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挡土墙设计包括结构类型选择、构造措施及计算。由于挡土墙侧作用着土压力，计算中抗倾覆和抗滑移稳定性验算十分重要。通常假定挡土墙绕墙趾点发生倾覆，但当地基软弱时，滑动也可能发生在地基持力层中，此时要防止挡土墙连同地基一起滑动。

根据土压力理论进行分析，通常希望作用在挡土墙上的土压力值越小越好，这样可使挡土墙断面小、省方量、降低造价。各种土压力中，最小的土压力为主动土压力Ea，而Ea的数值大小与墙后填土的种类和性质密切相关。但是，在挡土墙建成使用期间，如遇暴雨，有大量雨水渗入挡土墙后填土中，结果使填土的重度增加，内摩擦角减小，土的强度降低，导致填土对墙的土压力增大，同时墙后积水，增加水压力，对墙的稳定性产生不利影响。若地基软弱，则土压力增大会引起挡土墙的失稳。由此可见，挡土墙后的填土和墙后设置排水设施都应作为挡土墙工程的重要组成部分进行设计与选择。

总之，挡土墙各部分的构造必须符合强度和稳定性的要求，并根据就地取材、经济合理、施工方便，按地质地形条件确定。一般块石挡土墙顶宽不应小于 0.4m。

1.埋置深度

挡土墙的埋置深度（如基底倾斜，则按最浅的墙趾处计算）应根据持力层地基土的承载力、冻结因素等确定（表 7.2、表 7.3）。

表 7.2 挡土墙埋置深度要求

表 7.3 挡土墙基础嵌入岩层的尺寸

2.排水措施

常用的排水设施有以下两种，可单独或联合使用。

（1）截水沟（图 7.7）。凡挡土墙后有较大的面积或挡土坡，则应在填土顶面、离挡土墙适当的距离设置截水沟，将坡上、外部径流截断排除。截水沟的剖面尺寸要根据暴雨集水面积计算确定。同时，截水沟纵向设适当坡度，截水沟出口应远离挡土墙，并应用混凝土进行衬砌。

图 7.7 挡土墙的排水措施

（a）截水沟；（b）泄水孔

（2）泄水孔（图 7.8）。对于已渗入墙后填土中的水，通常在挡土墙的下部设置泄水孔。当墙高H>12m 时，可在墙的中部加一泄水孔。孔眼的尺寸一般可采用 50mm×100mm、100mm×100mm、150mm×200mm，或直径为 100～150mm 的圆孔，间距为 2～3m。泄水孔应高于墙前水位，以免倒灌。此外，在泄水孔入口处，可用易渗的粗粒材料做反滤层，并在泄水孔入口下方铺设黏土夯实层，防止积水渗入地基而影响墙体的稳定。同时，墙前亦应做散水、排水沟或黏土夯实隔水层，避免墙前积水渗入地基，墙后应选用卵石、碎石或块石材料来设置滤水层或排水盲沟，以防泥沙淤塞。

图 7.8 挡土墙上建成的泄水孔

（a）方形泄水孔；（b）圆形泄水孔

3.沉降缝和伸缩缝

由于墙高、墙后土压力及地基压缩性的差异，为了防止地基不均匀沉降引起墙身开裂，挡土墙应设置沉降缝；为了避免因混凝土及砖石砌体的收缩硬化和温度变化等作用引起的破裂，挡土墙也应设置伸缩缝。设计时可把沉降缝兼作伸缩缝，统称沉降伸缩缝，一般每隔 10～20m 设置一道，缝宽 20～30mm，缝内嵌填柔性防水材料，当墙后为填石且冻害不严重时，也可设置空缝，不塞填料。

4.砌筑材料及填土质量要求

(1)石料。石料应经过挑选，在力学性质、颗粒大小和新鲜程度等方面要求一致，不应用有过分破碎、风化严重或外壳表面有裂缝的石料。

（2）砂浆。挡土墙应采用水泥砂浆，只有在特殊条件下才采用水泥石灰砂浆、水泥黏土砂浆和石灰砂浆等。在选择砂浆强度等级时，除应满足墙身计算所需的砂浆强度等级外，在构造上还应符合有关规范要求。在 9 度地震区，砂浆强度等级应比计算结果提高一级。

墙后填土宜选择抗剪强度高、性质稳定、透水性好的粗颗粒材料作填料。一般地，理想的回填土是卵石、砾石、粗砂、中砂等，由于它们的内摩擦角φ大，因此主动土压力系数Ka小，挡土墙上的Pa也会小；如果当地无粗粒土，外运也不经济，需要就地选用的，可考虑当地的细砂、粉砂、含水率接近最优含水率的粉土、粉质黏土和低塑性黏土。通常不考虑用做墙后回填土的有以下几种：有机质土、软黏土、成块的硬黏土、膨胀土和耕植土，由于上述几种性质不稳定，在冬季冰冻时或雨季吸水膨胀时都会产生额外的土压力，对挡土墙的稳定性产生不利，故不适用于墙后回填土。

对于常用的砖、石挡土墙，当砌筑的砂浆达到强度的 70% 时，方可回填，回填土应分层夯实。

重力式挡土墙通常用砖、块石或素混凝土修筑，抗弯能力差，主要依靠自重产生的抗倾覆力矩和发生在基底的抗滑力来抵抗土压力对挡土墙所引起的倾覆力矩和推力，因此往往需要较大的断面来保障其稳定性和强度。

重力式挡土墙的构成要素包括墙体、墙面、墙背、墙顶、墙趾、墙踵和墙基等，并且按照墙背的倾斜情况进一步划分为仰斜、垂直和俯斜 3 种，如图 7.9（a）~（c）所示。其中，仰斜式所受到的主动土压力最小，而俯斜式所受到的主动土压力最大。挖方边坡适合采用仰斜式，而填方边坡则适合采用俯斜式或垂直式。墙前地形平坦时宜采用仰斜式，而地形较陡时宜采用垂直墙背。设计时应优先采用仰斜式，其次是垂直式。

此外，为了减少作用在挡土墙墙背上的主动土压力，提高挡土墙本身抗倾覆和/或抗滑的能力，还可以将挡土墙的横断面设计成衡重式、带减压平台式以及逆坡式［图 7.10（a）~（c）］。

1.重力式挡土墙的构造

选择重力式挡土墙类型时，应通过挡土墙横断面形状的设计尽量使墙后土压力值达到最小，同时合理选择墙的背坡和面坡坡度、基底坡度以及墙趾台阶。

图 7.9 重力式挡土墙墙背倾斜方式

（a）仰斜墙；（b）垂直墙；（c）俯斜墙

图 7.10 重力式挡土墙横断面设计形式

（a）衡重式；（b）带减压平台的；（c）逆坡式

比如，在墙前地面坡度较陡处，墙面坡可取 1∶0.05～1∶0.2，也可采用直立的截面。当墙前地形较平坦时，对于中、高挡土墙，墙面坡可用较缓坡度，但不宜缓于 1∶0.4，以免增高墙身或增加开挖宽度。仰斜墙背坡越缓，则主动土压力越小，但为了避免施工困难，墙背仰斜时其倾斜度一般不宜缓于 1∶0.25。面坡应尽量与背坡平行 [图 7.11（a）]。

而将基底设计成逆坡坡度是增加墙身抗滑稳定性的有效方法［图 7.11（b）］。

图 7.11 重力式挡土墙选型

（a）墙的面坡和背坡坡度；（b）基底逆坡坡度；（c）墙趾台阶

对于土质地基的基底逆坡一般不宜大于 0.1∶1（n∶1）；对于岩石地基一般不宜大于 0.2∶1。此时，基底倾斜会使基底承载力减少，因此需将地基承载力特征值进行折减 （表 7.4）。

表 7.4 逆坡基底地基承载力特征值折减系数

墙趾台阶能有效扩大基底宽度，减少基底压应力，从而满足不使基底压应力超过地基承载力的要求。墙趾高h和墙趾宽a的比例可取h∶a=2∶1，a不得小于 200mm [图 7.11（c）]。墙趾台阶的夹角一般应保持直角或钝角，若为锐角时不宜小于 60°。此外，基底法向反力的偏心距必须满足e≤0.25b（b为基底的水平投影宽度）。

2.重力式挡土墙的计算

重力式挡土墙的计算通常包括以下内容：① 稳定性验算，即抗倾覆和抗滑移验算；② 地基承载力验算；③ 墙身强度验算。

（1）挡土墙抗倾覆验算。抗倾覆力矩与倾覆力矩之比为抗倾覆安全系数。如图 7.12（a）所示，挡土墙倾覆时绕墙趾O点转动，将土压力Ea分解为水平分力Eax和垂直分力Eaz，为了保证挡土墙的稳定，抗倾覆安全系数Kt应满足

图 7.12 挡土墙的稳定性验算

（a）抗倾覆验算；（b）抗滑移验算

式中 Kt——每延米抗倾覆安全系数；

G——每延米挡土墙的重力，kN/m；

Eax——每延米主动土压力的水平分力；

Eaz——每延米主动土压力的垂直分力；

x0、xf、zf——力G、Eaz、Eax相对于墙趾O点的力臂长度；

b——墙底的水平投影宽度；

z——土压力作用点离墙踵的高度；

α——墙背与水平线之间的夹角；

α0——墙底倾角。

δ——摩擦角，按表 7.5 选用。

表 7.5 土对挡土墙背的摩擦角

注 φk为对墙背填土的内摩擦角标准值。

（2）挡土墙抗滑移验算。抗滑力和滑动力的比值称为抗滑移安全系数。如图 7.12（b）所示，将主动土压力Ea及挡土墙重力G各分解为平行与垂直于基底的两个分力（滑移力为Eat及Gt、抗滑移力为Ean及Gn）在基底产生的摩擦力。抗滑移安全系数Ks应满足

式中 Ks——抗滑移安全系数；

Gn——垂直于墙底的重力分力，Gn=Gcosα0;

Gt——平行于墙底的重力分力，Gt=Gsinα0；

Ean——垂直于墙底的土压力分力，Ean=Eacos(α-α0-δ);

Eat——平行于墙底的土压力分力，Eat=Easin(α-α0-δ);

μ——挡土墙基底对地基的摩擦系数，宜按试验确定，也可按表 7.6 选用。

显然，只需令α=90°、α0=0°，即可获得墙背垂直、基底水平情况下的计算式。

表 7.6 挡土墙基底对地基的摩擦系数μ值

注 1.对于易风化的软质岩石和塑性指数Ip>22 的黏性土，基底摩擦系数应通过试验确定。

2.对于碎石土，密实的可取高值；稍密、中密及颗粒为中等风化或强风化的取低值。

挡土墙的稳定性验算通常包括抗倾覆和抗滑移稳定性验算。对于软弱地基，由于超载等因素，墙趾可能陷入土中，出现沿地基中某一曲面滑动，抗倾覆安全系数降低，对于这种情况，应采用圆弧法进行地基稳定性验算，必要时进行地基处理。

（3）挡土墙地基承载力验算。挡土墙地基承载力验算按一般偏心受压基础验算，如图 7.13 所示，先求出挡土墙重力G与土压力Ea的合力E。将合力E作用线延长，与基底相交于点m，在m点处将合力E再分解为两个分力En（即垂直力N）及Et，偏心距为e，墙底偏心受压计算公式为

垂直于墙底的分力为

平行于墙底的分力为

图 7.13 地基承载力验算（一）

图 7.14 地基承载力验算（二）

如图 7.14 所示，将主动土压力分解为垂直分力Eaz与水平分力Eax，再将各力G、Eaz、Eax及N对墙趾O点取矩，由于合力矩等于各分力矩之和，于是得到

式中 b′——基底斜向宽度。

1）当偏心距加载中...时，基底压力呈梯形或三角形分布 （图 7.14），即

2）当偏心距加载中...时，则基底压力呈三角形分布 （图 7.14），即

图 7.15 墙身强度验算

式中 fa——修正后的地基承载力特征值，当基底倾斜时应乘以 0.9 的折减系数。

计算pmax可按偏心受压验算基底承载力是否满足要求，当基底压力超过地基土的承载力特征值时应增大底面宽度。

(4)挡土墙墙身强度验算。取墙身薄弱截面验算墙身强度，如图 7.15 所示的截面I—I，首先计算墙高为h′r时的土压力E′a及墙身重力G′，求出合力N及其作用点，然后按砌体受压公式进行验算。

1）抗压验算，即

式中 φ——影响系数，根据砂浆强度等级、β、e/h查表 7.7；

β——高厚比，β=H0/h；在求φ时先对β值乘以砌体系数，对粗料石和毛石砌体为 1.5；H0为计算墙高，取 2h′r（h′r为墙高）；h为墙的平均厚度；