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
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。
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