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第一章绪论第一节基本概念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。在山区公路中，挡土墙的应用更为广泛。路基在遇到下列情况时可考虑修建挡土墙：(1)陡坡地段；(2)岩石风化的路堑边坡地段；(3)为避免大量挖方及降低边坡高度的路堑地段；(4)可能产生坍方、滑坡的不良地质地段；(5)高填方地段；(6)水流冲刷严重或长期受水浸泡的沿河路基地段；(7)为节约用地、减少拆迁或少占农田的地段；（8）为保护重要建筑物、生态环境或其他特殊需要的地段。挡土墙各部分的名称如图1-1所示。墙身靠填土(或山体)一切工作侧称为墙背，大部分外露的一侧称为墙面(或墙胸)，墙的顶面部分称为墙顶，墙的底面部分则称为墙底，墙背与墙底的交线称为墙踵，墙面与墙底的交线称为墙趾。墙背与竖直面的夹角称为墙背倾角，一般用α表示；工程中常用单位墙高与其水平长度之比来表示，即可表示为1：n。墙踵到墙顶的垂直距离称为墙高，用H表示。此外，为计算土压力而采用的名称有：地面倾角β、墙背摩擦角(即墙背与填土间的摩擦角)δ。根据挡土墙在路基横断面上的位置，可分为路肩墙、路堤墙及路堑墙。当墙顶置于路肩时，称为路肩式挡土墙，如图1-2a)所示；若挡土墙支撑路堤边坡，墙顶以上尚有一定的填土高度，则称为路堤式挡土墙，如图1-2b)所示；如果挡土墙用于稳定路堑边坡，称为路堑式挡土墙，如图l-2c)所示。此外，还有设置在山坡上的山坡挡土墙，用于整治滑坡的抗滑挡土墙等。在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。例如，采用路堤或路肩挡土墙时，常与栈桥或填方等进行方案比较；采用路堑或山坡挡土墙时，常与隧道、明洞或刷缓边坡等方案作比较，以求工程技术经济合理。第二节挡土墙类型及适用范围挡土墙类型的划分方法较多，除按挡土墙设置位置划分外，还可按结构形式、建筑材料、施工方法及所处环境条件等进行划分。如按建筑材料可分为石、混凝土及钢筋混凝土挡土墙等；按所处环境条件可分为一般地区挡土墙、浸水地区挡土墙与地震地区挡土墙等。一般以挡土墙的结构形式分类为主，常见的挡土墙形式有：重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、加筋土式、锚杆式和锚定板式，此外，还有竖向预应力锚杆式、土钉式及桩板式。各类挡土墙的适用范围取决于墙址地形、工程地质、水文地质、建筑材料、墙的用途、施工方法、技术经济条件及当地的经验等因素。表1-1简要列出了各类挡土墙的结构形式、特点及适用范围。挡土墙类型的选择应根据支挡填土或土体求得稳定平衡的需要，研究荷载的大小和方向、基础埋置的深度、地形地质条件、与既有建筑物平顺衔接、容许的不均匀沉降、可能的地震作用、墙壁的外观、环保的特殊要求、施工的难易和工程造价，综合比较后确定。第三节挡土墙设计基本资料一、调查、勘测的方法和内容挡土墙设计中，调查、勘测的目的是收集设计和施工所需的资料，以进行经济合理的设计。调查、勘测的方法及范围应根据挡土墙的规模、重要程度和设置的环境来决定。一般情况下，可参照《公路工程地质勘察规范》(JTJ064—98)的规定进行，首先对实地调查的结果及现存的资料进行分析，掌握设置挡土墙地点的地形、地质概况，大体确定构造物及其基础的形式和尺寸，然后进行正式勘测。在施工图设计阶段，应收集加密的挡土墙路段的路基横断面图、挡土墙起讫桩号路基横断面图、墙址纵断面图及地质纵横剖面图。一般的调查项目如下：1.土压力设计参数(如土的分类名称、容重、密实度、内摩擦角等)。应根据工程规模和设计阶段，按《公路土工试验规程》(JTJ051—93)进行土的物理力学性质试验求得。2.地基承载能力计算参数。地基调查深度应该根据承载力、沉降、滑坍等可能影响的范围确定，确定剪切参数的范围约为1.5H(H为从基础底面至墙背填土顶面的高度)，而求沉降参数的范围宜为3.0H，如果遇到软弱地层或可能发生滑坍破坏尚须扩大调查范围。3.验算稳定性所需设计参数。应调查确定基础与地基土间的基底摩阻系数。4.计算基础沉降所需参数。应调查土层的种类、厚度、密实度、地下水位的高度及其变化情况等。5．周围环境条件。在确定挡土墙的结构类型、基础埋置深度时，除了对挡土墙的设置位置进行调查外，还应注意其与周围环境的相互影响。不仅要考虑建成之后的影响，还要考虑施工过程中各种条件的相互影响，例如水的化学成分、水位变化对锚定式挡土墙、加筋土挡土墙的影响就特别重要，挡土墙的崩塌事故大都是受集中暴雨的影响使土中水分增加而引起的，故对水位变化和排水条件应认真调查。6．沿河挡土墙应按路基设计要求调查洪水流量、水位、水深、流速、冲刷等资料。7．施工条件。这与施工方式的选择有关，应调查施工现场的地面、作业空间、原有构造物及地下埋设物的情况；调研施工安全问题及其对周围的影响；以及调查施工中可能出现的噪声、振动、污水、粉尘等可采用的处置办法。二、挡土墙设计基本赞料挡土墙设计时，应具备的基本资料主要有以下几个方面。1．建筑物总体设计资料挡土墙是整个枢纽或单体建筑物的组成部分。为满足枢纽或单体建筑物与路基连接、挡土、水流、防渗排水等各项要求，需要具有与总体设计有关的下述资料：(1)建筑物的工程等级及设计标准；(2)建筑物总体布置图，并根据总体布置要求确定挡土墙平面和立面的布置及基本尺寸的要求；(3)设计、建成、正常运营及施工期墙前、墙后各种水位；(4)根据总体防渗排水要求确定挡土墙需满足的侧向防渗排水要求。2．墙址地形、地质平面图一般挡土墙布置简单，无其他特殊要求者，不必专门为工点施测大比例尺(1：500)的工程地质平面图。对于下列情况宜有1：5001：200的工程地质平面图：(1)需要在纸上研究布置挡土墙的平面位置地段；(2)需要选取不同方向的地形、地质断面，而现场勘测又不易掌扫选准的地段；(3)挡土墙设计牵涉有关改河、改沟、改移公路、拆迁建筑物等需用平面图反映的地段。3.墙址地质纵断面图在地形或地基土质纵向起伏变化大的地段，应具有墙址地质纵断面图。比例尺一般横纵一致，挡土墙很长时，可用较小比例，如横向为1：100—1：500，纵向为1：100—1：200。4．地质横断面图一般采用1：200比例尺。测绘时应考虑以下问题：(1)断面间距视地形、地质变化情况而定，以能满足设计、施工的要求为准。在复杂情况下横断面间距采用5—lOm，基础标高变化不大的可采用10-25m。在墙的两端应适当加密，以便确定挡土墙起讫位置。(2)横断面宽度、精度除满足路基设计要求外，要考虑计算土压力的需要，因此，代表性横断面应较一般断面宽些。5．挡土墙设计主要物理力学指标一般可按地基、填土情况，通过调查、试验，参考已有工程实践经验确定，或者选用规范推荐值；特殊的如粘土填料或高大挡土墙背填土，应尽可能由试验取得；锚杆抗拔力、锚定板抗拔力、拉筋抗拔力等宜通过拉拔试验取得可靠数据。6．水文资料包括地面水和地下水。对地下水应了解其性质和流量，以便分析选用土的物理力学性质指标，分析静水、动水压力的影响，采取必要的排水措施。浸水挡土墙应收集以下资料：(1)河床土的粒径、水流的流速流向、河流的变动和下切情况，根据这些资料确定挡土墙基础埋深；(2)各种水位(包括测量时水位、枯水位、设计水位)，洪水季节洪峰持续时间，分析这些因素对挡土墙设计和施工的影响。7．其他资料(1)在冰冻地区应具有冻结深度，地基及填土的冻胀性指标，如冻胀量、冻胀力等资料；(2)墙前无护砌、有冲刷水流作用时，应具有地基土的抗冲性能资料，据以计算冲刷深度，确定墙基埋置深度；(3)气象、地震和水质对圬工作用等资料。三、常用设计参数1．墙背填土的物理力学性质对于高速公路、一级、二级公路墙高H＞5.Om的挡土墙，原则上要根据试验确定设计填土的土性参数；对于墙高《5.0m的挡土墙，当缺乏试验数据时内摩擦角甲可参照表1-2选用。墙背填土的标准容重y可参照表1-3选用。对于路堑挡土墙，墙背除利用开挖的土石回填部分外，其余均为天然土，其岩层结构产状、成分、紧密程度及含水量等均较复杂，往往又非均质。因此，在无不良地质情况下，习惯上多参考天然坡角及路堑设计数据综合确定，也可参照表1-4的数据选用。2．墙背摩擦角填土与墙背间的摩擦角6应根据墙背的粗糙程度和排水条件确定，当无试验资料时可按表1-5所列数值采用。3．基底摩擦系数基底摩擦系数／／依基底粗糙程度、排水条件和土质而定，无试验资料时，可采用表1-6所列数值。应该指出，基底摩擦系数和墙背摩擦系数概念基本相同，但其边界条件稍异，前者土质相对紧密，后者相对松散。基底施工往往采用现场浇筑混凝土或先浇一层水泥砂浆再砌片石。当地基为粘性土时，常由于表面土层粘附在墙底，滑动时墙底带着土沿土层发生滑动。有人主张挡土墙抗滑指标按相应土质的抗剪性能考虑，但要注意地基表层土结构破坏后较之天然埋藏条件下不利的情况。地基土的内摩擦系数乙与土质、含水量等因素有关，无实测资料时可参照表1-7选用，若为粘性土，也可按等效内摩擦角计算。4．拉筋似摩擦系数拉筋的似摩擦系数f*应由试验和当地经验确定；无上述条件时，可参照表1-8选用。5．地基承载力岩石地基的承载力较高，一般不会产生不均匀沉陷。土质地基较为复杂，其承载力与地基的物理力学性质、地面形态、基础埋置深度、基底倾斜度等有关，可根据地质调查、钻探试验及既有建筑物的调查对比分析确定。地基容许承载力可按照(公路设计手册·路基》及有关规范的规定选用，以下仅列出地基承载力标准值fk。(1)碎石土承载力标准值如表1-9所示。8．混凝土的容许应力与设计强度混凝土容许应力如表1-26所列；设计强度如表1-27所列。