山区地形挡土墙设计

摘要：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。在山区地形中，挡土墙的应用更为广泛。本文针对挡土墙的设计重点给予解析。关键词：山区地形；挡土墙设计；土压力；库伦理论；稳定abstract: the retaining wall is used to support the filled soil subgrade hillside or the soil, prevent filling or soil deformation instability of a kind of structures. in the mountainous terrain, the application of the retaining wall more widely. in this paper the design key of retaining wall to analytical.keywords: the mountainous landscape; retaining wall design; earth pressure; the coulomb’s theory; stability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。挡土墙各部分名称挡土墙的形式多种多样，按其结构特点，可分为：石砌重力式、石砌衡重式、加筋土轻型式、砼半重力式、钢筋砼悬臂式和扶壁式、柱板式、锚杆式、锚定板式及垛式等类型；按其中路基横断面上的位置，又可分：路肩墙、路堤墙及路堑墙；按所处的环境条件，又可分为：一般地区挡墙、浸水地区挡土墙及地震地区挡土墙。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，分析其技术的可行性、可靠性及经济的合理性，然后才确定设计方案，并根据实际情况进行挡土墙的选型。在矿山工作的几年时间里，我所接触最多的为挡土墙工程，下面就对挡土墙设计的认知谈谈我的体会。二、挡土墙设计的基础资料和设计参数1、挡土墙设计的基础资料建筑物总体设计资料（工程等级及设计标标准）、墙址地形、地质平面图、墙址地质纵断面图、地质横断面图、挡土墙设计主要物理力学指标、水文资料等。2、常用设计参数的选取⑴、对于高度h>5.0m的挡土墙，根据试验确定设计填土的土性参数；对于高度小于h<5.0m的挡土墙，内摩擦角ψ和墙背填土的标准容重γ可参照下表选用。填土内摩擦角ψ参考值土的种类        开山石、不易风化的石头    大卵石、碎石类土    小卵石、砾石、粗砂、石屑    中、细砂、砂质土    粉砂    粘土内摩擦角()        45    40    35    30    26    14～21填土标准容重墙背填土种类    砾石、碎石、砾质土    砂、砂质土    粉土、粘性土(<50%)    石灰土（石灰10%）    粉煤灰容重（kn/m）    20.0    19.0    18.0    18.0    15.0⑵、墙背摩擦角，填土与墙背间的摩擦角δ应根据墙背的粗糙程度和排水条件确定，对于毛石挡墙，排水条件良好，可取δ=ψ/2。⑶、基底摩擦系数、基底摩擦系数μ依据基底粗糙程度、排水条件和土质而定。⑷、地基承载力、正规按地质调查、钻探试验分析确定，但是通常我们没有这个条件，所以只按有关规范选用。⑸、建筑材料的容重和砌体的容许应力和设计强度，根据有关设计规范选用。三、挡土墙的选形从整体上来说，挡土墙的选形是非常重要的，它直接关系着全程的挡土效果和造价，所以这一点必须从土建设计的八字方针 “安全、经济、美观、使用”上去考虑。但对于我们矿山企业最主要是满足工艺流程的需求,在保证安全和使用的前提下尽量从经济角度出发。砌片石挡土墙取材容易，施工简便，适用范围比较广泛。山区中,石料资源较为丰富，在挡土墙高≤10米时，因地制宜，采用浆砌片石砌筑，可以较好地满足经济、安全方面的要求,根据挡土墙结构类型及其特点分析，当墙高＜5时，采用重力式挡土墙，可以发挥其形式简单，施工方便的优势。四、土压力的计算挡土墙设计的经济合理，关键是正确地计算土压力，确定土压力的大小、方向与分布。土压力计算是一个十分复杂的问题，它涉及墙身、填土与地基三者之间的共同作用。计算土压力的理论和方法很多。由于库伦理论概念清析，计算简单，适用范围较广，可适用不同墙背坡度和粗糙度、不同墙后填土表面形状和荷载作用情况下的主动土压力计算，且一般情况下计算结果均能满足工程要求，因此库伦理论和公式是目前应用最广的土压力计算方法。库伦主动土压力的计算公式。eα=1/2γh2ka式中：eα——主动土压力(kn)，γ——土的容重（kn/m3），h——挡土墙高(m) ，ka——库伦主动土压力系数。五、挡土墙的稳定验算及强度验算挡土墙的设计应保证其在自重和外荷载作用下不发生全墙的滑动和倾覆，因此在拟定墙身断面形式及尺寸之后，应进行墙的稳定及强度验算。滑动稳定验算挡土墙沿基底的滑动稳定系数kc应不小于1.3。计算公式为：kc=（w+ey）f / ex式中：w——挡土墙自重，衡重式时，包括衡重台上的土重(kn)，ex，ey——主动土压力的水平和垂直分力（kn），f——基底摩擦系数。倾覆稳定验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定系数ko应不小于1.5。计算公式为：ko=（wzw+eyzx）/（exzy）式中：zx——ey对墙趾o点的力臂 (m)，zy——ex对墙趾o点的力臂 (m)，zw——w对墙趾o点的力臂 (m)。为了使墙体自身有一定的强度，所以在基础底面和墙高1/2h处作剪力验算。完成了挡土墙的受力计算后，必须采取一定的构造措施，使挡土墙能够经久耐用。通常在挡土墙上设置规格10×10cm,孔距2～3m方或圆形的泄水。每隔10～15m设置一道宽为2～3cm的伸缩缝。六、结束语挡土墙设计时，应进行详细地调查、勘测，确定构造物的形式与尺寸，运用合适的理论计算土压力，并进行稳定性和截面强度方面的验算，采取合理、可行的措施，以保证挡土墙的安全性。参考文献：《公路挡土墙设计》陈忠达编著.-北京：人民交通出版社，1999.10《土力学与地基基础》张力霆主编-北京：高等教育出版社。注：文章内所有公式及图表请以pdf形式查看。