1、目录第 1 章 绪论 .11.1 研究背景及意义 .11.2 论文的组织结构 .1第 2 章 挡土墙概述 .22.1.挡土墙的作用 .22.2.挡土墙的分类 .22.3 本章小结 .5第 3 章 重力式挡土墙的设计 .63.1 挡土墙的设计条件 .63.2 重力式挡土墙的选型 .73.2.1 选型原则 .73.2.2 选型要点 .73.3 重力式挡土墙的计算 .83.3.1 挡土墙抗倾覆验算 .83.3.2 挡土墙的抗滑移验算 .93.3.3 挡土墙的地基承载力验算 .103.3.4 挡土墙墙身强度验算 .103.2.5 挡土墙的抗震计算 .123.4 重力式挡土墙的构造措施 .123.4.1
2、 挡土墙的埋置深度 .123.4.2 墙身构造 .133.4.3 排水措施 .143.4.4 填土质量要求 .153.4.5 沉降缝和伸缩缝 .153.4.6 挡土墙材料的挑选 .163.4.7 挡土墙的砌筑质量 .163.5 挡土墙的布置 .16第 4 章 挡土墙的施工 .194.1 工程概况 .194.2 清理场地、基底处理 .194.3 施工方法 .194.4 施工质量、安全、文明施工要求 .20第 5 章 总结 .22参考文献 .23致谢 .24石家庄铁道大学毕业论文1第 1 章 绪论1.1 研究背景及意义挡土墙作为一种专门的工程结构加以研究，是随着古代尤其是中世纪以后的城廓建筑而产生
3、与发展的。近代水利、交通、矿业等生产建设以及土力学、结构力学等学科的发展，进一步促进了挡土墙的研究。20 世纪 70 年代以来，又出现了多种新型的挡土结构，如加筋挡土墙和土工织物挡土墙。挡土墙是为了防止固体废弃物堆积体被冲蚀或易发生滑塌、崩塌，或稳定人工开挖形成高陡边坡，或避免滑坡体前缘再次滑动而修建的挡土工程；主要考虑受弯，受剪，抗倾覆，抗滑移等。边的斜坡较陡且高的时候用来防止滑坡等灾害而在坡上砌的墙体。在基坑开挖中，当开挖达到一定深度时，为了防止边坡失稳倾覆坍塌，需要做挡土墙。在山区的土木工程中，特别是在水利、水电项目建设工程中，挡土墙的应用范围极为广泛，例如混凝土坝的联接结构、土坝与溢洪
4、道的联接结构、水电站厂房的尾水渠边墙、水闸的两岸结构、渠道的边墙、桥梁的岸墩、库岸或河床边坡滑坡段及崩塌的防治工程等。挡土墙已使用了几千年之久。罗马人使用的护土墙，以协助其著名的建筑道路，许多在欧洲城堡挡土墙纳入到他们的设计。山坡稻田在亚洲一直依赖挡土墙。但是，如果建设不当，自然的力量（重力，水等）将在短期内推翻挡土墙。1.2 论文的组织结构全文共分为五章，内容组织如下：第一章绪论；第二章挡土墙概述；第三章重力式挡土墙的设计；第四章重力式挡土墙的施工；第五章总结本文所做工作，并对该课题进一步研究的重点方向进行展望。石家庄铁道大学毕业论文2第 2 章 挡土墙概述2.1.挡土墙的作用挡土墙是用来支
5、撑天然边坡、挖方边坡或人工填土边坡的构造物，以保持土体的稳定性。在公路工程中，它广泛用于路堤或路堑边坡、隧道洞口，桥梁两端及河流岸边等。2.2.挡土墙的分类挡土墙各部分名称如图(2-1a)所示。靠回填土或山体的一侧面称为墙背；外露的一侧面称为墙面也称墙胸；墙的顶面部分称为墙顶；墙的底面部分称为基底或墙底；墙面与墙底的交线称为墙趾；墙背与墙底的变线称为墙踵；墙背与铅垂线的夹角称为墙背倾角 a。挡土墙设置位置不同，其用途也不相同。按挡土墙的位置可分为路肩墙、路堤墙、路堑墙等类型。路堑墙设置在路堑边坡底部，主要用于支撑开挖后不能自行稳定的山坡，同时可减少挖方数量，降低挖方边坡的高度(图 2-2a)。
6、路堤墙设置在高填土路提或陡坡路堤的下方，可以防止路堤边坡或路堤沿基底滑动，同时可以收缩路堤坡脚，减少填方数量，减少拆迁和占地面积(图 2-1b)。路肩墙设置在路肩部位，墙顶是路肩的组成部分，其用途与路堤墙相同。它还可以保护临近路线的既有的重要建筑物(图 2-1c)。沿河路堤，在傍水的一侧设置挡土墙，可以防止水流对路基的冲刷和侵蚀，也是减少压缩河床的有效措施(图 2-1d)。山坡墙设置在路堑或路堤上方，用于支撑山坡上可能坍滑的覆盖层、破碎岩层或山体滑坡( 图 2-1e、图 2-1f)。石家庄铁道大学毕业论文3图 2-1 设置挡土墙的位置 a)路堑墙；b) 路堤墙；c) 路肩墙；d)浸水挡土墙；e
7、)山坡挡土墙；f)抗滑挡土墙按挡土墙的结构特点可分为重力式挡土墙、锚定板式挡土墙、锚杆挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙，以及加筋土挡土墙等常见形式。下面大致介绍一下几种常见的挡土墙形式。1) 重力式挡土墙重力式挡土墙就是利用挡土墙自身的重量，来抵抗较高土体所产生的主动土压力，以满足土体及挡土墙本身的滑移、倾覆和整体稳定的一种挡土墙形势。一般多用片（块）石砌筑，其坊土数量较大，但形式简单，施工方便，可就地取材，因而被广泛采用，但其污工数量较大对地基的承载能力要求较高。一般看到的，采用天然地基的，很厚重的挡土墙就是重力式挡土墙。重力式挡土墙适用于一般地区、浸水地区和地震地区的路肩、路堤和路堑等支
8、挡工程。墙高不宜超过 12M，干砌挡土墙的高度不宜超过 6M。高速公路、一级公路不应采用干砌挡土墙。图 2-2 重力式挡土墙2) 悬臂式挡土墙悬臂式挡土墙是指由立壁、趾板、踵板三个钢筋混凝土悬臂构件组成的挡土墙。面坡常用比例 1：0.021 ：0.05 ，背坡可直立。顶宽0.15m，路肩墙0.2m ，踵板采用等厚，石家庄铁道大学毕业论文4趾板端部厚度可减薄，但不小于 0.30m。图 2-3 悬臂式挡土墙3) 扶壁式挡土墙扶壁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。扶壁式挡土墙的立壁，常为等厚，间距常取墙高的 1/31/2，厚度约为间距的1/81
9、/6，但不小于 0.3m。扶壁式挡土墙的结构的稳定不是自身的重量，主要是依靠墙板上的填土重量来保证。它具有断面尺寸较小，自重轻，能修建在较弱的地基上等优点，适用于城市或缺乏石料的地区。其缺点是需耗用一定数量的水泥和钢筋，施工工艺较为复杂。图 2-4 扶壁式挡土墙4) 加筋土挡土墙加筋土挡土墙指的是由填土、拉带和镶面砌块组成的加筋土承受土体侧压力的挡土墙。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，从而达到稳定土体的目的。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。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
10、的山坡，由于不利于布置拉筋，一般不宜使用。加筋土挡土墙属于柔性结构，对地基变形适应性大，建筑高度大，具有省工、省料、施工方便、快速等优点，适用于填土路基。图 2-5 加筋土挡土墙5) 锚定式挡土墙锚定式挡土墙可分为锚杆式和锚定板式两种。石家庄铁道大学毕业论文5锚杆式挡土墙是由预制的钢筋混凝土立柱、挡土板构成墙面，与水平或倾斜的钢锚杆联合组成，如图 2-5-3a)所示。锚杆的一端与立柱连接，另一端被锚固在山坡深处的稳定岩层或土层中。墙后侧向土压力由挡土板传结立柱，由锚杆与稳定岩层或上层之间的锚固力，使墙获得稳定。它适用于墙高较大，缺乏石料或挖基困难地区，具有锚固条件的路堑挡土墙。图 2-6 锚
11、定 式 挡 土 墙 a)锚 杆 式 挡 土 墙 b)锚 定 板 式 挡 土 墙锚定板式挡土墙是由钢筋混凝土墙面、钢拉杆、锚走板以及其间的填土共同形成的一种组合挡土结构，如图 2-6b)所示。它借助于埋在填土内的锚定板的抗拔力抵抗侧土压力，保持墙的稳定。锚定式挡土墙的特点在于构件断面小，工程量省，不受地基承载力的限制，构件可顶制，有利于实现结构轻型化和施工机械化。它适用于缺乏石料地区的路肩墙或路堤墙。2.3 本章小结本章主要介绍挡土墙的作用和分类，可以通过这些内容可以对挡土墙有个整体的认识和了解。石家庄铁道大学毕业论文6第 3 章 重力式挡土墙的设计挡土墙是防止土体坍塌的构筑物，作为工程的附属设
12、施，在房屋建筑、水利工程、铁路工程以及桥梁等工程建设中得到广泛应基用。但一些地方或单位，只重视主体工程的建设，而忽视附属设施的设置，因而常出现挡土墙拐角产生裂缝的现象。其实，挡土墙设计并非十分简单。3.1 挡土墙的设计条件挡土墙的设计（除板桩式外）应满足：1) 沿地基面抗滑稳定的要求；2) 地基深层抗滑稳定以及沉降和不均匀沉降的要求，或将此二者概括为地基容许承载力的要求；3) 墙体本身结构强度的要求。以上这些要求在设计规范中都有明确规定。在挡土墙设计中，应采取适当措施改善其工作条件，以降低造价。首先要尽可能减低墙背的土压力，如选用内摩擦角较大的墙背填料，墙身上设减压台，改变墙背坡度，增加墙背粗
13、糙度等。其次要尽可能降低墙后的静水压力，减小粘性回填土因含水量增大而产生的膨胀力，避免冻土区的填土冻胀压力，如在墙的顶部地面铺设防水层及排水明沟，在墙后做滤水层和排水盲沟，在墙身设排水孔等。此外，为减小墙体的温度应力并适应地基的不均匀沉降，还须设置伸缩缝或沉降缝。一般重力式挡土墙，为了增大其抗滑稳定性，并尽可能减小砌体的截面积，可将基底作成与土压力方向相反的斜坡，但其倾斜度不宜过大，以免基底和墙趾前的土体发生剪切破坏。通常，如为土质地基，可视其软硬程度，选用基底倾斜度 i=0.10.2；岩石地基时 i0.3。地基较软弱时，对基底的摩擦系数 较小（见下表 3-1），可于基底夯垫一层150mm 厚
14、， 值较大的如砾砂或级配碎石、砂， 值即可按新垫的材料计算。石家庄铁道大学毕业论文7表 3-1 土对挡土墙基底的摩擦系数表 土的类别 摩擦系数 粘性土(可塑 0.25I L0.75) 0.250.30粘性土(硬塑 0I L0.25) 0.300.35粘性土 (坚硬 IL0) 0.350.45粉土 (sr0.5) 0.300.40中砂、粗砂、砾砂 0.400.50碎石土 0.400.60软质岩石 0.400.60表面粗糙的硬质岩石 0.650.753.2 重力式挡土墙的选型选择合理的挡土墙墙型，对挡土墙的设计具有重要意义。3.2.1 选型原则1) 挡土墙的用途、高度与重要性；2) 建筑场地的地形
15、与地质条件；3) 尽量就地取材；4) 既安全又经济。3.2.2 选型要点3.2.2.1 使墙后土压力最小重力式挡土墙按墙背的倾斜情况分为仰斜、垂直和俯斜三种。从受力情况分析，仰斜式的主动土压力最小，俯斜式的主动土压力最大。垂直式的主动土压力居中。从挖、填方的角度来看，如果边坡为挖方，采用仰斜式较合理，因为仰斜式的墙背可以和开挖的临时边坡紧密贴合。如果边坡为填方，则采用俯斜式或垂直式墙背较合理，因为仰斜式挡土墙的墙背填土夯实比较困难。此外，当墙前地形平坦时，采用仰斜式较好；而当地形较陡时，则采用垂直墙背较好。总之，仰斜墙身截面设计较为经济，应优先采用，同时还应根据使用要求、地形条件和施工等情况综
16、合考虑确定。3.2.2.2 墙背坡度和墙面坡度的选择在墙前地面坡度较陡处，墙面坡可取 1：0.051：0.2；也可采用直立的截面。当墙前石家庄铁道大学毕业论文8地形较平坦时，对于中、高挡土墙，墙面坡可用较缓坡度，但不宜缓于 1：0.4，以免增高墙身或增加开挖宽度。仰斜墙墙背坡愈缓，则主动土压力愈小，但为了避免施工困难，墙背仰斜时其倾斜度一般不宜缓于 1：0.25，面坡应尽量与背坡平行。3.2.2.3 基底逆坡坡度在墙体稳定性验算中，倾覆稳定较易满足要求，而滑动稳定常不易满足要求。为了增加墙身的抗滑稳定性，将基底做成逆坡是一种有效的办法。对于土质地基的基底逆坡一般不宜大于 0.1：1；对于岩石地
17、基的一般不宜大于0.2：1。由于基底倾斜，会使基底承载力减少，因此需将地基承载力特征值折减。当基底逆坡为 0.1：1 时，折减系数为 0.9；当基底逆坡为 0.2：1 时，折减系数为 0.8。3.2.2.4 墙趾台阶当墙身高度超过一定限度时，基底压应力往往是控制截面尺寸的重要因素。为了使基底压应力不超过地基承载力，可加墙趾台阶，以扩大基底宽度这对挡土墙的抗倾覆和滑动稳定都是有利的。墙趾高和墙趾宽的比例可取 2：1，墙趾宽不得小于 20cm。3.3 重力式挡土墙的计算重力式挡土墙的计算通常包括下列内容：抗倾覆验算，抗滑移验算，地基承载力验算，墙身强度验算以及抗震验算翻等。3.3.1 挡土墙抗倾覆验算在抗倾覆稳定验算中，将土压力 Ea 分解为水平分力 Eax 和垂直分力 Eaz，如图 1 所示。对墙趾 o 点的倾覆力矩为 Eax*zf，而抗倾覆力矩则为 G.x0+Eax.xfo。为了保证挡土墙的定，应使抗倾覆力矩大于倾覆力矩，两者之比值称为抗倾覆安全系数 Kt2：Kt=111 (1)0EazfxfGZ* MERGEFORMAT 2(1.2)式中Eax=Easin(- )Eaz=Eacos( -)xf=b-zxctg
