挡土墙构造与布置-道路交通与路基路面工程

(一)挡土墙的构造

挡土墙的构造必须满足强度和稳定性的要求，同时考虑就地取材、结构合理、断面经济、施工养护方便和安全。

常用的重力式挡土墙一般由墙身构造、基础、排水设施、沉降缝与伸缩缝等部分组成。

1.墙身构造

(1)墙背。墙背可做成仰斜、垂直、俯斜、凸形折线和衡重式等形式，如图4.13所示。

图4.13　重力式挡土墙的断面类型

①仰斜墙背所受的土压力小，故墙身断面较经济。用于路堑墙时，墙身与开挖面较贴合，故开挖量与回填量均较小。但当墙趾处地面横坡较陡时，会使墙身增高，断面增大，故仰斜墙背适用于路堑墙及墙趾处地面平坦的路肩墙或路堤墙。仰斜墙背的坡度不宜小于1∶0.3，以免施工困难。

②俯斜墙背所受的土压力较大。在地面横坡陡峻时，俯斜式挡土墙可采用陡直的墙面，借以减小墙高。俯斜墙背也可做成台阶形，以增加墙背与填料间的摩擦力。

③垂直墙背的特点介于仰斜墙背和俯斜墙背之间。

④凸形折线墙背是将仰斜式挡土墙的上部墙背改为俯斜，以减小上部断面尺寸，多用于路堑墙，也可用于路肩墙。

⑤衡重式墙背在上下墙背之间设置衡重台，并采用陡直的墙面。衡重式墙背适用于山区地形陡峻处的路肩墙和路堤墙，也可用于路堑墙。上墙俯斜墙背的坡度为1∶0.45～1∶0.25，下墙仰斜墙背的坡度在1∶0.25左右，上下墙的墙高比一般采用2∶3。

(2)墙面。墙面一般均为平面，其坡度应与墙背坡度相协调。墙面坡度直接影响挡土墙的高度。因此，在地面横坡较陡时，墙面坡度一般为1∶0.20～1∶0.05，矮墙可采用陡直墙面；地面平缓时，墙面坡度一般采用1∶0.35～1∶0.20。

(3)墙顶。墙顶最小宽度，浆砌挡土墙不小于50 cm，干砌挡土墙不小于60 cm。浆砌路肩墙顶一般宜采用粗石料或混凝土做成顶帽，厚40 cm。如不做顶帽，对路堤墙和路堑墙，墙顶应以大块石砌筑，并用砂浆勾缝，或用M5砂浆抹平顶面，砂浆厚2 cm。干砌挡土墙墙顶50 cm高度内，应用M20砂浆砌筑，以增加墙身稳定性。干砌挡土墙的高度一般不宜大于6 m。

(4)护栏。为保证交通安全，在地形险峻地段或过高过长的路肩墙的墙顶应设置护栏。为保持路肩最小宽度，护栏内侧边缘距路面边缘的距离，二级、三级路不小于0.75 m，四级路不小于0.5 m。

2.基础

地基不良和基础处理不当，往往会引起挡土墙的破坏，因此必须重视挡土墙的基础设计，事先应对地基的地质条件作详细调查，必要时须先作挖探或钻探，然后再来确定基础类型与埋置深度。

(1)基础类型。绝大多数挡土墙都直接修筑在天然地基上。当地基承载力不足，地形平坦而墙身较高时，为了减小基底压应力和增加抗倾覆稳定性，常采用扩大基础，如图4.14(a)所示，将墙趾或墙踵部分加宽成台阶，或两侧同时加宽，以加大承压面积。加宽宽度视基底应力需要减少的程度和加宽的合力偏心距的大小而定，一般不小于20 cm。台阶高度按加宽部分的抗剪、抗弯拉和基础材料的刚性角的要求确定。对于刚性角，浆砌片石为35°，混凝土材料为45°。

当地基压应力超过地基承载力过多时，需要的加宽值较大。为避免加宽部分的台阶过高，可采用钢筋混凝土底板，如图4.14(b)所示，其厚度由剪力和主拉应力控制。

当地基为软弱土层(如淤泥、软黏土等)时，可采用沙砾、碎石、矿渣或灰土等材料予以换填，以扩散基底压应力，使压应力均匀地传递到下卧软弱土层中，如图4.14(c)所示。一般换填深度h2与基础埋置深度h1之和不宜超过5 m，对淤泥和泥炭等应更浅些。

当挡土墙修筑在陡坡上，而地基又为完整、稳固、对基础不产生侧压力的坚硬岩石时，可按图4.14(d)所示设置台阶基础，以减少基坑开挖和节省圬工。各级台阶高度约为1 m，台宽视地形和地质情况而定，不宜小于0.25 m，高宽比可以采用3∶2或2∶1。最下面一个台阶的底宽应满足偏心距的有关规定，不宜小于1.5～2.0 m。

图4.14　重力式挡土墙的基础形式

如地基有短段缺口(如深沟等)或挖基困难(如需水下施工等)，可采用拱形基础，以石砌拱圈跨过，再在其上砌筑墙身，如图4.14(e)所示。但应注意土压力不宜过大，以免横向推力导致拱圈开裂。设计时，对拱圈应进行抗裂验算。

(2)基础埋置深度。对于土质地基，基础埋置深度应符合下列要求：

①无冲刷时，应在天然地面以下至少1.0 m。

②有冲刷时，应在冲刷线以下至少1.0 m。

③受冻胀影响时，应在冻结线以下不少于0.25 m；当冻深超过1 m时，采用1.25 m；基底应夯填一定厚度的沙砾或碎石垫层，垫层底面也应位于冻结线以下不少于0.25 m。

碎石、砾石和砂类地基，不考虑冻胀影响，但基础埋深不宜小于1 m。

对于岩石地基，应清除表面风化层。当风化层较厚难以全部清除时，可根据地基的风化程度及其容许承载力将基底埋入风化层中。基础嵌入岩层的深度，可参照表4.2确定。墙趾前地面横坡较大时，应留出足够的襟边宽度(趾前至地面横坡的水平距离)，以防止地基剪切破坏，见表4.2。

表4.2　基础嵌入岩层的深度

当挡土墙位于地质不良地段，地基土内可能出现滑动面时，应进行地基抗滑稳定性验算，将基础底面埋置在滑动面以下，或采用其他措施，以防止挡土墙滑动。

3.排水设施

挡土墙在建成使用期间，如有大量雨水渗入挡土墙后的填土中，将使填土的堆密度增大，内摩擦角减小，土的强度降低，导致土压力增大，同时，墙后积水，增加水压力，对墙的稳定性产生不利影响。设置排水设施后，可疏干墙后土体和防止地面水下渗，防止墙后积水形成静水压力，减少寒冷地区回填土的冻胀压力，消除黏性土填料浸水后的膨胀压力。

(1)排水措施。排水措施主要包括：设置地面排水沟引排地面水；夯实回填土顶面和地面松土，防止雨水及地面水下渗，必要时可加设铺砌；对路堑挡土墙墙趾前的边沟应予以铺砌加固，以防边沟水渗入基础；设置墙身泄水孔，排除墙后水。(www.xing528.com)

(2)基本构造。浆砌块(片)石墙身应在墙前地面以上设一排泄水孔。墙较高时，可在墙上部加设一排泄水孔。泄水孔的尺寸一般为5 cm×10 cm、10 cm×10 cm、15 cm×20 cm的方孔或直径为5～10 cm的圆孔。孔眼间距一般为2～3 m，对浸水挡土墙孔眼间距一般为1.0～1.5 m，干旱地区可适当加大；孔眼上下错开布置。下排排水孔的出口应高出墙前地面0.3 m；若为路堑墙，应高出边沟水位0.3 m；若为浸水挡土墙，应高出常水位0.3 m。为防止水分渗入地基，下排泄水孔进水口的底部应铺设30 cm厚的黏土隔水层。泄水孔的进水部分应设置粗粒料反滤层，以免孔道堵塞。当墙背填土透水性不良或可能发生冻胀时，应在最低一排泄水孔至墙顶以下0.5 m的范围内铺设厚度不小于0.3 m的砂卵石排水层，如图4.15所示。

图4.15　泄水孔及排水层示意图

干砌挡土墙因墙身透水，可不设泄水孔。

4.沉降缝与伸缩缝

为避免因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，需根据地质条件的变异和墙高、墙身断面的变化情况设置沉降缝。为了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。设计时，一般将沉降缝与伸缩缝合并设置，沿路线方向每隔10～15 m设置一道，缝宽2～3 cm。缝内一般可用胶泥填塞，但在渗水量大，填料容易流失或冻害严重地区，则宜用沥青麻筋或涂以沥青的木板等具有弹性的材料，沿内、外、顶三方填塞，填深不宜小于0.15 m；当墙后为岩石路堑或填石路堤时，可设置空缝。

干砌挡土墙，沉降缝或伸缩缝的两侧应选用平整石料砌筑，以便砌成垂直通缝。

(二)挡土墙的布置

挡土墙的布置是挡土墙设计的一个重要内容，通常是在路基横断面图和墙趾纵断面图上进行，并应注意挡土墙所在地的工程地质和水文地质情况。挡土墙的布置包括平面布置、纵断面布置和横断面布置三方面的内容。

在布置挡土墙前，应合理地选择挡土墙的位置。路堑挡土墙大多设置在边沟的外侧。路肩墙应在保证路基宽度的情况下布设。路堤墙应与路肩墙进行技术、经济比较，以确定墙的合理位置。当路堤墙与路肩墙的墙高或圬工数量相近，其基础情况也相仿时，宜做路肩墙，因为采用路肩墙可减少填方和占地；当路堤墙的墙高或圬工数量比路肩墙显著降低，且基础可靠时，则宜做路堤墙。浸水挡土墙应结合河流情况布置，以保持水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。山坡挡土墙应考虑设在基础可靠处，墙的高度应保证设墙后墙顶以上边坡的稳定性。

1.纵向布置

纵向布置主要在墙趾纵断面图上进行，布置后绘制挡土墙立面图，如图4.16所示。

图4.16　挡土墙立面图

布置的主要内容有：

①确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙与路基或其他结构物的连接方式。路肩墙与路堑连接应嵌入路堑中，或采用锥坡和路堤衔接；与桥台连接时，为了防止墙后回填表土从桥台尾端与挡土墙连接处的空隙中流出，应在台尾与挡土墙之间设置隔墙及接头墙。路堑挡土墙在隧道洞口应结合隧道洞门、翼墙的设置情况与其平顺衔接；与路堑边坡衔接时，一般将墙顶逐渐降低到2 m以下，使边坡坡脚不至于伸入沟内，有时也可用横向端墙连接。

②按地基及地形情况进行分段，布置伸缩缝与沉降缝。

③布置各段挡土墙的基础。沿挡土墙长度方向有纵坡时，挡土墙的纵向基底宜做成坡度不大于5%的纵坡。当墙趾地面纵坡坡度不超过5%时，基底可按此纵坡布置；若坡度大于5%时，应在纵向挖成台阶，台阶的尺寸随地形而变化，但其高宽比不宜大于1∶2。当地基为岩石时，纵坡坡度虽不大于5%，但为减少开挖，也可在纵向做成台阶。

④布置泄水孔的位置，包括数量、尺寸和间距。

⑤标注各特征断面的桩号及墙顶、基础、冲刷线、冰冻线和设计洪水位的标高等。

2.横向布置

横向布置主要是在路基横断面图上进行，其内容有：选择挡土墙的位置，确定断面形式，绘制挡土墙横断面图等。

不论是路堤墙，还是路肩墙，当地形陡峻时，可采用俯斜式或衡重式；地形平坦时，则可采用仰斜式。对路堑墙来说，宜用仰斜式或折线式。

挡土墙横断面图的绘制，选择在起讫点、墙面最大处、墙身断面或基础形式变异处，以及其他重要桩号处的横断面上进行。根据墙身形式、墙高，以及地基与填料的物理力学指标等设计资料，进行设计或套用标准图，确定墙身断面尺寸、基础形式和埋置深度，布置排水设施，指定墙背填料的类型等。

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，除了横、纵向布置外，还应进行平面布置，并绘制平面布置图。在平面布置图上，应标示出挡土墙与路线平面位置的关系，挡土墙有关的地物、地貌等情况，沿河挡土墙还应标示河道及水流方向，以及其他防护、加固工程等。

在挡土墙设计图样上，应附有简要说明，说明选用挡土墙设计参数的依据，主要工程数量，对材料和施工的要求及注意事项等。如果是标准图，应注明其编号，以利于指导施工。

综上所述，挡土墙的布置流程一般为：

①根据具体情况，通过技术和经济比较，确定墙趾位置。

②测绘墙趾处的纵向地面线，核对路基横断面图，收集墙趾处的地质和水文等资料。

③选择墙后填料，确定填料的物理力学计算参数和地基计算参数。

④进行挡土墙断面形式、构造和材料设计，确定有关计算参数。

⑤进行挡土墙的纵向布置。

⑥用计算法或套用标准图确定挡土墙的断面尺寸。

⑦绘制挡土墙立面图、横断面图和平面图。