擋土墻7．1概述7．2擋土墻的類型7．2．1重力式擋土墻重力式擋土墻靠本身的重量保持墻身的穩(wěn)定。從受力情況分析，仰斜式的主動(dòng)土壓力最小，俯斜式的主動(dòng)土壓力最大。7．2．2懸臂式擋土墻適用于重要工程中墻高大于5m，地基土較差，當(dāng)?shù)厝狈κ系惹闆r。7．2．3扶壁式擋土墻當(dāng)墻高達(dá)于8m時(shí)，墻后填土較高，若采用懸臂式擋土墻會(huì)導(dǎo)致墻身過厚而不經(jīng)濟(jì)。7．2．4板樁式擋土墻分為鋼板樁、木板樁和鋼筋混凝土板樁墻等。7．3作用在擋土墻上的土壓力7．4重力式擋土墻7．4．1重力式擋土墻的選型使墻后土壓力最小仰斜墻主動(dòng)土壓力最小，俯斜墻主動(dòng)土壓力最大，垂直墻主動(dòng)土壓力處于仰斜和俯斜兩者之間。墻的背坡和面坡的選擇基底逆坡坡度墻趾臺(tái)階7．4．2重力式擋土墻的構(gòu)造擋土墻的埋置深度土質(zhì)地基一般不小于0.5m。墻身構(gòu)造一般塊石擋土墻頂寬不應(yīng)小于0.4m。排水措施可分別采用50×100mm、100×100mm、150×200mm矩形空，或采用50～100mm的圓孔?？籽坶g距為2～3m。若擋土墻高度大于12m，則應(yīng)根據(jù)不同高度加設(shè)泄水孔。填土質(zhì)量要求應(yīng)該選擇抗剪強(qiáng)度高、性質(zhì)穩(wěn)定、透水性好的粗顆粒材料作填料，例如卵石、礫石、粗砂、中砂等。用粘性土作回填涂料是不合適的，因?yàn)檎承酝劣鏊w積會(huì)膨脹，干燥時(shí)又會(huì)收縮，性質(zhì)不穩(wěn)定，由于交錯(cuò)膨脹與收縮可在擋土墻上產(chǎn)生較大的側(cè)應(yīng)力。不能用的回填土為淤泥、耕植土、成塊的硬粘土和膨脹型粘土。沉降縫和伸縮縫可把沉降縫兼作伸縮縫，一般每隔10～20m設(shè)置一道，縫寬約2cm，縫內(nèi)嵌填柔性防水材料。擋土墻的材料要求擋土墻的砌筑質(zhì)量 7．4．3重力式擋土墻的計(jì)算擋土墻的計(jì)算通常包括下列內(nèi)容：①抗傾覆驗(yàn)算；②抗滑移驗(yàn)算；③地基承載力驗(yàn)算；④墻身強(qiáng)度驗(yàn)算；⑤抗震計(jì)算。應(yīng)使抗傾覆力矩大于傾覆力矩，兩者之比值為抗傾覆安全系數(shù)Kt，即（7-3）式中Kt---每延米抗傾覆安全系數(shù)；G---每延米擋土墻的重力；Eax---每延米主動(dòng)土壓力的水平分力（7-4）Eaz---每延米主動(dòng)土壓力Ea的垂直分力（7-5）x0、xf、zf---分別為G、Eaz、Eax至墻趾O點(diǎn)的距離（7-6）（7-7）式中b---基底的水平投影寬度；z---土壓力作用點(diǎn)離墻踵的高度；α---墻背與水平線之間的夾角；α0---基底與水平線之間的夾角。若墻背為垂直時(shí)，則α=90o，基底水平，α0=0。那么（7-8）（7-9）2.擋土墻抗滑移驗(yàn)算抗滑力和滑動(dòng)力的比值稱為抗滑移安全系數(shù)Ks，即：（7-10）式中Ks---抗滑移安全系數(shù)；Gn---垂直于基底的重力分力Gn=G·cosα0；（7-11）Gt---平行于基底的重力分力Gt=G·sinα0；（7-12）Ean---垂直于基底的土壓力分力；（7-13）Eat---平行于基底的土壓力分力；（7-14）μ---擋土墻基底對(duì)地基的摩擦系數(shù)，由試驗(yàn)確定，當(dāng)無試驗(yàn)資料時(shí)，可參考表7-3選用。3．擋土墻地基承載力驗(yàn)算（7-17）（7-18）垂直于基底的分力為（7-19）（7-20）（7-21）（7-22）（7-23）式中b‘----基底斜向?qū)挾犬?dāng)偏心距時(shí)，基底壓力呈梯形或三角形分布（圖7-14）。（7-24）當(dāng)偏心距時(shí)，則基地壓力呈三角形分布（圖7-14）。（7-25）式中fa----修正后的地基承載力特征值，當(dāng)基底傾斜時(shí)，應(yīng)乘以0.8的折減系數(shù)。擋土墻墻身強(qiáng)度驗(yàn)算重力式擋土墻一般用毛石砌筑，需驗(yàn)算任意墻身截面處的法向應(yīng)力和剪切應(yīng)力。（7-26）式中N----由設(shè)計(jì)荷載產(chǎn)生的縱向力；γa----結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)抗力調(diào)整系數(shù)，取γa=1.0φ----縱向力影響系數(shù)，根據(jù)砂漿強(qiáng)度等級(jí)、β、e/h查表求得；β---高厚比β=H0/h；在求縱向力影響系數(shù)時(shí)先對(duì)β值乘以砌體系數(shù)，對(duì)粗料石和毛石砌體為1.5；H0為計(jì)算墻高取2h’r（h’r為墻高）；h為墻的平均厚度。e---縱向力的計(jì)算偏心距e=ek+eα；ek為標(biāo)準(zhǔn)荷載產(chǎn)生的偏心距，eα為附加的偏心距，；A---計(jì)算截面面積，取1m長(zhǎng)度；f---氣體抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度。（2）抗剪驗(yàn)算（7-27）式中Q---由設(shè)計(jì)荷載產(chǎn)生的水平荷載；fv---砌體設(shè)計(jì)抗剪強(qiáng)度；σu---恒載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的平均壓應(yīng)力。擋土墻的抗震計(jì)算抗傾覆驗(yàn)算（圖7-16）（7-28）抗滑移驗(yàn)算（圖7-17）(7-29)式中F---地震力，F(xiàn)=k·G。地基承載力驗(yàn)算（圖7-18）當(dāng)基底合力的偏心距時(shí)：（7-30）當(dāng)基底合力的偏心距時(shí)：（7-31）式中（7-32）墻身強(qiáng)度驗(yàn)算（圖7-19）抗壓驗(yàn)算（7-33）抗剪驗(yàn)算（7-34）計(jì)算Q值時(shí)，要考慮地震力F。[例題7-1]某擋土墻高H為5m，墻背垂直光滑，墻后填土面水平，擋土墻采用M5水泥砂漿，MU10毛石砌筑，砌體重度γk=22kN/m3，填土內(nèi)摩擦角φ=30o，粘聚力c=0，填土重度γ=18kN/m3，地面荷載2.5kPa，基底摩擦系數(shù)μ=0.5，地基承載力特征值fa=200kPa，試驗(yàn)算擋土墻的穩(wěn)定性及強(qiáng)度。擋土墻的截面尺寸見例圖7-1-1。[解]1.計(jì)算主動(dòng)土壓力Ea。將地面荷載換算成土層厚度，由于墻背垂直光滑，主動(dòng)土壓力合力Ea：（三角形面積）2．抗傾覆驗(yàn)算抗傾覆安全系數(shù)Kt：（滿足要求）3．抗滑移驗(yàn)算抗滑移安全系數(shù)Ks滿足要求地基承載力驗(yàn)算合力N對(duì)O點(diǎn)的距離c： ，地基應(yīng)力呈梯形分布，其基底應(yīng)力為：滿足要求墻身強(qiáng)度驗(yàn)算（例圖7-1-2）抗壓強(qiáng)度驗(yàn)算土壓力強(qiáng)度：墻頂：I-I截面：合力N對(duì)O/的距離c：對(duì)截面形心偏心距設(shè)計(jì)荷載N=1.2（G2+G3）=1.2×74.58=89.5kN/m墻身平均厚度抗力調(diào)整系數(shù)γa=1.0截面積A=1.76×1=1.76m2毛石砌體抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度f(wàn)=0.38×0.85=0.323MPa=323kPa85為水泥砂漿的強(qiáng)度折減系數(shù))高厚比，毛石砌體取β=5.31×1.5=7.965標(biāo)準(zhǔn)荷載產(chǎn)生的偏心距ek=0.16m，附加偏心距縱向力的計(jì)算偏心距e=ek+ea由砂漿強(qiáng)度等級(jí)、β及查得縱向力影響系數(shù)=0.58抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算設(shè)計(jì)荷載毛石砌體設(shè)計(jì)抗剪強(qiáng)度f(wàn)v=0.11×0.75=0.0825MPa=82.5kPa恒載標(biāo)準(zhǔn)值產(chǎn)生的平均壓應(yīng)力（滿足要求）7．5懸臂式擋土墻7．5．1懸臂式擋土墻的構(gòu)造特點(diǎn)～，墻趾寬度b1約等于。當(dāng)采用雙排鋼筋時(shí)，墻身頂面最小寬度宜為200mm；如果墻高較小，墻身較薄，墻內(nèi)配筋采用單排鋼筋，則墻身頂面最小寬度可適當(dāng)減小。墻身面坡采用1:0.02～0.05，底板最小寬度為200mm，若擋土墻高超過6m，宜加扶壁柱。擋土墻后應(yīng)做好排水措施，以消除水壓影響，減少墻背的水平推理。通常在墻身中每隔2～3m設(shè)置一個(gè)100～150mm孔徑的泄水孔。一般每隔20～25m設(shè)一道伸縮縫。墻身受拉一側(cè)按計(jì)算配筋，在受壓一側(cè)為了防止產(chǎn)生收縮與溫度縫裂也要配置縱橫向的構(gòu)造鋼筋網(wǎng)φ10@300，其配筋率不低于0.2%。計(jì)算截面有效高度h0時(shí)，鋼筋保護(hù)層應(yīng)取30mm；對(duì)于底板，不小于50mm，無墊層時(shí)不小于70mm。7．5．2懸壁式擋土墻的計(jì)算方法懸臂式擋土墻的計(jì)算，包括確定側(cè)壓力、墻身（立壁）的內(nèi)力及配筋計(jì)算、地基承載力驗(yàn)算、基礎(chǔ)板的內(nèi)力及配筋計(jì)算、抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算、抗滑移穩(wěn)定驗(yàn)算等。確定側(cè)壓力無地下水（或排水良好）見圖7-21a主動(dòng)土壓力Ea=Ea1+Ea2。當(dāng)墻背直立、光滑、填土面水平時(shí)，（7-35）式中Ea1----由墻后土體產(chǎn)生的土壓力（N/m，kN/m）；Ea2----由填土面上均布荷載q產(chǎn)生的土壓力（N/m，kN/m）；有地下水時(shí)（圖7-21b）地下水位處（7-36）地下水位以下（7-37）（7-38）式中γ0----結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，對(duì)于重要的構(gòu)筑物取γ0=1.1，對(duì)于一般的構(gòu)筑物取γ0=1.0，對(duì)于次要的取γ0=0.9；γG----墻后填土的荷載分項(xiàng)系數(shù)，可取γ0=1.2；γQ----墻后均布活荷載的荷載分項(xiàng)系數(shù)，取γ0=1.4。受力鋼筋的數(shù)量，可按下列公式進(jìn)行計(jì)算（7-39）式中As----受力鋼筋截面面積；γs----系數(shù)（與受壓區(qū)相對(duì)高度有關(guān)，可預(yù)先算出，列出表格）；fy----受力鋼筋設(shè)計(jì)強(qiáng)度；h0----截面有效高度。地基承載力驗(yàn)算墻身截面尺寸及配筋確定后，可假定基礎(chǔ)底板截面尺寸，設(shè)底板寬度為b，墻趾寬度為b1，墻縱板寬度為b2（圖7-22）及底板厚度為h，并設(shè)墻身自重G1、基礎(chǔ)板自重G2、墻踵板在寬度b2內(nèi)的土重G3、墻面的活荷載G4、土的側(cè)壓力E/a1及E/a2，由下式可以求得合力的偏心距e值（7-40）討論：當(dāng)e≤b/6時(shí)，截面全部受壓（7-41）當(dāng)e>b/6時(shí)，截面部分受壓（7-42）式中ΣG----為G1、G2、G3、G4之和；c----合力作用點(diǎn)至o點(diǎn)的距離。要求滿足條件：（7-43）（7-44）式中fa----修正后的地基承載力特征值?；A(chǔ)板的內(nèi)力及配筋計(jì)算突出的墻趾：作用在墻趾上的力有基底反力、突出墻趾部分的自重及其上土體重量，墻趾截面上的彎矩M可由下式算出（見圖7-22）。式中Ma----墻趾板自重及其上土體重量作用下產(chǎn)生的彎矩。由于墻趾板自重很小，其上土體重量在使用過程中有可能被移走，因而一般可忽略這兩項(xiàng)麗的作用，也即Ma=0。上式可寫為（7-45）按式（7-39）計(jì)算求得的鋼筋數(shù)量應(yīng)配置在墻趾的下部。突出的墻踵：作用在墻踵（墻身后的基礎(chǔ)板）上的力由墻踵部分的自重（即G2的一部分，見圖7-22）及其上土體重量G3、均布活荷載G4、基底反力，在這些力的共同作用下，使突出的墻踵向下彎曲，產(chǎn)生彎矩M2可由下式算得（圖7-22）（7-46）式中q1----墻踵自重及G3、G4產(chǎn)生的均布荷載。根據(jù)彎矩M2計(jì)算求得的鋼筋應(yīng)配置在基礎(chǔ)板的上部。穩(wěn)定性驗(yàn)算抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算（圖7-22）（7-47）式中G1、G2----墻身自重及基礎(chǔ)板自重；G3----墻踵上填土重?？够品€(wěn)定驗(yàn)算（圖7-22）（7-48）式中（7-48）中不考慮活荷載G4。當(dāng)有地下水浮力Q時(shí)，（G1+G2+G3）中要減去Q值。提高穩(wěn)定性的措施當(dāng)穩(wěn)定性不夠時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)措施。提高穩(wěn)定性的常用措施有以下幾種：減少土的側(cè)壓力墻后填土換成塊石，增強(qiáng)內(nèi)摩擦角φ值，這樣可以減少側(cè)壓力?；蛟趽跬翂α⒈谥胁吭O(shè)減壓平臺(tái)，平臺(tái)宜伸出圖體滑裂面以外，以提高減壓效果，常用于扶壁式擋土墻（圖7-23）。增強(qiáng)墻踵的懸臂長(zhǎng)度在原基礎(chǔ)底板墻踵后面加設(shè)抗滑拖板，如圖7-24a所示，抗滑拖板與墻踵鉸接連接。II)在原基礎(chǔ)底板墻踵部分加長(zhǎng)，如圖7-24b所示。強(qiáng)背后面堆土重增加，使抗傾覆和抗滑能力得到提高。提高基礎(chǔ)抗滑能力基礎(chǔ)底板做成傾斜面（圖7-25）。傾斜角αo≤10o?？够屏椋?-49）滑移力為（7-50）如圖7-25所示，如果傾斜坡度為1：6時(shí)，則cosα0=0.986,sinα0=0.164。由式（7-49）及式（7-50）可以看出，抗滑移力增加而滑移力卻減少了。設(shè)置滑移鍵如圖7-26所示，防滑鍵設(shè)置于基礎(chǔ)底板下端，鍵的高度hj與鍵離墻趾端部A點(diǎn)的距離αj的比例，宜滿足下列條件（7-51）被動(dòng)土壓力Ep值為（7-52）當(dāng)鍵的位置滿足式（7-51）時(shí)，被動(dòng)土壓力Ep最大。鍵后面土與底板間的摩擦力F為（7-53）應(yīng)滿足條件（7-54）式中的ψp值是考慮被動(dòng)土壓力Ep不能充分發(fā)揮一個(gè)影響系數(shù)，一般可取ψp=0.5。在基礎(chǔ)底板地面夯填300～500mm后的碎石，以增加摩擦系數(shù)μ至，提高擋土墻抗滑移力。[例題7-2]懸壁式擋土墻截面尺寸如例圖7-2-1所示。墻面上活荷載q=4kPa，地基土為粘性土，承載力特征值fa=100kPa。墻后填土重度γ=18kN/m3，內(nèi)摩擦角φ=30o。擋土墻底面處在地下水位以上。求擋土墻墻身及基礎(chǔ)底板的配筋，進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算和土的承載力驗(yàn)算，擋土墻材料采用C25級(jí)混凝土及HPB235，HRB335級(jí)鋼筋。[解]1.確定側(cè)壓力=27+4=31kN/m墻身內(nèi)力及配筋計(jì)算從式（7-38）中可求得每延米設(shè)計(jì)嵌固彎矩M（HRB335級(jí)鋼筋）墻身凈保護(hù)層取35mm查表得γs=0.932沿墻身每米配置812（As=905mm2）的豎向受力鋼筋，鋼筋的1/2伸至頂部，其余的在墻高中部（1/2墻高處）截?cái)?。在水平方向配置?gòu)造分布筋φ10@300。地基承載力驗(yàn)算每延米墻身自重G1每延米基底板自重G