重力式挡土墙设计-工程地质与士力学（第2版）

1.重力式挡土墙的设计内容

设计挡土墙时，一般是先根据荷载大小、地基土工程地质条件、填土的性质、建筑材料等条件凭经验初步拟定截面尺寸，然后逐项进行验算。若不满足，则修改截面尺寸或采取其他措施。

挡土墙的验算一般包括下列内容：

（1）稳定性验算。包括抗倾覆和抗滑移验算两大内容。必要时应进行地基的深层稳定性验算 （可采用圆弧滑动面法）。

（2）地基承载力验算。

（3）墙身强度验算（参见GB 50010—2011 《混凝土结构设计规范》）。

2.挡土墙的稳定性验算

（1）抗滑移稳定性验算。如图11.16所示，在土压力作用下，挡土墙有可能沿基础底面发生滑动。验算时，将土压力Ea及墙重力G各分解为平行和垂直于基底的分力（Eat、Ean及Gt、Gn）。分力Eat和Gt的合力使墙沿基底平面滑移，Ean及Gn 产生摩擦力抵抗滑移，抗滑移稳定性应按下式验算

图11.16　挡土墙抗滑移稳定验算示意图

式中 G——挡土墙每延米自重，kN/m；

α0——挡土墙基底的倾角，（°）；

α——挡土墙墙背的倾角（°）；

δ——土对挡土墙墙背的摩擦角，（°），可按表11.1选用；

μ——土对挡土墙基底的摩擦系数，由试验确定，也可按表11.2选用。

表11.1　土对挡土墙墙背的摩擦角δ

注：ψk为墙背填土的内摩擦角标准值。

表11.2　土对挡土墙基底的摩擦系数μ

注：1.对易风化的软质岩和塑性指数IP大于22的黏性土，基底摩擦系数应通过试验确定。
2.对碎石土，可根据其密实程度、填充物状况、风化程度等确定。

（2）抗倾覆稳定性验算。如图11.17所示，挡土墙在土压力作用下可能绕墙趾o点向外转动而倾覆，将Ea分解成水平及垂直两个分力。水平分力Eax使墙发生倾覆，垂直分力Eaz及墙重力G 抵抗倾覆。抗倾覆稳定性应按下式验算

图11.17　挡土墙抗倾覆稳定性验算示意图

式中 G——挡土墙每延米自重，kN/m；

α0——挡土墙基底的倾角，（°）；

α——挡土墙墙背的倾角，（°）；

z——土压力作用点离墙踵的高度，m；

x0——挡土墙重心离墙趾的水平距离，m；(www.xing528.com)

b——基底的水平投影宽度，m。

3.重力式挡土墙的构造

（1）重力式挡土墙适用于高度小于6m、地层稳定、开挖土石方时不会危及相邻建筑物安全的地段。

（2）重力式挡土墙根据墙背的倾角不同可分为仰斜式 （α＞90°）、垂直式 （α=90°）、俯斜式（α＜90°），如图11.18所示。墙背的倾斜型式应根据使用要求、地形和施工条件等综合考虑决定。如用相同的计算方法和计算指标，其主动土压力以仰斜式为最小，垂直式居中，俯斜式最大。在实际工程中若先开挖护坡再做挡土墙则仰斜式最为合理，若先做挡土墙再填土则俯斜式和垂直式较合理。

（3）为了增加挡土墙的抗滑稳定性，重力式挡土墙可在基底设置逆坡。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。

图11.18　重力式挡土墙类型

（a）仰斜式；（b）垂直式；（c）俯斜式

（5）重力式挡土墙的基础埋置深度，应根据地基承载力、水流冲刷、岩石裂隙发育及风化程度等因素进行确定。在特强冻胀、强冻胀地区应考虑冻胀的影响。在土质地基中，基础埋置深度不宜小于0.5m；在软质岩地基中，基础埋置深度不宜小于0.3m。

（6）重力式挡土墙应每隔10～20m设置一道伸缩缝。当地基有变化时宜加设沉降缝。在挡土结构的拐角处，应采取加强的构造措施。

（7）挡土墙常因雨水下渗而又排水不良，地表水渗入墙后填土，使填土的抗剪强度降低，土压力增大，这对挡土墙的稳定不利。如果墙后积水，则要产生水压力。积水自墙面渗出，还有产生渗流压力。水位较高时，静、动水压力对挡土墙的稳定更是较大威胁。因此挡土墙必须有良好的排水设施，以免墙后填土因积水而造成地基松软，从而导致承载力不足。若填土冻胀，则会使挡土墙开裂或倒塌。故常沿墙长设置间距为2～3m，直径不小于100mm的泄水孔。墙后做好滤水层和必要的排水盲沟，在墙顶地面铺设防水层。当墙后有山坡时，还应在坡下设置截水沟（图11.19）。

（8）墙后填土宜选择透水性较强的填料，如砂土、砾石、碎石等，因为这类土的抗剪强度较稳定，易于排水。当采用黏性土作为填料时，宜掺入适量的块石。在季节性冻土地区，墙后填土应选用非冻胀性填料 （如矿渣、碎石、粗砂等）。不应采用淤泥、耕植土、膨胀性黏土等作为填料，填土料中还不应杂有大的冻结土块、木块或其他杂物。填土应分层夯实。

【例11.5】 如图11.20所示，某挡土墙高5m，墙背竖直光滑，填土面水平。采用MU30毛石和M5混合砂浆砌筑。已知砌体重度γ0=22kN/m3，填土重度γ=16kN/m3，内摩擦角ψ=30°，黏聚力c=0，地面荷载q=2kN/m2，基底摩擦系数μ=0.5，验算挡土墙的稳定性。

图11.19　挡土墙排水设施

【解】

（2）计算挡土墙自重和土重。

（3）计算挡土墙受到的主动土压力。

图11.20　[例11.5]图

（4）抗滑移验算。

（5）抗倾覆验算。

所以挡土墙满足稳定性要求。