本設計注意事項是經多年收集整理而成，宗旨是借鑒質量管理工作中，單位在制定持續改進的措施時，其中有兩種措施，一種是制定糾正措施，就是已知發生了問題后，采取措施（制定制度、召開會議等），保證今后不再發生；另一種是制定預防措施，就是本單位雖然沒有發生此類問題，但預估今后會發生，或其他單位已有發生，在本單位采取措施（制定制度、召開會議等），保證今后不再發生。希望能起到糾正和預防在塊石擋土墻設計中要發生的問題，起到一個拋磚引玉的作用。

 

圬工建筑設計3080及附屬構造物常用材料最低強度等級見表:

 

 

注：河道、駁岸屬浸水擋土墻的浸水部分，材料最低強度為：水泥砂漿M10，石料MU40。（故砂漿標號設計為M7.5的，應改為M10）。

圬工擋土墻的設計使用年限，強制性條文規定一定要寫的，一般為30年，當主體為中橋、重要小橋時，應隨主體工程的設計適用年限50年。另外，其所用材料、構造措施同時要符合設計使用年限的要求。如：素混凝土滿足一般環境時，不低于C15；配筋混凝土一般環境100年為C30、50年為C25、30年為C25；還有保護層厚度、表面裂縫計算寬度限值、φ6鋼筋的使用條件限制、預應力混凝土最低不低于C40、預應力鋼筋不得小于5mm等等。

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抗震設防。H≥6m的高檔墻，應按所在地的地震烈度7度進行抗震設防。

 

擋土墻高度大于1m，應設欄桿。欄桿高度及強度應符合規范要求。

 

 

墻底摩檫系數。用于滑移穩定驗算。一定要根據巖土工程勘察報告所給出的該層土的摩檫系數驗算。無試驗資料時，參見相關資料《公路路基手冊》592頁表3-3-2：

 

 

注：有的自己定，用到0.5，實際不會有的，工程地質報告提供的數據看土質情況一般只有0.3、0.25、0.2，弄不好，擋土墻滑移，要出工程事故。

擋土墻設計用手算（包括自編軟件）時，缺三項必算指標，應改用標準軟件計算：

 

重力式擋土墻計算的要求

 

 

注：①表中所列指標，不適用于地震區擋土墻。

      ②荷載組合Ⅲ[見《公路橋涵設計通用規范》(JTJ021-89)]時，KC和K0均為          1.3，作用于截面上的合力偏心距為e1≤0.3B1。

      ③B和B1為基底和截面寬度。

      ④堅硬巖質地基上的偏心距e，可考慮放寬至e≤0.25B。

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應沿墻高和墻長設置泄水孔，其間距宜為2.0～3.0m。浸水擋土墻宜為1.0～1.5m，上下交錯布置并應設置向墻外傾斜3%～5%的孔底坡度。折線墻背可能積水處，也應設置泄水孔。擋土墻最下排泄水孔的底部應高出地面0.30m，若為浸水擋土墻，應設于常水位以上0.30m。泄水孔的進水側應設反濾層，厚度應不小于0.3m。在最下排泄水孔的底部，應設置隔水層。當墻背填料位非滲水性土時，應在最底排泄水孔至墻頂以下0.5m的高度區間內，填筑不小于0.3～0.5m厚的砂、礫石豎向反濾層，反濾層的頂部以0.30～0.50m厚的不滲水材料封閉。

 

擋土墻背后填土至壓頂頂面時，壓頂下的塊石墻寬度50cm，不能作為擋土墻頂寬來計算，如面坡為1:0.1，背坡為1:0.4，則擋土墻計算頂寬，只能為40cm，應根據所采用的面坡、背坡來確定，不然計算尺寸大于施工尺寸，設計不安全

 

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圖注擋土墻面坡傾斜度10:1、背坡傾斜度3:1、墻底傾斜度1:10，不符合《道路工程制圖標準》（GB 50162-92）,應改為1:0.1、1:0.33及習慣注法0.1:1。

 

擋土墻立面圖（縱斷面圖）上，應示出巖土工程柱狀地質剖面圖，便于設計、校核、審核、施工的查對。

 

計算書封面應有設計人/日期、校核人/日期、審核人/日期的簽署，并保存歸檔。

基礎剛性角。擋土墻采用剛性基礎時，基礎底部的擴展部分不應超過材料的剛性角。

 

對于混凝土基礎，剛性角不應大于40°；

 

對于片石、塊石、粗料石砌體基礎，當用M5以上砂漿砌筑時，剛性角不應大于35°，當用M5及低于M5砂漿砌筑時，剛性角不應大于30°。

 

注：

 

①剛性角不應大于40°時，Δh≥1.19Δb，即Δb=42cm，Δh=50cm; Δb=30cm，Δh=36cm;

 Δb=35cm，Δh=42cm;

②剛性角不應大于35°時，Δh≥1.43Δb，即Δb=35cm，Δh=50cm; Δb=30cm，Δh=45cm;

③剛性角不應大于30°時，Δh≥1.73Δb，即Δb=30cm，Δh=52cm; Δb=35cm，Δh=60cm。

 

另摘錄《建筑地基基礎設計規范》（GB 50007-2002）表8.1.2 :

 

 

注：漿砌塊石基礎剛性角為35°，Δh≥1.43Δb，臺階寬30cm時，臺階高為50cm，不能臺階寬50cm，臺階高50cm。

 

構筑物（擋土墻、墻基、橋臺等）當基礎下采用10cm～20cm碎石墊層時，改用10cm～20cmC15～C20水泥混凝土墊層。

 

理由：

 

1）碎石墊層的作用：

當處理軟弱地基，它可以起到擴散應力的作用，同時可以起到排水的作用，可以加速下部土層的固結和沉降。

不是處理軟弱地基，特別是沒有排水系統時，這是一個積水的地方，地基會被泡軟，所以一般地基就不采用了，碎石墊層還有一個問題，其檢測壓實度，很難做。有時碎石墊層給帶水作業創造條件，碎石一下，一找平即可搞下一步作業。同樣素砼墊層可以起到擴散應力的作用，同時還有其他作用，見后敘述；

 

2）砼墊層的作用：

①主要起平整放線和施工過程中對地基土的保護作用；

②起平衡整體承載作用；

③起穩定層作用；

④（當上為鋼筋混凝土基礎時）給施工創造一個較好的工作面，便于鋼筋的綁扎和定位；

⑤（當上為鋼筋混凝土基礎時）主要是隔離土層和基礎承臺，起底模的作用；

⑥（當上為鋼筋混凝土基礎時）減少地下水對鋼筋混凝土的侵蝕作用，保護層可為40mm，否則無素混凝土墊層的底板鋼筋的保護層應當為70mm;

⑦質量檢測手段成熟，不像碎石墊層壓實度不好測。

據了解，目前現行tag_1中已不再采用碎石墊層，而是采用素水泥混凝土墊層。

 

檔土墻設計填土計算內磨察角：

 

 

 

擋土墻設計時，墻后應加不可預見的堆載。如臨時施工堆載、植樹、綠化、臨時人群……等因素的荷載，可分別不同情況，按：

①0.5m土高        則為900kg/㎡（有臨時堆載時）;

②0.22m土高       則為400 kg/㎡（有臨時人群荷載時）

③原來就布滿有外加荷載時，就不再加不可預見的堆載

 

 

 

臨河的擋土墻、駁岸設計時，應進行洪水位時的擋土墻浸水狀態的受力驗算，看抗滑移、抗傾覆等合格否。

 

沉降縫分段長度。H≤6m，分段長度≯15m；H＞6m, 分段長度≯10m;在基底標高或地基土質出現較大差異處另設置變形縫；

 

地基土容許承載力，輸入時注明為修正后的地基土容許承載力，應按寬度及深度等因素進行修正后填入：[σ]=[σ0]+K1γ1(B-2)+K2γ2(h-3)

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墻背與墻后填土摩檫角。用于土壓力計算，影響土壓力大小及作用方向，取值由墻背粗糙程度和填料性質及排水條件決定，無試驗資料時，參見相關資料《公路路基手冊》591頁，具體內容如下:

 

墻背光滑、排水不良時：δ=0；

混凝土墻身時：δ=（0～1/2）；

一般情況、排水良好的石砌墻身：δ=（1/2～2/3）；

臺階形的石砌墻背、排水良好時：δ=2/3；

第二破裂面或假象墻背時：δ=。

 

基礎的埋置深度。

 

①當凍結深度小于或等于1.00m時，基底應在凍結線以下不下于0.25m，并應符合基礎最小埋至深度不小于1.00m的要求；

②受水流沖刷時，應按路基設計洪水頻率計算沖刷深度，基底置于局部沖刷線以下不小于1.0m；

③路塹式擋土墻的基礎頂面應低于路塹邊溝底面不小于0.5m;

④建筑在斜坡底面上的擋土墻，基礎前趾埋入底面的深度和距地表的水平距離，應符合表的規定：

 

 

⑤擋土墻采用傾斜基底時，其傾斜度應符合表的規定：

 

墻踵挑出問題。當墻踵挑出長度較小時，墻踵挑出不影響墻后土壓力的計算，只影響基底寬度及其底土壓力分析。另外，在計算墻體重量時，也需考慮這部分自重。因此，必需注意墻踵挑出長度不能太大，否則計算結果將不正確。（注：此時可按衡重式計算）；

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圬工之間摩檫系數。用于擋墻截面驗算，反應圬工間的摩阻力大小。取值與圬工種類有關，一般采用0.4（主要組合）～0.5（附加組合）。

 

地基浮力系數。該參數只在公路行業《公路路基手冊》中有定義表格，其它行業可直接取1.0，具體《公路路基手冊》定義表格如下：

 

 

圬工材料抗力分項系數。按《公路路基設計規范》（JTG D30-2004）,采用極限狀態法驗算擋土墻構件正截面強度的穩定時用材料抗力分項系數，取值參見《公路路基設計規范》（JTG D30-2004）表5.4.4-1:

 

地基土摩檫系數。用于傾斜基底時的抗滑移計算。參見《公路路基手冊》p593表3-3-3：

 

擋土墻的地面橫坡角度。取不產生土壓力的硬土地面。當擋土墻后有巖石時，地面橫坡角度通常為巖石的坡度，一般土壓力只考慮巖石以上的那部分土壓力，也可根據經驗來給。如擋土墻后為土，地面橫坡角度一般根據經驗來給，如無經驗，可給0（土壓力最大）。

漿砌墻身的容重采用γw=23KN/m3，基礎底部未擾動土容重采用γ2=18KN/m3。

 

墻基沿縱向有斜坡時，基底縱坡不陡于5％，當縱坡陡于5％時，應將基底做成臺階式。

 

地基強度與偏心距驗算時，可選斜面長度作為基底寬或水平投影長度作為基底寬。當然其計算也不相同，用戶可根據自己的習慣選用。

 

31

 

基礎設計。擋土墻的破壞，大多數是由于基礎處理不當而引起的。因此，設計時應對基底條件作充分的調查(包括鉆孔、挖探)，再確定基礎類型和埋置深度。

 

⑴  基礎形式：絕大部分擋土墻，都直接修筑在天然地基上，為減小基底壓應力(同時也可增加傾覆的穩定性)，在墻趾處伸出1～2臺階，以拓寬基底。墻趾臺階的寬度不得小于20cm，最大為30cm，臺階的高寬比，按漿砌片石的剛性角(35°)的要求確定：△h≥1.43△b，一般可采用3：2或2：1。當需要加寬很多時，為避免臺階過高，可采用鋼筋混凝土底板挑出墻趾。當地基下為薄層軟弱土層（如淤泥質土，雜填土等）時，可用砂礫、碎石、礦渣或灰土等質量較好的材料換填，以擴散基底壓應力。也可采用加固地基的方法，如：采用水泥土攪拌樁等。

 

⑵ 埋置深度：

1.一般情況下，地表下不少于0.5m。

2.受沖刷時，應在沖刷線下。

3.冰凍線以下不少于0.25m。

4.常州駁岸底標(青島高程系統)：

①大運河底-1.90，駁岸底一般-1.0～0.70

②關河等底-1.0，駁岸底一般-0.5～0.0

③不通航市河底0.0，駁岸底一般0.0～0.50

注：駁岸最小埋深，一般可取0.80m。

 

軟件中的附加力，指波浪沖擊力，凍脹壓力和冰壓力，溫度應力等。

傾斜基底時的滑動穩定系數Kc，不僅要作沿基底的抗滑穩定性驗算，同時，還要驗算地基土沿墻踵平面的抗剪穩定性驗算(注：軟件中有此功能)。

 

基底傾斜不宜過大，以免基底下和墻趾前的土體發生剪力破壞。通常，土質地基的斜坡不陡于0.2:1(α0≤11°19′)。

 

地基土的內摩擦系數

 

 

墻底截面強度驗算

 

 

公路行業檔土墻計算的荷載工況分為四種：計算荷載、驗算荷載、地震時計算荷載、地震時驗算荷載。

墻踵挑出問題

當墻踵挑出長度較小時，墻踵挑出不影響墻后土壓力的計算，只影響基底寬度與其底土壓力分布，另外，在計算墻體重量時，也需考慮這部分自重。因此，必需注意墻踵挑出長度不能太大，否則計算結果將不正確。(注：此時可按衡重式計算)。

 

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軟件對除全部給定尺寸進行驗算計算外，還可進行自動設計：（一般不進行做）

 

⑴重力式擋土墻自動設計：

 ①墻頂寬(最小為0.5m)

 ②擴展臺階寬高。

 ③鋼筋混凝土底板的懸挑長度和厚度

 ④臺階式基礎的高度，階數、各階的寬高。

⑵衡重式擋土墻自動設計

①上墻背坡坡度

②衡重臺寬

③擴展臺階寬高

④鋼筋混凝土底板的懸挑長度和厚度

⑤臺階式基礎的高度，階數，各階的寬高。

 

墻后地面荷載的輸入，分計算荷載和驗算荷載，軟件可供直接選用，如計算荷載有：汽車－10級、汽車－15級、汽車－20級、汽車－超20級，以及用戶輸入計算荷載，驗算荷載有：履帶－50級、掛車－80級、掛車－100級、掛車－120級，以及用戶輸入驗算荷載。用戶輸入荷載按折算成填土高度輸入，人群4KN/m2，相當于0.22m填土高(按容重18KN/m3計，下同)，地面如有堆載10KN/m2，相當于0.56m填土高，地面如有堆載20KN/m2，相當于1.11m填土高，反之相當于0.50m填土高的地面截載為9KN/m2。

 

容許應力法與極限狀態設計方法比較

 

由于6WL的驗算方法不一樣，在容許應力設計方法中，σWL的驗算是選擇基頂界面；而在極限狀態設計方法中，是把墻看成偏心受壓構件，故引起截面尺寸和圬數量的偏大。所以國內仍用容許應力法設計擋土墻。如在作下列驗算時軟件采用的是容許應力法：

 

⑴ 擋土墻的穩定驗算；

⑵ 基底承載力及偏心距驗算；

⑶ 自重式、衡重式(及半重式、垂直預應力錨桿式擋墻)的墻身強度驗算。

 

在作下列驗算時系統采用極限狀態法：

 

⑴ 樁板式、錨桿式、錨定板式擋墻構件的正截面或斜截面的內力配筋計算采用的是承載力極限狀態法；

⑵ 懸臂式、扶壁式擋墻構件的抗裂驗算采用的是正常使用極限狀態法。

 

系統采用的安全系數和抗震設計時的強度提高系數如下：

 

安全系數：

⑴ 滑動穩定系數：一般情況取1.3。地震力參與時取1.1。

⑵ 傾覆穩定系數：計算荷載取1.5，驗算荷載取1.3；地震力參與時取1.2。

⑶ 基底合力偏心距：土質地基B/6，巖質地基B/5，堅硬巖質地基B/4；抗震設計時由用戶定義。

⑷ 截面合力偏心距：計算荷載取0.25B，驗算荷載取0.3B；抗震設計時取0.4B。

⑸ 加筋土擋土墻筋帶強度提高系數：計算荷載取1.0；驗算荷載取1.5；抗震設計取2.0。

⑹ 加筋土擋土墻整體滑動穩定系數：一般情況取1.25；抗震設計時取1.1。

⑺ 加筋土擋土墻筋帶抗拔系數：計算荷載取2.0；驗算荷載取1.7；抗震設計取1.2。

 

抗震設計時的強度提高系數：

 

⑴ 截面強度提高系數(抗壓)：1.5；

⑵ 截面強度提高系數(抗拉)：1.5；

⑶ 截面強度提高系數(抗剪)：1.5。

⑷ 地基土承載力提高系數：由用戶定義。

 

軟件在驗算抗震擋土墻時，計算書計算結果，前半部分為一般情況的計算結果，后半部分為抗震計算結果；在驗算浸水抗震擋土墻時，前半部分為浸水計算結果，后半部分為浸水抗震的計算結果。

 

輸入參數時，遵循如下順序；擋土墻的類型選擇(擋土墻的環境條件：浸水、地震)→擋土墻的基礎參數→其它參數。

 

采用鋼混凝土底板基礎時，軟件做以下驗算：懸挑部分剪應力驗算、主拉應力驗算、凸榫寬度檢算、并計算所需鋼面積。(注：均是參考鐵路工程設計技術手冊《路基》第二十三章第四節所述，材料強度取值與公路工程有所不用，難于填正確，故采用時需鄭重，建議另外由手工計算來確定為好)。

 

其余如錨樁基礎等也是參考鐵路工程設計技術手冊《路基》第二十三章第四節所述，使用時請注意！

 

圬土砌體的容許應力

 

1. 圬土砌體的容許軸心承壓應力[σa](MPa)

 

 

注：干砌的容許應力為表中2.5號砂漿砌體的容許應力的一半。

 

2..圬土砌體的容許直接剪應力[σi]、拉應力[σL]及彎曲拉應力[σWL](MPa)。

 

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車輛荷載換算

 

作用在填料上的車輛荷載，可近似地按均勻分布荷載考慮。計算時，把荷載換算成容重與墻后填料相同的均布土層。換算方法很多，介紹兩種：

 

⑴ 公路橋涵設計規范中的方法(軟件中公路工程計算采用此法)。

⑵ 按車帶寬均攤的方法

 

 

注1：式中[ ]內數值，大于墻身分段長度時均取分段長度。條狀均勻土層在擋土墻橫向的分布為：

 

汽車荷載：對于路肩墻，可以從墻頂內側邊緣開始;對于路堤墻，則離開路基邊緣0.5m處開始。

 

驗算荷載：從距墻頂內側邊緣1.0m(路肩墻)或距路基邊緣1.0m(路堤墻)處開始。

 

注2：車輛荷載換算為條狀均布土層，其厚度h0為：

 

 

式中L＝L0＋(H+2a)tg30°

若計算得的L大于墻的分段長度時，取分段長。