重力式挡土墙
发布时间：2020-04-04 来源：文档文库
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重力式挡土墙
石家庄铁道大学毕业设计
第1章 绪论
1.1 挡土墙的基本概念
挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。通常用块石、砖、素混凝土及钢筋混凝土等材料构成。
在路基工程中，挡土墙可以用来稳定路堤和路堑边坡，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。挡土墙在山区公路中应用更为广泛。路基的下列情况宜修建挡土墙：陡坡路段或岩石风化的路堑边坡；需要降低路基边坡高度以减少大量填方、挖方的路段；增加不良地质路段边坡的稳定，以防止产生滑塌防止沿河路段水流冲刷；桥梁或隧道与路基的连接地段；节约道路用地、减少拆迁或少占农田；保护重要建筑物，生态环境或其他需要特殊保护的地段。
在铁路工程中广泛应用于支撑路堤或路堑以及隧道洞口、桥梁两端的路基边坡和河流岸壁等。在其他工程包括公路、铁路、水利、建筑及矿山建设中均普遍使用到挡土墙。
图 1-1挡土墙的结构图
按照墙的设置位置，挡土墙可分为路肩墙、路堤墙、路堑墙和山坡墙等类型
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(图 1-1。路肩墙或路堤墙设置在高填路堤或陡坡路堤的下方，可以防止路基边坡或基底滑动，确保路基稳定，同时可收缩填土坡脚，减少填方数量，减少拆迁和占地面积，以及保护临近线路的既有重要建筑物。滨河及水库路堤，在傍水一侧设置挡土墙，可防止水流对路基的冲刷和侵蚀，也是减少压缩河床或少占库容的有效措施。造 价。设置在桥梁两端的挡土墙，作为翼墙或桥台，起着护台及连接路堤的作用。而抗滑挡土墙则用于防治滑坡。
挡土墙各部分名称如图(图 1-1c所示。靠填土(或山体一侧为墙背，外露一侧为墙面，墙面与墙底的交线为墙趾，墙背与墙底的交线为墙踵，墙背与铅垂线的交角为墙背倾角α。墙背的倾角方向，比照面向外侧站立的人的俯仰情况，分俯斜、仰斜和垂直三种。墙背向外侧倾斜时，为俯斜墙背(图 1-1c，α为正；墙背向填土一侧倾斜时，为仰斜墙背(图 1-1a，α为负；墙背铅垂时，为垂直墙背(图 1-1b，α为零。如果墙背具有单一坡度，称为直线形墙背；若多于一个坡度，则称为折线形墙背。选择挡土墙设计方案时，应与其它方案进行技术经济比较。例如，采用路堑或山坡挡土墙，常须与隧道、明洞或刷缓边坡的方案作比较；采用路堤或路肩挡土墙，有时须与栈桥或陡坡填方等相比较，以求工程经济合理。
目前我国多采用重力式挡土墙，重力式挡土墙是由块石、毛石砌筑,它靠自身的重力来抵抗土压力。由于其结构简单、施工方便、取材容易而得到广泛应用。重力式挡土墙的缺点是当墙高超过五米时，要保证其稳定性，势必造成很大的体量，材料用量较多，不太经济。支护结构在各种土建工程中得到广泛的应用，如在铁路、公路工程中用于支承路堤或路堑边坡、隧道洞口、支承桥台后台填土，以减少土石方量和占地面积，防止水流冲刷路基，并经常用于整治塌方、滑坡等路基病害；在水利、港湾工程中支挡河岸及水闸的岸墙；在民用与工业建筑中用于修建地下连续墙等。随着大量土木工程在地形复杂地区的兴建，支挡结构愈加显得重要。支挡结构的设计将直接影响到工程的经济效益及安全。
1.2 挡土墙的基本类型
常用的挡土墙型式有重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、锚杆及锚定板式和加筋土挡墙等；道路工程中还可以根据挡土墙设置位置的不同可分为路肩挡土墙、路堑挡土墙和路堤挡土墙；根据其墙体材料可以分为砌石挡土墙、混凝土或钢筋混凝土挡土墙等；而在理论研究中侧重于研究作用于挡土墙的荷载、挡土墙稳定边坡的作用机理等因素，所以在理论上一般根据其结构和受力机理等特点可分为：重力式挡土墙、衡重式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶臂式挡土墙、加筋挡土墙、锚杆式挡土墙、锚定板式挡土墙、土钉式挡土墙、桩板式挡土墙等。
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(1薄壁式挡土墙
薄壁式挡土墙是钢筋混凝土结构，属轻型挡土墙，包括悬臂式和扶壁式两种形式。它是由立壁(墙面板和墙底板(包括墙趾板和墙踵板组成，呈倒“T”字形，具有三个悬臂，即立壁、墙趾板和墙踵板。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。当墙身较高时，在悬臂式挡土墙的基础上，沿墙长方向，每隔一定距离加设扶肋。扶肋把立臂同墙踵板连接起来，扶肋起加劲的作用，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。
悬臂式和扶壁式挡土墙的结构稳定性是依靠墙身自重和踵板上方填土的重力来保证，而且墙趾板也显著地增大了抗倾覆稳定性，并大大减小了基底应力。它们的主要特点是构造简单、施工方便、墙身断面较小、自身质量轻，可以较好地发挥材料的强度性能，能适应堆载力较低的地基。一般情况下，墙高6m以内采用悬臂式，6m以上则采用扶壁式。
(2加筋土挡土墙
加筋土挡土墙是利用加筋土技术修建的一种支挡结构物，加筋土是一种在土中加入拉筋的复合土，它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性能，从而达到稳定土体的目的。加筋土挡土墙由填抖、在填料中布置的拉筋以及墙面板三部分组成。
按拉筋的形式可分为条带式加筋土挡土墙，即拉筋为条带式，每一层不满铺拉筋；席垫式土工合成材料加筋挡土墙.即每一层连续满铺土工格网或土工席垫拉筋。目前，我国主要采用条带式有面板的加筋土挡土墙。
(3锚杆档土墙
锚杆挡土墙是利用锚杆技术形成的一种挡土结构物。锚杆是一种新型的受拉杆件，它的一端与工程结构物联结，另一端通过钻孔、插入锚杆、灌浆、养护等工序锚固在稳定的地层中，以承受土压力对结构物所施加的推力，从而利用锚扦与地层间的锚固力来维持结构物的稳定。按墙面的结构形式可分为柱板式锚杆挡土墙和壁板式锚杆挡土墙，柱板式锚杆挡土墙是由挡土板、肋柱和锚杆组成。壁板式锚杆挡土墙是由墙面板(壁面板和锚扦组成。 锚杆挡土墙的特点是：
结构质量轻，使挡土墙的结构轻型化，与重力式挡土墙相比，可以节约大量的污工和节省工程投资；利于挡土墙的机械化、装配化施工.可以减轻笨重的体力劳动，提高劳动生产率；不需要开挖大量基坑，能克服不良地基挖基的困难，并利于施工安全。但是锚杆挡土墙也有一些不足之处，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，且要耗用一定的钢材。
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(4锚定板挡土墙
锚定板挡土结构是一种适用于填方的轻型支挡结构，锚定板挡土墙是由墙面、拉杆、锚定板以及充填墙面与锚定板之间的填土所共同组成的一个整体。在这个整体结构的内部，存在着作用于墙面上的土压力、拉杆的拉力和锚定板的抗拔力等相互作用的内力，这些内力必须互相平衡，才能保证结构内部的稳定。同时，在锚定板挡土墙的周围边界上，还存在着从边界外部传来的土压力、活载以及结构自重所产生的作用力和摩擦力，这些外力也必须互相平衡，以保证锚定板挡土墙的整体稳定性，防止发生滑动或蠕动。
锚定板挡土墙按墙面结构形式可分为柱板式和壁板式两种。柱板式挡土墙由肋柱与挡土板拼装而成，根据运输和吊装能力可采用单根肋柱，也可以分段拼接，上下肋柱之间用桦连接。按肋柱上的拉杆层数还可分为单层拉杆、双层拉杆和多层拉杆锚定板挡土墙。壁板式挡土墙的墙面板(壁面板可采用矩形或十字形板拼装而成，墙面板直接用拉杆与锚定板连接。锚定板挡土墙的主要特点有构件断面小、结构质量轻、柔性大、工程量省、圬工数量少，构件可预制，有利于实现结构轻型化和机械化施工。
(5其他结构形式的挡土墙
①竖向预应力锚杆挡土墙：竖向顶应力锚杆挡土墙是由污工砌体和竖向预应力锚杆构成。砌体一般是由浆砌片(块石或素混凝土筑成，竖向预应力锚杆竖向设置，它的一端锚固在岩质地基中，另一端砌筑于墙身内，并设锚具与污工砌体联系，最后对锚杆进行张拉。竖向预应力锚杆挡土墙就是利用锚杆的弹性回缩对墙身施加竖向预应力，以提高挡土墙的稳定性，从而代替部分挡土墙圬工的重力，减少挡土墙的圬工断面，达到节省圬工、降低造价的目的。
②土钉式挡土墙：土钉墙由被加固土体、放置在土中的土钉体和护面板组成。天然土体通过土钉的就地实施加固并与喷射混凝土护面板相结合，形成一个类似重力式的挡土墙。以此抵抗墙后传来的土压力和其他作用力，从而使得挖方坡面稳定。土钉依靠与土体接触界面上的粘结力、摩阻力和周围土体形成复合土体，土钉在土体发生变形的条件下被动受力，通过其受拉作用对土体进行加固，而土钉间土体的变形则由护面板予以约束。
③桩板式挡土墙：桩板式挡土墙系钢筋混凝土结构，由桩及桩间的挡土板两部分组成，利用桩深埋部分的锚固段的锚固作用和被动土抗力，维护挡土墙的稳定。桩板式挡土墙适宜于土压力大，墙高超过一般挡土墙限制的情况，地基强度的不足可由桩的埋深得到补偿。
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1.3 重力式挡土墙的构造
图 1-2 重力式挡土墙结构示意图
重力式挡土墙的构造必须满足强度和稳定性的要求，同时应考虑就地取材，经济合理，施工养护的方便与安全。重力式挡土墙多用浆砌片(块石砌筑，缺乏石料地区有时可用混凝土预制块作为砌体，也可直接用混凝土浇筑，一般不配钢筋或只在局部范围配置少量钢筋。这种挡土墙形式简单、施工方便，可就地取材、适应性强，因而应用广泛。
由于重力式挡土墙依靠自身重力来维持平街稳定，因此墙身断面大，污工数量也大，在软弱地基上修建往往受到承载力的限制。如果墙过高，材料耗费多，因而亦不经济。当地基较好，墙高不大，且当地又有石料时，一股先选用重力式挡土墙。
常用石砌挡土墙及钢筋混凝土挡土墙，一般由墙身、基础、排水设施与伸缩缝等部分组成。根据墙背的倾斜方向的不同，墙身断面可分为仰斜、垂直、俯斜、凸形折线式和衡重式几种类型。
图 1- 3重力式挡土墙的类型
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(a仰斜式；(b直立式；(c俯斜式；(d俯斜凸形折线式；(e衡重式
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1.3.1挡墙型式的选择
重力式土墙墙身多采用混凝土或浆砌石建造，墙项及底板一般均用混凝土筑成。墙型的合理选择对挡土墙设计的安全和经济性有着较大的影响。挡土墙的主动土压力以仰斜最小、直立居中、俯斜式最大。此外，墙背的倾斜型式还应综合考虑使用的要求、地形和施工等条件。一般挖坡建墙宜用仰歇，其土压力小，且墙背可与边坡紧密结合；填方地区可用直立或俯斜，便于施工使土夯实；而在山坡上建墙，则宜用直立，因此时仰斜墙身较高，俯斜则土压力太大。墙背仰斜时其坡度不宜缓于1∶0.25(高宽比，且墙面应尽量与墙背平行。
1.3.2 墙身构造
重力式挡土墙的墙面一般为直线形，其坡度应与墙背坡度相协调。同时应考虑墙趾处的地面横坡，在地面横向倾斜时，墙面坡度影响挡土墙的高度，横向坡度愈大影响愈大。因此地面横坡较陡时，坡面坡度一般为1:0.05～1:0.20；地面横坡平缓时，墙面可适当放缓，但一般不缓于1:0.35。
为了避免因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，根据地基地质条件的变化和墙高、墙身断面的变化情况需设置沉降缝。在平曲线地段，挡土墙可按折线形布置，并在转折处以沉降缝断开。为防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝应设置伸缩缝。设计中一般将沉降缝和伸缩缝合并设置，沿线路方向每隔10～25m 