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重力式挡土墙

中国目前常用的挡土墙

重力式挡土墙是以挡土墙自身重力来维持挡土墙在土压力作用下的稳定。它是我国常用的一种挡土墙。重力式挡土墙可用石砌或混凝土建成，一般都做成简单的梯形。

简介
重力式挡土墙，指的是依靠墙身自重抵抗土体侧压力的挡土墙。重力式挡土墙可用块石、片石、混凝土预制块作为砌体，或采用片石混凝土、混凝土进行整体浇筑。半重力式挡土墙可采用混凝土或少筋混凝土浇筑。重力式挡土墙可用石砌或混凝土建成，一般都做成简单的梯形。它的优点是就地取材，施工方便，经济效果好。所以，重力式挡土墙在我国铁路、公路、水利、港湾、矿山等工程中得到广泛的应用。
由于重力式挡土墙靠自重维持平衡稳定，因此，体积、重量都大，在软弱地基上修建往往受到承载力的限制。如果墙太高，它耗费材料多，也不经济。当地基较好，挡土墙高度不大，本地又有可用石料时，应当首先选用重力式挡土墙。
重力式挡土墙一般不配钢筋或只在局部范围内配以少量的钢筋，墙高在6m以下，地层稳定、开挖土石方时不会危及相邻建筑物安全的地段，其经济效益明显。
类型
重力式挡土墙可根据其墙背的坡度分为仰斜、俯斜、直立三种类型。
1.按土压力理论，仰斜墙背的主动土压力最小，而俯斜墙背的主动土压力最大，垂直墙背位于两者之间。
2.如挡土墙修建时需要开挖，因仰斜墙背可与开挖的临时边坡相结合，而俯斜墙背后需要回填土，因此，对于支挡挖方工程的边坡，以仰斜墙背为好。反之，如果是填方工程，则宜用俯斜墙背或垂直墙背，以便填土易夯实。在个别情况下，为减小土压力，采用仰斜墙也是可行的，但应注意墙背附近的回填土质量。
3.当墙前原有地形比较平坦，用仰斜墙比较合理；若原有地形较陡，用仰斜墙会使墙身增高很多，此时宜采用垂直墙或俯斜墙。
重力式
构造
重力式挡土墙的尺寸随墙型和墙高而变。重力式挡土墙墙面胸坡和墙背的背坡一般选用1：0.2～1：0.3，仰斜墙背坡度愈缓，土压力愈小。但为避免施工困难及本身的稳定，墙背坡不小于1：0.25，墙面尽量与墙背平行。
对于垂直墙，如地面坡度较陡时，墙面坡度可有1：0.05～1：0.2，对于中、高挡土墙，地形平坦时，墙面坡度可较缓，但不宜缓于1：0.4。
采用混凝土块和石砌体的挡土墙，墙顶宽不宜小于0.4m；整体灌注的混凝土挡土墙，墙顶宽不应小于0.2m；钢筋混凝土挡土墙，墙顶不应小于0.2m。通常顶宽约为H/12，而墙底宽约为（0.5～0.7）H，应根据计算最后决定墙底宽。
当墙身高度超过一定限度时，基底压应力往往是控制截面尺寸的重要因素。为了使地基压应力不超过地基承载力，可在墙底加设墙趾台阶。加设墙趾台阶时挡土墙抗倾覆稳定也有利。墙趾的高度与宽度比，应按圬工（砌体）的刚性角确定，要求墙趾台阶连线与竖直线之间的夹角θ，对于石砌圬工不大于35°，对于混凝土圬工不大于45°。一般墙趾的宽度不大于墙高的二十分之一，也不应小于0.1m。墙趾高应按刚性角定，但不宜小于0.4m。
墙体材料：挡土墙墙身及基础，采用混凝土不低于C15，采用砌石、石料的抗压强度一般不小于MU30，寒冷及地震区，石料的重度不小于20kN/m3，经25次冻融循环，应无明显破损。挡土墙高小于6m砂浆采用M5；超过6m高时宜采用M7.5，在寒冷及地震地区应选用M10。
设计
挡土墙在墙后填土土压力作用下，必须具有足够的整体稳定性和结构的强度。设计时应验算挡土墙在荷载作用下，沿基底的滑动稳定性，绕墙趾转动的倾覆稳定性和地基的承载力。当基底下存在软弱土层时，应当验算该土层的滑动稳定性。在地基承载力较小时，应考虑采用工程措施，以保证挡土墙的稳定性。
一、作用于挡土墙上的力系计算作用于挡土墙力系，即一般的荷载和约束反力。
悬臂式与扶壁式挡土墙设计悬臂式与扶壁式挡土墙，是钢筋混凝土挡土墙主要的形式，是一种轻型支挡结构物。它是依靠墙身的重量及底板以上的填土（含表面超载）的重量来维持其平衡，其主要特点是厚度小，自重轻，挡土高度可以很高，而且经济指标也比较好。6m左右用悬臂式；6m以上多用扶壁式。它们适用于缺乏石料、地基承载力低及地震地区。长期以来，悬臂式、扶壁式挡土墙在国内已开始大量应用。为论述方便，分为悬臂式、扶壁式两种类型挡土墙分别讨论。
悬臂式
立板
悬臂式挡土墙是由立板和底板两部分组成。为便于施工，立板内侧（即墙背）做成竖直面，外侧（即墙面）可做成1：0.02～1：0.05的斜坡，具体坡度值将根据立板的强度和刚度要求确定。当挡土墙墙高不大时，立板可做成等厚度。墙顶的最小厚度通常采用20～25cm。当墙高较高时，宜在立板下部将截面加厚。
墙底板
墙底板一般水平设置。通常做成变厚度，底面水平，顶面则自与立板连接处向两侧倾斜。
墙底板是由墙踵板和墙趾板两部分组成。墙踵板顶面倾斜，底面水平，其长度由全墙抗滑稳定验算确定，并具有一定的刚度。靠立板处厚度一般取为墙高的1/12～1/10，且不应小于20-30cm。
墙趾板的长度应根据全墙的倾覆稳定、基底应力（即地基承载力）和偏心距等条件来确定，一般可取为0.15～0.3B，其厚度与墙踵相同。通常底板的宽度月由墙的整体稳定来决定，一般可取墙高度H的0.6～0.8倍。当墙后为地下水位较高，且地基承载力很小的软弱地基时，月值可能会增大到1倍墙高或者更大。
凸榫
为提高挡土墙抗滑稳定的能力，底板设置凸榫。为使凸榫前的土体产生最大的被动土压力，墙后的主动土压力不因设凸榫而增大，凸榫应设在正确位置上。
设计方案
悬臂式挡土墙设计，分为墙身截面尺寸拟定及钢筋混凝土结构设计两部分。
确定墙身的断面尺寸，是通过试算法进行的。其作法是先拟定截面的试算尺寸，计算作用其上的土压力，通过全部稳定验算来确定墙踵板和墙趾板的长度。
钢筋混凝土结构设计，则是对已确定的墙身截面尺寸，进行内力计算和设计钢筋。在配筋设计时，可能会调整截面尺寸，特别是墙身的厚度。一般情况下这种墙身厚度的调整对整体稳定影响不大，可不再进行全墙的稳定验算。
悬臂式挡土墙，一般也以墙长方向取一延长米计算。
墙身截面尺寸的拟定
根据上节的构造要求，也可以参考以往成功的设计，初步拟定出试算的墙身截面尺寸：墙高是根据工程需要确定的；墙顶宽可选用20～25cm；墙背取竖直面；墙面取1：0.02～1：0.05的斜度的倾斜面，从而定出立板的截面尺寸。
底板在与立板相接处厚度为1/12～1/10H，而墙趾板及墙踵板端部厚度不小于20～30cm；其宽度B可近似取0.6～0.8H，当地下水位高或软弱地基时，月值应增大。墙踵板、墙趾板的具体长度将由全墙的稳定条件试算确定。
施工要求
一、挡土墙明挖基础施工应符合下列规定：
1、当基础开挖较深或边坡稳定性较差时，应分段、跳槽开挖，并采取临时支护措施。
2、临时弃土或堆放材料距坑边的距离不应小于2m，机械行驶不得影响施工安全。
3、基坑应随基础施工分层回填夯实，顶面做成向外不小于4%的排水坡。
二、墙身施工应符合下列规定：
1、墙面应平顺整齐，墙顶排水及防渗设施应及时施作。
2、泄水孔应在砌筑墙身时留置，必须保持排水通畅。
3、墙背拆模时，应在墙背侧设置必要的临时支撑。
三、重力式挡土墙施工应按下表进行检查，并认真填写检查记录表。对检查中发现的不符合规定的情况，应签发安全检查整改通知单，限期整改，并跟踪验证。
重力式挡土墙施工作业安全检查表
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