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规范挡土墙

挡土墙

541—般规定

1挡土墙类型应综合考虑工程地质、水文地质、冲刷深度、荷载作用情况、环境条件、施工条

件、工程造价等因素,按表5.4.1规定选用。

表5.4.1各类挡土墙适用条件

挡墙类型

适用条件

重力式挡土墙

适用于一般地区、浸水地区和地震地区的路肩、路堤和路堑等支挡工程。

墙高不宜超过12m干砌挡土墙的高度不宜超过6m高速公路、一级公路不应采用干砌挡土墙。

半重力式挡土墙

适用于不宜采用重力式挡土墙的地下水位较高或较软弱的地基上。

墙高不宜超过8m

悬臂式挡土墙

宜在石料缺乏、地基承载力较低的填方路段采用。

墙高不宜超过5m

扶壁式挡土墙

宜在石料缺乏、地基承载力较低的填方路段采用。

墙高不宜超过15m

锚杆挡土墙

宜用于墙高较大的岩质路堑地段。

可用作抗滑挡土墙。

可采用肋柱式或板壁式单级墙或多级墙。

每级墙高不宜大于8m多级墙的上、下级墙体之间应设置宽度不小于2m的平台。

宜使用在缺少石料地区的路肩墙或路堤式挡土墙,但不应建筑于滑坡、坍塌、软土及膨胀土地区。

可采用肋柱式

锚定板挡土墙

或板壁式,墙高不宜超过10m肋柱式锚定板挡土墙可采用单级墙或双级墙,每级墙高不宜大于6m上、下级墙体之

间应设置宽度不小于2m的平台。

上下两级墙的肋柱宜交错布置。

用于一般地区的路肩式挡土墙、路堤式挡土墙。

但不应修建在滑坡、水流冲刷、崩塌等不良地质地段。

高速公路、

加筋土挡土墙

一级公路墙高不宜大于12m二级及二级以下公路不宜大于20m当采用多级墙时,每级墙高不宜大于10m上、下级

墙体之间应设置宽度不小于2m的平台。

桩板式挡土墙

用于表土及强风化层较薄的均质岩石地基、挡土墙高度可较大,也可用于地震区的路堑或路堤支挡或滑坡等特殊地段的治理。

2在勘测设计阶段,应对挡土墙地基基础进行综合地质勘察,查明地基地质条件和地基承载能

力。

设计中应分析预测挡土墙建设对环境产生的影响,确定必要的环境保护方案和植物措施;在施工

阶段应采用合理施工方法,尽量减少对环境和相邻路基段的不利影响。

3挡土墙可采用锥坡与路堤连接,墙端应伸入路堤内不应小于0.75m,锥坡坡率宜与路堤边坡

一致,并宜采用植草防护措施。

挡土墙端部嵌入路堑原地层的深度,土质地层不应小于1.5m;风化

软质岩层不应小于1.0m;微风化岩层不应小于0.5m。

4应根据挡土墙墙背渗水量合理布置排水构造。

具有整体式墙面的挡土墙应设置伸缩缝和沉降

缝。

5挡土墙墙背填料宜采用渗水性强的砂性土、砂砾、碎(砾)石、粉煤灰等材料,严禁采用淤

泥、腐殖土、膨胀土,不宜采用粘土作为填料。

在季节性冻土区,不应采用冻胀性材料做填料。

6路肩式挡土墙的顶面宽度不应占据硬路肩、行车道及路缘带的路基宽度范围,并应设置护栏。

高速公路和一级公路的护栏设计应符合《高速公路交通安全设施及施工技术规范》的有关规定。

542荷载

1本规范采用以极限状态设计的分项系数法为主的设计方法。

2挡土墙构件承载能力极限状态设计采用的一般表达式:

oSR(5.4.2-1)

Rk

RR(,d)(5.4.2-2)

f

式中:

o――结构重要性系数,按表5.4.2-1的规定采用;

S作用(或荷载)效应的组合设计值;

R——挡土墙结构抗力函数;

Rk――抗力材料的强度标准值;

f——结构材料、岩土性能的分项系数;

d——结构或结构构件几何参数的设计值,当无可靠数据时,可采用几何参数标准值。

墙高

公路等级

高速公路、一级公路

二级及以下公路

>m

表5.4.2-1

结构重要性系数

0

3施加于挡土墙的作用(或荷载),按性质分列于表5.4.2-2

表5.4.2-2荷载分类

作用(或荷载)分类

作用(或荷载)名称

永久作用(或荷载)

挡土墙结构重力

填土(包括基础襟边以上土)重力

填土侧压力

墙顶上的有效永久荷载

墙顶与第二破裂面之间的有效荷载

计算水位的浮力及静水压力

预加力

混凝土收缩及徐变

基础变位影响力

可变作用(或

荷载)

基本可变作用

(或荷载)

车辆荷载引起的土侧压力

人群荷载、人群荷载引起的土侧压力

其他可变作用

(或荷载)

水位退落时的动水压力

流水压力

波浪压力

冻胀压力和冰压力

温度影响力

施工荷载

与各类型挡土墙施工有关的临时荷载

偶然作用(或荷载)

地震作用力

滑坡、泥石流作用力

作用于墙顶护栏上的车辆碰撞力

4荷载效应组合

作用在一般地区挡土墙上的力,可只计算永久作用(或荷载)和基本可变作用(或荷载),浸水

地区、地震动峰值加速度值为g及以上的地区、产生冻胀力的地区等,尚应计算其它可变作用(或荷

载)和偶然作用(或荷载),作用(或荷载)组合可按表542-3进行。

表5.4.2-3常用作用(或荷载)组合表

组合

作用(或荷载)名称

I

挡土墙结构重力、墙顶上的有效永久荷载、填土重力、填土侧压力及其他永久荷载组合

II

组合I与基本可变荷载相组合

III

组合II与其他可变荷载、偶然荷载相组合

注:

1)洪水与地震力不同时考虑;

3)车辆荷载与地震力不同时考虑;

5挡土墙上受地震力作用时,应符合现行《公路工程抗震设计规范》的规定。

6用于具有明显滑动面的抗滑挡土墙,荷载计算应符合第、节的有关规定。

泥石流地段的路基

挡土墙,应符合第节的规定。

7浸水挡土墙墙背为岩块和粗粒土(粉砂除外)时,可不计墙身两侧静水压力和墙背动水压力。

8墙身所受浮力,应根据地基地层的浸水情况按下列原则确定:

1)砂类土、碎石类土和节理很发育的岩石地基,按计算水位的100%十算。

2)岩石地基按计算水位的50%十算。

9作用在墙背上的主动土压力,可按库仑理论计算。

应进行墙后填料的土质试验,确定填料的

物理力学指标,当缺乏可靠试验数据时,填料内摩擦角可参照表542-4选用。

表5.4.2-4填料内摩擦角或综合内摩擦角(°)

填料种类

综合内摩擦角

©0

内摩擦角

©

重度

kN/m3

粘性土

墙高HK6m

35〜40

17〜18

墙高H>6m

30〜35

碎石、不易风化的块石

45〜50

18〜19

大卵石、碎石类土、不易风化的岩石碎块

40〜45

18〜19

小卵石、砾石、粗砂、石屑

35〜40

18〜19

中砂、细砂、砂质土

30〜35

17〜18

注:

填料重度可根据实测资料作适当修正,计算水位以下的填料重度采用浮重度。

10挡土墙前的被动土压力可不计算,当基础埋置较深且地层稳定、不受水流冲刷和扰动破坏时,

可计入被动土压力,但应按表5.4.2-5的规定计入作用分项系数。

11车辆荷载作用在挡土墙墙背填土上所引起的附加土体侧压力,可按式(5.4.2—3)换算成等

代均布土层厚度计算:

h0q(5.4.2—3)

2m,取20kN/m2;墙高大于10m,取10kN/m2;墙

式中:

h。

一一换算土层厚度(m);

q车辆荷载附加荷载强度,墙高小于

高在2m~10m之内时,附加荷载强度用直线内插法计算。

用m作用于栏杆扶手上的竖向力采用1kN/m。

3

墙背填土的重度(kN/m)。

12挡土墙按承载能力极限状态设计时,除另有规定外,常用作用(或荷载)分项系数可按表542-5的规定采用。

表5.4.2-5承载能力极限状态作用(或荷载)分项系数

情况

荷载增大对挡土墙结构起有利作用时

荷载增大对挡土墙结构起不利作用时

组合

1,11

III

I,II

III

垂直恒载

G

恒载或车辆荷载、

人群荷载

的主动土压力

Q1

被动土压力

Q2

水浮力

Q3

静水压力

Q4

动水压力

Q5

5.4.3基础设计与稳定性计算

1基底合力的偏心距e0可按下式计算:

式中:

M――作用于基底上的垂直力组合设计值(kN/m);

Md――作用于基底形心的弯矩组合设计值(MPa。

2挡土墙地基计算时,各类作用(或荷载)组合下,作用效应组合设计值计算式中的作用分项

eo

Nd

系数,除被动土压力分项系数

Q2

0.3外,其余作用(或荷载)的分项系数规定均等于

3基底压应力?

应按下列公式计算:

 

位于岩石地基上的挡土墙

B2Nd门

e时,i,20(543-3)

63i

B

e°(543-4)

2

式中:

i――挡土墙趾部的压应力(kPa);

2――挡土墙踵部的压应力(kPa);

B――基底宽度(m),倾斜基底为其斜宽;

A――基础底面每延米的面积,矩形基础为基础宽度BX1(mi)o

基底合力的偏心距eo,对土质地基不应大于B/6;岩石地基不应大于B/4o基底压应力不应大于基底的容许承载力°;基底容许承载力值可按现行《公路桥涵地基与基础设计规范》的规定采用,

当为作用(或荷载)组合川及施工荷载时,且0>150kPa时,可提高25%

4挡土墙宜采用明挖基础。

基底建筑在大于5%纵向斜坡上的挡土墙,基底应设计为台阶式。

基础位于横向斜坡地面上时,前趾埋入地面的深度和距地表的水平距离应满足表5.4.3-1的要求。

表5.4.3-1斜坡地面基础埋置条件

土层类别

最小埋入深度h(m)

距地表水平距离L(m)

较完整的硬质岩石

一般硬质岩石

软质岩石

土质

5基础的埋置深度应符合下列要求:

1)当冻结深度小于或等于1m时,基底应在冻结线以下不小于m,并应符合基础最小埋置深度

不小于1m的要求。

2)当冻结深度超过1m时,基底最小埋置深度不小于m,还应将基底至冻结线以下m深度范围

的地基土换填为弱冻胀材料。

3)受水流冲刷时,应按路基设计洪水频率计算冲刷深度,基底应置于局部冲刷线以下不小于1

m。

4)路堑式挡土墙基础顶面应低于路堑边沟底面不小于m。

5)在风化层不厚的硬质岩石地基上,基底一般应置于基岩表面风化层以下;在软质岩石地基,基底最小埋置深度不小于1mo

6挡土墙的滑动稳定方程与抗滑稳定系数按下列公式计算:

1)滑动稳定方程:

(543-5)

式中:

G――作用于基底以上的重力(kN),浸水挡土墙的浸水部分应计入浮力;

Ey墙后主动土压力的竖向分量(kN);

Ex――墙后主动土压力的水平分量(kN);

Ep=0;

Ep――墙前被动土压力的水平分量(kN),当为浸水挡土墙时,

地基土的分类

摩擦系数口

软塑粘土

硬塑粘土

砂类土、粘砂土、半干硬的粘土

砂类土

碎石类土

软质岩石

硬质岩石

2)抗滑动稳定系数Kc按下式计算:

表543-2基底与基底土间的摩擦系数卩

式中:

N——作用于基底上合力的竖向分力(kN),浸水挡土墙应计浸水部分的浮力;

7挡土墙的倾覆稳定方程与抗倾覆稳定系数按下列公式计算:

1)倾覆稳定方程:

式中:

Zg

墙身重力、基础重力、基础上填土的重力及作用于墙顶的其它荷载的竖向力合力重心

到墙趾的距离(m)

乙一一墙后主动土压力的竖向分量到墙趾的距离(m)

Zy――墙后主动土压力的水平分量到墙趾的距离(m)

Zp――墙前被动土压力的水平分量到墙趾的距离(m)

2)抗倾覆稳定系数K0按下式计算:

 

8在本规范规定的墙高范围内,验算挡土墙的抗滑动和抗倾覆稳定时,稳定系数不宜小于表

543-3的规定。

表5.4.3-3抗滑动和抗倾覆的稳定系数

荷载情况

验算项目

稳定系数

荷载组合I、II

抗滑动

抗倾覆

荷载组合III

抗滑动

抗倾覆

施工阶段验算

抗滑动

抗倾覆

9设置于不良土质地基、表土下为倾斜基岩地基及斜坡上的挡土墙,应对挡土墙地基及填土

的整体稳定性进行验算,其稳定系数不应小于。

5.4.4重力、半重力式挡土墙设计计算

1构造要求

1)墙顶宽度,当墙身为混凝土浇筑时,不应小于0.4m;当为浆砌时,不应小于0.5m;当为干

砌圬工时,不应小于0.6m。

2)应根据墙趾处地形情况及经济比较,合理选择重力式挡土墙墙背坡度。

3)衡重式路肩挡土墙的衡重台与上墙背相交处应采取适当的加强措施,提高该处墙身截面的抗

剪能力。

确定立壁与底板之间的转折点数。

端部

4)半重力式挡土墙应按弯曲抗拉强度和刚度计算要求,

2设计计算

1)重力式、半重力式挡墙的作用(或荷载)计算,应符合第5.4.2条的规定。

2)重力式、半重力式挡墙应满足第5.4.3条基础设计与稳定性计算的规定。

3)重力式挡土墙、半重力式挡土墙的墙身材料强度可按现行《公路砖石混凝土桥涵设计规范》的规定采用。

必要时应做墙身的剪应力检算。

4)重力式挡土墙按承载能力极限状态设计时,在某一类作用(或荷载)效应组合下,作用(或

荷载)效应的组合设计值,可按公式(5.4.4—1)计算。

圬工构件或材料的抗力分项系数f,按表

采用。

 

G、Qi

作用(或荷载)的分项系数,按表

5.4.2—5采用;

式中S—作用(或荷载)效应的组合设计值;

 

SGik——第i个垂直恒载的标准值效应;

SQik——土侧压力、水浮力、静水压力、其他可变作用(或荷载)的标准值效应。

ZL荷载效应组合系数。

圬工种类

受力情况

受压

受弯、剪、拉

石料

片石砌体、片石混凝土砌体

块石、粗料石、混凝土预制块、砖砌体

混凝土

表5.4.4-1圬工构件或材料的抗力分项系数

f

荷载效应组合系数zl按表5.4.4-2采用。

表5.4.4-2荷载效应组合系数ZL值

荷载组合

¥ZL

I、II

III

件的纵向弯曲系数,可采用表一4的规定。

B――挡土墙计算截面宽度(m);

式中Mo――在某一类作用(或荷载)组合下,作用(或荷载)对计算截面形心的总力矩kNm;

No――某一类作用(或荷载)组合下,作用于计算截面上的轴向力的合力(kN)。

(544-6)

1a$ss3116;

式中:

S2HB;

H墙咼(m);

as与材料有关的系数,按表5.4.4-3米用。

k

2

表5.4.4—3as取值表

圬工名称

浆砌砌体采用以下砂浆强度等级

混凝土

M10、M5

M1

as值

表5.4.4—4轴心受压构件纵向弯曲系数Yk

砌体砂浆强度等级

2H/B混凝土构件

M10、M5

10

12

14

16

18

20

偏心受压构件除验算弯曲平面内的纵向稳定外,还应按轴心受压构件验算非弯曲平面内的稳定。

6)重力式挡土墙轴向力的偏心距eo应符合表544-5的规定。

表5.4.4-5圬工结构轴向力合力的容许偏心距eo

荷载组合

容许偏心距

I、II

III

施工荷载

注:

B为沿力矩转动方向的矩形计算截面宽度。

7)混凝土截面在受拉一侧配有不小于截面面积%的纵向钢筋时,表5.4.4-5中的容许规定值可

增加;当截面配筋率大于表的规定时,按钢筋混凝土构件计算,偏心距不受限制。

表5.4.4-6按钢筋混凝土构件计算的受拉钢筋最小配筋率

钢筋牌号(种类)

钢筋最小配筋率(%)

截面一侧钢筋

全截面钢筋

Q235钢筋(I级)

HRB335HRB400钢筋(n、皿级)

注:

钢筋最小配筋率按构件的全截面计算。

5.4.5悬臂、扶臂式挡土墙设计计算

1悬臂式、扶壁式挡土墙钢筋混凝土构件的承载能力极限状态计算、正常使用极限状态验算及

构造要求等,除应按本规范的规定执行外,其它未列内容应按照现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》的相关规定执行。

2构造要求

1)立壁的顶宽不得小于0.2m,底板厚度不应小于0.3m。

2)扶壁式挡土墙的混凝土强度等级不应低于C20;配置于墙中的主筋,直径不宜小于12mm

3)扶壁式挡土墙分段长度不宜超过20m每一分段宜设三个或三个以上的扶壁。

3设计计算

1)悬臂、扶臂式挡土墙应满足第5.4.3条基础设计与稳定性计算的规定。

2)挡墙作用(或荷载)的计算应满足第5.4.2条的要求,计算挡土墙实际墙背和墙踵板的土压力时,可不计填料与板间的摩擦力。

3)计算挡土墙整体稳定和墙面板时,可不计墙前土的作用;计算墙趾板内力时,应计底板以上

的填土重力。

4)悬臂式挡土墙各部分均应按悬臂梁计算,作用(或荷载)分项系数应按第5.4.2条的规定采用,基底应力作为竖向荷载时,可采用竖向恒载的分项系数。

5)扶壁式挡土墙的前趾板可按悬臂梁计算,后踵板可按支承在扶壁上的连续板计算,不计立壁对底板的约束作用;扶壁可按悬臂的T形梁计算;顺路线方向立壁的弯矩,可按以扶壁为支点的连续梁计算。

6)作用于扶壁式挡土墙立壁上的作用(或荷载),可按沿墙高呈梯形分布(见图5.4.5a),立壁竖向弯矩,沿墙高分布(见图),竖向弯矩沿线路方向呈台阶形分布(见图5.4.5c)。

面板沿线路方向的弯矩,可按以扶壁为支点的连续梁计算。

(a)(b)(c)

图5.4.5荷载及弯矩分布

5.4.6锚杆挡土墙设计计算

1锚杆挡土墙钢筋混凝土构件的承载能力极限状态计算、正常使用极限状态验算及构造要求等,除应按本规范的规定执行外,其它未列内容应按照现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》的相关规定执行。

锚杆应符合第节的规定,锚固所采用的紧固件,应符合国家标准的规定。

2构造要求。

1)肋柱和墙面板采用的混凝土强度等级不应低于C20。

2)肋柱式锚杆挡土墙的肋柱间距,宜为2.0m〜3.0m。

肋柱宜垂直布置或向填土一侧仰斜,但仰斜度不应大于1:

3)每级肋柱上的锚杆层数,可设计为双层或多层。

锚杆可按弯矩相等或支点反力相等的原则布置,向下倾斜。

每层锚杆与水平面的夹角宜控制在15°〜20°之间,锚杆层间距不小于2.0m。

4)肋柱受力方向的前后侧面内应配置通长受力钢筋,钢筋直径不应小于12mm。

5)多级肋柱式锚杆挡土墙的平台,宜用厚度不小于0.15m的C15混凝土封闭,并设置向墙外倾斜2%的横坡度。

6)墙面板宜采用等厚度板,板厚不得小于0.3m。

预制墙面板应预留锚杆的锚锭孔。

3设计计算

1)作用于锚杆式挡土墙上的作用(或荷载),应符合第5.4.2条的规定。

2)当为多级墙时,可按延长墙背法分别计算各级墙后的主动土压力。

3)肋柱设计计算应符合下列规定:

(1)作用于肋柱上的作用(或荷载),应取相邻两跨面板跨中至跨中长度上的作用(或荷载);

(2)视肋柱基底地质构造、地基承载力大小和埋置深度,肋柱与基底联接可设计为自由端或铰支端,肋柱应按简支梁或连续梁计算其内力值及锚杆处的支承反力值。

(3)肋柱截面强度验算和配置钢筋时应采用内力组合设计值,其作用(或荷载)分项系数应符合第5.4.2条的规定。

(4)采用预制肋柱时,还应作运输、吊装及施工过程中锚杆不均匀受力等荷载下肋柱截面强度验算。

4)装配式挡土板可按以肋柱为支点的简支板计算,计算跨径为肋柱间的净距加板两端的搭接长度。

5)现浇板壁式锚杆挡土墙,其墙面板的内力计算,可分别沿竖直方向和水平方向取单位宽度,按连续梁计算。

竖直单宽梁的计算荷载为作用于墙面板上的土压力;水平单宽梁的计算荷载为该段墙面板所在位置土压力的最大值。

5.4.7锚定板挡土墙设计计算

1锚定板挡土墙钢筋混凝土构件的承载能力极限状态计算、正常使用极限状态验算及构造要求等,除应按本规范的规定执行外,其它未列内容应按照现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》的相关规定执行。

钢拉杆锚固所用的紧固件,应符合国家标准的规定。

2构造要求

1)肋柱、挡土板、墙面板、锚定板、肋柱分离式垫块基础及肋柱杯座式基础、板壁式锚定板

挡土墙帽石的混凝土强度等级不应低于C20。

肋柱条形基础的混凝土强度等级不应低于C15。

2)肋柱式锚定板挡土墙的肋柱间距,宜为1.5m〜2.5m,每级肋柱高度宜采用3叶5m。

肋柱应采

用垂直或向填土侧后仰布置,仰斜度宜为1:

,严禁肋柱前倾布置。

肋柱须预留圆形或椭圆形拉杆孔

道,孔道直径或短轴长度应大于拉杆直径。

3)肋柱下端应设置混凝土条形基础、分离式垫块基础或杯座式基础,基础厚度不宜小于0.5m,襟边宽度不宜小于0.1m。

4)肋柱受力方向的前后侧面内应配置通长受力钢筋,钢筋直径不应小于12mm。

5)多级肋柱式锚定板挡土墙的平台,宜用厚度不小于0.15m的C15混凝土封闭,并设置向墙外倾斜的2%的横坡度。

采用细粒土作填料时,路基顶面也宜设置封闭层。

6)壁式挡土墙的每块墙面板至少连接一根拉杆,拉杆直径宜为22mm-32mmo

7)锚定板宜采用钢筋混凝土板,肋柱式锚定板面积不应小于m2,无肋柱式锚定板面积不应小于m2。

锚定板需双向配筋。

8)拉杆、拉杆与肋柱及拉杆与锚定板连处,必须做好防锈处理。

3设计计算

5.4.2

1)锚定板挡土墙的钢筋混凝土构件设计计算时,作用(或荷载)效应组合中,应按照第条的规定计入结构重要性系数

547

2)作用于锚定板挡土墙挡土板或墙面板上的恒载土压力按图

Ex――按库伦理论计算的单位墙长上墙后主动土压力的水平分力(kN/m);

H墙高,当为两级墙时,为上、下级墙高之和(m);

――土压力增大系数,采用〜。

车辆荷载产生的土压力不计增大系数。

图5.4.7恒载土压力分布图

3)锚定板挡土墙整体滑动稳定性验算可采用“折线滑面分析法”或“整体土墙法”计算,滑动稳定系数不应小于。

稳定计算时,应按墙顶有、无附加荷载,土压力计入或不计入增大系数的最不利组合,作为计算

采用值。

4)肋柱设计应符合下列规定:

(1)作用于肋柱上的作用(或荷载),应取两侧挡土板跨中至跨中长度上的作用(或荷载);

(2)肋柱承受由挡土板传递的土压力,根据肋柱上拉杆的层数及肋柱与肋柱基础的连接方式,可按简支梁或连续梁计算;

5)拉杆设计计算应符合下列规定:

(1)最上一排拉杆至填料顶面的距离不得小于1m。

当锚定板埋置深度不足时,可采用向下倾斜的拉杆,其水平倾角宜为10°〜15

(2)拉杆长度应满足挡土墙整体滑动稳定性的要求,且最下一层拉杆在主动土压力计算破裂面之后的长度,不得小于锚定板高度的倍;最上一层拉杆长度不应小于5m。

(3)未计锈蚀留量的单根钢拉杆计算直径按式(5.4.7—2)计算。

100Q1f

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