挡土墙设计毕业论文设计Word文档格式.docx

1、（2）建筑场地的地形与地质条件；（3）尽量就地取材，因地制宜；（4）安全而经济。挡土墙按建筑材料可分为块石、素混凝土及钢筋混凝土挡土墙等。按挡墙高度可分为墙高5m的属普通挡土墙, 墙高8m的属高挡土墙。按结构形式可分为重力式、悬臂式、扶臂式、锚杆式、加筋土式、锚定板式、土钉式及板桩式。挡土墙又可分为刚性挡土墙和柔性挡土墙，刚性挡土墙指由浆砌片石或混凝土砌筑的墙，其基本原理是以墙身自重来维持挡土墙在土压力作用下的稳定。 1.2 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。半重力式挡土

2、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，它消耗材料多，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。重力式挡土墙可根据其墙背的坡度分为仰斜、俯斜、直

3、立三种类型。以下为每个类型的区别和适应的要求： 1、根据土压力理论计算，仰斜墙背的主动土压力最小，而俯斜墙背主动土压力最大，垂直墙背位于两者之间。 2、如挡土墙的施工需要开挖，因为向后倾斜可以临时边坡开挖相结合，而俯斜背需要倾斜的外墙回填土，因此，挡土墙边坡开挖工程，以仰斜墙背为好。相反，如果是土方的工程，那么它是适应用俯斜墙背或垂直墙背，更加方便土方的压实。在个别情况下，为了减少土壤压力，使用仰斜墙也是可以的，但是也要注意墙背附近的回填土质量。 3、如果原有地势前比较平整的，使用仰斜壁相对来说比较合理；如果原来的地势比较陡峭，这时候来说应采用垂直墙或俯斜墙。 1.3 悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙

4、:悬臂式挡土墙指的是由立壁、趾板、踵板三个钢筋混凝土悬臂构件组成的挡土墙 悬臂式挡土墙有以下特点：1.截面尺寸小。2.施工方便。3.对地基承载力要求不高。 4. 工作面较大。悬臂式适应范围为地基土质差且墙高h5m的重要工程。在设计挡土墙时的要求，面坡常用1：0.02到1：0.05，背坡可直立。 顶宽0.15m，路肩墙0.2m，踵板采用等厚,趾板端部厚度可减薄,但不小于0.30m，墙高一般在6m-9m之间。底板是由墙趾板和墙踵板组成，底板一般是水平设置，做成变厚度板，底面为水平。内力计算包括墙身内力和墙踵板的内力。墙身可视为固定在底板上的悬臂梁，主要承受墙后的主动土压力和地下水压力，墙前的土压力

5、可忽略不计。至于墙踵板可看成是墙身为固定端的悬臂梁，墙踵上作用的有第二破裂面与墙背间的土体的重力，墙踵的自重，主动土压力的竖直分量，地基土反力，地下水浮力和静水压力等荷载。排榜枢纽立交G 匝道从GK0+ 600 开始并入已建成排榜枢纽立交A 匝道，G 匝道的建设即为A 匝道路基路面右侧的加宽扩建。为减小对重要管线的扰动破坏，该段路基加宽采用气泡混合轻质土填筑，使用浇筑片石混凝土挡土墙支挡, 并在墙砌筑浆砌片石护脚。气泡轻质土的主要特点是比平均堆积密度比一般的填充土小通常是普通填充土的三分之一，强度和密度可以应用的范围内自由地调节小得多，具有较低的透水性和较低的透气性，便捷、高效的施工并可以直接

6、用于填充，这些特性决定了气泡混合轻质土作为修建路基，不仅可降低基板的附加应力，减少了建筑物的沉降，增加稳定性，并减少对旧路基新堤的影响，同时节省了大量的土地复垦。轻质土路堤冷凝后可以直立，使土压力挡土墙的作用几乎可以忽略不计，主要的作用挡土墙交手倾覆;浆砌片石为挡土墙墙趾的深度提供了保护作用，起来抗防滑效果。 1.4 扶臂式挡土墙扶壁式挡土墙，扶臂式挡土墙指的是沿悬臂式挡土墙的立臂，每隔一定距离加一道扶壁，将立壁与踵板连接起来的挡土墙，扶壁式挡土墙是一种钢筋混凝土薄壁式挡土墙，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低级。适用环

7、境，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。适用612m高的填方边坡，可有效地防止填方边坡的滑动。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。扶壁式挡土墙由墙面板立壁、墙趾板、墙踵板及扶肋扶壁组成。扶

8、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。扶壁式挡土墙宜整体灌注，也可采用拼装，但拼装式扶壁挡土墙不宜在地质不良地段和地震烈度大于或等于八度的地区使用。悬臂式和扶壁式挡土墙的结构稳定性是依靠墙身自重和墙踵板上方填土的重力来保证的，而且墙趾板的设置也显著地增大了挡土墙的抗倾覆稳定性并大大减小了基底接触应力。扶壁式挡土墙所受的计算荷载，作用在墙踵板上的荷载有：计算墙背与实际墙背的土重级活荷载，墙踵板自重，作用在墙趾板顶面的土压力竖向分量，有墙趾板固端弯矩的作用在墙趾板上引起的等代荷载，以及地基反力等。 1.5 锚杆式挡土墙锚杆挡土

9、墙是利用锚杆技术形成的一种挡土结构物。锚杆是在一端与工程结构连接通过钻孔的另一端的新张力构件，插入螺栓，灌浆，维护和锚定在稳定的地层中的其他进程能够承受所施加的大地推力的结构中的压力要锚固的优点锚与地层之间的力，以保持结构的稳定性。锚杆挡土墙的优点有：（1）结构质量较轻，与重力式挡土墙相比，可以大量节省施工过程中劳力以及项目投资；2利于挡土墙的先进化施工，可以提高劳动生产率；3不需要开挖大量基坑，能克服不良地基挖基的困难，并利于安全生产施工。而它的的缺点是使设计和施工受到一定的限制，如施工工艺要求较高，要有钻孔、灌浆等配套的专用机械设备，并需且要耗用部分的建筑材料。锚杆挡土墙可根据地形设计为单

10、极或多级，每级墙的高度不宜大雨8m，具体高度应视地质和施工条件而定，在多级的上、下两级墙之间应设置平台，平台宽度一般不小于1.5m，平台应用厚度基本小于0.15m的C15混凝土封闭，并设向外墙倾斜2%的横坡。在50年代以前，锚杆技术只是作为施工过程的一种临时措施，60年代以后，锚杆技术迅速发展并应用到土木工程的许多领域中。现已广泛用于公路、铁路、煤矿、和水利等支挡工程中。锚杆挡土墙一般适用于岩质路堑地段，但他具有锚固条件的路堑墙也可以使用，还可以应用于陡坡路堤。 1.6 加筋土挡土墙加筋土挡土墙是在土中加入拉筋，利用拉筋与土之间的摩擦作用，改善土体的变形条件和提高土体的工程特性，从而到达稳定土

11、体的目的。加筋土挡土墙由填料、在填料中布置的拉筋以及墙面板三部分组成。适用范围, 用于传统的重力式挡土墙无法满足设计要求的情况，如墙顶坡度较大、有活载或地基土质较差等。在加筋土挡土墙的设计施工中用多层拉接网片按设计的标高和长度在自嵌式景观后一定范围的回填土内分层布置一般应用于地形较为平坦且宽敞的填方路段上，在挖方路段或地形陡峭的山坡，由于不利于布置拉筋，一般不宜使用。加筋土的显著特点：加筋土是柔性结构物，能够适应地基轻微的变形，填土引起的地基变形对加筋土挡土墙的稳定性影响比对其他结构物小，地基的处理也较简便；它是一种很好的抗震结构物；节约占地，造型美观；造价比较低，具有良好的经济效益。加筋土挡

12、土墙施工简便、快速，并且节省劳力和缩短工期，一般包括以下工序：基槽坑开挖、地基处理、排水设施、基础浇砌筑、构件预制与安装、筋带铺设、填料填筑与压实、墙顶封闭等，其中现场墙面板拼装、筋带铺设、填料填筑与压实等工序是交叉进行的。加筋土挡土墙的荷载及其稳定性分析，加筋土挡土墙内部稳定性分析主要是确定拉筋拉力和验算抗拉和抗拔稳定性，它与加筋体破裂面形状、拉筋与填土间的，摩擦作用及土压力等因素有关；外部稳定性与工程的地基土和工程相连的整体土层等有关。至于土压力计算采用库伦第二理论计算。K53+ 660 K53+ 715 段为省道S359 跨线桥桥改路段，左侧填方边坡高20. 9m, 直接放坡将侵入已有道

13、路，并且坡脚距离已有北通道很近，不便于对所侵占道路进行改路，考到坡脚范围地势平坦，同时防止高大挡墙对视觉的冲击，采用加筋土挡土墙收缩坡脚。本段路堤挡墙墙顶填土高度16m，结构采用阶梯路堤式加筋陡坡结构，分阶高度3m，台阶宽度1m。基础置于基岩上，现浇混凝土条形基础，预制安装钢混凝土空心墙面块体；加筋材料采用防老化高强土工格栅；填料就近采用开山土（ 碎石土），不可用高液限土。每个台阶顶利用空心墙面块体进行绿化，种植藤蔓植物或灌木等。2 挡土墙初定尺寸 2.1 挡土墙的高度通常挡土墙的高度是由任务要求确定的，即考虑墙后被支挡的填土呈水平时墙顶的高程。有时，对长度很大的挡土墙，也可使墙顶低于填土顶面

14、，而用斜坡连接，以节省工程量。 2.2 挡土墙的顶宽。 2.3 挡土墙的底宽挡土墙的底宽由整体稳定性确定。初定挡土墙底宽B（0.50.7）H，挡土墙底面为卵石、碎石时取小值；墙底为粘性土时取大值。挡土墙尺寸初定后，进行挡土墙抗滑稳定与抗倾覆稳定验算。假设安全系数过大，则适当减小墙的底宽；反之，安全系数太小，则适当加大墙的底宽或采取其他措施，以保证挡土墙既安全又经济。3 挡土墙的稳定性验算 3.1 作用在挡土墙上的诸力挡土墙的稳定性验算包括抗倾覆验算和抗滑移验算。一般是由试验方法来确定挡土墙的横截面尺寸，一般根据本挡土墙工程地质情况，填充土性质和墙体材料及施工条件等根据经验定下横截面尺寸，再根据

15、公式计算其是否符合要求。一旦不符合施工要求的，应立即修改横截面尺寸或采取其他相对应的措施。应引起值得注意的是软土地基上倒塌时，墙面的基础可能随时落入软土地基中，瞬间转移的中心，导致抗倾覆安全系数较低，随时发生整个墙身安全危险。因此，在计算时应注意土壤的压缩性。挡土墙上的荷载有：自重、设计活荷载、施工活荷载、填土侧压力、可变荷载以及分项系数。挡土墙的横截面尺寸应按实际的应用环境计算，土压力计算采用荷载标准值。在设计计算过程中，挡土墙横截面和底部的宽度是通过防滑控制总体稳定验算来确定的，但从很多信息收集中，破坏挡土墙，大部分是倒塌所引起的，这说明在抗滑移方面一般有较大的安全储备。3.1.1 墙身自

16、重 墙身自重W竖直向下，作用在墙体的重心。挡土墙型式与尺寸初定后，W确定。假设经验算后，尺寸修改，则W需重新计算。3.1.2 土压力 土压力是挡土墙的主要荷载。根据挡土墙的位移，以确定土壤压力时，用应相应的公式计算应用的类型。通常向前移动时，墙体反面的作用主动土压力Pa。如果挡土墙地基因为挡土墙基坑的设计的深度，而深度部分因为挡土墙的移动而受到挤压，故对墙体作用着被动士压力Pp，但有时开挖松动忽略不计，这样的结果是更加安全。 3.1.3 基底反力 挡土墙基底反力可分解为竖向的法向分力和水平分力两部分。地基反力分布 基底地基反力的分布规律主要取决于基础的刚度和地基的变形条件。对柔性基础，地基反力

17、分布与上部荷载分布基本相同，而基础底面的沉降分布则是中央大而边缘小，如由土筑成的路堤，其自重引起的地基反力分布与路堤断面形状相同。对刚性基础如箱形基础或高炉基础等，在外荷载作用下，基础底面基本保持平面，即基础各点的沉降几乎是相同的，但基础底面的地基反力分布则不同于上部荷载的分布情况。刚性基础在中心荷载作用下，开始的荷载较小时地基反力呈马鞍形分布；荷载较大时，边缘地基土产生塑性变形，边缘地基反力不再增加，使地基反力重新分布而呈抛物线分布，假设外荷载继续增大当荷载很大，接近地基的极限荷载时，则地基反力会继续发展呈钟形分布。 3.2 抗滑稳定验算挡土墙的抗滑稳定性是指在土压力和其他外荷载的作用下，基

18、底摩擦力抵抗挡土墙滑移的能力。挡土墙的抗滑移稳定性分析如图3.2所示。图3.2 挡土墙抗滑移稳定验算（1）将作用在挡土墙上的土压力Pa分解为两个分力；（2）水平分力Pax为使挡土墙滑动的力，Pax=Pacos（+）；（3）竖向分力Pay和墙自重W引起的摩擦力为抗滑力，Pay=Pasin（+）；（4）抗滑力与滑动力的比值，称为抗滑稳定安全系数，记为Ks；（5）抗滑稳定验算公式：式中：Ks-抗滑稳定安全系数； Pax-主动土压力的水平分力，KN/m； Pay-主动土压力的竖向分力，KN/m； -基底摩擦系数，由试验测定或参考标准确定。（6）假设抗滑稳定性验算结果不满足要求，则应采取以下的措施来解决

19、：修改挡土墙的断面尺寸，通常加大底宽，增加墙自重以增大抗滑力；在挡土墙基底铺砂、碎石垫层，提高摩擦系数，增大抗滑力；在挡土墙基底做成逆坡，利用滑动面上部分反力抗滑；在软土地基上，抗滑稳定安全系数较小，采取其他方法无效或不经济时，可在挡土墙踵后面加钢筋混凝土拖板。利用拖板上的填土重量增大抗滑力。拖板和挡土墙之间用钢筋连接。 3.3 抗倾覆稳定验算挡土墙的抗倾覆稳定性是指抵抗墙身绕墙趾向外转动倾覆的能力。挡土墙的抗倾覆稳定性分析如图3.3所示。图3.2 挡土墙抗倾覆稳定验算（1）抗倾覆稳定验算以墙趾O点取力矩进行计算（参见图3.2）；（2）主动土压力的水平分力Pax乘以力臂h为使墙倾覆的力矩；（3

20、）主动土压力的竖向分力Pay乘以力臂b与墙自重W乘以力臂之和为抗倾覆力矩；（4）抗倾覆力矩与倾覆力矩之比值称为抗倾覆稳定安全系数，记以Kt；（5）抗倾覆稳定验算公式：Kt-抗倾覆稳定安全系数； a，b，h-分别为W，Pay，Pax对O点的力臂，m。（6）假设倾覆稳定性验算结果不满足要求，则应采取以下的措施来解决：修改挡土墙尺寸，如加大墙底宽，增大墙自重，以增大抗倾覆力矩。这一方法要增加较多的工程量，通常并不经济；伸长墙前趾，增加混凝土工程量不多，但需增加钢筋用量；将墙背做成仰斜，可减小土压力，但施工不方便；做卸荷台，位于挡土墙竖向墙背上，形如牛腿。卸荷台以上的土压力，不能传到卸荷台以下。土压力

21、呈两个小三角形，因而减小了总的土压力，使倾覆力矩减小。 3.4 地基承载力验算挡土墙地基承载力验算，与一般偏心受压基础验算方法相同，应同时满足以下两个公式：4 墙后回填土的选择根据上述土压力理论进行分析，通常希望作用在挡土墙上的土压力值越小越好。这样可使挡土墙断面小，省方量，降低造价。各种土压力中，最小的土压力为主动土压力Pa，而Pa的数值大小与墙后填土的种类和性质密切相关。由此可见，挡土墙后的填土应作为挡土墙工程的组成部分进行设计与选择。4.1 理想的回填土卵石、砾石、粗砂、中砂的内摩擦角大，主动土压力系数小，则作用在挡土墙上的主动土压力小。上述粗粒土为挡土墙后理想的回填土。4.2 可用的回

22、填土细砂、粉砂、含水率接近最优含水率的粉土、粉质粘土和低塑性粘土为可用的回填土，如当地无粗粒土，外运不经济，可就地取材。4.3 不能用的回填土软粘土、成块的硬粘土、膨胀土和耕植土，因性质不稳定，在冬季冰冻时或雨季吸水膨胀都将产生额外的土压力，对挡土墙的稳定性产生不利影响，故不能用作墙后的回填土。5 墙后排水措施 5.1 无排水措施的危害 根据调查资料显示，挡土墙后没有采取排水措施或者是排水措施失效，是挡土墙倒塌的主要原因之一。在挡土墙建成使用期间，如遇暴雨，有大量雨水渗入挡土墙后填土中，结果使填土的重度增加，内摩擦角减小，土的强度降低，导致填土对墙的土压力增大。同时墙后积水，增加水压力，对墙的

23、稳定性产生不利影响。假设地基软弱，则土压力增大引起挡土墙的失稳。因此，挡土墙设计中必须设置排水。 5.2 排水措施的部位与构造5.2.1 截水沟 凡挡土墙后有较大的面积或挡山坡，则应在填土顶面、离挡土墙适当的距离设截水沟，如图5.1所示，把坡上、外部径流截断排除。图5.1 截水沟示意图 5.2.2 泄水孔 已渗入墙后填土中的水，则应将其迅速排出。通常在挡土墙的下部设置泄水孔，泄水孔的布设如图5.2所示。图5.2 泄水孔示意6 挡土墙设计工程实例已知某混凝土挡土墙如图6.1所示：高度H=6.0m，墙背倾斜=10，填土外表倾斜=10，墙摩擦角=20，=30，重度3。地基承载力设计值f=180KPa

24、。图6.1 挡土墙示意图6.1 初定挡土墙截面尺寸设计挡土墙顶宽1.0m，底宽5.0m。墙自重 6.2 土压力计算根据题意应用库仑土压力理论，计算作用于墙上的主动土压力 由=30，=20，=10，=10可得Ka=0.46。土压力的竖向分力土压力的水平分力6.3 抗滑稳定性验算墙底对地基中砂的摩擦系数，查表，=0.4。抗滑稳定安全系数 安全因安全系数偏大，为节省工程另修改挡土墙尺寸，将墙底宽5.0改为4.0m，则挡土墙自重为修改尺寸后抗滑稳定安全系数 6.4 抗倾覆稳定性验算求出作用在挡土墙上诸力对墙趾O点的力臂。自重W 的力臂 a=2.17m；Eay的力臂 b=3.65m；Eax的力臂 h=2

25、.00m。抗倾覆稳定安全系数由上可知，通常抗滑稳定满足要求时，抗倾覆稳定也满足要求。 6.5 地基承载力验算该挡土墙初定尺寸顶宽l=1.0m，底宽L=4.0m。1作用在基础底面上总的竖向力2合力作用点与墙前趾O点距离3偏心距4基底最大基底压力因，最大基底压力满足承载力要求。结 论 目前在专业设计中人们往往无视挡土墙的布置形式, 致使设计不合理, 提高了造价。究其原因, 一是设计人员本身不具备结构专业知识, 二是缺乏结构专业知识, 三是缺乏结构专业人员的配合。因此, 在挡土墙的平面布置中总图专业应注意如下问题:1） 挡土墙的平面布置应有利增强整个挡土墙的空间刚度。设计时可采用弧形挡土墙或结合地形

26、采用折线形挡土墙。2） 当建筑物处于高差较大的场地时, 应结合建筑结构及其基础布置挡土墙, 充分利用基础底板、顶板和纵横墙体组成空间结构。3） 注意挡土墙基础与建筑及地下管线的间距。挡土墙是特种结构里面一个非常重要的部分，运用广泛的结构。挡土墙类型的选择应根据支挡填土或土体求得稳定平衡的需要，研究荷载的大小和方向，基础埋置的深度，地形地质条件，与既有建筑物平顺衔接，容许的不均匀沉降，和可能的地震作用，墙壁的外观，环保的特殊要求。施工的难易和工程造价，综合比较后确定。作为设计人员必须对场地工程地质条件有清楚的认识, 结合场地的实际地形地质条件, 进行多方面的综合考虑, 才能做到设计的安全、经济、

27、合理和有效, 在进行挡土墙设计时合理地选择挡土墙的类型, 以保证路基稳定, 同时工程投资不至浪费。参考文献1 李勇泉.博深高速公路挡土墙设计.山西建筑，2010.14-262.2 赵宇明.挡土墙设计概述.内蒙古科技与经济，2009.3-278.3 宋春节，张治凯.从边坡体潜在滑动面性质探讨挡土墙设计.路基工程，2009.4-145.4 侯欣欣.超高挡土墙的设计及其工程应用.建材世界，2010，6-52.5 程伟翔，宋卫国等.挡土墙设计方法的改良.矿冶工程.2009，3-23.6 刘荣基.挡土墙设计.城市建设理论研究.2013，6-34.7 徐文革等.水利水电工程边坡加固施工.城市建设理论研究.

28、2013，5-19.8 王昱.山区沿河公路路基在泥石流作用下破坏机制与防护技术研究.重庆交通大学.2010.9 张玉亮.关于港航工程挡土墙结构选型探讨.城市建设理论研究电子版.2012，3-22.10 肖霖等.谈水利工程中挡土墙的设计应用房地产导刊，2013，2-58.11 陈淑桦.信息技术的发展与电子政务的完善.黑龙江科技信息，2009，5-39.12 梁勇旗.公路高填方滑坡处治技术研究.长安大学2009.13 李惠平.挡土墙设计之探讨.科技信息.2010，3-28.14 王春开.港航工程挡土墙结构选型之探讨.珠江水运.2007，9-15.15 张大辉.对水工挡土墙设计与探讨.黑龙江科技信息.2009，10-26.