挡土墙设计范文第1篇

Abstract: The design of balance weight retaining wall requires repeated checking to meet the demand of economy and security,so it takes a lot of time and manpower,the design process can not adequately consider the impact of weight retaining wall design factors,and the design also can not guarantee the result of weight retaining wall design is the optimal solution. Therefore,optimizing weight retaining wall design to meet the global optimal solution becomes more important.

关键词:衡重式挡土墙;结构;设计;材料选择

Key words: weight retaining wall; structure; design; material selection

中图分类号:TU22 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)09-0135-01

1土压力计算中等效内摩擦角的问题

在土压力的计算中,一般只考虑主动土压力。设计计算时一般使用库仑主动土压力公式计算,但是库仑理论假定墙后填土为砂性土(即c=0),当墙后填土为粘性土时,一般采用等效内摩擦角?准0,通常取?准0=35°。等效内摩擦角的确定可以采用三种不同的等效条件进行折算:①抗剪强度相等的条件;②朗肯总土压力相等的条件;③朗肯土压力对趾部力矩相等。这三种方法的计算结果都表明?准0随挡土墙高度的增大而减小,如不考虑这种减少的影响,对高挡土墙的设计是偏不安全的。使用等效内摩擦角的方法对填土高度6～8m时较为合适,用此角度计算高墙或低墙土压力时则产生低墙偏大,高墙偏小的缺陷,依据它所设计出的挡土墙截面则低墙保守,高墙危险。

通过分析三种等效内摩擦角算法,从中选择一种较为合理而又简便的等效内摩擦角的折算方法,便于直接采用库仑理论及其计算公式设计高挡土墙,即先按朗肯总土压力相等的条件折算等效内摩擦角,再用库仑理论及其计算公式计算土压力。

2软土地基中衡重式挡土墙的结构

地基承载力验算是挡土墙设计中的必须内容。在软土地基中修筑衡重式挡土墙时,其结构形式与地基承载力有着直接的关系。通过改变挡土墙结构(譬如,适当加宽挡土墙底宽),同时采用适当的方法对地基进行加固处理,就可以使地基满足衡重式挡土墙修筑的要求。在鹤大线黑石礁至河口段(华录配套公路工程)一级公路的改扩建工程中,通过改变挡墙结构(基底加宽15cm,外墙坡由1:0.05改为1:0.1)和用砂砾垫层加固地基的办法进行衡重式挡土墙修建,这样既节省了挖方和填方量,又缩短了工期。挡墙底面加宽时,需考虑以下事项:①基础从哪边加宽、要视墙后不同的填筑材料及计算的偏心距而定,偏心距越小越好,出现负偏心距更利于结构的稳定。②基础加宽多少,要根据基础所用不同材料、控制其扩散角在30～40°为宜。③加宽后,基础与墙身联结的变截面处最好砌成弧形,以防应力集中产生断裂现象。

3浸水条件下衡重式挡土墙的设计

3.1 衡重式挡土墙的结构形式衡重式挡土墙的优点在于利用衡重台上部填土的土压力作用和全墙重心的后移来增加墙身的稳定,减小断面尺寸;它的墙面陡直,下墙墙背仰斜,可大大降低墙高,减少基础的开挖量。适用于山区、地面横坡陡的路肩墙,也可用于路堑墙(上墙可用于拦挡落石)或路堤墙。

一般在设置重力式挡土墙墙高超过8～10m时,就可以考虑采用衡重式挡土墙。其中有卸荷板式衡重式挡土墙。卸荷板又称减压板,它的作用是增加挡土墙的抗滑移稳定性,它的位置根据计算来确定;为桩墙结构的形式,在挡土墙基础不能满足要求或墙身要求太高时,可以采用此结构形式。衡重式挡土墙的断面尺寸一般为:上墙与下墙的比例为4:6,衡重台宽度为墙高的0.25~0.35倍,墙顶取0.3~0.6m,胸坡坡度采用1:0.05,上墙俯斜坡度1:0.25~1:0.45,下墙仰斜坡度为1:0.25~1:0.30。墙面一般为直线形,其坡度应与墙背坡度相协调。同时还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,墙面坡度一般为1:0.25~1:0.20,矮墙时也可采用直立;地面横坡平缓时,墙面可适当放缓,但一般不缓于1:0.35。在设计挡土墙时,断面形式不宜变化过多,以免造成施工困难,并且应当注意不影响挡土墙的外观。为增加挡土墙的抗滑移稳定,当基础浸水时基底逆坡可以设置为0.05:1,而在岩石基底或不浸水条件下基底逆坡取0.07:1。

3.2 衡重式挡土墙的布置挡土墙的布置也是挡土墙设计的一个重要内容,包括挡土墙位置的选定、挡土墙的纵向布置、横向布置与平面布置,通常在路基断面图和墙址纵断面上进行。布置前,应现场核对路基横断面图,不满足要求时应补测,并测绘墙址处的纵断面图,收集墙址的地质和水文资料。

4挡土墙位置的选定

4.1 纵向布置纵向布置在墙址纵断面图上进行,布置后绘成挡土墙正面图,布置内容有:①确定挡土墙的起砌点和墙长,选择挡土墙与路基或砌体结构物的衔接方式。路肩挡土墙端部可以嵌入石质路堑中,或采用锥坡与路堤衔接;与桥台连接时,为了防止墙后回填土从桥台尾端与挡土墙连接处的空隙溜出,需在台尾与挡土墙之间设置隔墙及接头墙。②按地基、地形及墙身断面变化情况进行分段,确定伸缩缝和沉降缝位置。③布置各段挡土墙的基础。墙趾地面有纵坡时,挡土墙的基底宜做成不大于5%的纵坡。但地基为岩石时,为减少开挖,可纵向做成台阶。台阶尺寸应随纵坡大小而定,但其高宽比不宜大于1:2。④布置泄水孔的位置,包括数量、间隔和尺寸等。⑤此外,在布置图上应注明各特征断面的桩号,以及墙顶、基础顶面、基底、冲刷线、冰冻线、常水位或设计洪水位的标高等。

4.2 横向布置横向布置选择在墙高最大处、墙身断面或基础形式有变异处以及其它必须桩号的横断面图上进行。根据墙型、墙高、地基及填土的物理力学指标等设计资料,进行挡土墙设计或套用标准图,确定墙身断面、基础形式和埋置深度,布置排水设施等,并绘制挡土墙横断面图。

4.3 平面布置对于个别复杂的挡土墙,如高、长的沿河挡土墙和曲线挡土墙,除纵横向布置外,还应进行平面布置,绘制平面图,标明挡土墙与路线的平面位置及附近地貌和地物等情况,特别是与挡墙有干扰的建筑物的情况。沿河挡土墙还应绘出河道及水流方向、其他防护与加固工程等。

参考文献:

挡土墙设计范文第2篇

关键词：挡土墙类型；适用条件；选型

挡土墙是用来支承填土或山坡土体，防止填土或土体坍塌的一种构筑物。在地形比较复杂的工程设计中，为了减少不必要的场地整平与土方运输，降低工程造价，常常因地制宜，设置高低错落的台地。根据工程要求和土质的不同，台地边界处理方式也会不同，有的场地条件允许自然放坡，不需要处理；有的则须设置挡土墙保证边坡土的稳定。

挡土墙类型很多，按墙体刚度不同，可分为刚性挡土墙和柔性挡土墙两大类。刚性挡土墙是指墙体本身刚度较大，在土压力作用下墙体基本不变形或变形很小的挡土墙，如重力式挡土墙等；柔性挡土墙是指墙体的刚度较小，在土压力作用下墙体本身会产生变形的挡土墙，如锚定式挡土墙等。下面就常见的几种挡土墙类型分别分析。

一、重力式挡土墙

1、重力式挡土墙是几种挡土墙中最为常见的，依靠墙身自身重量平衡土压力，根据现场材料供应，可用砖、石、混凝土、钢筋混凝土等材料建筑。重力式挡墙污工量较大，但其断面型式简单，施工方便，可就地取材，适应性较强，在工程实践中应用最为广泛。

2、重力式挡土墙一般适用于墙高≤5m的情况，高度较高的挡土墙如果采用重力式，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，还可能造成肥大的基础。重力式挡土墙应注意墙后填土料的选择，一般应尽量选择透水性好的土，比如砂土、碎石、砾石、矿渣等，不应采用淤泥、耕植土或膨胀土。另外应根据墙体顶部的地形、地貌及水体侵入情况修建截水沟、排水沟或封闭地表等排水设施，根据填料的透水性能，设置泄水孔、墙背反滤层等。重力式挡土墙应设置变形缝，一般墙长10-20m设置一道，墙越高，变形缝间距越小。

重力式挡墙的墙背，可采用仰斜、俯斜、垂直或折线型，为增加挡土墙的抗滑稳定性，基底宜做成逆坡。

二、悬臂式挡土墙

1、悬臂式挡土墙也属于刚性挡土墙，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。立壁固定于趾板、踵板上，主要靠踵板上填土的重量平衡立壁传来的土压力。悬臂式挡土墙为钢筋混凝土结构，构造简单，施工方便，工程量较重力式挡土墙小得多，有很好的适应变形的能力，在工程实践中能很好的适应多种复杂的地质条件。

2、悬臂式挡土墙墙高一般不超过8m，墙高较大时，立壁下部的弯矩较大，钢筋与混凝土的用量剧增，影响这种结构形式的经济效果。悬臂式挡土墙的立壁、趾板、踵板均为挑板构件，一般采用变截面。同重力式挡土墙，悬臂式挡土墙也须设置截水、排水、泄水措施，避免墙后积水形成静水压力，减少寒冷地区回填土的冻胀压力。消除粘性土填料浸水后的膨胀压力为满足抗滑定性要求，悬臂式挡土墙底板可作成逆坡，也可在踵板底部设置抗滑键。

三、扶壁式挡土墙

1、扶壁式挡土墙是加强的悬臂式挡土墙，为了弥补墙高增加带来的悬臂式挡土墙立壁太厚，配筋太多的缺陷，沿立壁每隔一定距离加一道梁式构件-扶壁，使立壁、踵板变为连续板，主要土压力由扶壁传给踵板。扶壁式挡土墙墙身断面较小，自身质量轻，可以较好的发挥材料的强度性能。

2、扶壁式挡土墙可适应更高的挡土墙，一般经济高度为6-13m。立壁、踵板一般取等厚，趾板取变截面厚，由于挡土墙高度较大，扶壁式挡土墙整体作为刚体，条调整土压力向趾尖集中，一般要求地基承载力比较高。扶壁式挡土墙刚度很大，变形很小，适应地基能力强，更适合墙顶有重车的情况，变形缝一般不宜超过10m。过高的挡土墙扶壁弯矩急剧增加，钢材用量也会骤增，影响其经济性能。

四、加筋土挡土墙

1、加筋土挡土墙是柔性挡土墙，是由竖直墙面板、水平拉筋和墙内填料三部分组成的复合结构。依靠填料与筋带的摩擦力来平衡面板所承受的水平土压力。加筋土挡土墙的面板一般采用钢筋混凝土预制块件；筋带有扁钢带、钢筋混凝土带、聚丙烯土工带等。筋带与面板的连结，可采用钢筋焊接或螺栓结台，结合点应作防锈处理；墙内填料宜采用透水性好的砂砾或碎石材料。

2、加筋土挡土墙一般应用于地形较为平坦且宽敞的填方地段，在挖方地段或地形陡峭的山坡，一般不宜使用。由于墙面板和拉筋可以预先制作，在现场用机械（或人工）分层填筑，这种装配式的方法，施工简便、快速，并且节省劳力和缩短工期。加筋土挡土墙是柔性结构物，特别适合在软弱地基上修筑，地基的处理也较简便。加筋土挡土墙造价较前几种最低。

五、锚定式挡土墙

1、锚定式挡土墙是柔性挡土墙，分锚杆式挡土墙和锚定板式挡土墙两种。

锚杆式挡土墙是由钢筋混凝土墙面和锚固在稳定地层的锚杆组成的支挡构筑物，锚固与稳定地层的锚杆具有较大的抗拔力，可平衡填料的土压力，它适用于墙高较大，缺乏石料或挖基困难地区，尤其适用于较完整岩石层不深的情况。

锚碇板式挡土墙一种适用于填方的轻型支挡构筑物，由墙面系、钢拉杆、锚碇板组成，依靠埋置于填料中的锚碇板所提供的抗拔力维持挡土墙的稳定，主要特点是结构轻、柔性大。

2、锚杆挡墙结构形式主要有柱板式和板壁式两种。柱板式一般由肋柱、挡土板及灌浆锚杆组成；板壁式一般由钢筋混凝土和楔缝式锚杆组成，多用于边坡防护。锚杆是锚杆挡土墙的主要受力构件，可为单根钢筋或钢丝束。锚孔内放置钢筋或钢丝束后，灌注水泥砂浆使其锚固于稳定地层，具有足够的抗拔力。肋柱截面多为矩形，也有设计为T形，底端一般作成自由端或绞结，如基础埋置深，且为坚硬岩石，也可作为固定端。挡土板可采用槽型板、矩形板和空心板。

锚碇板挡土墙主要有肋柱式和无肋柱式两种。肋柱式由肋柱、挡土板、锚碇板、钢拉杆、连接件和填料组成，一般还需设置基础。无肋柱式的墙面因无肘柱，外形美观，施工简便，但受力状况差于有肋柱式。锚碇板挡土墙单级墙高不宜高于6m;双级的上、下两级间宜设平台，平台宽度不小于1.5m，肋柱错开布设。肋柱式锚碇板挡土墙与锚碇杆挡土墙相似。墙面板一般为钢筋混凝土板；锚碇板通常采用面积不小于0.5m2的方形、矩形钢筋混凝土板；拉杆宜采用螺纹钢筋，钢筋直径不宜小于22mm，亦不宜大于32mm；肋柱基础可采用条形。基础设置要牢固，肋柱式锚碇板挡土墙变形量较小。锚碇板挡土墙的填料应与墙面板和锚碇板的施工同步进行，分层夯实。填料宜采用砾石土及细粒土。不得采用膨胀土、盐渍土、有机土及巨粒土。

以上简要总结了目前常用的挡土墙类型，实际工程实践中，更应重视专业时间的分工与协作。挡土墙的布置与多个专业的设计是分不开的，如果能综合考虑多方面的因素，即做到土方的挖填平衡，道路的坡道舒适，而且使房屋的布置合理，挡土墙的长度和高度控制在最少和最矮的数值之内，就能控制投资，节省造价。

参考方献：

[1] 张凤臣，刘长华.浅谈挡土墙.黑龙江交通科技.2010，33（1）.

挡土墙设计范文第3篇

【关键词】变电站；挡土墙设计；计算方法；重力式挡土墙；衡重式挡土墙

衡重式挡土墙和重力式挡土墙是两种比较常见的挡土墙支护方式。笔者在本文中，以衡重式挡土墙和重力式挡土墙研究对象，分析了它们的结构特点，并在此基础上探讨了衡重式挡土墙和重力式挡土墙的设计问题，同时对设计当中的计算方法也进行了阐述。

一、挡土墙基本概述

挡土墙通常是保证构建于高差较大、起伏不平等非平坦开阔地带的变电站工程质量的施工措施之一。挡土墙的结构类型相对比较多，但是比较常见的挡土墙结构类型主要包括以下几种：衡重式挡土墙、重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、锚定板式挡土墙、锚杆式挡土墙、桩板式挡土墙、土钉式挡土墙、竖向预应力锚杆式挡土墙、加筋土式挡土墙以及扶壁式挡土墙等。挡土墙的结构类型不同，其适合的地貌特征、工程项目也就不同，具体需要确定在变电站当中使用何种挡土墙，需要综合考虑以下因素：当地环境、水文地质、挡土墙用途、施工经验、技术经济条件、施工工艺、施工材料尤其是墙址地形。

利用挡土墙，在设计和建设变电站工程时，我们不仅能够在最大程度上降低工程的占地面积、减少变电站的征地面积，同时也可以有效减少挖方施工量，尽可能维持填方和挖方的平衡。为了更好地掌握挡土墙的功能，我们需要对其有比较深入的了解。挡土墙主要包括墙背、墙顶、墙底、墙踵和墙趾等共五个部分，其中，墙背主要是指挡土墙的墙身主体备依靠山体或者填土一侧的工作侧；墙顶主要是挡土墙的顶面部分；墙底主要是指挡土墙的底面部分；墙踵主要是指挡土墙的墙背和墙底之间的交线部位；墙趾主要是指挡土墙的墙面和墙底之间的交线部分。

为了挡土墙设计计算的方便，我们需要了解以下内容：（1）墙背倾角（用 表示），主要是指挡土墙的墙背和竖直面之间形成的夹角；（2）墙高（用 表示），主要是指挡土墙的墙踵到墙顶的垂直距离；（3）地面倾角（用 表示）；（4）墙背摩擦角（用 表示），主要是指挡土墙的墙背和山体或者填土之间的摩擦角；（5）施工中常用 表示挡土墙的单位墙高和挡土墙长度之间的比。

二、重力式挡土墙的设计与计算分析

（一）重力式挡土墙的设计

重力式挡土墙具有结构形式简单、能够就地取材、工程适应范围广、施工容易等优点，获得了广泛地应用，是目前一种最为常见的挡土墙结构形式。重力式挡土墙所需要的砌体既可以选用混凝土预制块，也可以选用当地石料，甚至能够利用混凝土进行现场浇注。根据不同的墙背倾角，我们通常将重力式挡土墙划分为以下三种：俯斜重力式挡土墙、仰斜重力式挡土墙与竖直重力式挡土墙。在设计变电站挡土墙所需类型时，应该注意，俯斜重力式挡土墙和竖直重力式挡土墙适合在填方边坡工程中应用，而仰斜重力式挡土墙则适合在挖方边坡工程当中应用。需要注意的是，单纯根据主动土的压力大小这一个指标，建议采用的重力式挡土墙结构类型优先等级（从优至劣）依次为：仰斜重力式挡土墙竖直重力式挡土墙俯斜重力式挡土墙。另外，仰斜重力式挡土墙虽然墙背承受的土压力相对比较大，但是后续的填土压实施工难度较大，然而相对俯斜重力式挡土墙可以节省约1/2左右的施工材料；俯斜重力式挡土墙的墙背承受的土压力相对比较小，但是它的墙身断面要大于仰斜重力式挡土墙。

重力式挡土墙所采用的填料应该具有良好的透水性、稳定性以及抗剪强度，如果不能够满足以上要求，则非常容易导致重力式挡土墙出现吸水膨胀或者冬季冰胀现象，影响了重力式挡土墙的稳定性，所以选择碎石、砾石或者砂类土作为填料，并进行填夯处理。如果不得已要采用透水性差的粘性土，则应该加入一定比例的碎石、砾石或者砂类土进行调兑。

设计重力式挡土墙时需要注意，墙背坡度通常采用1：0.25仰斜，仰斜重力式挡土墙的墙背坡度建议不要缓于1：03，俯斜重力式挡土墙的墙背坡度建议保持在1：0.25至1：0.4的范围之内。

（二）重力式挡土墙的计算

第一，规范推荐按平面滑裂面假设，计算主动土压力，是库仑土压力的一种改进方法。

图1 重力式挡土墙主动土压力计算简图

如图1所示，我们可以得到下述公式：

（2）

在上述公式当中， 表示墙背与水平面的夹角（单位：°）； 表示填土表面与水平面的夹角（单位：°）； 表示墙背与填土之间的摩擦角（单位：°）； 表示填土的内摩擦角（单位：°）； 表示填土的粘聚力（单位：kN/m2）。

填料的内摩擦角愈大，主动土压力就愈小；而填料的容重愈大，主动土压力就愈大。当挡土墙条件符合朗肯或库仑条件时，可以按照朗肯或库仑土压力理论计算主动土压力。

第二，抗滑移稳定性计算。

图2 重力式挡土墙抗滑移稳定性计算简图

当抗滑移稳定验算不满足时，可以采取以下构造措施以满足抗滑移的要求。第一，在基底做向内倾斜的逆坡，但倾斜坡度不宜过大，以免墙趾前的土体发生剪切破坏。对于土质地基，基底逆坡坡度不宜大于1：10，对于岩质地基，基底逆坡坡度不宜大于1：5。第二，当挡土墙基底摩擦系数较小时，可以在基底夯填一层150毫米后砾砂或级配碎石，以提高基底摩擦系数。

三、衡重式挡土墙的设计与计算分析

（一）衡重式挡土墙的设计

当挡土墙墙身较高时，可以采用衡重式挡土墙，衡重式墙背在上下墙间设有衡重台，利用衡重台上填土的重力使全墙重心后移，增加了墙身的稳定。因采用陡直的墙面，且下墙采用仰斜墙背，因而可以减小墙身高度，减少开挖工作量，在材料用量上比重力式少。

衡重式挡土墙下墙墙背坡度多采用1：0.25至1：0.3仰斜，上墙墙背坡度受墙身强度控制，根据上墙高度，采用1：0.25至1：0.45俯斜。衡重式挡土墙墙面坡度采用1：0.05，衡重式挡土墙上墙与下墙高度之比，一般采用4：6较为经济合理。

（二）衡重式挡土墙的计算

图3 衡重式挡土墙计算简图

如图3所示，计算上墙的土压力时，可以不考虑下墙的影响，可以采用上述的土压力计算公式进行计算。下墙的土压力计算较为复杂，多采用简化的计算方法，可以采用延长墙背法进行计算。AE为上墙墙背， BC为下墙墙背。先将上墙视为独立的墙背，用一般的方法求出主动土压力E1，土压应力分布图形为abc。计算下墙土压力时，首先延长下墙墙背CB，交填土表面于D点；以DC为假想墙背，用一般库伦土压力理论求算假想墙背的土压力，其土压应力分布图形为de；f截取其中与下墙相应的部分，即hefg，其合力即为下墙吐压力E2。

四、结束语

电力行业的快速发展促使得变电站工程数量不断增多，变电站工程的选址和施工问题也相应地增加不少。因为我国地域广阔、地形复杂、现有变电站的地理位置以及周围建筑群的影响，不是所有的变电站都可以建设在平坦开阔的地方。所以，建造于非平坦开阔地带的变电站工程在开工之后，会有较多的挖方施工，形成高度各异的填土边坡，为了确保变电站工程的绝对安全，需要对这些填土边坡进行必要的处理，例如，防护、加固或者支挡等。但是施工人员为了降低填土边坡的占地和开挖施工量问题，通常会采用挡土墙进行支护。合理的设计和计算是确保挡土墙发挥其作用的先决条件，在本文中，通过分析和探讨衡重式挡土墙和重力式挡土墙的设计和计算问题，希望能够为类似工程提供借鉴。

参考文献：

[1]王新宇. 海落湾220kV变电站挡土墙施工选型[J]. 山西建筑，2011，（09）：123-124.

[2]吴国军. 变电站土建设计方案优化的合理化思考[J]. 宿州学院学报，2009，（05）：203-204.

[3]韦胜龙. 浅谈变电站土建基础的处理技术[J]. 技术与市场，2011，（06）：125-126.

[4]郭新梅. 工程建设中的挡土墙应用浅析[J]. 有色金属设计，2000，（02）：325-327.

[5]刘祖国，刘泽宇，周成昀. 吴家山高架桥引道挡土墙设计[J]. 世界桥梁，2003，（02）：120-123.

挡土墙设计范文第4篇

关键词：山区公路、挡土墙设计、土压力、库伦理论、稳定、截面强度、措施

Abstract：Retaining wall is widely used in the road engineering of a kind of structures, especially in the mountainous area highway, used more widely. This paper mainly introduces the allowable stress method for the design of the retaining wall paper, retaining wall in the mountainous highway design key problems and puts forward some reasonable Suggestions and measures.

Key Words：Road in mountain area，Design of retaining wall，Pressure of earth，Coulomb′s theory，Stability，Strength of a cross section，measure

中图分类号：U412.36 文献标识码：A文章编号：

1、前言

公路挡土墙是用来支承路基填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳的一种构造物。在路基工程中，挡土墙可用以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，并经常用于整治坍方、滑坡等路基病害。

挡土墙的形式多种多样，按其结构特点，可分为：石砌重力式、石砌衡重式、加筋土轻型式、砼半重力式、钢筋砼悬臂式和扶壁式、柱板式、锚杆式、锚定板式及垛式等类型；按其中路基横断面上的位置，又可分：路肩墙、路堤墙及路堑墙；按所处的环境条件，又可分为：一般地区挡墙、浸水地区挡土墙及地震地区挡土墙。考虑挡土墙设计方案时，应与其他工程方案进行技术经济比较，分析其技术的可行性、可靠性及经济的合理性，然后才确定设计方案，并根据实际情况进行挡土墙的选型。

2、挡土墙设计的基础资料及设计参数

2.1、基础资料

挡土墙设计时，必须具备以下资料：路线平面图、纵断面图、横断面图，地质资料（包括工程地质勘察报告、工程物探报告），地震勘探报告，水文资料，总体设计资料及构造物一览表等。

2.2、设计参数的选取

土的种类 块石 大卵石、碎石类土 小卵石、砾石、粗砂、石屑 中、细砂、砂质土 粉砂 粘土

内摩擦角（°） 45 40 35 30 26 14-21

土的种类 砾石、碎石、砾质土 砂、砂质土 粉土、粘性土

（ωl

（石灰10%） 粉煤灰

容重（KN/m3） 20 19 18 18 15

2.2.2、墙背摩擦角：填土与墙背间的摩擦角δ应根据墙背的粗糙程度及排水条件确定。山区公路中，对于浆砌片石墙体、排水条件良好，均可采用δ=ψ/2。

2.2.3、基底摩擦系数：基底摩擦系数μ应依据基底粗糙程度、排水条件和土质确定。

2.2.4、地基容许承载力：地基容许承载力可按照《公路设计手册•路基》及有关设计规范规定选取。

2.2.5、建筑材料的容重：根据有关设计规范规定选取。

2.2.6、砌体的容许应力和设计强度：根据有关设计规范规定选取。

2.2.7、砼的容许应力和设计强度：根据有关设计规范规定选取。

3、挡土墙的选型

浆砌片石挡土墙取材容易，施工简便，适用范围比较广泛。山区公路中，石料资源较为丰富，在挡土墙高≤10米时，因地制宜，采用浆砌片石砌筑，可以较好地满足经济、安全方面的要求。

根据挡土墙结构类型及其特点分析，当墙高＜5米时，采用重力式挡土墙，可以发挥其形式简单，施工方便的优势。同时，由于山区公路地面横坡比较陡峭，若采用仰斜式挡土墙，会过多增加墙高，断面增大，造成浪费，采用俯斜式挡土墙会比较经济合理。一般在路堑墙、墙趾处地面平缓的路肩墙或路堤墙等情况下，才考虑采用仰斜式挡土墙。当墙高≥5且地基条件较好时，采用衡重式挡土墙，可以有效地减小截面，节省材料。

在挖方边坡比较陡峭时，采用路堑挡土墙，可以降低边坡高度，减少山坡开挖，避免破坏山体平衡；在地质条件不良情况下，还可以支挡可能坍滑的山坡土体。

对于采用路肩挡土墙或路堤挡土墙，应结合具体条件考虑，必要时应作技术经济比较。因为路堤挡土墙承受荷载较大，受力条件较为不利，截面尺寸也较大，所以在路堤墙与路肩墙的墙高或截面污工数量较为接近，基础情况相仿时，采用路肩墙比较有利。

4、土压力的计算

挡土墙设计的经济合理，关键是正确地计算土压力，确定土压力的大小、方向与分布。土压力计算是一个十分复杂的问题，它涉及墙身、填土与地基三者之间的共同作用。计算土压力的理论和方法很多。由于库伦理论概念清析，计算简单，适用范围较广，可适用不同墙背坡度和粗糙度、不同墙后填土表面形状和荷载作用情况下的主动土压力计算，且一般情况下计算结果均能满足工程要求，因此库伦理论和公式是目前应用最广的土压力计算方法。

主动土压力计算公式：

Eα=1/2γH2Ka

式中：Eα――主动土压力(KN)，γ――土的容重（KN/m3），H――挡土墙高(m) ，Ka――库伦主动土压力系数。

《公路设计手册•路基》中，以库伦理论为基础，按墙后填土表面的形状和车辆荷载分布情况的不同，推导出各种情况下的主动土压力计算公式，设计时可根据实际情况查表计算。

在挡土墙设计中，当墙背或假想墙背的倾角α1或α’1大于第二破裂面的倾角αi，或作用于墙背或假想墙背的土压力对墙背法线的倾角δ’小于或等于墙背摩擦角δ时，就会出现第二破裂面，这种情况下，应按破裂面出现的位置来求算土压力。

对于一般常用的俯仰式挡土墙，不会出现第二破裂面，对于衡重台较宽的衡重式挡土墙，则较易出现第二破裂面。各种边界条件的第二破裂面主动土压力计算公式详见《公路设计手册•路基》。

因此设计过程中，应先采用试算的方法，判别第一破裂面出现的位置，计算破裂角，并根据计算所得的第二破裂面倾角判断是否会出现第二破裂面，然后再选用合适的公式计算主动土压力。

5、挡土墙的稳定验算及强度验算

挡土墙的设计应保证其在自重和外荷载作用下不发生全墙的滑动和倾覆，并保证墙身截面有足够的强度、基底应力小于地基承载力和偏心距不超过容许值。因此在拟定墙身断面形式及尺寸之后，应进行墙的稳定及强度验算。挡墙的验算方法有二种：一种是采用分项安全系数的极限状态法，另一种是总安全系数的容许应力法。目前国内多数应用容许应力法设计挡土墙。下面是采用容许应力法进行挡土墙验算的简介。

挡土墙沿基底的滑动稳定系数Kc应不小于1.3。计算公式为：

Kc= （W+Ey）f / Ex

式中：W――挡土墙自重，衡重式时，包括衡重台上的土重(KN)，Ex，Ey――主动土压力的水平和垂直分力（KN），f――基底摩擦系数。

设计中，为增加挡土墙的抗滑稳定性，常将基底做成向内倾斜，以增大滑动稳定系数。基底斜坡坡度一般不超过1:5。

挡土墙绕墙趾的倾覆稳定系数Ko应不小于1.5。计算公式为：

Ko=（WZw+EyZx）/（ExZy）

式中：Zx――Ey对墙趾O点的力臂 (m)，Zy――Ex对墙趾O点的力臂 (m)，Zw――W对墙趾O点的力臂 (m)。

基底的合力偏心距e。计算公式为：

e=B/2-Zn=B/2-（WZw+EyZx-ExZy）/（W+Ey）

在土质地基上，e≤B/6；在软弱岩石地基上，e≤B/5；在不易风化的岩石地基上，e≤B/4。

当e≤B/6时，墙趾和墙踵处的法向压应力为：

σ1,2=（W+Ey）（1±6e/B）/B≤[σ]

式中，[σ] ――地基土修正后的容许承载力（KPa）

[σ]= [σo]+K1γ1（B-2）

式中，[σo] ――地基土的容许承载力（KPa），K1 ――地基土容许承载力随基础宽度的修正系数，γ1 ――地基土的天然容重（KN/m3）。

当e>B/6时，基底出现拉应力，考虑到一般情况下地基与基础间不能承受拉力，故不计拉力而按应力重分布计算基底最大拉应力：

σ1=2（W+Ey）/ 3Zn≤[σ]

若出现负偏心，则上式的Zn改为（B-Zn）。

通常选取一、两个截面进行验算。验算截面可选在基础底面、1/2墙高处或上下墙交界处等。

墙身截面强度验算包括法向应力和剪应力的验算。剪应力包括水平剪应力和斜剪应力两种，重力式挡土墙只验算水平剪应力，而衡重式挡土墙还需进行斜截面剪应力的验算。

6、采取措施

完成了挡土墙截面设计及稳定、强度验算之后，必须采取必要的措施，以保证挡土墙的安全性。

对于浆砌石挡土墙，应在墙前地面以上设置一排泄水孔。墙较高时，可在墙上部加设泄水孔。泄水孔采用10×10cm的方孔或圆孔，孔眼间距2~3米，上下排泄水孔错开设置。泄水孔进水口应设置反滤材料。

为避免地基不均匀沉降引起墙身开裂，需按墙高和地基性质的变异，设置沉降缝，同时，为了减少圬工砌体因收缩硬化和温度化作用而产生裂缝，需设置伸缩缝。挡土墙的沉降缝和伸缩缝设置在一起，每隔10~15m设置一道，缝宽2~3cm，自墙顶做至基底，缝内宜用沥青麻絮、沥青竹绒或涂以沥青的木板等具有弹性的材料，沿墙的内、外、顶三侧填塞，填塞深度不小于15cm。

当墙顶宽大于土路肩宽度时，挡土墙侵入土路肩部分应预留出相当于路面结构厚度部分以铺筑路面。

对于路肩墙，其墙顶面以下50cm采用C20砼浇筑，并预埋钢筋，在其上设置防撞栏或防撞墙。

7、设计体会

因用于计算主动土压力的库伦理论较适用于砂性土，而对于粘性土的压力计算会存在一定的误差，所以对于以粘性土做填料的挡土墙计算，设计参数如填料的内摩擦角等的取值应相对保守。由于库伦理论是一种简化的土压力计算方法，所以对于以砂性土做填料的挡土墙，设计参数也应根据实际情况取相对保守值。

对墙高≥6m的挡土墙，实际设计时建议将安全系数提高20%，以保证其安全性。

出于美观和施工方便的考虑，一段挡土墙通常都采用一个墙面坡。对于山区公路挡土墙，采用较陡的墙面坡，可有效减小墙高，节省材料。一般情况下，重力式挡土墙（俯倾式）、衡重式挡土墙墙面坡取1:0.05，仰斜式挡土墙的墙面坡取1:0.25，均能满足设计要求。

仰斜式挡土墙的墙背坡一般不超过1:0.3，具体结合开挖的临时边坡选取。

俯斜式挡土墙的墙背坡一般取1:0.2，随着墙高增加，墙顶宽度相应增大。

对于衡重式路肩挡土墙，当墙高≤8m时，上墙背坡取1:0.25，墙高＞8m而≤10m时，上墙背坡取1:0.3；下墙背坡取1:0.25。若为路堤墙，则上墙背坡应相应加大。

对于俯斜式挡土墙，由于所受土压力较大，所以设计时应注意其稳定和抗倾覆的验算。对于衡重式挡土墙，一般较容易满足稳定要求，墙身断面的强度成为挡土墙设计中主要的控制指标，所以一定要采用高强度的材料砌筑。

8、结束语

公路挡土墙是路基防护工程的重要组成部分。在山区公路中，挡土墙的应用更为广泛。挡土墙设计时，应进行详细地调查、勘测，确定构造物的形式与尺寸，运用合适的理论计算土压力，并进行稳定性和截面强度方面的验算，采取合理、可行的措施，以保证挡土墙的安全性。

9、参考文献

（1）交通部第二公路勘察设计院主编，《公路设计手册―路基》，人民交通出版社，1982年；

（2）《土质学与土力学》第二版，人民交通出版社，1979年12月；

（3）《基础工程》，人民交通出版社，1997年10月；

挡土墙设计范文第5篇

【关键词】水工挡土墙；防冻害；设计方法

我省冬季水工挡土墙后部分或全部填土将处于冻结状态。处于冻结状态下的土将对挡土墙产生水平冻胀力。对于低墙，这种水平冻胀力将完全取代夏季按库仑或朗肯理论计算出的土压力。对于高墙，有可能同时受土压力和水平冻胀力的作用。挡土墙在水平冻胀力的推动作用下，将向前倾覆或断裂，造成破坏。

1.挡土墙在水平冻胀力作用下的前倾变位

挡土墙前倾变位过大和前倾变位随整个冻结期周期性变化，是寒冷地区挡土墙前倾变位的主要特征。目前为止，冻土地区挡土墙的断面尺寸多是按非冻结土理论设计的，其整体稳定性和结构强度是与此相适应的。当墙后水平冻胀力远大于非冻结土压力时，挡土墙将失去稳定。对于土基，挡土墙基础通常置于冻层以下，在过大的水平冻胀力作用下将使挡土墙前趾给予地基的压应力过大，致使地基应力大小比超过容许值，进而导致不均匀沉陷。由于不均匀沉陷，将使挡土墙产生前倾变位。对于岩基，也常由于在水平冻胀力作用下的倾复力矩大于抗倾力短，而导致挡土墙产生前倾变位。

按非冻结上算出的作用于挡土墙上的主动土压力是土压力中最小值，可视为一个常量，而作用于墙后的水平冻胀力的大小和分布则随墙后土体冻结和融化过程而变动。因此挡土的前倾变位也随之相应变化。

挡土墙前倾变位过大，常使挡土墙永久缝间止水被扯断，进而导致侧向渗径短路，严重的前倾变位有时导致倾倒破坏。

对于浅基挡土墙，冻结期由于前趾地基土冻结承载能力增大，不致产生大的前倾变位，但在融化初期，前趾处地基土可能先融化，承载力大幅度降低，而墙后填土中还可能有未融化的冻土核，即墙后水平陈胀力尚未完全消失，这种情况也可能导致大的前倾变位。

2.挡土墙防冻害的设计方法

挡土墙的防冻害设计主要有两个途径，其一是削弱、消除产生冻害的成因，达到防冻害的目的；其二是增大墙体断面，使之满足在水平冻胀力作用下的稳定和强度要求，进而达到防冻害的目的。按以上两个途径，在具体设计方法上分以下三种。

2.1将水平冻胀力作为一种外荷超的设计方法

将冻结期水平冻胀力作为一种外荷载作用于挡土墙，并与其他作用荷载组合墙的设计断面在上述荷载作用下满足整体稳定和强度要求。

2.1.1在冻胀力作用下的稳定和强度演算

K1=（Mp/Mh）≥[K1] （1）

式中K1——挡土墙计算抗倾覆安全系数；

[K1]——挡土墙容许抗倾覆安全系数，IV、V级建筑物取1.05；I、II、III级建筑物取1.10；

Mh——倾覆力矩（包括其他力产生的倾覆力矩）；

Mp——抗倾覆力矩。

2.1.2挡土墙的强度验算。挡土墙外露墙高Ht处断面强度应满足式（2）要求。

K2=（Mσ/Mi）≥[K2] （2）

式中K2——挡土墙计算强度安全系数；

Mσ——挡土墙计算断面的破坏弯矩；

Mi——挡土墙计算断面的冻胀力矩；

[K2]——挡土墙强度容许安全系数，4、5级建筑物取1.05；1，2，3级建筑物为1.10。

2.1.3将水平冻胀力作为一种外荷载，并计算出其大小和分布，同其他荷载组合进行稳定和强度验算，这种计算方法的提出为冻土地区挡土墙的设计开辟了一种新途径，但尚有以下一些问题，有待进一步探讨。

2.2隔水排水法

降低墙后填土含水量和墙后地下水位，是防止挡土墙冻害的有效方法之一，在水工建筑物中，挡土墙后排水设置应满足侧向防渗长度的要求。在满足侧向防渗要求的前提下，应尽量设置墙后排水。隔水封闭法是挡土墙防冻胀破坏的既经济又有效的方法，也是一种有前途的方法。因为这种方法可结合回填土一并进行。如能做好，这种措施即可保证封闭土体含水量不增加（控制起始冻胀含水量以内），又可防止外水补给，因此必然会起到遏制冻胀的作用。隔水材料可采用土工防渗膜。

2.3消除冻因的防冻害设计

土质、温度和水分是产生冻胀的三个基本条件，如在设计中改变上述三个条件之一，便可达到防止冻害的目的。在具体设计中可分以下几种方法。

2.3.1填后回填非冻胀性土

中粗砂、砾、卵石、块石，当细颗粒含量小于14%时可认为是非冻胀土，墙后回填以上各类土可以削减或消除水平冻胀力。

换填厚度，对于高度小于8m的悬臂式挡土墙可参照图1（a）确定。

墙顶部0.5zd；墙高0.56Ht处，ee’=1.2zd；墙身底部gd=0.3zd。

对高度小于6m的重力式挡土墙，换填厚度可参照图1（b）确定。

墙顶部0.5zd；墙高0.56Ht处，ee’=1.2zd一（ζ1/2）；墙后趾部换填厚度为0。

对于非冻胀回填料，小于0.05mm的细颗粒含应不超过总重的4%。

2.3.2保温法

挡土墙可采用保温法削弱或削除冻胀，由于挡土墙顶部属于双向冻结，在一般情况下多采用填土表面水平方向和墙背两个方向铺设聚苯乙烯泡沫保温板。对于重力式挡土墙，一般墙背坡比为0.4-0.7。在顶部填土冻结引起的水平冻胀力，相对于小墙背直立式的悬臂挡土墙，可采用墙背单向铺保温材料。

2.3.3隔水排水法

降低墙后填土含水量和墙后地下水位，是防止挡土墙冻害的有效方法之一，在水工建筑物中，挡土墙后排水设置应满足侧向防渗长度的要求。在满足侧向防渗要求的前提下，应尽量设置墙后排水。这种措施即可保证封闭土体含水量不增加（控制起始冻胀含水量以内），又可防止外水补给，因此必然会起到遏制冻胀的作用。隔水材料可采用土工防渗膜。

3.小结

目前尚没有一种完善的理论解决冬季挡土墙后水平冻胀力的计算问题。由于冻土地区挡土墙设计多按非冻土理论计算土压力，显然计算出的土压力不符合冻结期实际的受力状态，这是冻土地区挡土墙产生冻害破坏的主要原因。

参考文献

[1]郑汝刚.水工挡土墙的防冻害设计[J].水利规划与设计，2007，（03）