必须做到安全可靠、经济合理两个方面的要求。
1.0.2本条规定了本规范适用范围为1～3级水工建筑物中的挡土墙以及独立布置的1～4级水工挡土墙设计，其适用范围不受地区性和地基条件的限制；
对于4、5级水工建筑物中的挡土墙以及独立布置的5级水工挡土墙设计，可参照本规范使用。
这一规定，对于新建的水工挡土墙设计，或是水工挡土墙扩建设计，都是合适的。
但是对于水工挡土墙的加固，有时需要采取相应的工程措施才能满足要求。
至于修建在湿陷性黄土、膨胀土等特殊土质地基上的水工挡土墙地基处理设计，以及修建在地震区或寒冷、严寒地区的挡土墙设计，还应符合国家现行有关标准的规定。
特别说明，本规范不适用于临时性挡土墙设计。
广大工程技术人员在长期的水利水电工程建设实践中积累了丰富的经验，推出了各种新型的挡土墙结构型式。
为适应水利水电工程建设发展的需要，一些有特殊要求的水工挡土墙或受力复杂的组合式挡土结构相继出现。
对于这类非常规类型的挡土墙，其设计、施工都面临新的情况，存在新的问题，因此要求在这类挡土墙设计中进行专门研究。
1.0.3水工挡土墙设计所需要的各项基本资料主要包括工程所在地的气象、水文、地形、地质、试验资料，以及工程施工条件、运用要求等。
气象资料主要是指降雨、风力、气温资料等；
水文资料主要是指水位、流量、潮汐、泥沙、冰情资料等；
地形资料主要是指两岸资料等；
地质资料主要是指工程地质、水文地质、地震烈度资料等；
试验资料主要是指岩石试验、土工试验资料等；
工程施工条件主要是指材料来源、对外交通运输、施工机具设备、水电供应条件等；
运用要求主要是指水利水电工程挡水、泄洪或控制泄水，以及其它综合利用的要求等。
对于不同的挡土墙设计，所需的各项基本资料要求是不同的，设计时应根据不同的要求，搜集设计需要的各项基本资料。
当然，这
些基本资料并不是专门为挡土墙设计搜集的，而是在搜集所属水利水电工程设计基本资料时一并进行，但要兼顾到挡土墙设计的特点和要求。
20世纪50年代以来，随着水利水电工程建设的不断发展，各种新结构、新工艺、新材料也不断地出现。
但无论采用何种新结构、新工艺、新材料，都应满足技术先进、安全可靠、经济合理、实用耐久、管理方便的要求。
值得引起注意的是，我国沿海地区20世纪50年代末和60年代初修建的一些水利水电工程，因历史的原因而忽视耐久性的要求，后来陆续发生混凝土碳化、钢筋锈蚀进而引起顺筋裂缝等问题，影响到工程的安全和使用寿命，因而不得不进行加固处理，这是一个教训。
1.0.5本规范中直接引用了国家和行业现行的部分标准，由于国内标准体系尚在进一步完善，一些标准也正在修订之中，因此，在使用中应密切注意这些标准的最新版本，以确保这些标准使用的有效性。
1.0.6本条是现行水利行业标准《水利技术标准编写规定》（SL1－2002）规定引用的典型用语。
除了本规范直接引用的标准外，与本规范有关的现行国家和行业标准还有：
《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）；
《岩土工程勘察规范》（GB50021－2001）；
《工程岩体分级标准》（GB50218－94）；
《泵站设计规范》（GB/T50265－97）；
《堤防工程设计规范》（GB50286－98）；
《灌溉与排水工程设计规范》（GB50288－99）；
《中国地震动参数区划图》（GB18306－2001）；
《土的分类标准》（GBJ145－90）；
《中小型水利水电工程地质勘察规范》（SL55－2005）；
《水工混凝土结构设计规范》（SL/T191－96）；
《水工建筑物抗震设计规范》（SL203－97）；
《水工建筑物抗冰冻设计规范》（SL211－98）；
《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303－2004）；
《水工建筑物荷载设计规范》（DL5077－97）；
《建筑地基处理技术规范》（JGJ79－91）；
《建筑桩基技术规范》（JGJ94－94）等。
3级别划分与设计标准
级别划分
3.1.1挡土墙是水工建筑物的一部分，由于水工建筑物都有挡水要求，若一旦失事，下游地区将遭受巨大的损失，作为水工建筑物组成部分的岸墙、翼墙等主要挡土建筑物，与所属水工建筑物的安全密切相关。
又由于所属水工建筑物具有挡水、泄水、引水、抽水、排水、通航、发电，以及实现河（渠）道与道路或河（渠）道与河（渠）道立体交叉等不同功能，水工挡土墙为满足所属水工建筑物的这些功能，除具有防止土体崩塌的作用外，往往还具有挡水、导水、侧向防渗等多种作用。
因此，水工挡土墙设计级别也应随所属水工建筑物的级别相应确定。
需要说明的是，挡土墙作为水工建筑物的一部分，也有主要和次要之分。
一般情况下，次要建筑物中的挡土墙失事后一般不致直接危及主体建筑物的安全且便于修复时，其设计级别可相应降低。
但是，处于水工建筑物防渗段范围内的岸墙、翼墙等，以及一旦失事将直接危及水工建筑物安全或严重影响工程效益的挡土墙，都属于主要建筑物中的挡土墙，其设计级别应与所属主体建筑物的设计级别相同。
本规范表3.1.1对水工挡土墙的设计级别划分是与GB50201－94表和SL252－
2000表2.2.1的规定是一致的。
各类水工建筑物的级别已分别由GB50288－99、GB50286－98、GB/T50265－97和SL252－
2000、SL265－2001、SL253－2000等现行有关标准的规定确定，由于水工挡土墙是所属水工建筑物的一部分，因此，在按本规范3.1.1条确定水工挡土墙的设计级别时，应根据上述标准的规定先确定所属水工建筑物的级别。
3.1.2在水利水电工程中，还有一类挡土墙，它们是独立布置的，并不与所属建筑物有较大的关联，例如水利水电工程区内进场道路的路基挡土墙、移民区构筑的庄台、水土保持设施中的挡土墙等。
对于这类独立布置的挡土墙级别确定，应根据其重要性分析确定。
这类水工挡土墙的级别划分，均应符合GB50201－94和SL252－2000的规定。
3.1.3现行的城建行业标准《城市防洪工程设计规范》（CJJ50－92）条规定，防洪建筑物级别根据城市等别及其在工程中的作用和重要性划分为四级，详见表1。
表1防洪建筑物级别
城市等别
永久性建筑物级别
临时性建筑物级别
主要建筑物
次要建筑物
一
1
3
4
二
2
三
四
－
注：
1、主要建筑物系指失事后使城市遭受严重灾害并造成重大经济损失的建筑物，例如堤防、防洪闸等；
2、次要建筑物系指失事后不致造成城市灾害或者造成经济损失不大的建筑物，例如丁坝、护坡、谷坊；
3、临时性建筑物系指防洪工程施工期间使用的建筑物，例如施工围堰等。
由表2可以看出，按照CJJ50－92规定的防洪建筑物级别，与国家现行有关标准的规定有差别。
一是按照城市等别只分为四等；
二是四等城市的永久性次要建筑物为4级，而国家现行有关标准中都规定为5级；
高于国家现行的有关标准，这主要是考虑到城市防洪工程的重要性所确定的。
为此，本规范3.1.2条规定，城市防洪工程中水工挡土墙的级别，应按CJJ50－92的规定确定。
3.1.4位于防洪（挡潮）堤上的水工建筑物，其重要性与防洪（挡潮）堤是一样的。
有的防洪（挡潮）堤上的水工建筑物即便规模不大，但一旦失事，其严重后果就象防洪（挡潮）堤的失事一样，且较难修复，因此防洪（挡潮）堤上的水工建筑物级别只能高于或至少等于防洪（挡潮）堤的级别，而绝对不能低于防洪（挡潮）堤的级别。
对于防洪（挡潮）堤上水工建筑物的挡土墙（岸墙、翼墙），如果失事后将直接危及该水工建筑物的安全，则挡土墙的设计级别应与该水工建筑物的设计级别相同。
与防洪（挡潮）堤交汇的跨河建筑物，其重要性与防洪（挡潮）堤也是一样的，而处于跨河建筑物防渗段范围内的挡土墙，若一旦失事，就像跨河建筑物失事一样，后果不堪设想，因此，跨河建筑物防渗段范围内挡土墙的设计级别应与该跨河建筑物的设计级别相同。
3.1.5对于2、3级水工挡土墙（如岸墙、翼墙等），若失事后直接危及所属水工建筑物的安全，经论证后可提高一个设计级别。
对采用实践经验较少的新型挡土墙结构，即使失事后不会直接危及所属水工建筑物的安全，为积累建设经验，避免较大损失，这类挡土墙经论证也可提高一个设计级别。
当然，这些挡土墙的级别提高，除了进行论证外仍需经有关部门批准。
3.1.6在水利水电枢纽工程中，当挡土墙与两个或两个以上不同级别的水工建筑物相关联时，可以按照较高级别水工建筑物确定挡土墙的级别。
如与2级建筑物和3级建筑物之间连接的挡土墙，可以按照2级建筑物的挡土墙定级。
当然，仍应按是否属于主要或次要挡土墙进行分析确定。
设计标准
3.2.1水工挡土墙分为有挡水要求和无挡水要求两类。
除设计允许水流从墙顶漫溢的挡土墙外，其他有挡水要求的永久性挡土墙除了具有防止土体崩塌作用外，其结构稳定和墙顶超高等都与洪水标准相关。
由于这类挡土墙与所属的水工建筑物一起承担着挡水的任务，因此其设计洪水标准应与所属水工建筑物的洪水标准一致。
无挡水要求的永久性挡土墙，例如位于防洪水位以上的挡土墙，当然不作设计洪水标准的规定。
位于水工建筑物上、下游河道内的挡土墙，例如作为河道护岸的挡墙等，其洪水标准应与水工建筑物上、下游河道的设计洪水标准一致。
位于挡洪建筑物上游的翼墙，属于挡洪建筑物上游的一部分，其洪水标准只能与所属挡洪建筑物的设计洪水标准相同，而绝对不能低于挡洪建筑物的设计洪水标准。
位于水工建筑物下游的翼墙，作为水工建筑物下游的一部分，其设计洪水标准亦应与所属水工建筑物的设计洪水标准相同，只是防洪水位值与上游的防洪水位值不一样。
如泄洪建筑物泄洪时下游的洪水水位较高，但许多情况下泄洪建筑物下游消能防冲设施的安全性往往受始流条件控制，而下游翼墙墙前水位的高低对其结构的稳定又有较大的影响，因此泄洪建筑物下游的翼墙还应考虑相应于下游消能防冲设施设计洪水标准时可能出现的不利情况。
设计洪水标准往往决定了水工建筑物的规模和安全标准，挡土墙作为水工建筑物的重要组成部分，其设计洪水标准应与同级水工建筑物的设计洪水标准一致。
提高一个设计级别时，其面临洪水的机率却是与主体建筑物是一致的，因此即使按本规范3.1.5条的规定提高一个设计级别后，挡土墙的设计洪水标准仍应与其同级水工建筑物的设计洪水标准相一致。
3.2.2对于不允许水流从墙顶漫溢的水工挡土墙，兼有挡土和挡水的双重任务，如水工建筑物上游的翼墙，在所属水工建筑物关闸挡水时，无论是在正常蓄水位或最高挡水位条件下，由于风力作用，墙前均会出现波浪（立波或破碎波波型），因此翼墙的墙顶高程不应低于正常蓄水位（或最高挡水位）加波浪计算高度与相应安全加高值之和。
当所属水工建筑物系泄水建筑物，遇到设计洪水位（或校核洪水位）必须开闸泄水时，由于流速的影响，水面不会形成较高的波浪，至少不会形成立波波型，因此翼墙的墙顶高程不应低于设计洪水位（或校核洪水位）与相应安全加高值之和。
本规范表3.2.2规定的水工挡土墙墙顶安全加高下限值与SL265－2001的规定是对应的，当所属水工建筑物关门挡水时，计及波浪计算高度；
开闸泄洪时，不计波浪计算高度。
为了不致使上游来水（特别是洪水）漫过翼墙的墙顶，危及所属水工建筑物的安全，上述挡水和泄水两种情况下的安全保证条件应同时得到满足。
3.2.3由于城市防洪工程的级别划分与国家现行有关标准的规定不一致，因此，本规范规定，城市防洪工程中的水工挡土墙，其墙顶的安全加高值，应按现行的城建行业标准CJJ50－92的规定确定。
3.2.4现行的国家标准GB18306－2001的适用范围是“新建、扩建、改建一般建设工程的抗震设防，以及编制社会经济发展和国土利用规划”。
因此，位于《中国地震动参数区划图》相应区域内的任何水工建筑物，其抗震设防标准都不能任意改变。
水工挡土墙抗震设计标准应与所属水工建筑物的抗震设计标准相同，即使按照本规范3.1.4条的规定提高一个设计级别时，其抗震设计标准仍应保持不变，但根据国家现行有关法规规定需要提高抗震设计标准的情况除外，例如对于重要的1级水工建筑物经论证并报上级主管部门批准需要提高其抗震设计标准的情况，以及经省级以上地震部门核定需要提高抗震设计标准的情况等。
3.2.5砌石结构是水工挡土墙常用的、也是最古老的结构型式，由于石料的强度往往高于其粘结材料强度，因此砌石结构多为重力式或半重力式挡土墙。
对于这类结构，其墙身结构强度需要按偏心受压或剪切受力状态验算。
由于SL25－2006已有规定，因此砌石结构在结构强度验算时，其结构构件强度安全系数均可按该标准的规定采用。
3.2.6混凝土结构也是常用水工挡土墙结构型式，由于混凝土属于塑性材料，且抗拉强度也不高，也多为重力式或半重力式挡土墙。
对于这类结构，其墙身结构强度也需要按偏心受压或剪切受力状态验算。
钢筋混凝土结构强度高，结构构件的尺寸可大大缩小，适用于除重力式和半重力式以外的各种挡土墙结构型式，因此钢筋混凝土结构在水工挡土墙应用较广泛。
由于构件尺寸相对较小，因此钢筋混凝土结构的挡土墙除了应根据其受力条件验算其强度外，还应按其使用条件的需要，验算结构
构件的抗裂要求或最大裂缝开展的宽度，以保证结构构件安全和使用功能。
混凝土和钢筋混凝土结构构件的强度安全系数，以及钢筋混凝土结构构件的抗裂和最大裂缝开
展宽度验算的安全系数，在SDJ20－78中已有规定，设计中可直接按该标准的规定采用。
3.2.7沿挡土墙基底面的抗滑稳定安全系数，反映了挡土墙是否安全与经济的指标。
而对于抗滑稳定安全系数允许值的合理规定，涉及了所采用的计算理论、计算方法、计算指标，以及国家的技术经济政策。
如果规定的抗滑稳定安全系数允许值过于偏高或偏低，将导致工程的浪费或不安全。
因此，在实际应用中，未经充分论证，不应任意提高或降低规范规定的抗滑稳定安全系数的允许值。
本规范表规定的沿挡土墙基底面抗滑稳定安全系数的允许值GB50286－98以及SL265－
2001的规定是与之对应的。
但必须指出，表3.2.7规定的沿挡土墙基底面抗滑稳定安全系数允许值应与表中规定的相应计算公式配套使用，切不可将表中规定的允许值用来检验非表中规定的其它公式计算成果。
3.2.8由于挡土墙底板以下的土质地基和墙后回填土两个部分联在一起，其稳定计算的边界条件比较复杂，还有深层抗滑稳定问题。
因此，对于挡土墙的地基整体稳定可采用瑞典圆弧滑动法计算。
按瑞典圆弧滑动法计算的挡土墙深层抗滑稳定安全系数也应满足表规定的允许值。
土质地基上的建筑物经常遇到持力层内夹有软弱土层的情况。
由于软弱土层抗剪强度低，在水平向荷载作用下，有可能产生沿软弱土层的滑动，因此当土质地基持力层内夹有软弱土层时，还应采用折线滑动法（复合圆弧滑动法）对软弱土层进行整体抗滑稳定验算。
按折线滑动法（复合圆弧滑动法）计算的挡土墙深层抗滑稳定安全系数也应满足表3.2.7规定的允许值。
折线滑动法（复合圆弧滑动法）可参见有关土力学、地基与基础的设计计算手册。
3.2.9对于岩石地基上的挡土墙，当地基中存在软弱结构面时，需要核算沿软弱结构面滑动的整体稳定安全系数。
岩石地基上挡土墙的整体稳定性通常是按照抗剪断方法来进行核算的。
根据有关设计单位的经验，如果这时的整体稳定安全系数允许值仍然按照本规范表中按公式计算时的规定采用，是偏于保守的。
但是究竟可以降低多少，还缺乏一定的实践经验。
考虑到一些设计单位已经按照表中的允许值降低甚至降低采用，且工程还是安全的，经本规范送审稿审查会研究，建议岩石地基上的挡土墙沿软弱结构面整体滑动时，按抗剪断计算的稳定安全系数允许值，可按表中按公式计算时规定的允许值降低采用。
至于降低的数值，可根据工程实践经验和地质条件研究确定，本规范暂不作规定。
3.2.10有锚碇墙的板桩式挡土墙是依靠作用在插入地基的板桩和置入墙后填土内可能滑动面以外锚碇墙上的被动土压力来维持结构整体稳定的，其锚碇墙的抗滑稳定安全系数应按本规范表的规定采用。
3.2.11按照SL/T225－98的规定，加筋式挡土墙在验算沿水平向的抗滑稳定性和按圆弧滑动法验算整体深层抗滑稳定性时，不论挡土墙的级别和荷载组合情况，其抗滑稳定安全系数均应大于等于
。
本规范编制时认为，抗滑稳定安全系数大于等于是合适的，同时加筋式挡土墙目前在级
别较高的工程中应用较少，暂时不考虑挡土墙的级别也是可以的。
但是，对于荷载组合情况，即在基本荷载组合和特殊荷载组合时，应有所区别。
参考土质地基上的其他类型挡土墙的抗滑稳定安全系数允许值的取值范围，在基本荷载组合和特殊荷载组合时差距约在～之间，因此，本规范规定，在基本荷载作用下加筋式挡土墙的抗滑稳定安全系数允许值采用，特殊荷载作用下的抗滑稳定安全系数允许值采用。
3.2.12SL265－2001规定，对于土质地基上的挡土墙，其抗倾覆稳定是由地基稳定性和控制基底大小应力的比值来保证的，GB50286－98中规定，防洪墙（即挡土墙）按堤防工程级别分为5级，正常运用期的抗倾覆稳定安全系数允许值为～之间，非正常运用期的抗倾覆稳定安全系数允许值为～之间，两个标准的规定不统一。
抗滑稳定和抗倾覆稳定都是衡量挡土墙安全性的重要指标，对工程投资有直接影响，按建筑物级别分级取用抗倾覆稳定安全系数较为合理。
因此，本规范
3.2.12条规定的挡土墙抗倾覆稳定安全系数允许值与GB50286－98是一致的。
3.2.13岩基上翼墙抗倾覆稳定安全系数允许值的确定，以在各种荷载作用下不倾倒为原则，但应有一定的安全储备。
参照现行有关规范对抗倾覆稳定安全系数允许值的规定，本规范规定，1～3级水工挡土墙，在基本荷载组合条件下，抗倾覆稳定安全系数不应小于，4级水工挡土墙抗倾覆稳定安全系数不应小于；
在特殊荷载组合条件下，抗倾覆稳定安全系数不应小于。
3.2.14对于挡土墙来说，空箱式挡土墙的抗浮稳定性要求是个特例。
参照现行有关标准的规定，本规范条规定，不论挡土墙的级别和地基条件，在基本荷载组合条件下，其抗浮稳定安全系数不应小于；
在特殊荷载条件下，其抗浮稳定安全系数不应小于。
4工程布置
一般规定
4.1.1水工挡土墙是水利水电工程中的重要构筑物，其作用除了防止土体崩塌外，主要是与所属水工建筑物一起承担防洪、治涝、灌溉、供水、通航、发电等任务，具有挡水、导水和侧向防渗等作用。
因此，应根据所属水工建筑物的地形、地质、水流等条件，以及所属枢纽工程中各建筑物的功能、特点、运用要求等，合理安排好挡土墙与其它建筑物的相对位置。
如能布置紧凑协调，就可组成整体效益最大的有机联合体，以充分发挥整个枢纽工程的作用；
反之，不仅影响整个枢纽工程的正常运用，而且还将增加枢纽工程中各建筑物的施工难度和工程造价。
尤其是岸墙和翼墙的布置，不仅影响水流和侧向防渗条件，而且事关整个工程的安全，一些水工建筑物的失事，往往是由于翼墙或岸墙的破坏，造成的所属水工建筑物随之破坏的严重后果。
4.1.2水利水电工程中挡土构筑物的种类较多，有用以连接所属水工建筑物上、下游两岸并兼有挡土、挡水、导水和侧向防渗作用的翼墙，有为满足所属水工建筑物防止土体崩塌和侧向渗流而设置的岸墙，有河（渠）道两岸的直立墙（如驳岸），也有道路两侧、移民区庄台和水土保持区的挡墙等。
本规范中将水工挡土墙按其在所属建筑物中的位置及功能要求分为翼墙、岸墙和挡墙三类。
4.1.3水工挡土墙型式很多，主要有重力式、半重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、空箱式、板桩式、锚杆式和加筋式等断面结构型式，还有将以上两种及两种以上基本结构型式合并的组合式结构。
设计中应如何选用挡土墙
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