擋土墻設計范文
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導語：如何才能寫好一篇擋土墻設計，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
擋土墻是指用來支承山坡土體或填土，防止土體或填土變形失穩的一種構造物。擋土墻能夠穩定邊坡和場地，減少占地面積和土石方工程量。在塌方、滑坡等地質病害中經常采用擋土墻來整治。在建筑工程設計中，經常會遇到建筑場地高差較大、起伏不平的問題。為了解決這種問題，需設置擋土墻修筑多個平臺，使建筑物錯落有致。因此，搞好擋土墻的設計意義重大。
1 擋土墻的類型
A)錨桿式擋土墻
B）錨定板式擋土墻
錨定式擋土墻圖
按照墻體材料，擋土墻可分為：鋼筋混凝土擋土墻、混凝土擋土墻、石砌擋土墻、鋼板擋土墻等。根據墻體剛度的不同，擋土墻又可分為柔性擋土墻和剛性擋土墻兩類。柔性擋土墻是指墻體的剛度不大，在土壓力作用下墻體本身會產生變形的擋土墻，如支撐墻，板樁墻，錨定板擋土墻等；剛性擋土墻是指墻體本身剛度較大，在土壓力作用下墻體基本不變形或變形很小的擋土墻，如用磚、石、混凝土、鋼筋混凝土等材料建筑的重力式擋土墻，懸臂式擋土墻，扶臂式擋土墻等。按照結構形式，擋土墻可分為：加筋土擋土墻、錨定式擋土墻、重力式擋土墻、薄壁式擋土墻等。
2 擋土墻沒計
2.1 基礎資料的收集
在進行擋土墻設計時，需收集相關資料，包括路線平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖、地震勘探報告、地質水文資料、構造物一覽表、總體設計資料等。
2.2 選取設計參數
2.2.1 墻背填料的物理力學性質對于山嶺重丘二、三級公路的擋土墻設計，當缺乏試驗數據時，填料的計算內摩擦角及容重可參照下表1和2選用。
2.2.2 基底摩擦系數。基底摩擦系數µ應依據土質、基地粗糙程度和排水條件來確定。
2.2.3 墻背摩擦角。填土與墻背問的摩擦角δ應根據墻背的排水條件及粗糙程度確定。
2.2.4 建筑材料的容重。根據有關設計規范選取。
2.2.5 砌體和砼的容許應力和設計強度。根據有關設計規范選取。
2.2.6 地基允許承載力。地基允許承載力可按照《公路設計手冊•路基》及有關設計規范規定選取。
2.3 擋土墻的選型
2.3.1 擋土墻材料的選擇。擋土墻的材料以石料為主，石料宜采用質地均勻、不易風化、結構密實且無裂縫的硬質石料。其抗壓強度不小于30 MPa，并且表面應干凈，不能粘有油質和泥土。盡量選用較大的條狀片石砌筑。片石應具有兩個大致平行的面，其厚度不小于0.15 m，長度和寬度不小于厚度的1.5倍，質量約30 kg。用作鑲面的片石，一般選擇尺寸較大，表面平整的材料。砌筑擋土墻用的砂漿標號應按擋土墻部位、類別和用途選用，具體參見JTG 1361．2005公路圬工橋混凝土規范，宜采用中砂或粗砂。在墻高超過5rn或石料強度較低時，可在擋土墻的中部設置厚度不小于0.5 m的漿砌水平層，以增加墻體的穩定性。擋土墻的建設應遵循就地取材的原則，在有石料的地區。應盡可能的采用水泥砂漿砌片石砌筑。水泥砂漿標號，一般地區及寒冷地區采用7.5號；浸水地區及嚴寒地區采用M10號。片石的極限抗壓強度均不得低于30 MPa。對于浸水和潮濕地區的石砌主體土程，石料的軟化系數應不低于0．8，在嚴寒地區尚應滿足抗凍試驗的要求。在缺乏石料的地區一般采用C15號混凝土或片石混凝土；嚴寒地區采用C20號混凝土或片石混凝土。另外在擋土墻高大于10 m時一般宜采用曉O混凝土現澆擋墻比較合適。
2.3.2 確定合理的截面形式。截面形式的選擇應根據擋土墻結構類型和特點分析，當墻高
(a)垂直
(b)俯斜
(c)仰斜
常見重力式擋±墻形式圖
2.4 土壓力的確定
土壓力是指墻后填土由于它的作用于填土表面的荷載或自重對墻背所產生的側向壓力。根據擋土墻的移動情況，土壓力可分為主動土壓力(Ea) 、靜止土壓力(Eo)和被動土壓力(Ep)。其計算公式為：
2.5 擋土墻的穩定驗算及強度驗算
在擬定墻身斷面形式及尺寸之后，應對墻的穩定及強度進行驗算。擋土墻的驗算方法包括兩種：一種是總安全系數的容許應力法，另一種是采用分項安全系數的極限狀態法。當今國內大多采用容許應力法設計擋土墻。
2.5.1 墻身截面強度驗算。通常選取一、兩個截面進行墻身截面強度驗算。驗算截面可選在基礎底面1/2墻高處或上下墻交界處等。墻身截面強度驗算包括法向應力和剪應力的驗算。剪應力包括斜剪應力和水平剪應力兩種，重力式擋土墻只驗算水平剪應力，而衡重式擋土墻還需進行斜截面剪應力的驗算。
2.5.2 傾覆穩定驗算.擋土墻繞墻趾的傾覆穩定系數Ko應不小于1.5。計算公式為：
式中：及--Ey對墻趾O點的力臂(m)，Zy--Ex對墻趾O點的力臂(m)，Zw--W對墻趾O點的力臂(m)。
2.5.3 基底應力及偏心驗算。基底的合力偏心距e。計算公式為：
在軟弱巖石地基上，e≤B/5；在不易風化的巖石地基上e≤B/4；在土質地基上，e≤B/6。當e≤B/6時．墻趾和墻踵處的法向壓應力為：
式中[σ]--地基土修正后的容許承載力(KPa)
式中[σ]一地基土的容許承載力(KPa)，K1--地基土容許承載力隨基礎寬度的修正系數，rl--地基土的天然容重當e>B/6時，基底出現拉應力，考慮到一般情況下地基與基礎間不能承受拉力。故不計拉力而按應力重分布計算基底最大拉應力：
若出現負偏心．則上式的Zn改為(B-Zn)。
2.5.4 滑動穩定驗。擋土墻沿基底的滑動穩定系數Kc應不小于1.3。計算公式為：
式中：W--擋土墻白重，衡重式時，包括衡重臺上的土重(KN)。Ex，Ey--主動土壓力的水平和垂直分力(KN)，f--基底摩擦系數。
設計中，為增加擋土墻的抗滑穩定性，常將基底做成向內傾斜．以增大滑動穩定系數。基底斜坡坡度一般不超過1:5。
3 措施
3.1 擋土墻的基礎加固處理
擋土墻的使用壽命受基礎處理的影響。大部分擋土墻的損害主要由基礎問題造成的。擋土墻設計有三個重要指標：抗傾覆、基底承載力、抗滑移。一般擋土墻設計時對于基底承載力都有要求，為減少基底壓應力，增加抗傾覆的穩定性，在墻趾處伸出一個臺階，以拓寬基底。墻趾臺階的寬度一般不小于20厘米，臺階高寬比可采用2:1或3:2。因為表土常為松土，所以當基礎埋置深度基底層為土層時，基礎埋置深度不應小于1 米，并在基底夯碎石和砂礫石作墊層。若基底為風化巖層時，應將其全部清除并應加挖0.15--0．25 米；若基底為基本巖層時，則擋土墻基礎人巖層的尺寸滿足JTG D30-2004公路路基設計規范要求即可；若基底土壤為較弱土層時，則應根據實際情況將基礎尺寸加寬、加深，采用換土樁基等加固。
3.2 伸縮縫與沉降縫的處理
由于地基不均勻，沉降時易引起墻身開裂。為避免這種情況的產生，應按地基性質和墻高的變異，設置沉降縫。并且，為了減少圬工砌體因溫度變化和收縮硬化作用而產生裂縫，需設置伸縮縫。擋土墻的伸縮縫和沉降縫需設置在一起。每隔lO米―15米應設置一道，縫寬2厘米-3厘米，自墻頂做至基底，縫內宜用具有彈性的材料進行填塞。沿墻的外、內、頂三側填塞，填塞深度應不小于15厘米。
3.3 排水處理
在進行擋土墻設計之前，應該對擋土墻后地面有無排水設施，地表水的排除是否通暢等進行了解。還需查明地下水和地表水的情況，若擋墻后為山坡，則最好在適當位置設置截水溝，及時排除地表水。此外，還應該查明地下水的情況。地下水可軟化擋土墻地基，降低抗滑能力和承載能力，且事后不易處理。特別對建于遇水容易軟化巖層(如泥巖，粉砂巖等)上的高擋墻，必須做好基底防護措施，確保其不被地下水侵蝕破壞。一般在墻身布置適當數量的泄水孔以促使墻后積水排出。墻比較高時，可在墻上部加設泄水孔。泄水孔采用10厘米×10厘米的方孔或圓孔。孔眼間距2 米至3米，上下排泄水孔錯開設置，最下排泄水孔應高出地面約30厘米。浸水擋土墻主要泄水孔高度應高出墻外側設計水位30厘米。并且若墻后填料為透水性較差的土質時，應在墻背設置連續反濾層，以加速土體中水分的排除。
4 結論
綜上所述，擋土墻是建筑工程的組成部分之一。在擋土墻的設計時，首先，應進行詳細地勘測，確定構造物的形式與尺寸。其次，選取合理的設計參數、擋土墻選型，合適的理論計算土壓力，并對擋土墻進行截面強度和穩定性方面的驗算，采取合理、可行的措施對擋土墻進行設計，以保證擋土墻的安全性。
參考文獻：
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山西建筑，2008，34(4)：149．150．
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篇2
1).王文河(1964―)，男，山東蓬萊市人，工程師，從事土建設計研究。
2).楊玉鵬(1962―)，男，黑龍江呼蘭人，工程師，從事土建設計研究。
（【摘要】山區場地坡度大，適合建造房屋地段有限，由于場地平整、回填形成地勢高差，因此為防止水土流失以及確保建筑物基礎穩定，擋土墻的應用顯得尤為重要，其設計和施工，將直接影響到工程的經濟效益和安全。多年來，在工程設計和施工實踐中，我們總結出幾種設計和施工的方法，供同行借鑒和參考。
【關鍵詞】抗剪強度；傾覆穩定；沉降縫；后澆帶；
1、擋土墻的分類
通長以剛性較大的墻體支撐填土和物料并保證其穩定的結構稱為擋土墻。按斷面的幾何形狀及其受力特點，常見的擋土墻形式可分為：重力式、懸臂式、扶壁式、錨桿式等支擋結構。按材料可分成：木質、磚砌、石砌、混凝土及鋼筋砼等結構。
2、擋土墻的設計基本原則
為保證擋土墻的安全正常使用，必須滿足承載力極限狀態和正常使用極限狀態的設計要求，對其需進行如下計算：
（1）擋土墻承載能力極限狀態的計算，其內容有整體穩定性計算和抗傾覆穩定驗算；
（2）擋土墻的正常使用極限狀態計算，是對其變形、抗裂度及裂縫寬度進行計算。
設計時應認真分析地形、地質、填土性質、荷載條件，當地的材料供應及現場地區技術經濟各種條件，確定擋土墻結構類型及截面尺寸。
應保證擋土墻結構設計符合相應規范、條例的要求。
在設計中應使擋土墻與環境協調，滿足環保要求。
3、土壓力的基本概念
（1）靜止土壓力
若擋土墻具有足夠的剛度，且建立在堅實的地基上（如基巖），墻體在墻后土體的推力作用下，不產生任何移動或轉動，則墻后土體處于彈性平衡狀態。這時作用在墻背上的土壓力成為靜止土壓力E0(見圖a)。
（2）主動土壓力
若墻基可以變形，墻在土壓力作用下向背離填土方向移動或繞墻根轉動時，墻后土體因側面所受限制的放松而有下滑的趨勢。為阻止其下滑，土體潛在滑動面上剪應力增加，從而使作用在墻背上的土壓力減少。當墻的移動或轉動達到某一數量時，滑動面上的剪應力等于土的抗剪強度，墻后土體達到主動極限狀態，形成滑動AC，這時作用在墻上的推力達到最小值，稱為主動土壓力Ea(見圖b)。
（3）被動土壓力
當墻在外力作用下向著填土方向移動或轉動時（如橋臺），墻后土體受到擠壓，有向墻后移動的趨勢。為阻止其向后滑移，土體內剪應力反向增加，作用在墻背上的土壓力增大。直到墻的移動量足夠大時，滑動面上的剪應力又等于抗剪強度，墻后土體達到被動極限狀態，土體發生向上滑動，滑動面為曲面AC，這時作用在墻上的土抗力達到最大值，稱為被動土壓力Ep(見圖C)。
土壓力的計算理論主要有古典的郎肯(Rankine,1857)理論和庫倫(Coulomb,1776)理論。經多年總結實踐，結果表明：在相同條件下，主動土壓力小于靜止土壓力，而靜止土壓力又小于被動土壓力，Ea< E0< Ep。
1）、郎肯主動土壓力和被動土壓力計算公式：
2）、庫倫主動土壓力和被動土壓力計算公式：
可見，當墻后填土有水時，土壓力部分將減少(E’a1+2< Ea)，但計入水壓力后，總壓力將增大(E’a> Ea)，而且水位越高，總壓力越大。所以，為保證擋土墻的安全，設計時應考慮墻后的排水。
【例5-2】鋼筋砼擋土墻，墻背填土與墻前地面高差為2.4m，墻后填土表面水平，上有均布標準荷載Pk=10kN/m2,填土的標準重度Υt=17 kN/m2，內摩擦角φ=30°，墻背垂直光滑，試進行墻體傾覆穩定驗算。
【解】
1）、土壓力計算(采用郎肯公式)
Ka= tan2(45°―φ/2)= tan2(45°―30°/2)=0.333
地面活荷載Pk的作用，采用換算土柱高H0=Pk/Υt，地面處水平壓力，qa=Υt H0 Ka=17X10/17X1/3=3.33 kN/m2，懸臂底B點水平壓力
qb=Υt(10/17+3)X0.333=20.33 kN/m2
底板底C點水平壓力
qc=Υt(10/17+3+0.25)X0.333=21.75 kN/m2
土壓力合力
Ea1= qaH=3.33X3.25=10.83 kN/m，zf1=3.25/2=1.625m
Ea2=(qc―qa)H=(21.75―3.33)X3.25=29.93kN/m，
zf2=1/3X3.25=1.08m
2）、豎向荷載計算
（1）立板自重(鋼筋混凝土標準重度Υc=25 kN/m3)
G1k=(0.15+0.25)/2X3X25=15 kN/m，x1=0.55m(算式略)
（2）底板自重
G2k=11.56kN/m(算式略)，x2=1.07m(算式略)
（3）填土重
G3k=17X3X1.6=81.60kN/m，x3=0.65+0.80=1.45m
（4）地面均布荷載總重
G4k=10X1.6=16kN/m，x4=1.45m
3）、抗傾覆穩定
穩定力矩
M2k= G1kx1+ G2kx2+ G3kx3+ G4kx4
=15X0.55+11.56X1.07+81.6X1.45+16X1.45
=162.14kNm/m
傾覆力矩
Mqk= Ea1 zf1+ Ea2 zf2
=10.8X1.625+29.9X1.08=49.84kNm/m
Kl= M2k/ Mqk=162.14/49.84=3.25>1.6 [穩定]
6、擋土墻的構造規定
1）重力式擋土墻，墻面與墻背的坡度，一般采用1:0.2~1:0.3；毛石擋土墻，墻頂寬度不宜小于0.4m；鋼筋砼墻頂寬度不宜小于0.2m。
2）沿墻長度方向每個10~20m及與其它建筑物連接處應設置伸縮縫。由于墻高不同，墻底縱向坡度大，回填料不同，或地基的壓縮性不同，各段擋土墻可能會發生不同的變形，應設置沉降縫。伸縮縫與沉降縫可合并設置，縫寬為0.02~0.03m，縫內填塞瀝青麻絲。
3）沿墻高和長度方向應設置泄水孔，按上下、左右每隔2~3m交錯設置，泄水孔一般用5cmx10cm，10cmx10cm，15cmx20cm的矩形孔或直徑為10cm的圓孔。最下一排泄水孔應高于地面0.3m；而在浸水地區擋土墻的最下一排泄水孔應在常水位以上0.3m，泄水孔后側應有反濾層，泄水孔應有向外傾斜5%的坡度。
4）為防止水滲流到填土中，除上述泄水孔外，還經常采用地表排水，填土外的截水溝，填土表面做不透水層，排水溝等措施排除地表水。為防止地下水浸入，在填土層下修建盲溝及集水管，以收集和排除地下水。
根據多年施工實踐，擋土墻的排水設計是極為重要部分，許多支擋結構失效都與墻后排水不暢有關。設計及施工人員必須給予足夠的重視。
6、結語
1）毛石擋土墻，在山區應用十分廣泛，特別是礦石開采產生大量的廢石，經濟實惠、就地取材、施工方便；但當墻體過高、地基土承載力變化過大、地下水位過高以及河道等地段，毛石擋土墻受伸縮、沉降和浸泡多種因素的影響，使用受到限制。
2）鋼筋混凝土擋土墻，適用在石料缺乏地區、地基土承載力變化較大以及河道地段。不受承載力變化、伸縮、沉降以及水流浸泡和沖刷等影響，由于墻體配有受力鋼筋，截面減小、抗裂抗滲性能好、整體性能和強度高等特點；在我們礦業公司普遍應用。但擋土墻長度超過20m，結構要求不設沉降及伸縮縫時，必須按施工規范設置后澆帶。防止結構產生收縮變形裂縫，影響結構的正常使用。
參考文獻
[1]砌體結構設計規范.北京：中國建筑工業出版社，2007
[2]混凝土結構設計規范中國建筑工業出版社，2007
[3] 劉增榮. 土力學[M] 上海：同濟大學出版社，2005
篇3
摘要：本文從加筋土擋墻的作用機理和特點優勢出發,介紹了加筋土擋土墻內部和外部穩定性的驗算方法，并通過實例運用摩擦加筋理論對某公路加筋土擋土墻工程進行了設計計算。
關鍵詞：加筋土 擋墻 計算
1 加筋土擋土墻的定義
加筋土是在土中加入加筋材料（或稱筋帶）的一種復合土，在土中加入加筋材料可以顯著提高土體的抗剪強度，增加土體工程的穩定性。加筋土擋墻就是一種應用加筋土的原理，通過水平、相間、成層地布置在填料中的拉筋與填料之間的摩擦力來穩定邊坡土體的支擋結構。
2 加筋土擋土墻的特點及優點
加筋土擋土墻的優越性主要有：
（1）施工方便。加筋土擋墻的組成部分均可以預制，除需壓實機械外，施工時不需配置其他機械，易于掌握。同時可縮短工期節省勞力。
（2）加筋土結構是柔性結構，能適應地基較大的變形。
（3）投資省。加筋土擋墻面板薄，基礎尺寸小，與重力式擋墻相比造價減少20%～60%以上。擋土墻高度越大，節省資金越多。
（4）抗震性好。加筋土擋墻所獨有的柔性結構能吸收地震的能量，故具有比剛性結構物優越的抗震性能。
（5）造型美觀。墻面板形式可以根據需要、受力特點選用各種設計造型，并使之拼裝成造型美觀的建筑物，改善道路景觀。
3 加筋土擋土墻設計及計算的內容
加筋土擋墻設計計算的內容有內部穩定性分析、外部穩定性分析以及加筋土擋墻材料選擇與構件設計。由于加筋土的特點外部失穩而致結構破壞的情況很少發生，因此加筋土擋墻設計的重點是內部穩定性分析，特別是拉筋拉力的計算。
內部穩定性分析包括拉筋的拉力計算、拉筋強度驗算，以及拉筋長度（包括錨固長度和活動區長度）的確定，以確保拉筋在最大拉力作用下不被拉斷或不被拔出。
外部穩定性分析包括整體穩定性分析、滑移穩定性分析、傾覆穩定性分析、基底應力驗算與沉降計算等。
4 加筋土擋土墻的設計計算
4.1基本設計資料
（1）墻高H＝7.0m，基礎埋深h＝1.0m，擋墻分段長度l=10m。路基寬40cm，兩側布置。
（2）墻后采用石灰土回填，容重取用γ=18KN/m3。墻后填料的物理參數應根據土質試驗確定。本次設計未提供具體數值。根據《公路路基設計規范》取值：=30°。
（3）抗滑穩定系數KC≥1.3，傾覆穩定系數K0≥1.5，滑動摩擦系數＝0.4。
（4）面板采用C25水泥混凝土預制，面板長0.42m，寬0.4m，厚0.2m。
（5）筋帶采用鋼塑聚丙烯土工帶，帶寬0.018m，厚0.001m。容許應力[σj]=50Mpa，筋帶間距Sx=0.4m，Sy=0.42m。視摩擦系數f=0.3。
（6）筋帶容許應力提高系數：1.0。筋帶抗拔安全系數Kb=2.0
（7）路基進行水泥攪拌樁深層處理，地基容許承載力[σ0]=200Mpa。
4.2內部穩定性驗算
（1）筋帶受力計算
①荷載等代土層厚度h0計算
根據《公路路基設計規范》車輛荷載取均布荷載q=13.75KN/。
h0==0.764m
②土壓力系數計算
墻后填土主動土壓力系數Ka=tan2(45°-/2))=0.333
墻后填土靜止土壓力系數Kj=1-sin=0.5
土壓力系數Ki與各層筋帶到加筋體頂面高度相關。
③筋帶拉力計算
筋帶所受拉力計算表（垂直應力均勻分布法）
（2）筋帶斷面面積計算
結構重要性系數，本工程為一級公路，γ0=1.05。
筋帶材料抗拉性能分項系數γf=1.25。
筋帶斷面面積計算表
（3）筋帶長度計算及抗拔力驗算
初步擬定筋帶等長，長度為L=7.0m，大于0.8H=5.6m。
活動區下部高度：Hx=0.3Htan(45+/2)=3.637m
活動區上不高度：Hs=H- Hx=3.363m
筋帶活動區長度:hi＜HSL0i=0.3H
HS＜hi≤Hx L0i= (H-hi)/tan(45+/2)
筋帶錨固區長度：Lai=L- L0i
筋帶的抗拔力計算：Tpi=2（γhi+γh0）Ai Lai
筋帶的抗拔安全驗算：Kb≤
筋帶長度及抗拔穩定系數計算表
（4）根據抗拔穩定系數對筋帶設置進行調整
1、2兩層筋帶抗拔安全系數小于2，不滿足要求，需對這兩層設置的筋帶數量進行調整。將這兩層筋帶根數調整為8根，筋帶面積144，抗拔安全系數1層為2.133，2層為3.249，滿足要求。
（5）面板厚度計算
C25混凝土抗彎拉應力Rl=1.23Mpa
混凝土抗彎拉容許應力〔Rl〕=0.7Rl=0.861 Mpa
面板最大剪力Q==35.838KN
面板最大彎矩M=QSx2/L=0.79
面板厚度：C==11.73cm
初擬面板厚度20cm符合要求。
4.3外部穩定性驗算
（1）基底垂直應力計算
①基底豎向力計算
W=L(H+h0)γ==1118.02KN
②土壓力計算
加筋體墻背頂點應力：σA=γh0tan2 (45°-/2)=4.583Mpa
加筋體墻背底點應力：σB=γ(H+h0)tan2 (45°-/2) =46.583Mpa
土壓力計算：E=σA（H+ h0）+σB（H+ h0）/2=216.418KN
③各力對基底重心的力矩
豎向力的力矩：MN=0
水平力的力矩：ME= E (H+h0)/3=560.086KN?m
④基底應力計算
=87.242Mpa
=192.26Mpa
小于地基容許承載力滿足要求。
（2）基底抗滑穩定性驗算
基底豎向力的合力（不考慮車輛荷載）：N’= LH γ=8×7×18=1008KN
基底水平力的合力：F=E=216.418KN
抗滑穩定系數==2.329＞1.3
抗滑穩定性滿足要求。
（3）基底抗傾覆穩定性驗算
豎向力對墻趾的力矩：MN=WL/2=4472 KN?m
水平力對墻趾的力矩：ME=E(H+h0)/3=560.083 KN?m
抗傾覆穩定系數==7.985＞1.5
抗傾覆穩定性滿足要求。
6 結語
篇4
關鍵詞：重力式擋土墻；回填土；土壓力
在廠區、道路、河道等土建工程中，往往會遇到上下地面高差較大的情況，當不能采取放坡處理或為了節約用地時，通常采用擋土墻結構來支擋。而重力式擋土墻是實際工程中應用得較多的一種形式。重力式擋土墻可分為三種不同的形式，仰斜式、直立式和俯斜式。而普遍情況，選擇直立式擋土墻作為支擋結構的應用最多。
1 直立式擋土墻
直立式擋土墻是依靠墻體自重抵抗土壓力的一種擋土墻形式，其自身截面較大，一般由塊石與砂漿砌筑而成。因為能夠就地取材而且結構形式簡單、施工技術比較成熟等優點，直立式擋土墻在土建工程中通常被廣泛采用。當然由于擋土墻的開挖土方和自身體積都較大，其施工周期也會比較長。當擋土高度不超過6m、地質情況良好、周圍沒有相鄰的構建筑物時，適合采用直立式擋土墻。直立式擋土墻的頂寬大于500mm，底寬約為墻高的1/3。為了減少墻身自重和增加墻體的抗傾覆的能力，地面以下部分可做成臺階式。擋土墻底可做成逆坡或在基底設置混凝土凸榫來增大墻底的抗滑能力。墻底埋深必須大于500mm。
2 擋土墻墻身材料
擋土墻墻身材料通常選擇塊石。主要有花崗巖、砂巖、石灰巖等；泥質礫巖不宜用作石料。（1）塊石的石料要求新鮮、完整。風化和有裂縫的石料禁止使用。也不能使用軟化的巖石。對石料外形應力求規整。（2）膠結材料采用水泥砂漿、混合砂漿，小石子砂漿。砂漿的性能要求與水工砂漿相同；對所用砂和小石子的要求與水工混凝土相同。砌體常用的水泥砂漿的標號有M2.5、M5、M7.5、M10等。在水泥砂漿中加入小石子為小石子水泥砂漿。小石子的粒徑一般不超過2cm。小石子砂漿主要用于石料形狀不規則的較大砌體。與水泥砂漿相比，采用小石子砂漿可節約水泥和砂的用量，提高砌體強度。
3 擋土墻背后填土的選擇
直立式擋土墻的背后填土應盡量選用抗剪強度高和透水性強的礫石、砂土或石屑。如采用人工填土回填，則最好采用顆粒狀材料，這種土的抗剪強度與水無關。當采用粘性土作為回填土時，應注意排水。因為在寒冷的氣候下黏性土會發生凍結，從而使土壓力比設計中通常采用數值要大好幾倍，不利于排水。所以黏性土中宜適當摻入砂礫和碎石。墻后填土不得選用膨脹土，淤泥質粘土和耕植土。對于重要的擋土墻的填料內摩擦角，可以通過試驗取得。
4 擋土墻的施工
直立式擋土墻一般采用明挖法施工，當基底為軟弱土層時，可采用換填基礎或樁基礎。擋土墻墻身采用塊石砌筑。塊石宜分層砌筑且與里層砌塊咬接成一體，上下交錯排列。較大的塊石宜寬面朝下，塊石與塊石間以砂漿隔開。砌體中的片石應大小搭配，咬緊密實并配有小石塊，用作擠漿填縫。（1）漿砌塊石應平砌，每層石料高度應做到基本齊平。（2）料石砌筑每層鑲面料石均應事先按要求配好石料，再用鋪漿法順序砌筑。（3）基礎在軟弱土層地段時，不宜全長貫通，應采用跳槽辦法開挖，以防治上部失穩。當基底軟弱且墻身又超過一定高度時，可在墻趾伸出一臺階，以拓寬基礎。當地層為淤泥土或雜填土等，可采用砂礫、碎石等材料換填或者采用碎石樁、粉噴樁等方法處理。當巖層有空隙裂縫時，可以灌注水泥砂漿。基坑底面開挖寬度應比設計尺寸各邊寬0.5m，并保持一定開挖邊坡度。
5 構造要求
當擋土墻下地基為軟弱土層時，可采用砂礫、碎石或灰土等質量較好的材料換填，提高承載力和地基變形能力。為了滿足排水要求，應該對于漿砌塊石直立式擋土墻設置一排泄水孔。當墻較高時，可在墻上部加設幾排泄水孔。泄水孔采用圓孔，孔直徑大小約為10cm。孔眼間距2m，泄水孔呈梅花狀布置。在墻后做寬約500的碎石濾水層，便于排水。同時在墻頂和墻底標高處宜鋪設黏土防水層，墻頂防水層可減少地表水滲入填土中，墻底防水層可避免水流進墻底地基土而造成地基承載力和擋土墻抗滑移能力降低。直立式擋土墻應該每隔10m～15m設置一道沉降縫與伸縮縫，縫寬3cm。沉降縫與伸縮縫的設置是為了避免不均勻沉降導致墻身開裂。擋土墻的沉降縫和伸縮縫通常設置在一起，自墻頂做至基底，縫內宜用瀝青麻絲填塞，沿墻的內、外填塞，填塞深度不小于20cm。由于直立式擋土墻所受土壓力較大，所以為了滿足抗傾覆和抗滑移的要求。墻身材料一定要采用高強度的材料砌筑。
6 算例分析
選取一個直立式擋土墻。擋土高度3m，墻后填土為水平地面，地面堆載取10kN/m抗震設防烈度取6度，地下水較低或穩定，場地類別2類。填料內摩擦角=30。基底抹茶系數=30。地基承載力q=200kPa
墻高H=3.0m，頂寬B=0.6m，面坡度n=1：0.15，墻趾臺階b1=0.4m、h1=0.600（m），墻底坡率v=0.2：1，基底摩擦系數q=0.300。
（1）擋土墻滑動穩定性驗算
基底傾斜角度=11.3°，Wn=64.7kN，En=14.6kN，Wt=12.6kN，Et=26.6kN，滑移力=13.6kN，抗滑力=23.8kN，Kc=1.74>1.3滿足要求。
（2）擋土墻傾覆穩定性驗算
相對于墻趾點墻身重力力臂Zw=0.87m，相對于墻趾點Ey力臂，Zx=1.36m，Zy=0.82m，傾覆力矩W1=23.7kNm，抗傾覆力矩W2=70.5kNm。
K=2.97>1.6滿足要求。
（3）墻底截面強度驗算
墻身面積A=2.7m 重量G=61.8kN，相對于截面外邊緣，墻身重力力臂Zw=0.88m，Ey的力臂Zx=1.36m，Ex的力臂Zy=0.819m，法向應力檢算：豎向力=70.9kN，彎矩=42.9kNm。
相對于驗算截面外邊緣的力臂Zn=0.61m，截面寬度B=1.360m偏心距e1=0.075
（4）整體穩定驗算
圓心：-0.25，-0.5；半徑=2.8m，安全系數=1.665總的下滑力F1=63.9kN，總的抗滑力F2=106.5kN，土體部分下滑力F3=63.9kN，土體部分抗滑力F4=106.5kN，整體穩定：1.665>1.25滿足要求。
當在同等條件下選擇圖集時：擋土墻選用（04J008）P48的路肩墻，選用型號分別為ZJB4。墻身高：4m，墻頂寬：1.56m，面坡傾斜坡度：1：0.15，墻趾臺階b1：0.4m；h1：0.6m，墻底傾斜坡率：0.2：1。擋土墻墻身截面面積為7.09m。設計擋土墻截面面積為2.837m，遠小于選用圖集的擋土墻的截面面積。
7 結束語
設計人員在設計擋土墻的過程中，不能一味的追求選用圖集，在考慮重力式擋土墻設計要點時，應對方案進行技術經濟比較，分析其技術的可行性及造價的合理性，避免造成不必要的浪費。在滿足使用功能和安全性的情況下，通過計算與圖集進行對比分析。才能設計出更符合實際工程的擋土墻。
參考文獻
[1]鄭寬新.淺析擋土墻設計要點[J].中國水運，2010（4）.
篇5
關鍵詞 抗滑鍵；擋土墻；設計
中圖分類號 TU476 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)051-0124-02
在山區的支擋結構當中，帶抗滑鍵的擋土墻經常被利用到了錨固的巖體當中。抗滑鍵可以采用單樁或者是群樁兩種方式，而成樁的形式一般都采用鉆孔的方式予以實現。但是，在軟巖也可以采用挖孔的成樁方式。而埋設的抗滑鍵深度也不大，通常深度在4 m~6 m之間。當前這種帶支擋結構的抗滑鍵擋土墻運用較為廣泛，尤其是對于那些需要考慮到水平載荷的承載樁存在的載荷-變位關系、擋土墻后土體壓力的分布特點以及整個擋土墻系統所發生的變形協調關系等。而目前對于這種帶抗滑鍵的擋土墻的設計工作研究不夠深入，因此有必要對之進行系統而詳細的分析，得到并總結出一個帶抗滑鍵的擋土墻設計的幾個基本程序。
1 帶抗滑鍵的擋土墻
圖1是一個典型的帶抗滑鍵擋土墻體，其中的抗滑鍵是一個錨固與巖體當中的鋼筋混凝土樁。擋土墻與抗滑鍵之間屬于完全的剛性連接，且擋土墻本身的剛度也較大，可以將之視為完全的剛體。在設計的過程中忽略了擋土墻之前的那一薄層墻前填土帶來的壓力。
圖1 帶抗滑鍵的擋土墻典型結構
根據帶抗滑鍵擋土墻在工作過程中的受力情況，對之進行受力分解（如圖2所示），并結合變形協調的關系，得到如下的關系式。
H=Ea-F
M=Eah-Ge
M1=M
H1=H
U1=U
θ1=θ
在上式當中，H1—擋土墻底部承受的總體水平推力；
M1—擋土墻底部承受的總體水平彎矩；
Ea—作用在擋土墻的總體土壓力；
h—總體土壓力與其作用點之間的距離；
F—墻體底部承受的壓力；
G—分析段墻體承受的總體重量；
e—抗滑鍵承軸心與墻體承重中心的距離。
而H和M分別表示土體作用在抗滑鍵樁部頂端的推力與彎矩；U1、θ1 和U、θ分別表示擋土墻底部水平的位移、轉角以及抗滑鍵樁部頂端水平的位移、轉角。
2 擋土墻體后部壓力分布的非線性表示
擋土墻體后部承受的壓力E與擋土墻之間的位移S存在非線性關系，該關系可以用圖3來進行表示。在具體的工程實踐當中，擋土墻后部土體壓力與結構之間的整移存在著非線性的關系，可以采用雙曲線公式來進行表達。
圖3 土體壓力—位移之間的非線性關系
在進行擋土墻體后部壓力的分析過程中，可以分為擋土墻結構發生與土體相分離的位移以及擋土墻結構發生朝向土移的位移兩種情況，這里不作具體分析和表述。
3 擋土墻后土體壓力的計算
圖4表示的是擋土墻土體壓力分布情況。假設擋土墻的實際最大位移要比主動土體壓力所需要的位移量要小。而在實際的工程實踐當中，這種假設也是與錨固巖體當中的抗滑鍵擋土墻是相符的，假設完全合理。
結合圖4，根據具體的受力分析，可以用下式來進行計算
分析：
這樣，可以利用上式計算出在擋土墻之后的土體的總體壓力以及對應的作用點位置，進而能夠計算出H和M值。由于擋土墻體之后所采用的填土可以是粘性土也可以是砂石土，因此在計算的過程中為了方便，可以只考慮墻后是砂石土的情況，而對于實際情況當中的粘性土也可以采用相同的方式計算出來。
在實際的計算過程中，還應該對處于水平載荷作用下，根據
圖4 墻體土體壓力計算圖示
樁體的性質，包括柔性樁、剛性樁以及中等柔性樁幾種情況，對樁體的載荷—位移關系式。由于篇幅所限，這里不作詳細敘述，直接給出對應的計算公式。
柔性樁：
剛性樁：
中等柔性樁，應該將實際的樁土模量比代入到柔性樁計算
公式，取實際的深徑比代入剛性樁計算公式，分別進行計算。
4 擋墻綜合設計分析
通過上面對擋土墻體的變形協調關系、后部壓力的非線性表示以及后部土體壓力的計算公式的推導，得到了擋土墻體后部土體壓力的分布情況以及計算公式。同時，抗滑鍵在水平載荷以及彎矩的綜合作用下樁部頂端的載荷-變形關系的解析表達式子。下面對帶抗滑鍵擋土墻體設計的步驟進行總結。
1）以巖體的具體物理參數以及所設置的抗滑鍵參數作為依據，根據得到的相關公式來對樁體的剛度進行判斷，確定是柔性樁、剛性樁還是屬于中等柔性樁。
2）根據上面判斷得到的結構，并利用對應的公式計算出抗滑鍵樁頂部的水平位移U以及轉角θ。
3）以擋土墻的具體物理參數以及墻體填料的物理力學性能指標為依據，根據對應的公式計算得到抗滑鍵樁部頂端所承受的剪切應力以及所承受的彎矩，最后得到樁體底部的摩擦阻力。
4）根據第2）、3）兩步中得到的方程式就可以得到在載荷作用下抗滑鍵的水平位移、轉角以及作用于其頂部的水平剪切力與彎矩。
5）根據上一步得到的土體壓力來對擋土墻進行設計，將獲得的作用力直接作用于抗滑鍵的頂端，對之進行計算，獲得相關的設計參數。
6）在進行設計的過程中，假若擋土墻的使用區域位于高級別的地震多發區域，而且擋土墻的高度在4 m以上時，這時還應該根據相關的規范對之進行地震校驗。
參考文獻
篇6
關鍵詞：擋土墻；人工輔助；程序開發；設計效率
Abstract: retaining wall in the resettlement project plays an important role, the paper first pointed out the limitations of the existing design methods, through the analysis of research on this basis, the development of a data transformation, retaining walls of the structure size calculation, drawing three procedures through the application overview of the actual case, show a retaining wall artificial aided design systems engineering amount calculated accurate, complete information of the cross-sectional design, the plot high efficiency, a larger value.Keywords: retaining walls; artificial; program development; design efficiency
中圖分類號： TU476+.4 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2012）
1前言
隨著水電站建設的蓬勃發展，移民安置問題成為了比較突出的經濟和社會問題，考慮移民的可持續發展，移民安置工程的具有一定的特殊性，大多采用生產安置的方式對移民進行集中安置，因此移民安置點大多選址在具有坡度的山腰或山地上，安置點內部或周邊原地面銜接處常常出現局部高差，需要進行防護措施處理。擋土墻由于其施工簡單，經濟合理，適用條件廣，且能有效地與原有構筑物形成統一協調的景觀效果，因而在移民安置工程中應用廣泛，具有重要的研究意義。
2擋土墻已有輔助設計程序的局限性
目前在業界使用且能對擋土墻進行結構尺寸進行分析計算、自動生成CAD圖及匯總工程量的擋土墻設計軟件只有《擋墻大師》，該軟件是針對公路擋土墻的特點進行開發的，其特點如下：
擋土墻控制軸線始終以公路軸線為控制參數，設計時必須錄入公路相關信息；
擋土墻設計荷載均以公路設計荷載為標準；
設計界面采用分步錄入設計參數方式；
每次只能設計一條擋土墻。
由于軟件開發時考慮使用環境及使用對象不同，《擋墻大師》在移民工程設計中應用時其局限性充分顯現出來，主要表現在以下幾方面：
移民工程中設置的擋土墻大部分與公路無關聯，為了使用該軟件往往需虛擬一條公路進行設計；
移民工程中設置的擋土墻設計荷載大部分與公路荷載無關系，而與地面建筑荷載相關聯，設計時需進行荷載換算；
設計時不能批量錄入數據，批量進行設計；
如有方案變化，需重新按軟件編排的順序進行數據錄入。
《擋墻大師》以上的局限性使得在進行擋土墻設計時效率大幅降低。眾所周知，移民工程設計周期往往十分緊迫且方案變化頻繁，能開發一個適合高效進行移民工程擋土墻設計的軟件是設計工程師們夢寐以求的事情。
3擋土墻人工輔助設計系統的程序開發
人工輔助設計系統目的在于輔助，其輔助包含兩個層面的意義，一是根據已知的安全截面和擋土墻的沿線高度變化過程，計算特定樁號的擋土墻截面，并匯總工程量；二是將計算所得的截面信息和工程量信息按標準方式在圖紙上實現批量化輸出。
針對擋土墻人工輔助設計系統的模型構想，目前已經開發出了數據轉化、擋土墻（包括衡重擋土墻、仰斜擋土墻、俯斜擋土墻）以及繪圖三套程序，其中核心計算程序采用FORTRAN語言進行編寫，并輔以LISP語言，實現擋土墻的輔助設計。
3.1 數據轉化程序
數據轉化程序作用是建立擋土墻高度的標準化輸入。擋土墻的具體高度是根據原地形或者場平設計高程以及擋土墻具置利用剖面法所得的高差而定的，本程序擬實現從圖紙數據轉化為程序輸入標準化數據的功能。擋土墻的高度信息包括樁號、墻頂高程、墻底高程三個要素，通過這三個要素便可確定每個樁號的具體墻高，因此，樁號起點、終點以及墻高突變處的信息輸入是重點，中間墻高連續變化處可通過插值得出。
圖4.1圖4.2圖4.3
圖4.1，4.2，4.3為墻高突變處的三種典型形式，包括墻頂坡度變化、墻底坡度變化以及墻頂墻底高程突變，三種形式的任意一種或是多種情況組合，都是墻高突變處，是墻高輸入的重點，需對其樁號和墻頂墻底高程明確，才能全面的反應墻高信息。
3.2 擋土墻墻身結構尺寸計算程序
擋土墻墻身結構尺寸計算程序是人工輔助設計系統的核心部分，主要是根據輸入的擋土墻高度數據以及分析所得的擋土墻安全截面信息，采用插值的計算方法計算具體樁號處擋土墻的設計截面，并根據已知截面計算各項工程量。
為了減少分析的工作量，安全截面針對不同墻高的擋墻僅間隔地確定了其頂寬、臺寬、底寬等信息，而擋墻的高度變化是連續的，設計需明確每個樁號處所對應墻高的具體截面。為了解決此矛盾，擋土墻程序采用插值的方式，以墻頂寬作為控制要素（擋墻頂寬是影響其外觀的重要因素），進而根據面坡、背坡等數據，確定擋土墻的設計截面。設計截面確定以后，對擋土墻進行分段，以輸入數據中擋墻墻高突變處為分段節點，以每段擋墻取其平均截面作為基準截面，計算各項工程量，并匯總得到整條擋墻的工程量。
3.3 繪圖程序
繪圖程序是根據擋土墻程序所計算的成果，實現計算數據轉化為標準的圖紙數據輸出，提高設計工作的效率。其輸出包括以下幾個方面：
1.立面圖。擋土墻立面圖的輸出是數據輸入的逆向過程，最主要的任務是實現其輸出的標準化，減少設計出圖的工作。主要包括施工縫的標識、樁號的標注、墻底墻頂高程的標注以及相關的尺寸標注。
2.擋墻截面信息表。截面是擋墻設計涵蓋信息量最大的部分，采用表格的形式在設計圖上進行明確，采用分段的形式進行輸出，以施工縫設置處和擋墻墻高突變處作為輸出的分段節點。
3.工程量表。擋土墻的工程量涉及項目繁多，也采用表格形式在設計圖上進行明確，方便施工過程中復核和計列工程量。
4.擋墻典型截面圖。擋墻典型截面圖主要包括擋墻的形式、欄桿設置、墊層設置、排水管設置、填土示意、墻面坡、墻背坡、墻底坡以及臨時開挖邊坡等內容，成塊輸出，減少設計出圖的工作量。
4應用案例
本文以某集鎮作為案例，介紹采用人工輔助設計系統設計擋土墻的過程。
1.分析規劃場地豎向以及原狀地面高程，布置擋墻，并剖出剖面草圖。
圖5.1
如圖5.1所示，集鎮房屋設計高程與原地面存在局部高差，由于紅線限制以及原地面的坡度影響，采用擋土墻進行防護。進行擋墻布置后，剖出場平與原地面的相對高程關系剖面圖。根據原地面高程確定墻底高程線，考慮擋土墻埋深后根據場平高程線確定擋墻墻底線，如圖5.2所示。
圖5.2
2.定位擋土墻始點、終點以及墻高突變點，提取相關點坐標。
如圖5.3所示，對擋土墻始點、終點以及墻高突變點處進行標識（豎直線所示位置），并以擋土墻始點墻底處為坐標原點（1號點），提取各點的坐標（圖中數字標識處各點的坐標）。
圖5.3
3.運行數據轉換程序，實現計算數據的標準化輸入。
各點的坐標，x值對應樁號，y值對應相對高差，完全地涵蓋了擋墻的墻高信息，通過轉化能夠與計算程序接口，實現標準化輸入。
4.選擇擋墻形式，分析安全截面。
本例中原地形高于場平高程，且后方為山坡，采用仰斜式擋土墻。根據地質和荷載條件，間隔地分析不同墻高的安全截面，將安全截面作為程序計算的邊界條件，為下一步計算提供依據。
5.運行擋土墻墻身結構尺寸計算程序，計算設計截面和工程量。
擋土墻程序計算是在后臺進行，能夠根據輸出的需要生成臨時的計算結果文件，為下一步標準化輸出做準備。
6.運行繪圖程序，輸出成果。
圖5.4表示了程序輸出圖形的基本效果，其中工程量表格和截面參數表格放大后如圖5.5和圖5.6所示，圖紙深度能夠達到基本的設計要求，大大減少了工作量。
圖5.4
圖5.5
圖5.6
7.圖紙修飾。
對輸出的圖紙進行排版整理，檢查并修改細節，使設計圖紙滿足出圖要求。
篇7
關鍵詞：山區公路擋土墻設計土壓力庫倫理論穩定截面強度措施
1前言
公路擋土墻是用來支承路基填土或山坡土體，防止填土或土體變形失穩的一種構造物。在路基工程中，擋土墻可用以穩定路堤和路塹邊坡，減少土石方工程量和占地面積，防止水流沖刷路基，并經常用于整治坍方、滑坡等路基病害。
擋土墻的形式多種多樣，按其結構特點，可分為：石砌重力式、石砌衡重式、加筋土輕型式、砼半重力式、鋼筋砼懸臂式和扶壁式、柱板式、錨桿式、錨定板式及垛式等類型；按其中路基橫斷面上的位置，又可分：路肩墻、路堤墻及路塹墻；按所處的環境條件，又可分為：一般地區擋墻、浸水地區擋土墻及地震地區擋土墻。考慮擋土墻設計方案時，應與其他工程方案進行技術經濟比較，分析其技術的可行性、可靠性及經濟的合理性，然后才確定設計方案，并根據實際情況進行擋土墻的選型。
在山區公路中，由于地形條件更為復雜，地勢更為陡峭，因此，擋土墻的應用更為廣泛。近幾年來，筆者參加了二十多段、共三百多公里的山區公路（二、三級）的設計，主要負責路基防護工程，特別是擋土墻的設計，對山區公路擋土墻的設計積累了一定的經驗與體會，在此提出，僅供同類工程設計時參考。
2擋土墻設計的基礎資料及設計參數
2.1基礎資料
擋土墻設計時，必須具備以下資料：路線平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖，地質資料（包括工程地質勘察報告、工程物探報告），地震勘探報告，水文資料，總體設計資料及構造物一覽表等。
2.2設計參數的選取
2.2.1墻背填料的物理力學性質對于山嶺重丘二、三級公路的擋土墻設計，當缺乏試驗數據時，填料的計算內摩擦角及容重可參照表1及表2選用：
表1填料內摩擦角ψ參考值
土的種類
塊石
大卵石、碎石類土
小卵石、礫石、粗砂、石屑
中、細砂、砂質土
粉砂
粘土
內摩擦角（°）
45
40
35
30
26
14-21
表2填料標準容重
土的種類
礫石、碎石、礫質土
砂、砂質土
粉土、粘性土
（ωl<50%）
石灰土
（石灰10%）
粉煤灰
容重（KN/m3）
20
19
18
18
15
2.2.2墻背摩擦角填土與墻背間的摩擦角δ應根據墻背的粗糙程度及排水條件確定。山區公路中，對于漿砌片石墻體、排水條件良好，均可采用δ=ψ/2。
2.2.3基底摩擦系數基底摩擦系數μ應依據基底粗糙程度、排水條件和土質確定。
2.2.4地基容許承載力地基容許承載力可按照《公路設計手冊·路基》及有關設計規范規定選取。
2.2.5建筑材料的容重根據有關設計規范規定選取。
2.2.6砌體的容許應力和設計強度根據有關設計規范規定選取。
2.2.7砼的容許應力和設計強度根據有關設計規范規定選取。
3擋土墻的選型
3.1材料選擇
漿砌片石擋土墻取材容易，施工簡便，適用范圍比較廣泛。山區公路中，石料資源較為豐富，在擋土墻高≤10米時，因地制宜，采用漿砌片石砌筑，可以較好地滿足經濟、安全方面的要求。
3.2截面形式選擇
根據擋土墻結構類型及其特點分析，當墻高＜5時，采用重力式擋土墻，可以發揮其形式簡單，施工方便的優勢。同時，由于山區公路地面橫坡比較陡峭，若采用仰斜式擋土墻，會過多增加墻高，斷面增大，造成浪費，采用俯斜式擋土墻會比較經濟合理。一般在路塹墻、墻趾處地面平緩的路肩墻或路堤墻等情況下，才考慮采用仰斜式擋土墻。當墻高≥5且地基條件較好時，采用衡重式擋土墻，可以有效地減小截面，節省材料。
3.3位置選擇
在挖方邊坡比較陡峭時，采用路塹擋土墻，可以降低邊坡高度，減少山坡開挖，避免破壞山體平衡；在地質條件不良情況下，還可以支擋可能坍滑的山坡土體。
對于采用路肩擋土墻或路堤擋土墻，應結合具體條件考慮，必要時應作技術經濟比較。因為路堤擋土墻承受荷載較大，受力條件較為不利，截面尺寸也較大，所以錄路堤墻與路肩墻的墻高或截面污工數量較為接近，基礎情況相仿時，采用路肩墻比較有利。
4土壓力的計算
擋土墻設計的經濟合理，關鍵是正確地計算土壓力，確定土壓力的大小、方向與分布。土壓力計算是一個十分復雜的問題，它涉及墻身、填土與地基三者之間的共同作用。計算土壓力的理論和方法很多。由于庫倫理論概念清析，計算簡單，適用范圍較廣，可適用不同墻背坡度和粗糙度、不同墻后填土表面形狀和荷載作用情況下的主動土壓力計算，且一般情況下計算結果均能滿足工程要求，因此庫倫理論和公式是目前應用最廣的土壓力計算方法。
4.1庫倫主動土壓力計算公式及計算簡圖
主動土壓力計算公式：
Eα=1/2γH2Ka
式中：Eα——主動土壓力(KN)，γ——土的容重（KN/m3），H——擋土墻高(m)，Ka——庫倫主動土壓力系數。
《公路設計手冊·路基》中，以庫倫理論為基礎，按墻后填土表面的形狀和車輛荷載分布情況的不同，推導出各種情況下的主動土壓力計算公式，設計時可根據實際情況查表計算。
4.2第二破裂面土壓力的計算
在擋土墻設計中，當墻背或假想墻背的傾角α1或α’1大于第二破裂面的傾角αi，或作用于墻背或假想墻背的土壓力對墻背法線的傾角δ’小于或等于墻背摩擦角δ時，就會出現第二破裂面，這種情況下，應按破裂面出現的位置來求算土壓力。
對于一般常用的俯仰式擋土墻，不會出現第二破裂面，對于衡重臺較寬的衡重式擋土墻，則較易出現第二破裂面。各種邊界條件的第二破裂面主動土壓力計算公式詳見《公路設計手冊·路基》。
因此設計過程中，應先采用試算的方法，判別第一破裂面出現的位置，計算破裂角，并根據計算所得的第二破裂面傾角判斷是否會出現第二破裂面，然后再選用合適的公式計算主動土壓力。
5擋土墻的穩定驗算及強度驗算
擋土墻的設計應保證其在自重和外荷載作用下不發生全墻的滑動和傾覆，并保證墻身截面有足夠的強度、基底應力小于地基承載力和偏心距不超過容許值。因此在擬定墻身斷面形式及尺寸之后，應進行墻的穩定及強度驗算。擋墻的驗算方法有二種：一種是采用分項安全系數的極限狀態法，另一種是總安全系數的容許應力法。目前國內多數應用容許應力法設計擋土墻。下面是采用容許應力法進行擋土墻驗算的簡介。
5.1滑動穩定驗算
擋土墻沿基底的滑動穩定系數Kc應不小于1.3。計算公式為：
Kc=（W+Ey）f/Ex
式中：W——擋土墻自重，衡重式時，包括衡重臺上的土重(KN)，Ex，Ey——主動土壓力的水平和垂直分力（KN），f——基底摩擦系數。
設計中，為增加擋土墻的抗滑穩定性，常將基底做成向內傾斜，以增大滑動穩定系數。基底斜坡坡度一般不超過1:5。
5.2傾覆穩定驗算
擋土墻繞墻趾的傾覆穩定系數Ko應不小于1.5。計算公式為：
Ko=（WZw+EyZx）/（ExZy）
式中：Zx——Ey對墻趾O點的力臂(m)，Zy——Ex對墻趾O點的力臂(m)，Zw——W對墻趾O點的力臂(m)。
5.3基底應力及偏心驗算
基底的合力偏心距e。計算公式為：
e=B/2-Zn=B/2-（WZw+EyZx-ExZy）/（W+Ey）
在土質地基上，e≤B/6；在軟弱巖石地基上，e≤B/5；在不易風化的巖石地基上，e≤B/4。
當e≤B/6時，墻趾和墻踵處的法向壓應力為：
σ1,2=（W+Ey）（1±6e/B）/B≤[σ]
式中，[σ]——地基土修正后的容許承載力（KPa）
[σ]=[σo]+K1γ1（B-2）
式中，[σo]——地基土的容許承載力（KPa），K1——地基土容許承載力隨基礎寬度的修正系數，γ1——地基土的天然容重（KN/m3）。
當e>B/6時，基底出現拉應力，考慮到一般情況下地基與基礎間不能承受拉力，故不計拉力而按應力重分布計算基底最大拉應力：
σ1=2（W+Ey）/3Zn≤[σ]
若出現負偏心，則上式的Zn改為（B-Zn）。
5.4墻身截面強度驗算
通常選取一、兩個截面進行驗算。驗算截面可選在基礎底面、1/2墻高處或上下墻交界處等。
墻身截面強度驗算包括法向應力和剪應力的驗算。剪應力包括水平剪應力和斜剪應力兩種，重力式擋土墻只驗算水平剪應力，而衡重式擋土墻還需進行斜截面剪應力的驗算。
6采取措施
完成了擋土墻截面設計及穩定、強度驗算之后，必須采取必要的措施，以保證擋土墻的安全性。
6.1基礎加固措施
6.1.1為減少基底壓應力，增加抗傾覆的穩定性，在墻趾處伸出一臺階，以拓寬基底。墻趾臺階的寬度不小于20cm，臺階高寬比可采用3:2或2:1。
6.1.2地基為軟弱土層時，可用砂礫、碎石、礦渣或灰土等質量較好的材料換填，以擴散基底壓應力，滿足設計要求。
6.2排水措施
對于漿砌石擋土墻，應在墻前地面以上設置一排泄水孔。墻較高時，可在墻上部加設泄水孔。泄水孔采用10×10cm的方孔或圓孔，孔眼間距2~3米，上下排泄水孔錯開設置。泄水孔進水口應設置反濾材料。
6.3沉降縫與伸縮縫的設置
為避免地基不均勻沉降引起墻身開裂，需按墻高和地基性質的變異，設置沉降縫，同時，為了減少圬工砌體因收縮硬化和溫度化作用而產生裂縫，需設置伸縮縫。擋土墻的沉降縫和伸縮縫設置在一起，每隔10~15m設置一道，縫寬2~3cm，自墻頂做至基底，縫內宜用瀝青麻絮、瀝青竹絨或涂以瀝青的木板等具有彈性的材料，沿墻的內、外、頂三側填塞，填塞深度不小于15cm。
6.4墻頂與路面的銜接
當墻頂寬大于土路肩寬度時，擋土墻侵入土路肩部分應預留出相當于路面結構厚度部分以鋪筑路面。
6.5車輛安全行駛保障措施
對于路肩墻，其墻頂面以下50cm采用C20砼澆筑，并預埋鋼筋，在其上設置防撞欄或防撞墻。
7材料要求
7.1石料須經過挑選，質地均勻，無裂縫，不易風化。
7.2石料的抗壓強度應不低于30MPa。
7.3盡量采用較大的石料砌筑，塊石應大致方正，其厚度不小于15cm，寬度和長度相應為厚度的1.5~2.0倍和1.5~3.0倍。
7.4采用7.5號砂漿砌筑，10號砂漿勾縫。
8設計體會
8.1設計參數的選取
因用于計算主動土壓力的庫倫理論較適用于砂性土，而對于粘性土的壓力計算會存在一定的誤差，所以對于以粘性土做填料的擋土墻計算，設計參數如填料的內摩擦角等的取值應相對保守。由于庫倫理論是一種簡化的土壓力計算方法，所以對于以砂性土做填料的擋土墻，設計參數也應根據實際情況取相對保守值。
8.2安全系數的選取
對墻高≥6m的擋土墻，實際設計時建議將安全系數提高20%，以保證其安全性。
8.3墻面坡的選取
出于美觀和施工方便的考慮，一段擋土墻通常都采用一個墻面坡。對于山區公路擋土墻，采用較陡的墻面坡，可有效減小墻高，節省材料。一般情況下，重力式擋土墻（俯傾式）、衡重式擋土墻墻面坡取1:0.05，仰斜式擋土墻的墻面坡取1:0.25，均能滿足設計要求。
8.4墻背坡的選取
仰斜式擋土墻的墻背坡一般不超過1:0.3，具體結合開挖的臨時邊坡選取。
俯斜式擋土墻的墻背坡一般取1:0.2，隨著墻高增加，墻頂寬度相應增大。
對于衡重式路肩擋土墻，當墻高≤8m時，上墻背坡取1:0.25，墻高＞8m而≤10m時，上墻背坡取1:0.3；下墻背坡取1:0.25。若為路堤墻，則上墻背坡應相應加大。
8.5設計控制重點
對于俯斜式擋土墻，由于所受土壓力較大，所以設計時應注意其穩定和抗傾覆的驗算。對于衡重式擋土墻，一般較容易滿足穩定要求，墻身斷面的強度成為擋土墻設計中主要的控制指標，所以一定要采用高強度的材料砌筑。
篇8
關鍵詞：減壓式擋土墻 優化設計 風險決策研究 黃壁莊水庫
1 問題與思路
1.1 問題的提出
為建設黃壁莊水庫副壩防滲墻，擬在副壩下游側樁號2+000和3+750處的壓坡平臺上興建2座產量200m3/h的大型混凝土生產系統，該系統含2個長×寬×高為60×60×8.4m一次儲量7000m3的儲料場和2座2×1.5m3的強制式機組的拌和樓見圖1。由于副壩是整個水庫工程存在隱患最多的部位，水庫主管單位對在壓坡平臺上興建工程嚴加限制：一不得深挖；二不得寬挖。保證在除險加固完成前副壩的安全度汛。在地形條件受限制的情況下，如何確保儲料場按計劃完成，關鍵在擋土墻設計。
如何在眾多形式的擋土墻中選擇一種適合現場條件的檔土墻結構是當前必須研究的課題。檔土墻作為一般攔土結構物，常用在閘壩的翼墻和渡槽、倒虹吸的進出口邊墻及其他路堤擋土部位等。對這類工程的優化設計問題往往易被忽視。我們的實踐表明，各類擋土墻的技術經濟效益有著相當大的差別。本項研究，從工程實際出發，意圖在如減壓式擋土墻、重力式擋土墻、懸臂式擋土墻和扶壁式擋土墻等四種結構中進行雙向優選，即進行本類的優選設計和各類之間的優選比較，最后確定一種技術、經濟狀況最優、現場適應性最好的擋土墻方案用于本工程。現將研究過程介紹如下。
1.2 課題研究思路
該課題的研究思路分三步的研究思路。
第一步，首先確定方案比選的統一標準。過去人們的觀點認為擋土墻形狀各異，結構不同，各有優缺點，要比較相當困難。實際上任何形式的擋土墻功能都是擋土攔土，因此研究認為，它們的正常擋土狀態就應當是一個統一標準，而這個正常的擋土狀態正是現行的規范狀態，在規范狀態下這些參與比選的各類擋土墻是處在同一個設計水平上，因而可以比較。
第二步，確定優化設計的風險決策方法。眾所周知，任何擋土墻的穩定性特征值都是擋土墻背填土物理力學特性的函數，同時又受地基結構特性的約束；對于擋土墻的經濟造價，又與結構特征相關的工程量及市場物價相關的分析單價密不可分。顯然，這些都是描述擋土墻特征的隨機變量。鑒于擋土墻具有上述特點，因此可以認為每類擋土墻也是離散隨機變量，采用數學期望準則和優勢比較準則完全能夠將含離散隨機變量的各個方案進行優劣比較，按照定義，離散隨機變量的一切可能值Xi與對應的概率P（ζ=Xi）的乘積之和稱為數學期望，記為Mζ。如果隨機變量只取得有限個值：X1、X2、X3、……Xi，而取得這些值的概率分別是P（x1）、P（x2）、P（x3）……P（xi）則
Mζ=X1P（x1）+X2P（x2）+X3P（x3）……XiP（xi）
運用到風險決策中來，以Mζ值最小為最優方案。
優勢比較準則實際是將方案的技術效益或造價進行比較。當方案Ⅰ的隨機變量S1、S2、S3、……Si與方案Ⅱ的隨機變量S1、S2、S3、……Si對應相減，其值為“0”或“+”值，則方案Ⅰ有優勢；若相減后其值為“0”“0”“+”“-”或“0”“0”“-”“-”，則方案Ⅰ不存在優勢。
第三步，選取擬比較的能反映方案特性的隨機變量可能值。研究認為，方案的規范狀態，擋土墻的墻基應力，墻基對圍巖的擾動度參數——擋土墻的寬高比B/H和相對避擾度、工程造價及相對效益A等值，基本能描述擋土墻的特征，而且這些變量在分析過程中都能一一取得。故以它們作為研究比較的隨機變量是合理的。
第四步，搜索各類擋土墻的規范狀態并按數學期望準則和優勢比較準則分別考核各個待選方案。選出最優秀方案。
轉貼于 2 各類擋土墻的設計指標
2.1 確定計算擋土墻的土壓力理論
目前計算土壓力的理論有多種，而各種理論又用各自不同的假設分析方法來求算土壓力。根據初步篩選，除減壓式擋土墻外，其余重力式擋土墻，懸臂式擋土墻和扶壁式擋土墻背墻頂與墻踵連線傾角均大于臨界角εer，本工程εer=45-ψ/2。盡管一些方案的墻背可能出現第二滑裂面，盡管采用的計算公式可能出現誤差，為方便起見確定統一采用郎肯主動土壓力理論來計算各類擋土墻的主動±壓力。初步分析估算，計算誤差不會導致大方案比較結果出現錯位。
有關郎肯主動土壓力計算公式詳見圖2。
2.2 現行規范（SD133-84）指標與現場地質的物理力學特性。
現行規范（SD133-84）指標與現場地質的物理力學特性見表1。
2.3 四種擋土墻的現行規范狀態的計算成果
根據前述2.1和2.2節確定的數學模型和物理力學指標，無論用手算方式還是計算機搜索都可得到現行規范狀態下的擋土墻計算成果。詳見圖2、表2和表3。
表2中的“GF”是“規范”二字的漢語拼音縮寫；“圍巖相對避擾度”意思指“圍巖避免擾動的相對程度”，此相對值越大表明圍巖受擾動越小，反之則越大。
3 擋土墻優化設計的風險決策
3.1 按數學期望準則的風險決策
采用數學期望準則風險決策之前先將表2中的第（2）項和第（5）項、表3中的第（12）項集中到表4來，并認為表中所有隨機變量X1、X2、X3的概率P（x1）、P（x2）、P（x3）值均為0.333，則可算出a、b、c、d各方案的數學期望Mζ值，詳見表4。
由表4可見，減壓式擋土墻Mζ值較小，而懸臂式擋土墻的Mζ值較大。比較結果表明，減壓式擋土墻在這四種擋土墻方案中為最優方案。
3.2 按優勢比較準則的風險決策
在進行優勢比較準則決策之前，先將表2中的第（3）項第（6）項和表5中的第（13）項集列成表5并進行優勢比較。詳見表5。
將表5中各個隨機變量相互比較發現，減壓式擋土墻對其他三類擋土墻比較均得到“0”“0”“+”“+”，表明減壓式擋土墻方案比較優秀，為首選方案。重力式擋土墻和扶臂式擋土墻方案對懸臂式擋土墻，比較結果也顯示“0”“0”“+”“+”，表明該兩者也有一定優勢，可作為備選方案。
總之，無論采用數學期望準則還是采用優勢比較準則分別對減壓式擋土墻，重力式擋土墻、懸臂式擋土墻和扶壁式擋土墻進行分析，結果基本一致。在規范狀態下，減壓式擋土墻方案對圍巖土擾動較小、較好地適應現場受限制的地形條件、工程量及造價較低，是被考核的四個擋土墻方案最具優勢者。
4 減壓式擋土墻在黃壁莊水庫除險加固工程混凝土生產系統中的應用。
4.1 減壓式擋土墻設計應注意事項
混凝土標號應為C20以上。進行配筋計算時宜取安全系數K≥1.4。并且墻底不得有虛土。
4.2 減壓式擋土墻的施工
注意墻體分段施工程序：先澆筑Ⅰ墻基底板——Ⅱ垂直墻體下半部分——Ⅲ減壓平臺以下的土方回填夯實——Ⅳ澆筑減壓平臺——Ⅴ澆筑垂直墻體上半部——Ⅵ減壓平臺以上回填。
4.3 減壓式擋土墻應用效果
在儲料場的兩端，總長4×40m=160m，墻高8.4m，墻基寬2.51m的減壓式擋土墻于1998年11月建成投入運用。當儲料7000m3時，減壓平臺以上儲料高度h＞4m，墻頂變形2mm，墻基變形為0，運行正常。此種結構應用在儲料場工程，減壓平臺可以代替部分混凝土硬化地面的工程量，一舉兩得，技術和經濟效益明顯。
5 結語
本項研究采用數學期望準則和優勢比較準則對不同類型擋土墻方案進行風險決策獲得滿意的效果，使工程實際中提出的問題得到解決，是對擋土墻結構優化設計的有益嘗試。
減壓式擋土墻是本項風險決策研究比選的出的優秀擋土墻方案。在黃壁莊水庫工程應用結果表明，它的擋土效果與其他重力式擋土墻、懸臂擋土墻和扶壁式擋土墻相當，而工程造價僅為其他三類擋土墻的57%—81%、對圍巖的擾動影響僅為其他三類擋土墻的41%—44%，對受限制的土基條件適應性較好，技術和經濟效益明顯。宜作閘壩翼墻及一般渠系建筑物進出口過渡段工程的選擇方案。
參考文獻
[1]武漢水利電力學院.土力學及巖石力學[M].北京：水利電力出版社，1979.
篇9
關鍵詞: 扶壁式擋土墻；結構設計；優點
中圖分類號：TU318文獻標識碼： A
在我國目前來看由于擋土墻具有結構靈活，減少土石方，增加建筑面積等優點，這使擋土墻在實際工程中的應用越來越廣泛。在對擋土墻采用一些處理措施后，還能減少地下水和雨水對邊坡的侵蝕作用，有利于邊坡的穩定。
一、扶壁式擋土墻的優點
鋼筋混凝土扶壁式擋土墻是一種新型擋土支護結構，它沿墻長方向，在懸臂式擋墻的基礎上，每隔一定距離加設扶壁而成，通過扶壁的連接，立板和墻踵板能夠形成一個受力的整體結構，而扶壁的存在，能大大的提高擋土墻的剛度和整體性，并且扶壁能分擔相當一部分的土壓力，從而達到減小立板的變形的目的。與其他類型的擋土墻支護結構相比，鋼筋混凝土扶壁式擋土墻具有以下優點：
（1）擋土墻可用高度范圍較大，適用范圍廣。鋼筋混凝土扶壁式擋土墻能很好地利用材料的物理力學性能，充分發揮鋼筋的抗拉性能和混凝土的抗壓性能，擋土墻高度可以做的很高。通過調整扶壁式擋土墻墻趾板的懸臂長度，可以調整擋土墻的底板的地基反力，使地基反力呈近似均勻分布，較大限度地減小擋土墻基底反力的數值，從而達到充分利用地基承載性能的目的，使擋土墻能克服地基承載力較低的問題，進而得到廣泛的應用。
（2）與重力式擋土墻相比，采用扶壁式擋土墻能節省大量石料和人工，環境效益也較好。
（3）施工速度快，能較大幅度的提高施工速度。扶壁式擋土墻工程的主要工程是鋼筋綁扎和混凝土澆注，不像其他類型的擋土墻在施工時，擋土墻墻身施工和填土的回填需要同時交叉進行，施工技術較成熟，能采用機械化施工，從而大大的縮短工期。
（4）施工可靠度較高，工程質量容易控制。在我國，鋼筋混凝土工程的施工應用的已經非常廣泛，施工技術也很成熟，施工質量一般也能得到保證，施工過程也相對簡單，國內的施工隊伍一般較好地完成。而其他類型擋土墻施工工藝相對比較復雜，對施工人員的技術要求較高。
圖 1扶壁式擋土墻示意圖
二、扶壁式擋土墻的結構設計
1工程概況
根據工程勘察報告得知，本工程扶壁式擋土墻所在位置的地層從上往下分別為：
（1）粉質粘土，褐色，軟塑，含大量有機質及植物根系，韌性中等，分布連續，層厚 10.5～12.0m。
（2）中砂，局部分布，黃褐色，稍密，稍濕，主要成分為石英、長石，上部為細砂，厚度為 0.5~0.8m，含礫砂和卵石，粘粒含量在 5%左右。層厚 2.5~4.10m。
（3）花崗巖，肉紅色―灰色，粗粒結構，塊狀結構，巖心呈短，柱長一般5~15mm，主要礦物以石英長石為主，節理裂隙不發育，濕，中風化。勘察時，此層未穿透。
（4）填土物理參數如下:內摩擦角 φ=35°，重度 γ=19kN/m3，填土與墻背間的內摩擦角可取 17.5°。
2扶壁式擋土墻的墻身配筋設計方法及構造要求
扶壁式擋土墻是由立板板、墻踵板、墻趾板和扶壁四部分組成。在進行配筋設計和裂縫開展寬度驗算前，首先要確定各構件的內力，然后根據內力計算結果進行配筋設計，配筋設計完成后，根據《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）中的規定進行裂縫寬度驗算。在進行內力計算時，應將土壓力作為永久荷載來考慮。在進行地基承載力驗算時，作用在結構上的荷載應取荷載效應的基本組合，對應的永久荷載效應的分項系數取 1.35。在進行裂縫寬度驗算時，作用在結構上的荷載應選取荷載效應的標準組合，另外考慮到長期作用的影響，對結構剛度應進行一定的折減。
1）立板的設計
扶壁處立板的外伸長度，宜符合懸臂端支座處的彎矩與立板的跨中彎矩相等的原則，一般可取 0.35 倍的扶壁凈距。在進行立板內力計算時，一般將其簡化為連續板或者一邊自由、三邊固定的板。如果立板的高度/立板間距大于 2 時，立板可以按單向連續板進行計算，但必須考慮底板的約束作用。根據工程經驗，在實際工程設計中，通常可先將立板劃分成多個水平連續板帶，然后再進行內力計算，這時，將扶壁視作水平連續板帶的支座。
2）扶壁的設計
扶壁的作用是與立板形成一整體結構共同承受側向土壓力，然后將所受到的側向土壓力傳遞給底板。扶壁可以簡化為 T 形截面梁進行配筋設計，將扶壁視為T 形梁的腹板，將扶壁兩邊部分立板視為 T 形梁的翼緣。對扶壁進行配筋設計時，主要考慮的是彎矩和剪力，通常認為，扶壁的根部處的彎矩和剪力為最大。
3）踵板的設計
墻踵板一般也可以按一邊自由、三邊固定的板或按連續板進行計算，將扶壁視作墻踵板的支座。墻踵板厚應根據計算確定，板厚不應小于 200mm。墻踵板在地基反力和填土的共同作用下，所受外力作用方向一般為豎直向下。
考慮到墻踵板的受力特性，對于平行于立板方向鋼筋，墻踵板應雙向設置受力鋼筋，板上部受拉鋼筋應按墻踵板所受最大正彎矩進行配筋設計，一般應通長設置，如需截斷，則應在扶壁中心線附近截斷，墻踵板下部受拉鋼筋一般應按支座最大負彎矩進行配筋計算，同時，也可僅在扶壁兩邊各 0.25 范圍內設置。對于垂直于擋土墻立板方向配筋，可僅在墻踵板的板頂配置水平受力鋼筋，具體配筋參數由立板與墻踵板交點處的彎矩確定，墻踵板受力鋼筋伸入立板深度不應小于鋼筋的錨固長度，如有需要，鋼筋可在墻踵板 1/2 位置處截斷。其它位置應按構造設置分布鋼筋。
4）趾板的設計
在進行墻趾板設計時，可以將其簡化為懸臂板進行內力分析，墻踵板在地基反力和填土的共同作用下，所受外力作用方向一般為豎直向下。在進行趾板內力計算時，一般都取單位寬度趾板進行受力分析。
考慮到墻趾板的受力特性，墻趾板的受力鋼筋一般設置在趾板下部，方向為垂直于立板方向。具體配筋參數由單位寬度趾板的最大彎矩確定，受力鋼筋伸入立板深度不應小于鋼筋的最小錨固長度，如果要截斷，一般可將鋼筋在趾板 1/2位置處截斷一半。其它配筋應符合構造要求。
5）鋼筋混凝土樁的設計
（1） 樁配筋要求
a.對于端承樁，受力鋼筋宜通長配置；
b.對于水平荷載作用下的摩擦型樁，受力鋼筋長度長度宜采用 4.0/α（α 為樁水平變形系數）；對于承受較大的豎向荷載的摩擦端承樁，受力鋼筋宜沿樁身分段配筋，樁身局部配筋需加密；對承受負摩阻力和滑坡推力的的鋼筋混凝土樁，受力鋼筋宜應通長配置；
c.對于抗拔樁，受力鋼筋宜應通長配置；如果由于地震作用或者膨脹作用而導致樁承受拔力，需要配置抗拉筋，抗拉筋可以通常配置，也可以局部配置；
d.對于受水平荷載的樁,主筋應采用 HRB335 或 HRB400 型號鋼筋，直徑不宜小于 10mm，根數不宜小于 8 根；對于抗壓樁和抗拔樁主筋直徑不宜小于 10mm，根數不宜小于 6 根；縱向主筋應沿樁身周邊均勻布置，其凈距不應小于 60mm,并盡量減少鋼筋接頭；
e.箍筋宜采用 HPB235 型號鋼筋，直徑為 6~8mm,,每 200~300mm 設置一道,并宜采用螺旋式箍筋；如果樁基承受的水平荷載比較大或者受地震作用影響，樁頂 3~5 樁徑范圍內的箍筋應適當進行加密；如果鋼筋籠長度超過 4m，鋼筋籠應每隔 2m 設置一道直徑為 12~18mm 的 HRB335 或 HRB400 型號鋼筋作為焊接加勁箍筋。
（2） 樁身混凝土及保護層厚度要求
a.樁身混凝土標號不得低于 C15；如果在水下灌注混凝土，混凝土標號不得低于 C20；如果采用預制樁，混凝土標號不得低于 C30;
b.鋼筋混凝土樁主筋的混凝土保護層厚度一般不應小于 35mm；對于水下灌注的混凝土樁，混凝土保護層厚度一般不得小于 50mm。
結論
就目前情況看，現有理論缺乏實際工程數據的支持，其適用性還需要進一步的探討。同時，我們也需進一步的完善樁基扶壁式擋土墻的內力計算理論。
參考文獻
[1]李家興,趙振興.水力學[M].南京:河海大學出版社,2001:40一80.
[2] 《水工擋土墻設計規范》（SL 379-2007）
篇10
【關鍵詞】變電站；擋土墻設計；計算方法；重力式擋土墻；衡重式擋土墻
衡重式擋土墻和重力式擋土墻是兩種比較常見的擋土墻支護方式。筆者在本文中，以衡重式擋土墻和重力式擋土墻研究對象，分析了它們的結構特點，并在此基礎上探討了衡重式擋土墻和重力式擋土墻的設計問題，同時對設計當中的計算方法也進行了闡述。
一、擋土墻基本概述
擋土墻通常是保證構建于高差較大、起伏不平等非平坦開闊地帶的變電站工程質量的施工措施之一。擋土墻的結構類型相對比較多，但是比較常見的擋土墻結構類型主要包括以下幾種：衡重式擋土墻、重力式擋土墻、懸臂式擋土墻、錨定板式擋土墻、錨桿式擋土墻、樁板式擋土墻、土釘式擋土墻、豎向預應力錨桿式擋土墻、加筋土式擋土墻以及扶壁式擋土墻等。擋土墻的結構類型不同，其適合的地貌特征、工程項目也就不同，具體需要確定在變電站當中使用何種擋土墻，需要綜合考慮以下因素：當地環境、水文地質、擋土墻用途、施工經驗、技術經濟條件、施工工藝、施工材料尤其是墻址地形。
利用擋土墻，在設計和建設變電站工程時，我們不僅能夠在最大程度上降低工程的占地面積、減少變電站的征地面積，同時也可以有效減少挖方施工量，盡可能維持填方和挖方的平衡。為了更好地掌握擋土墻的功能，我們需要對其有比較深入的了解。擋土墻主要包括墻背、墻頂、墻底、墻踵和墻趾等共五個部分，其中，墻背主要是指擋土墻的墻身主體備依靠山體或者填土一側的工作側；墻頂主要是擋土墻的頂面部分；墻底主要是指擋土墻的底面部分；墻踵主要是指擋土墻的墻背和墻底之間的交線部位；墻趾主要是指擋土墻的墻面和墻底之間的交線部分。
為了擋土墻設計計算的方便，我們需要了解以下內容：（1）墻背傾角（用 表示），主要是指擋土墻的墻背和豎直面之間形成的夾角；（2）墻高（用 表示），主要是指擋土墻的墻踵到墻頂的垂直距離；（3）地面傾角（用 表示）；（4）墻背摩擦角（用 表示），主要是指擋土墻的墻背和山體或者填土之間的摩擦角；（5）施工中常用 表示擋土墻的單位墻高和擋土墻長度之間的比。
二、重力式擋土墻的設計與計算分析
（一）重力式擋土墻的設計
重力式擋土墻具有結構形式簡單、能夠就地取材、工程適應范圍廣、施工容易等優點，獲得了廣泛地應用，是目前一種最為常見的擋土墻結構形式。重力式擋土墻所需要的砌體既可以選用混凝土預制塊，也可以選用當地石料，甚至能夠利用混凝土進行現場澆注。根據不同的墻背傾角，我們通常將重力式擋土墻劃分為以下三種：俯斜重力式擋土墻、仰斜重力式擋土墻與豎直重力式擋土墻。在設計變電站擋土墻所需類型時，應該注意，俯斜重力式擋土墻和豎直重力式擋土墻適合在填方邊坡工程中應用，而仰斜重力式擋土墻則適合在挖方邊坡工程當中應用。需要注意的是，單純根據主動土的壓力大小這一個指標，建議采用的重力式擋土墻結構類型優先等級（從優至劣）依次為：仰斜重力式擋土墻豎直重力式擋土墻俯斜重力式擋土墻。另外，仰斜重力式擋土墻雖然墻背承受的土壓力相對比較大，但是后續的填土壓實施工難度較大，然而相對俯斜重力式擋土墻可以節省約1/2左右的施工材料；俯斜重力式擋土墻的墻背承受的土壓力相對比較小，但是它的墻身斷面要大于仰斜重力式擋土墻。
重力式擋土墻所采用的填料應該具有良好的透水性、穩定性以及抗剪強度，如果不能夠滿足以上要求，則非常容易導致重力式擋土墻出現吸水膨脹或者冬季冰脹現象，影響了重力式擋土墻的穩定性，所以選擇碎石、礫石或者砂類土作為填料，并進行填夯處理。如果不得已要采用透水性差的粘性土，則應該加入一定比例的碎石、礫石或者砂類土進行調兌。
設計重力式擋土墻時需要注意，墻背坡度通常采用1：0.25仰斜，仰斜重力式擋土墻的墻背坡度建議不要緩于1：03，俯斜重力式擋土墻的墻背坡度建議保持在1：0.25至1：0.4的范圍之內。
（二）重力式擋土墻的計算
第一，規范推薦按平面滑裂面假設，計算主動土壓力，是庫侖土壓力的一種改進方法。
圖1 重力式擋土墻主動土壓力計算簡圖
如圖1所示，我們可以得到下述公式：
（2）
在上述公式當中， 表示墻背與水平面的夾角（單位：°）； 表示填土表面與水平面的夾角（單位：°）； 表示墻背與填土之間的摩擦角（單位：°）； 表示填土的內摩擦角（單位：°）； 表示填土的粘聚力（單位：kN/m2）。
填料的內摩擦角愈大，主動土壓力就愈小；而填料的容重愈大，主動土壓力就愈大。當擋土墻條件符合朗肯或庫侖條件時，可以按照朗肯或庫侖土壓力理論計算主動土壓力。
第二，抗滑移穩定性計算。
圖2 重力式擋土墻抗滑移穩定性計算簡圖
當抗滑移穩定驗算不滿足時，可以采取以下構造措施以滿足抗滑移的要求。第一，在基底做向內傾斜的逆坡，但傾斜坡度不宜過大，以免墻趾前的土體發生剪切破壞。對于土質地基，基底逆坡坡度不宜大于1：10，對于巖質地基，基底逆坡坡度不宜大于1：5。第二，當擋土墻基底摩擦系數較小時，可以在基底夯填一層150毫米后礫砂或級配碎石，以提高基底摩擦系數。
三、衡重式擋土墻的設計與計算分析
（一）衡重式擋土墻的設計
當擋土墻墻身較高時，可以采用衡重式擋土墻，衡重式墻背在上下墻間設有衡重臺，利用衡重臺上填土的重力使全墻重心后移，增加了墻身的穩定。因采用陡直的墻面，且下墻采用仰斜墻背，因而可以減小墻身高度，減少開挖工作量，在材料用量上比重力式少。
衡重式擋土墻下墻墻背坡度多采用1：0.25至1：0.3仰斜，上墻墻背坡度受墻身強度控制，根據上墻高度，采用1：0.25至1：0.45俯斜。衡重式擋土墻墻面坡度采用1：0.05，衡重式擋土墻上墻與下墻高度之比，一般采用4：6較為經濟合理。
（二）衡重式擋土墻的計算
圖3 衡重式擋土墻計算簡圖
如圖3所示，計算上墻的土壓力時，可以不考慮下墻的影響，可以采用上述的土壓力計算公式進行計算。下墻的土壓力計算較為復雜，多采用簡化的計算方法，可以采用延長墻背法進行計算。AE為上墻墻背， BC為下墻墻背。先將上墻視為獨立的墻背，用一般的方法求出主動土壓力E1，土壓應力分布圖形為abc。計算下墻土壓力時，首先延長下墻墻背CB，交填土表面于D點；以DC為假想墻背，用一般庫倫土壓力理論求算假想墻背的土壓力，其土壓應力分布圖形為de；f截取其中與下墻相應的部分，即hefg，其合力即為下墻吐壓力E2。
四、結束語
電力行業的快速發展促使得變電站工程數量不斷增多，變電站工程的選址和施工問題也相應地增加不少。因為我國地域廣闊、地形復雜、現有變電站的地理位置以及周圍建筑群的影響，不是所有的變電站都可以建設在平坦開闊的地方。所以，建造于非平坦開闊地帶的變電站工程在開工之后，會有較多的挖方施工，形成高度各異的填土邊坡，為了確保變電站工程的絕對安全，需要對這些填土邊坡進行必要的處理，例如，防護、加固或者支擋等。但是施工人員為了降低填土邊坡的占地和開挖施工量問題，通常會采用擋土墻進行支護。合理的設計和計算是確保擋土墻發揮其作用的先決條件，在本文中，通過分析和探討衡重式擋土墻和重力式擋土墻的設計和計算問題，希望能夠為類似工程提供借鑒。
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