重力挡土墙工程重力挡土墙工程汪洋汪洋中国地质大学工程学院中国地质大学工程学院重力挡土墙工程重力挡土墙工程 一、重力挡土墙概述一、重力挡土墙概述 二、重力挡土墙设计计算二、重力挡土墙设计计算 三、重力挡土墙构造三、重力挡土墙构造 一、重力挡土墙概述一、重力挡土墙概述 （一）重力挡土墙组成（一）重力挡土墙组成 （二）重力挡土墙的形式（二）重力挡土墙的形式 （三）重力挡土墙适用范围（三）重力挡土墙适用范围 （四）重力挡土墙布置位置（四）重力挡土墙布置位置 （五）重力挡土墙墙后填料（五）重力挡土墙墙后填料 （六）重力挡土墙其他要求（六）重力挡土墙其他要求（一）重力挡土墙组成（一）重力挡土墙组成重力式挡墙重力式挡墙 是靠自重平衡墙背土压力来达是靠自重平衡墙背土压力来达到支撑坡体的效果。到支撑坡体的效果。优点：优点：结构简单，施工方便，造价低廉等优结构简单，施工方便，造价低廉等优势在三峡边坡治理工程中被广泛的使用。势在三峡边坡治理工程中被广泛的使用。挡土墙挡土墙 是指在两侧是指在两侧地面有一定地面有一定高差高差地段地段设计的用于设计的用于侧向支持侧向支持土体土体的构造物。的构造物。（一）重力挡土墙组成（一）重力挡土墙组成 挡土墙一般由墙身、基础、排水设施和挡土墙一般由墙身、基础、排水设施和伸缩缝等部分组成。伸缩缝等部分组成。（一）重力挡土墙组成（一）重力挡土墙组成（二）重力挡土墙的形式（二）重力挡土墙的形式 根据墙背倾斜情况，重力式挡墙可分：根据墙背倾斜情况，重力式挡墙可分：俯斜式挡墙、仰斜式挡墙、直立式挡墙、衡俯斜式挡墙、仰斜式挡墙、直立式挡墙、衡重式挡墙重式挡墙和其他形式挡墙和其他形式挡墙（二）重力挡土墙的形式（二）重力挡土墙的形式 （1 1）挡土墙墙形的选择宜根据滑坡稳定状挡土墙墙形的选择宜根据滑坡稳定状态、施工条件、土地利用和经济性等因素确定；态、施工条件、土地利用和经济性等因素确定； （2 2）在地形地质条件允许情况下，宜采用在地形地质条件允许情况下，宜采用仰斜式仰斜式；对；对岩质边坡岩质边坡和和挖方形成的土质边坡挖方形成的土质边坡宜宜采用采用仰斜式仰斜式，高度较大的土质高度较大的土质边坡宜采用边坡宜采用衡重衡重式或仰斜式式或仰斜式；（二）重力挡土墙的形式（二）重力挡土墙的形式 （3 3）施工期间施工期间滑坡稳定性较好滑坡稳定性较好且且土地价值土地价值低低，宜采用，宜采用直立式直立式； （4 4）施工期间施工期间滑坡稳定性较好滑坡稳定性较好且且土地价值土地价值高高，宜采用，宜采用俯斜式俯斜式。（三）重力挡土墙适用范围（三）重力挡土墙适用范围 重力挡墙适用于移民迁建区的居民区、工业和重力挡墙适用于移民迁建区的居民区、工业和厂矿区以及航运、道路建设涉及的厂矿区以及航运、道路建设涉及的规模小、厚度薄规模小、厚度薄的滑坡阻滑治理工程。的滑坡阻滑治理工程。 对变形有严格要求的边坡和开挖土石方危及边对变形有严格要求的边坡和开挖土石方危及边坡稳定的边坡不宜采用重力式挡墙，开挖土石方危坡稳定的边坡不宜采用重力式挡墙，开挖土石方危及相邻建筑物安全的边坡不应采用重力式挡墙。及相邻建筑物安全的边坡不应采用重力式挡墙。 土质边坡高度不宜大于土质边坡高度不宜大于8m 岩质边坡高度不宜大于岩质边坡高度不宜大于10m 滑动推力不宜大于滑动推力不宜大于150KN/m（四）重力挡土墙布置位置（四）重力挡土墙布置位置 挡土墙工程应布置在滑坡主滑地段挡土墙工程应布置在滑坡主滑地段的下部区域。当滑体长度大而厚度小时的下部区域。当滑体长度大而厚度小时宜沿滑坡倾向设置多级挡土墙。宜沿滑坡倾向设置多级挡土墙。 （五）重力挡土墙其他要求（五）重力挡土墙其他要求 设计挡土墙应与其它治理工程措施相配设计挡土墙应与其它治理工程措施相配合，根据地质地形条件设计多个方案，通过合，根据地质地形条件设计多个方案，通过技术经济分析、对比后，确定最优方案，以技术经济分析、对比后，确定最优方案，以达到最佳工程效果。达到最佳工程效果。二、重力挡土墙设计计算二、重力挡土墙设计计算 （一）挡土墙压力计算（一）挡土墙压力计算 （二）荷载组合与安全系数（二）荷载组合与安全系数 （三）稳定性及强度验算（三）稳定性及强度验算 （一）挡土墙压力计算（一）挡土墙压力计算 1 1、挡土墙压力计算原则、挡土墙压力计算原则 2 2、主动土压力计算、主动土压力计算 3 3、被动土压力计算、被动土压力计算1 1、挡土墙压力计算原则、挡土墙压力计算原则（1）挡土墙所受压力挡土墙所受压力可采用滑坡推力公式和可采用滑坡推力公式和土压力公式计算，取其大值土压力公式计算，取其大值； （2）作用在墙背上的作用在墙背上的主动土压力主动土压力，可按，可按库仑库仑理论理论计算公式；计算公式； （3）挡土墙前部的挡土墙前部的被动土压力被动土压力，一般不予考一般不予考虑虑，但当基础埋置较深，且地层稳定，不受水，但当基础埋置较深，且地层稳定，不受水流冲刷和扰动破坏时，可采用流冲刷和扰动破坏时，可采用1/31/31/21/2被动土被动土压力值或静止土压力，被动土压力压力值或静止土压力，被动土压力可按可按库仑理库仑理论论计计算公式计计算公式；2 2、主动土压力计算、主动土压力计算 作用在墙背上的主动土压力，可按库仑理论作用在墙背上的主动土压力，可按库仑理论计算公式；计算公式；2 2、主动土压力计算、主动土压力计算土与挡土墙墙背的摩擦角土与挡土墙墙背的摩擦角3 3、被动土压力计算、被动土压力计算（1）挡土墙前部的被动土压力，一般不予考虑，）挡土墙前部的被动土压力，一般不予考虑，但当基础埋置较深，且地层稳定，不受水流冲刷但当基础埋置较深，且地层稳定，不受水流冲刷和扰动破坏时，可采用和扰动破坏时，可采用1/31/2被动土压力值或被动土压力值或静止土压力，被动土压力可按库仑理论计算；静止土压力，被动土压力可按库仑理论计算；3 3、被动土压力计算、被动土压力计算土与挡土墙墙背的摩擦角土与挡土墙墙背的摩擦角荷载组合荷载组合 作用在挡土墙上的荷载力系及其组合，视挡土作用在挡土墙上的荷载力系及其组合，视挡土墙型式不同分别考虑。墙型式不同分别考虑。 1 1、基本荷载、基本荷载应考虑墙背承受由填料自重产生的应考虑墙背承受由填料自重产生的侧压力、墙身自重的重力、墙顶上的有效荷载、基侧压力、墙身自重的重力、墙顶上的有效荷载、基底法向反力、摩擦力及常水位时静水压力和浮力；底法向反力、摩擦力及常水位时静水压力和浮力； 2 2、附加荷载、附加荷载涉及库水位的静水压力和浮力、江涉及库水位的静水压力和浮力、江水位降落时的水压力和波浪压力等；水位降落时的水压力和波浪压力等； 3 3、特殊荷载、特殊荷载考虑地震力及临时荷载。考虑地震力及临时荷载。（二）荷载组合与安全系数（二）荷载组合与安全系数安全系数安全系数 基本荷载情况下，基本荷载情况下，抗滑稳定性抗滑稳定性KsKs1.31.3；抗倾；抗倾覆稳定性覆稳定性KsKs1.51.5； 特殊荷载情况下，特殊荷载情况下，抗滑稳定性抗滑稳定性KsKs1.21.2；抗倾；抗倾覆稳定性覆稳定性KsKs1.31.3。（二）荷载组合与安全系数（二）荷载组合与安全系数（三）稳定性及强度验算（三）稳定性及强度验算 1 1、抗滑稳定性验算、抗滑稳定性验算 2 2、抗倾覆稳定性验算、抗倾覆稳定性验算 3 3、基底应力验算、基底应力验算 4 4、偏心压缩承载力验算、偏心压缩承载力验算 5 5、受剪承载力验算、受剪承载力验算 1 1、抗滑稳定性验算、抗滑稳定性验算 挡土墙的挡土墙的抗抗滑稳定性滑稳定性是指在是指在土压力和其他外土压力和其他外荷载的作用下，荷载的作用下，基底摩阻力抵抗基底摩阻力抵抗挡土墙滑移的能挡土墙滑移的能力，用力，用作用于挡作用于挡土墙土墙最大可能的最大可能的抗滑力抗滑力与与实际滑实际滑动力动力之比之比表示。表示。2 2、抗倾覆稳定性验算、抗倾覆稳定性验算 挡土墙的挡土墙的抗倾覆抗倾覆稳定性稳定性是指它抵抗墙是指它抵抗墙身身绕墙趾绕墙趾向外向外转动倾转动倾覆覆的能力。的能力。 其值为对其值为对墙趾墙趾的的稳定力矩之和稳定力矩之和与与倾覆倾覆力矩之和力矩之和的比值表示。的比值表示。墙趾抗墙趾抗倾覆验算点倾覆验算点 2 2、抗倾覆稳定性验算、抗倾覆稳定性验算 3 3、基底应力验算、基底应力验算 为了保证挡土墙的基底应力不超过地基为了保证挡土墙的基底应力不超过地基的容许承载力，应进行基底应力验算的容许承载力，应进行基底应力验算基底压力计算公式：基底压力计算公式：Pmax基础底面边缘的最大压力设计值基础底面边缘的最大压力设计值( (kPa) )；Pmin基础底面边缘的最小压力设计值基础底面边缘的最小压力设计值( (kPa) )；F上上部部结结构构传传至至基基础础顶顶面面的的竖竖向向力力设设计计值值( (kN) )；G基基础础自自重重设设计计值值和和基基础础上上的的土土重重标标准准值值( (kN) )；A基础底面面积基础底面面积( (m2) )；M作用于基础底面的力矩设计值作用于基础底面的力矩设计值( (kNm) )；W基基础础底面的抵抗矩底面的抵抗矩( (m3) ) 3 3、基底应力验算、基底应力验算基底压力计算公式：基底压力计算公式：矩形截面矩形截面3 3、基底应力验算、基底应力验算当偏心距当偏心距e eb/6b/6时：时：I垂垂直直于于力力矩矩作作用用方方向向的的基基础底面边长础底面边长( (m) )；a合力作用点至基合力作用点至基础础底面最底面最大大压压力力边缘边缘的距离的距离( (m) )； 4 4、偏心压缩承载力验算、偏心压缩承载力验算 为了使挡土墙墙型结构合理和避免发生显著为了使挡土墙墙型结构合理和避免发生显著的的不均匀沉陷不均匀沉陷，还应控制作用于挡土墙基底的合，还应控制作用于挡土墙基底的合力偏心压缩承载力力偏心压缩承载力N荷载设计值产生的轴向力荷载设计值产生的轴向力( (kN) )；A截面积截面积( (m2) )；f砌体抗压强度设计值砌体抗压强度设计值( (kPa) )；高厚比夕和高厚比夕和轴轴向力的偏心距向力的偏心距e e对对受受压压构件承构件承载载力的影响力的影响系数。系数。 h h为挡土墙墙厚为挡土墙墙厚4 4、偏心压缩承载力验算、偏心压缩承载力验算 当当 yey时时，除按上式，除按上式进进行行验验算外，并按正常算外，并按正常使用极限状使用极限状态验态验算算 Nk轴向力标准值轴向力标准值( (kN) )；ftmk砌砌体体弯弯曲曲抗抗拉拉强强度度标标准值，取准值，取ftmkftm；ftm砌砌体体抗抗弯弯曲曲抗抗拉拉强强度度设设计值计值( (kPa) )；W截面抵抗矩截面抵抗矩( (kNm) )；y截截面面重重心心到到轴轴向向力力所所在在方向截面边缘距离方向截面边缘距离( (m) )；e按荷按荷载标载标准准值计值计算的偏算的偏心距。心距。 4 4、偏心压缩承载力验算、偏心压缩承载力验算当当ey时时，按下式，按下式进进行行计计算：算： Nk轴向力标准值轴向力标准值( (kN) )；ftmk砌砌体体弯弯曲曲抗抗拉拉强强度度标标准值，取准值，取ftmkftm；ftm砌砌体体抗抗弯弯曲曲抗抗拉拉强强度度设设计值计值( (kPa) )；W截面抵抗矩截面抵抗矩( (kNm) )；y截截面面重重心心到到轴轴向向力力所所在在方向截面边缘距离方向截面边缘距离( (m) )；e按荷按荷载标载标准准值计值计算的偏算的偏心距。心距。 5 5、受剪承载力验算、受剪承载力验算三、重力挡土墙构造三、重力挡土墙构造 （一）材料（一）材料 多使用浆砌块多使用浆砌块石、条石或素混凝石、条石或素混凝土。块条石的强度土。块条石的强度等级应不低于等级应不低于MU30MU30，混凝土的强度等，混凝土的强度等级应不低于级应不低于C15C15。（二）基础（二）基础 （1 1）挡土墙挡土墙基础宽度与墙基础宽度与墙高之比宜为高之比宜为0.50.50.70.7； 基底宜设计基底宜设计为为0.110.110.20.2：1 1的反坡，土的反坡，土质地基取小值，质地基取小值，岩质地基取大岩质地基取大值。值。（二）基础（二）基础 （2 2）挡土墙基础埋置深度必须根据地基变形、地挡土墙基础埋置深度必须根据地基变形、地基承载力、地基抗滑稳定性、挡土墙抗倾覆稳定性、基承载力、地基抗滑稳定性、挡土墙抗倾覆稳定性、岩石风化程度以及流水冲刷计算确定。土质滑坡挡岩石风化程度以及流水冲刷计算确定。土质滑坡挡土墙埋置深度必须置于滑动面以下不小于土墙埋置深度必须置于滑动面以下不小于1 12m2m。 m m。基础埋置深度应从坡脚排水沟底起算。基础埋置深度应从坡脚排水沟底起算。 （3 3）墙基沿纵向有斜坡时，基底纵坡不陡于墙基沿纵向有斜坡时，基底纵坡不陡于5 5，当纵坡陡于当纵坡陡于5 5时，应将基底做成台阶式时，应将基底做成台阶式 。（三）（三）墙体墙体（1 1）块、条石挡墙墙顶宽度块、条石挡墙墙顶宽度不宜小于不宜小于400mm400mm，素混凝土挡，素混凝土挡墙墙顶宽度不宜小于墙墙顶宽度不宜小于300mm300mm；（2 2）挡土墙挡土墙墙胸墙胸宜采用坡度。宜采用坡度。墙高小于墙高小于4.Om4.Om，可采用直立，可采用直立墙胸墙胸，地面较陡时，墙面坡，地面较陡时，墙面坡度可采用度可采用10.210.210.310.3；（3 3）挡土墙墙背可设计为倾挡土墙墙背可设计为倾斜的、垂直的台阶形的，整斜的、垂直的台阶形的，整体倾斜度不宜小于体倾斜度不宜小于10.2510.25。（四）排水（四）排水（1 1）为为排出排出墙墙后后积积水，水，须设须设置泄水孔置泄水孔。根据根据水量大小，泄水孔孔水量大小，泄水孔孔眼尺寸宜眼尺寸宜为为5050mmlOOlOOmm、lOOlOOmm100100mm、lOOlOOmml50l50mm方孔，方孔，或或5050200200圆圆孔。孔孔。孔眼眼间间距距2 23 3m，倾倾角不角不小于小于5 5。上下左右交。上下左右交错设错设置，最下一排泄置，最下一排泄水孔的出水口水孔的出水口应应高出高出地面地面200200mm； （四）排水（四）排水（2 2）在泄水孔在泄水孔进进口口处应设处应设置置反反滤层滤层，且必，且必须须用透水性材用透水性材料料( (如卵石、砂如卵石、砂砾砾石等石等) )为为防止防止积积水渗入基水渗入基础础，须须在最低排泄在最低排泄水孔下部，夯水孔下部，夯填至少填至少300300mm厚厚的粘土隔水的粘土隔水层层。 （四）排水（四）排水（3 3）在在挡挡土土墙墙背背侧应设侧应设置置200200400400mm的反的反滤层滤层，孔洞附近孔洞附近lmlm范范围围内内应应加厚至加厚至400400600600mm。回填土。回填土为为砂性土砂性土时时，挡挡土土墙墙背背侧侧最下一排泄水最下一排泄水孔下孔下侧应设倾侧应设倾向坡向坡外，厚度不小于外，厚度不小于300300mm的防水的防水层层。 （四）排水（四）排水（四）排水（四）排水（五）伸缩缝及沉降缝（五）伸缩缝及沉降缝 挡墙的伸缩缝间距，对条块石挡墙应挡墙的伸缩缝间距，对条块石挡墙应采用采用202025m25m，对素混凝土挡墙应采用，对素混凝土挡墙应采用101015m15m。 在地基性状和挡墙高度变化处应设沉在地基性状和挡墙高度变化处应设沉降缝，缝宽采用降缝，缝宽采用20-30mm20-30mm，缝中应填塞沥，缝中应填塞沥青麻筋或其他有弹性的防水材料，填塞深青麻筋或其他有弹性的防水材料，填塞深度不应小于度不应小于150mm150mm。（六）墙后填土（六）墙后填土 （1 1）墙后填料应选透水性较强的填料，）墙后填料应选透水性较强的填料，当采用粘土作为填料时，宜掺入适量的石当采用粘土作为填料时，宜掺入适量的石块且夯实，密实度不小于块且夯实，密实度不小于85%85%。 （2 2）挡土墙后回填表面设置为倾坡外）挡土墙后回填表面设置为倾坡外的缓坡，坡度取的缓坡，坡度取120120130130，或墙顶内，或墙顶内侧设置排水沟，可通过挡土墙顶引出，但侧设置排水沟，可通过挡土墙顶引出，但注意墙前坡体冲刷。注意墙前坡体冲刷。 （3 3）不应采用淤泥、耕植土、膨胀性）不应采用淤泥、耕植土、膨胀性粘土等软弱有害的岩土体作为填料。粘土等软弱有害的岩土体作为填料。