【正文】 的建筑物的情況。沿河擋土墻還應(yīng)繪出河道及水流方向、其它防護(hù)與加固工程等。在以上設(shè)計(jì)圖中，還應(yīng)標(biāo)寫簡要說明。必要時(shí)可另編設(shè)計(jì)說明書，說明選用擋土墻方案的理由，選用擋土墻結(jié)構(gòu)類型和設(shè)計(jì)參數(shù)的依據(jù)，對材料和施工的要求及注意事項(xiàng)，主要工程數(shù)量等。如采用標(biāo)準(zhǔn)圖，應(yīng)注明其編號。　　　　　　　　　　 四、重力式擋土墻的設(shè)計(jì)計(jì)算　　擋土墻是用來承受土體側(cè)壓力的構(gòu)造物，它應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。擋土墻可能的破壞形式有：滑移、傾覆、不均勻沉陷和墻身斷裂等。因此擋土墻的設(shè)計(jì)應(yīng)保證在自重和外荷載作用下不發(fā)生全墻的滑動(dòng)和傾覆，并保證墻身截面有足夠的強(qiáng)度、基底應(yīng)力小于地基承載力和偏心距不超過容許值。這就要求在擬定墻身斷面形式及尺寸之后，對上述幾方面進(jìn)行檢算。　　擋土墻驗(yàn)算方法有兩種：一是采用總安全系數(shù)的容許應(yīng)力法；二是采用分項(xiàng)安全系數(shù)的極限狀態(tài)法，以下主要介紹容許應(yīng)力驗(yàn)算法，對于極限狀態(tài)法可參閱相關(guān)資料。　　（一）作用在擋土墻上的力系作用在擋土墻上的力系，根據(jù)荷載性質(zhì)及發(fā)生概率分為主要力系、附加力系和特殊力系。一般情況下?lián)跬翂χ豢紤]主要力系的影響。在浸水和地震等特殊情況下，尚應(yīng)考慮附加力和特殊力的作用。主要力系是指經(jīng)常作用在擋土墻上的力，如圖107所示，它包括：　　（1）由填土自重和列車軌道荷載引起的主動(dòng)土壓力，可分解為水平土壓力和垂直土壓力； 　?。?）墻身自重G；　?。?）墻前土體作用于墻面上的被動(dòng)土壓力；　?。?）墻頂上的有效荷載；　?。?）墻背與第二破裂面之間的有效荷載Wr；　　（6）基底法向反力R及摩擦力T；　　（7）常水位時(shí)的靜水壓力與浮力墻前被動(dòng)土壓力一般不予考慮，當(dāng)基礎(chǔ)埋置較深()，且地層穩(wěn)定，不受水流沖刷或擾動(dòng)破壞時(shí)才予考慮。由于擋土墻前后土體相互作用，而達(dá)到被動(dòng)狀態(tài)所需的位移量大于達(dá)到主動(dòng)狀態(tài)的位移量，故墻后土體處于主動(dòng)狀態(tài)時(shí)，墻前土體難以達(dá)到被動(dòng)狀態(tài)，因此墻前的被動(dòng)抗力要比計(jì)算公式的被動(dòng)土壓力為小，目前尚無可靠的計(jì)算方法，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，并為安全起見，一般取1/3的計(jì)算被動(dòng)土壓力值作為墻前的被動(dòng)抗力。附加力系是指偶然發(fā)生的或發(fā)生概率很小的力，包括：　?。?）設(shè)計(jì)水位的靜水壓力和浮力；　?。?）水位退落時(shí)的動(dòng)水壓力；　?。?）波浪沖擊力；　　（4）凍脹壓力和冰壓力；　?。?）溫度變化的影響力?！　√厥饬ο凳侵笗簳r(shí)的或?qū)儆跒?zāi)害性的，發(fā)生幾率極小的力，包括：　　（1）地震荷載；　?。?）施工及臨時(shí)荷載，如起吊機(jī)、人群、堆載等；　　（3）水流漂浮物的撞擊力。擋土墻設(shè)計(jì)時(shí)，對于單線鐵路應(yīng)按有列車荷載與無列車荷載進(jìn)行檢算；雙線鐵路及站場內(nèi)的擋土墻，除按軌道上均有列車荷載進(jìn)行檢算外，尚應(yīng)按鄰近擋土墻的一線、二線有列車荷載與無列車荷載等組合進(jìn)行檢算，并取不利的荷載組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。冰壓力和凍脹力不與波浪壓力同時(shí)計(jì)算,洪水和地震不同時(shí)考慮?！　。ǘ跬翂Ψ€(wěn)定性檢算對于重力式擋土墻，墻的穩(wěn)定性往往是設(shè)計(jì)中的控制因素。擋土墻的穩(wěn)定性包括抗滑穩(wěn)定性與抗傾覆穩(wěn)定性兩方面?！　跬翂Φ目够€(wěn)定性是指在土壓力和其他外荷載的作用下，基底摩阻力抵抗擋土墻滑移的能力，用抗滑穩(wěn)定系數(shù)表示，即作用于擋土墻最大可能的抗滑力與實(shí)際滑動(dòng)力之比，如圖108所示。一般情況下，有：　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　（101）式中：∑N — 作用于基底的上的總垂直力，即擋土墻墻身自重G、墻背主動(dòng)土壓力的豎直分力 、墻頂上的有效荷載及墻背與第二破裂面之間的有效荷載之和，其值為：　　　　　　　　　　　　 — 墻背主動(dòng)土壓力的總水平分力；　　　　　f— 基底摩擦系數(shù)，其數(shù)值可通過現(xiàn)場試驗(yàn)確定，如無試驗(yàn)值，按表105采用?！　?，考慮附加力系時(shí)。但設(shè)計(jì)墻高大于12～15m時(shí)，應(yīng)注意適當(dāng)加大值，以保證擋土墻的抗滑穩(wěn)定性?！　‘?dāng)擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性已滿足而受抗滑穩(wěn)定性控制時(shí)，可采用設(shè)置傾斜基底的方法以增加擋土墻的抗滑穩(wěn)定性。基底傾斜度，一般地基不大于1:5；浸水地基，當(dāng) f＜，不宜設(shè)置傾斜基底；≤ f＜，傾斜基底不大于1:10；當(dāng) f≥，傾斜基底不大于1:5；巖質(zhì)地基不大于1:3。　　設(shè)置傾斜基底的方法，是保持墻胸高度不變，而使墻踵下降一個(gè)高度Δh,如圖109所示，從而使基底具有向內(nèi)傾斜的逆坡。與水平基底相比，可減小滑動(dòng)力，增大抗滑力，增強(qiáng)擋土墻的抗滑穩(wěn)定性。需要注意的是，由于墻踵下降了Δh，計(jì)算土壓力時(shí)墻高也應(yīng)增加了Δh，即計(jì)算墻高為： ，由圖109可知，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。?02）　　　圖108 　滑動(dòng)穩(wěn)定性檢算 　　　　　　 　　　　　　　圖109　 傾斜基底若將豎直方向的力和水平方向的力分別按傾斜基底的法線方向和切線方向分解,則傾斜基底法向力為：　　　　　　　　　　　　　　　　　?。?03）切向力為：　　　　　　　　　　　　　　　　　　（104）式中： — 基底傾角，即基底與水平面的夾角?！　∮晒剑?01）可知，設(shè)置傾斜基底后擋土墻的滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)為：　　　?。?05）　　由公式（105）可以看出，由于設(shè)置了傾斜基底，明顯地增大了抗滑穩(wěn)定系數(shù)，而且基底傾角 越大，越有利于抗滑穩(wěn)定性。應(yīng)當(dāng)指出，除驗(yàn)算沿基底的抗滑穩(wěn)定性外，尚應(yīng)驗(yàn)算沿墻踵水平面上的抗滑穩(wěn)定性，以免擋土墻連同地基土體一起滑動(dòng)。因此，基底的傾斜度不宜過大。　　增加抗滑穩(wěn)定性的另一種辦法是采用凸榫基礎(chǔ)，如圖1010所示，凸榫基礎(chǔ)是在基礎(chǔ)底面設(shè)置一個(gè)與基礎(chǔ)連成整體的榫狀凸塊，利用榫前土體所產(chǎn)生的被動(dòng)土壓力以增加擋土墻抗滑穩(wěn)定性。增加抗滑穩(wěn)定性的措施還有：改善地基，例如在粘性土地基上夯嵌碎石，以增加基底摩擦系數(shù)；改變墻身斷面形式等。但單純的擴(kuò)大斷面尺寸收效不大，而且也不經(jīng)濟(jì)?！　　　跬翂Φ目箖A覆穩(wěn)定性是指它抵抗墻身繞墻趾向外轉(zhuǎn)動(dòng)傾覆的能力，用抗傾覆穩(wěn)定系數(shù) 表示，其值為對墻趾的穩(wěn)定力矩之和與傾覆力矩之和的比值，如圖1011所示，表達(dá)式為：　　　　　　　　（106）式中： — 穩(wěn)定力系對墻趾的總力矩　　　　　　　　圖1010 凸榫基礎(chǔ)　　　— 傾覆力系對墻趾的總力矩　　　　　　　　　?。?07）　　　　　　　　　　　　　　　　　　（108）　　一般情況下，考慮附加力時(shí)。當(dāng)墻高大于12～15m時(shí)，應(yīng)注意加大 值，以保證擋土墻的傾覆穩(wěn)定性。　　當(dāng)抗滑穩(wěn)定性滿足要求，擋土墻受抗傾覆穩(wěn)定性控制時(shí)，可展寬墻趾，如圖1012所示，在墻趾處展寬基礎(chǔ)可以增大穩(wěn)定力矩的力臂，是增強(qiáng)抗傾覆穩(wěn)定性的常用方法。但在地面橫坡較陡處，會(huì)由此引起墻高的增加。展寬部分Δb一般用與墻身相同的材料砌筑，不宜過寬。重力式擋土墻Δb不宜大于墻高的10%；衡重式擋土墻Δb不宜大于墻高的5%?；A(chǔ)展寬可分級設(shè)置成臺階基礎(chǔ)，每級的寬度和高度關(guān)系應(yīng)符合剛性角（即基　 　　　　圖1011 傾覆穩(wěn)定性檢算　　 圖1012 展寬墻趾礎(chǔ)臺階的斜向連線與豎直線的夾角）的要求，對于石砌圬工不大于35176。；對于混凝土圬工不大于45176。，如超過時(shí)，則應(yīng)采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)板。增加抗傾覆穩(wěn)定性的措施還有：改變墻背或墻面的坡度以減少土壓力或增加穩(wěn)定力臂；改變墻身形式，如改用衡重式、墻后增設(shè)卸荷平臺或卸荷板。　?。ㄈ跬翂讘?yīng)力及合力偏心距檢算　　為了保證擋土墻的基底應(yīng)力不超過地基的容許承載力，應(yīng)進(jìn)行基底應(yīng)力檢算。為了使擋土墻墻型結(jié)構(gòu)合理和避免發(fā)生顯著的不均勻沉陷，還應(yīng)控制作用于擋土墻基底的合力偏心距?！　∪鐖D1013所示，若作用于基底合力的法向分力為∑N，它對墻趾的力臂為，則有：　　　　　　　　　　　（109）　　合力偏心距e為：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。?010）　　基底合力的偏心距，土質(zhì)地基不應(yīng)大于B/10，巖石地基不應(yīng)大于B/4 ?；變蛇吘夵c(diǎn)，即趾部和踵部的法向壓應(yīng)力、分別為：　　　　　　　　　　　　　　?。?011）式中：∑M — 各力對中性軸的力矩之和，∑M=∑N e；　　　W — 基底截面模量，對單位延米的擋土墻，；　　　A — 基底截面面積，對單位延米的擋土墻，A=B。　　基底壓應(yīng)力不得大于地基容許承載力[σ]，當(dāng)考慮主要力系和附加力系組合時(shí)，地基承載力可提高20% 。當(dāng)按主要力系計(jì)算時(shí)，墻踵的基底壓應(yīng)力可超過地基的容許承載力，一般地區(qū)最大不超過30% ?！D1013 基底應(yīng)力及合力偏心距檢算圖式 　　　　　　　　　圖1014 基底應(yīng)力重分布 　　 當(dāng)︱e︱＞B/10時(shí)，基底墻踵將出現(xiàn)拉應(yīng)力，對于一般地基與基礎(chǔ)間是不能承受拉力的，這時(shí)按無拉應(yīng)力的平衡條件重新分配壓應(yīng)力，重新分配的壓應(yīng)力合力作用在距墻趾為的三角形應(yīng)力圖的形心上，該應(yīng)力圖一邊長為3 。如圖1014所示，基底應(yīng)力圖形將由虛線圖形變?yōu)閷?shí)線圖形。根據(jù)力的平衡條件，有：　　　　　　　　　　故基底最大壓應(yīng)力為：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1012）　　基底壓應(yīng)力或偏心距過大時(shí)，可采取加寬墻趾或擴(kuò)大基礎(chǔ)的辦法予以調(diào)整，也可采用換填地基土以提高其承載力；調(diào)整墻背坡度或斷面形式以減少合力偏心距等措施?！。ㄋ模跬翂ι斫孛鎻?qiáng)度檢算　　通常，選取一、兩個(gè)墻身截面進(jìn)行檢算,檢算截面可選在基礎(chǔ)頂面（襟邊以上截面）、1/2墻高處、上下墻（凸形及衡重式墻）交界處等，如圖1015所示。　　 墻身截面強(qiáng)度檢算包括法向應(yīng)力和剪應(yīng)力檢算。　?。?）法向應(yīng)力及偏心距檢算　　如圖1016所示，若檢算截面ΙΙ的強(qiáng)度，從土壓力強(qiáng)度分布圖中可得到截面ΙΙ以上的土壓力 和以及該截面以上的墻身自重，截面的寬度為 ，則：　 　　　　圖1015　 墻身檢算截面的選擇　　　　　 　　　　　　?。?013）　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。?014）　　對于墻身截面偏心距的要求，在只考慮主要力系時(shí)，考慮主要力系加附加力系時(shí)， ，以保證墻型的合理性?！　〗孛鎯啥诉吘壍姆ㄏ驊?yīng)力為：　　?。?015）　　對于截面兩端邊緣的法向應(yīng)力的要求，在只考慮主要力系時(shí)，最大壓應(yīng)力和最大拉應(yīng)力不得超過圬工的容許應(yīng)力。當(dāng)考慮附加力系時(shí)，容許應(yīng)力可提高30%?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?）剪應(yīng)力檢算剪應(yīng)力分水平剪應(yīng)力和斜剪應(yīng)力兩種。重力式擋土墻只檢算水平剪應(yīng)力，而衡重式擋土墻還需進(jìn)行斜截面剪應(yīng)力的檢算，如圖1015中的Ⅲ—Ⅲ截面?！　、偎椒较蚣魬?yīng)力檢算：　　如圖1016，對ΙΙ截面的水平剪應(yīng)力進(jìn)行檢算時(shí)，剪切面上的水平剪切力∑等于ΙΙ截面以上墻身所受水平土壓力 ,則：　　　　　　　　?。?016）式中：[τ] — 圬工的容許剪應(yīng)力（kPa）?！　‘?dāng)墻身受拉力出現(xiàn)裂縫時(shí)，應(yīng)折減裂縫區(qū)的面積?！　、谛苯孛婕魬?yīng)力驗(yàn)算：　　如圖1017所示，設(shè)衡重式擋土墻上墻底面沿傾斜方向AB被剪裂，　　　　圖10—１6容許應(yīng)力法墻身截面檢算剪裂面與水平面成ε角，剪裂面上的作用力是豎直分力∑N和水平分力∑T，則：　　　　　?。?017） 式中： — 上墻土壓力的水平分力（KN）；　　　— 上墻土壓力的豎直分力（KN）；　　 — 上墻圬工重力（KN）；　　— △ABC的圬工重力（KN）。當(dāng)ε角不同時(shí)，AB面上的剪應(yīng)力τ也不同，故τ是ε的函數(shù)，即：　　　　　　　　　　　?。?018）式中： — 剪裂面AB上的切力（KN）； 　　　　　　　圖10—17　斜截面剪應(yīng)力驗(yàn)算　　l — 剪裂面的長度（m）?！　　　　?1019)式中： — 圬土的容重（）　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。?020）將式（1019）、式（1020）代入式（1018），并令整理得：　　　　?。?021）對式（1021）微分，令 ，整理得：　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。?022）式中： 　　由式（1022）解出ε角，代入式（1021）即可求得AB斜截面的最大剪應(yīng)力。如≤[τ]，說明斜截面抗剪強(qiáng)度滿足要求?！∥?、擋土墻常用設(shè)計(jì)參數(shù)1．墻背土的物理力學(xué)指標(biāo)擋土墻背后填料的物理力學(xué)指標(biāo)，最好根據(jù)試驗(yàn)確定。無試驗(yàn)指標(biāo)時(shí)，可參照表102的數(shù)據(jù)選用?！　　　　　　　　　　　”?02 墻背填料的物理力學(xué)指標(biāo)路塹擋土墻，墻背后地層的物理力學(xué)指標(biāo)，在無不良地質(zhì)情況下，習(xí)慣上多參考天然坡角及路塹邊坡設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)綜合確定，也可參照表103的數(shù)據(jù)選用?！　　　　　　　　　　　　　　　　　”?03 路塹邊坡物理力學(xué)指標(biāo) 2．土與墻背的摩擦角δ 土與墻背的摩擦角δ應(yīng)根據(jù)墻背的粗糙程度和排水條件確定，可按表104所列數(shù)值采用。3．基底與地層間的摩擦系數(shù)基底與地層間的摩擦系數(shù)，根據(jù)基底粗糙程度、排水條件和土質(zhì)而定，無試驗(yàn)資料時(shí)，可采用表105所列數(shù)值?！　　　　　　　　　　　　　　　　　”?04 土與墻背間的摩擦角δ4．建筑材料的強(qiáng)度等級及容許應(yīng)力重力式擋土墻墻身材料一般采用石砌體、片石混凝土或混凝土。其強(qiáng)度等級及適用范圍按表106采用。石砌體的容許應(yīng)力按表107采用?；炷恋娜菰S應(yīng)力按表108采用。　　　表105 　基底與地層間的摩擦系數(shù)　　　　　　表106 　重力式擋土墻材料強(qiáng)度等級與適用范圍　　　　　　　　　表107 　石砌體的容許應(yīng)力（MPa）　　　　　　　　　表108 　混凝土的容許應(yīng)力（MPa）　　　　　　　　　　　　　第三節(jié) 加筋土擋土墻　　一、概　　述　　加筋土擋土墻是利用加筋土技術(shù)修建的一種輕型支擋結(jié)構(gòu)物，是由墻面板、拉筋、填料三部分組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)物，如圖619所示。它依靠填料與拉筋之間的摩擦力作用，平衡填料作用于墻面上的水平土壓力，使之形成整體，抵抗其后部填料產(chǎn)生的土壓力?！　‖F(xiàn)代加筋土的概念和設(shè)計(jì)理論是20世紀(jì)60年代法國工程師Henri Vidal 首創(chuàng)的。根據(jù)他的設(shè)計(jì)理論于1965年在法國普拉聶爾斯（Prageres）成功修建了一座公路加