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第一章挡土墙的作用、分类及应用现状
1.1挡土墙的作用
挡土墙是用来支承填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳的一种构筑物。
目前，挡土墙不仅广泛应用于道路建设和工与民用建设，同时应用于水坝建设、河床整治、港口工程、水土保持山地规划、山体滑坡及泥石流防治等领域。
在路基工程中，挡土墙可用以稳定路基和路堑边坡，减少土石方工程量和占地面积，防止水流冲刷路基，并经常用于整治塌方、滑坡等路基病害。
在山区的工业与民用建设中，挡土墙可以因地制宜，将上坡分割成阶梯状平整场地，方便人们的生产和生活，节约耕地。
随着工程技术的发展，挡土墙的形式日趋增多，应用范围日渐扩大。
1.2常用挡土墙形式、特点、技术要求
常用的挡土墙形式有重力式挡土墙、悬臂式挡土墙及扶壁式挡土墙等，重力式挡土墙和悬臂式挡土墙一般用于墙高不超过8m的情况，当墙高超过8m时宜采用扶壁式挡土墙。
1.重力式挡土墙
重力式挡土墙指的是依靠墙身自重抵抗土体侧压力的挡土墙。
重力式挡土墙可用块石、片石、混凝土预制块作为砌体，或采用片石混凝土、混凝土进行整体浇筑。
a）俯斜 b）仰斜 c）垂直 d）凸形 e）衡重式
图1-1重力式挡土墙墙背形式
半重力式挡土墙可采用混凝土或少筋混凝土浇筑。
重力式挡土墙可用石砌或混凝土建成，一般都做成简单的梯形。
它的优点是就地取材，施工方便，经济效果好。
所以，重力式挡土墙在我国铁路、公路、水利、港湾、矿山等工程中得到广泛的应用。
由于重力式挡土墙靠自重维持平衡稳定，因此，体积、重量都大，在软弱地基上修建往往受到承载力的限制。
如果墙太高，它耗费材料多，也不经济。
当地基较好，挡土墙高度不大，本地又有可用石料时，应当首先选用重力式挡土墙。
重力式挡土墙一般不配钢筋或只在局部范围内配以少量的钢筋，墙高在6m以下，地层稳定、开挖土石方时不会危及相邻建筑物安全的地段，其经济效益明显。
重力式挡土墙的尺寸随墙型和墙高而变。
重力式挡土墙墙面胸坡和墙背的背坡一般选用1：
0.2~1：
0.3，仰斜墙背坡度愈缓，土压力愈小。
但为避免施工困难及本身的稳定，墙背坡不小于1：
0.25，墙面尽量与墙背平行。
对于垂直墙，如地面坡度较陡时，墙面坡度可有1：
0.05～1：
0.2，对于中、高挡土墙，地形平坦时，墙面坡度可较缓，但不宜缓于1：
0.4。
采用混凝土块和石砌体的挡土墙，墙顶宽不宜小于0.4m；整体灌注的混凝土挡土墙，墙顶宽不应小于0.2m；钢筋混凝土挡土墙，墙顶不应小于0.2m。
通常顶宽约为H／12，而墙底宽约为（0.5~0.7）H，应根据计算最后决定墙底宽。
2.扶壁式挡土墙
扶壁式挡土墙是一种钢筋混凝土薄壁式挡土墙，在国外已广泛使用，近年来在国内也开始使用。
其主要特点是构造简单、施工方便，墙身断面较小，自身质量轻，可以较好的发挥材料的强度性能，能适应承载力较低的地基。
适用于缺乏石料及地震地区。
一般在较高的填方路段采用来稳定路堤，以减少土石方工程量和占地面积。
扶壁式挡土墙，断面尺寸较小，踵板上的土体重力可有效地抵抗倾覆和滑移，竖板和扶壁共同承受土压力产生的弯矩和剪力，相对悬臂式挡土墙受力好。
图1-2扶壁式挡土墙
扶壁式挡土墙由墙面板（立壁）、墙趾板、墙踵板及扶肋（扶壁）组成。
扶肋把立壁同墙踵板连接起来，起加劲的作用，以改善立壁和墙踵板的受力条件，提高结构的刚度和整体性，减小立壁的变形。
扶壁式挡土墙是路肩挡土墙的一种，是将预制的挡墙板焊接在预埋于基础混凝土中的钢板上，然后在其内倒填土的一种挡墙形式。
与其它几种形式的挡墙比较，扶壁式挡土墙具有节省占地空间、缩短施工工期、美化城市环境、较易施工等优点，是城市公路工程立交桥引道中常用的一种挡墙形式。
扶壁式挡土墙各部分尺寸的一般构造要求如下：
墙高H≥8m，基础宽度应根据墙后回填土的性质经计算确定，当墙后无地下水时，一般取B＝（1/3～1/2）H，扶壁间距一般取Ln＝（1/3～1/2）H，墙趾板外挑厚度不应小于200mm，墙踵板厚度不应小于250mm。
竖壁顶部厚度不宜小于150mm，竖壁底部厚度应由计算确定，不宜小于250mm。
如果挡土墙后存在地下水时，应在墙身上设置排水措施，当后填料是沙砾土时，可以在墙背底部设置一层卵石滤水层，在墙上间隔2m～3m设置呈梅花形布置的泄水孔，泄水孔直径宜为100mm～150mm；当墙后填土为黏性土或其他低压缩性土时，应在墙背后先铺一层300mm厚的卵石滤水层，然后在卵石外面回填黏性土。
挡土墙基础埋深不应小于1m，当处于冻胀土上时，不应小于冻结深度下0.25m。
挡土墙每隔15m～20m应设置一条20mm宽的沉降缝，缝内用沥青蔴丝或沥青木丝板填实。
3.悬臂式挡土墙。
图1-3悬臂式挡土墙
悬臂式挡土墙为钢筋混凝土结构，由立壁、墙趾板和墙踵板三个悬臂部分组成，墙身稳定主要依靠墙踵板上的填土重力来保证。
断面厚度较小，但墙较高时，立壁下部的弯矩大，钢筋与混凝土的用量大，经济性差。
多用于墙高不大于6m的填方地区，适用于石料缺乏的地区和承载能力较差的地区。
4.其它形式挡土墙
挡土墙形式还有很多，例如衡重式挡土墙、地下连续墙式现浇混凝土挡土墙、土钉式挡土墙、锚杆式挡土墙、排桩式挡土墙等，本文不再详细介绍。
第2章场地岩土条件
2.1概述
2.11工程概况
郴州市公安局交通警察支队在北湖区同心桥村兴建“两所一站一中心”，项目总建筑面积46000平方米，由训练场、道路、考场、办公楼、检测车间、考官学员宿舍等组成。
场地原始地形为分布北西走向的冲沟，东南低西北高，地形标高为167~192米，现整平成三个平台，标高分别为166米，176米和184米，在一、二级平台间形成长220米，高10米的边坡；二、三级平台间形成长236米，高8米的边坡。
边坡中部为填土组成，成分主要为碎石类土，经分层机械压实，现形成的边坡坡角为40°左右；两边为切方边坡，由含砾粘土和泥碳质页岩组成。
下级边坡地基土主要为：
含砾粘土和强风化炭质页岩，局部有填土分布；上级边坡地基土主要为填土，最大填土厚度达14米，两边为含砾粘土和强风化炭质页岩。
2.12勘察的目的与任务要求
勘察的主要目的与任务要求在于：
1、通过地质勘察，为郴州市“两所一站一中心”建设工程道路及挡墙设计提供完整的工程地质一依据。
2、查明沿线工程的地质数据条件，不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度，提出整治方案的建议；
3、勘探深度挖方地段须达到设计标高下6m，填方地段须达到现况标高下6m，不良地质地段（如垃圾土、松软土、淤泥、未经沉实的回填土），勘探孔应加深至钻穿；
4、场地内如遇流砂或地洞应予钻穿；
5、按《建筑地基基础设计规范》、《建筑基坑支护技术规程》等相关规程要求，提供边坡支护、锚杆设计所需的各岩、土层力学指标，如r、fak、Es、c、Φ、K、frb、u、等值，其他未尽事宜请参看下列规范：
《市政工程地质勘察规范》（CJJ56-2012）；
《公路工程地质勘察规范》（JTJ064-98）；
《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001））；
《公路土工试验规范》（JTGE40-2007）；
6、提供场地岩土工程地质条件及岩土工程评价，各岩层节理发育等级，结论及建议；
7、对各层中地下水类型及水质进行分析，确定其对砼的分解、侵蚀性和渗流量的大小，为设计和施工提供依据；
8、提供勘探点平面布置图，各勘测点坐标，纵、横向地质剖面图及钻孔柱状图和各项实验、检测报告及对地质有详细描述和工程地质评价的勘探报告书；
9、提供各层岩、土的物理力学性质特征的数据。
10、如有断层，应准确判断断层位置及大小，并对其进行详细准确描述；
2.13勘察方法、工程布置及完成工作量
本次勘察钻孔位是根据设计单位提供的委托书及钻孔布置平面图确定的，坐标与高程均为绝对值。
勘察方法以钻探揭露为主、辅以场地及周边地质调查、原位测试及室内试验。
此次勘察施工钻孔48个，野外工作自2014年6月16日开始，至2014年8月1日结束。
完成的工作量见下表：
完成工作量表
序号
工作内容
单位
数量
1
搜集场地及周边地质资料
份
3
2
工程地质、水文地质调查
km2
1.0
3
钻探
m/孔
392.78/48
土层（m）
103.44
岩层（m）
289.34
4
采取原状土样
件
6
5
土样试验
件
6
6
引用水样
件
2
7
标准贯入试验
次
6
8
重型动力触探试验
米/孔
3.2/5
9
钻孔定位及孔口高程测量
孔
48
10
观测钻孔内地下水位
孔
48
11
编制勘察报告
份
5
2.14本项目岩土工程勘察执行的技术标准
《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）（2009）；
《建筑地基基础设计规范》（GB50007--2002）；
《建筑抗震设计规范》（GB50011--2010）；
《建筑边坡工程技术规范》（GB50330—2013）。
《市政工程地质勘察规范》（CJJ56-2012）；
《公路工程地质勘察规范》（JTJ064-98）；
《公路土工试验规范》（JTGE40-2007）；
2.2场地工程地质条件
2.21气象水文
本区属亚热带季风湿润气候，四季分明，春季阴雨连绵，温低湿重，夏季降雨丰沛，并常形成暴雨，温高湿重；秋季寒冷干燥，降雨较少。
据有关气象站资料，年降水量1085.8～2247.6mm，多年平均降雨量为1466.5mm，日最大降雨量295.3mm（12小时），雨季主要集中在3～9月，多年平均无霜期在230d，年平均风速2.2m/s，最高气温41.3℃，最低气温-9℃，年平均气温为17.8℃。
不同年份降雨量变化大，同一年内的不同季节降雨量变化较大。
本地区基本风压值为0.30KN/m2，基本雪压值为0.30KN/m2。
2.22场地地形地貌
场地原始地貌为丘陵地貌，地形北高南低，东、西、北三面为山坡，中间为近南北向的沟谷地带，场地最大高差约40m左右。
从南至北整平成多级平台，科目1、科目2、3办公楼处于二级平台，北西面边坡坡脚整平高程约177.50m，坡顶整平高程最高处约183.00m，最大坡高约5.50m，坡长约236.00m，南东面边坡坡脚整平高程约166.00m，坡顶整平高程约177.50m，坡高11.50m，坡长220.00m。
2.23场地各岩土层结构及工程地质特征
钻探揭露资料表明：
场地岩土层结构自上而下可分为人工填土、粉质粘土（含砾）和强风化泥炭质页岩及微风化白云质灰岩四大层，现将其工程地质特征分述如下：
1、人工填土：
人工成因。
浅黄色、黄褐色，以粘性土为主，含建筑垃圾及大块石，结构松散，孔隙度大，为新近人工所填，未完成自重固结。
该层主要分布在场地的南端，场地见该层土的钻孔有12个，钻孔揭露厚度1.2—5.7m，平均厚度为3.31m，其力学强度低且差异大、工程特性差。
2、粉质粘土（含砾）：
残坡积成因。
褐红色、黄褐色、浅黄色，可塑状态，干强度、韧性中等，摇震无反应，大部分地段含有风化破碎岩石碎块。
该层主要分布在场地的中南端，场地见该层土的钻孔有9个，钻孔揭露厚度2.3—12.30m，平均厚度7.08m。
做标准贯入试验6次，测得其有效锤击数为8.6-13.3击，取土样6组，该土层具有零星分布、力学强度中等、中低压缩性等特征。
3、强风化泥炭质页岩：
灰色、灰黑色，泥炭质结构，薄层状构造，岩芯呈碎块状和片状，局部镐可挖掘，不易干钻，RQD指标差，岩体基本质量等级为较软岩Ⅳ级。
该层主要分布在场地的东北部，场地见该层的钻孔有16个，大部分地段未揭穿。
其埋深0-3.30m，做重型动力触探试验3.2米，测得其有效锤击数为8-15击。
该层具有力学强度中等、工程特性欠稳定、遇水易崩解等特征。
4、微风化白云质灰岩：
该层成局部零星分布，主要分布在场地的南端，东南角有零星分布，西环路以东的挡墙地段。
基岩面最大埋深15.00m，最小埋深已岀露地表。
灰白色、灰色，微风化，隐晶质结构，厚层状构造，岩质较坚硬、性脆，岩芯较完整，岩石RQD指标较好，岩体基本质量等级为较硬岩Ⅲ级。
2.3场地岩土工程评价
2.31岩土层参数的统计分析
1、粉质粘土层主要物理力学指标统计分析结果见下表：
统计项目
统计
指标
天
然
含
水
量
（%）
天
然
密
度
（g/cm3）
孔
隙
比
e
塑
性
指
数
IP
液
性
指
数
IL
压
缩
系
数
（MPa）-1
压
缩
模
量（MPa）
抗剪强度
标
贯
击
数
N
（击）
内
摩
擦
角
（°）
粘
聚
力
kPa
统计个数
6
6
6
6
6
6
6
6
6
6
范围值
23.9-
26.4
2.04-
2.07
0.64-
0.68
12.6-
16.5
0.35-
0.19
0.25-
0.19
8.55-
6.53
19.6-
14.8
38.0-
20.6
8.6-
13.3
算术
平均值
25.03
2.05
0.66
14.43
0.28
0.22
7.35
16.93
26.23
11
标准差
1.09
0.01
0.02
1.54
0.07
0.02
0.84
1.88
6.95
1.89
变异系数
0.04
0.01
0.03
0.11
0.25
0.10
0.11
0.11
0.27
0.17
标准值
25.11
2.03
0.67
13.11
0.33
0.22
8.18
15.38
20.35
9
2、强风化泥炭质页岩重型动力触探锤击数统计分析结果见下表：
统计个数
（个）
区间值
（击）
平均值（击）
标准差（击）
变异
系数
修正
系数
标准值
（击）
32
8-15
11.65
2.33
0.20
0.94
11
2.32岩土层参数的确定
根据野外对岩土芯的观测与分析、标贯试验、室内岩土实验资料，结合本地区建筑经验，综合确定各岩土层承载力值如下：
1、天然地基岩土层承载力特征值如下：
①杂填土：
不提供承载力特征值；
②含砾粉质粘土：
180kPa；
③强风化泥炭质页岩：
280kPa；
微风化白云质灰岩：
7600kPa。
2、挡土墙计算所需的主要参数见下表:
岩土名称
天然重度
（kN/m3）
压缩系数（MPa）-1
压缩模量
（MPa）
凝聚力
（kPa）
内摩擦角（°）
基底摩擦系数μ
备注
填土
18.00
0.45
5.00
14.0
10.0
0.15
经验值
粉质粘土
19.60
0.23
8.18
25.80
23.60
0.25
试验值
泥炭质页岩
22.00
/
/
/
60#
0.40
经验值
石灰岩
22.50
/
/
/
70#
0.60
经验值
“#”为似内摩擦角
2.34场地水文地质特征
场地内杂填土层结构较松散，具有透水性，可直接接受大气降水的渗透补给，但厚度总体较薄，局部分布，受季节性影响明显，一般不含水；粉质粘土层结构紧密，透水性弱，可视为相对隔水层。
场地地下水主要类型为页岩裂隙水和白云质灰岩岩溶裂隙潜水，富水性较弱，均匀性较差，主要补给来源为大气降水及周边灰岩溶蚀裂隙潜水，补给来源较丰富。
地下水位埋深无统一水位，低洼处埋深浅，高处及坡面地下水较深，此次勘察只在较深的钻孔中测得有地下水位，地下水对砼无分解复合性侵蚀，对基础施工无影响。
第3章重力式挡土墙设计计算
3.1重力式挡土墙的各类验算
3.11重力式挡墙的抗滑移稳定性应按下式验算：
（3.1）
（3.2）
（3.3）
（3.6）
（3.5）
式中G————————挡墙每米自重（KN/m）；
————————每米主动岩土压力合力（KN/m）；
————————挡墙基底倾角（°）；
————————挡墙墙背倾角（°）；
————————岩土对挡墙墙背摩擦角（°），此处取
=45°；
————————岩土对挡墙基底的摩擦系数，宜由实验确定，
3.12重力式挡墙的抗倾覆稳定性应按下式计算：
（3.6）
（3.7）
（3.8）
（3.9）
（3.10）
3.13挡土墙尺寸设计
初拟挡墙高H=
3.2抗滑稳定性的计算
3.21
3.22
3.23
3.3抗倾覆稳定性的计算
3.31
3.32
3.33
3.4地基承载力稳定性的计算
3.41
3.42
3.43
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