重力式擋土墻設(shè)計步驟

重力式擋土墻設(shè)計方法及要點

二○一三年五月

目 錄

一、概述

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二、重力式擋土墻的構(gòu)造

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（一）墻身構(gòu)造 錯誤!未定義書簽。

（二）排水設(shè)施 錯誤!未定義書簽。

（三）防水層 錯誤!未定義書簽。

（四）基礎(chǔ)埋置深度 錯誤!未定義書簽。

三、重力式擋土墻的布置

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（一）擋土墻位置的選定 錯誤!未定義書簽。

（二）縱向布置 錯誤!未定義書簽。

（三）橫向布置 錯誤!未定義書簽。

（四）平面布置 錯誤!未定義書簽。

四、重力式擋土墻的設(shè)計計算

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（一）作用在擋土墻上的力系 錯誤!未定義書簽。

（二）擋土墻穩(wěn)定性檢算 錯誤!未定義書簽。

（三）擋土墻基底應(yīng)力及合力偏心距檢算 錯誤!未定義書簽。

（四）擋土墻墻身截面強度檢算 錯誤!未定義書簽。

五、擋土墻常用設(shè)計參數(shù)

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（一）墻背土的物理力學(xué)指標 錯誤!未定義書簽。

（二）土與墻背的摩擦角δ 錯誤!未定義書簽。

（三）基底與地層間的摩擦系數(shù) 錯誤!未定義書簽。

（四）建筑材料的強度等級及容許應(yīng)力 錯誤!未定義書簽。

重力式擋土墻

一、概述

重力式擋土墻是以墻身自重來維持擋土墻在土壓力作用下的穩(wěn)定，

它是我國目前最常用的一種擋土墻形式。重力式擋土墻多用漿砌片（塊）

石砌筑，缺乏石料地區(qū)有時可用混凝土預(yù)制塊作為砌體，也可直接用混

凝土澆筑，一般不配鋼筋或只在局部范圍配置少量鋼筋。這種擋土墻形

式簡單、施工方便，可就地取材、適應(yīng)性強，因而應(yīng)用廣泛。

由于重力式擋土墻依靠自身重力來維持平衡穩(wěn)定，因此墻身斷面

大，圬工數(shù)量也大，在軟弱地基上修建時往往受到承載力的限制。如果

墻過高，材料耗費多，因而亦不經(jīng)濟。當?shù)鼗^好，墻高不大，且當?shù)?/span>

又有石料時，一般優(yōu)先選用重力式擋土墻。

重力式擋土墻，當墻背只有單一坡度時，稱為直線形墻背；若多于

一個坡度，則稱為折線形墻背。直線形墻背可做成俯斜、仰斜、垂直三

種，墻背向外側(cè)傾斜時稱為俯斜，墻背向填土一側(cè)傾斜時稱為仰斜，墻

背垂直時稱為垂直；折線形墻背有凸形折線墻背和衡重式墻背兩種，如

圖10-2所示。

a) 俯斜 b) 仰斜 c) 垂直 d) 凸形 e) 衡重式

圖10-2 重力式擋土墻墻背形式

仰斜墻背所受的土壓力較小，用于路塹墻時墻背與開挖面邊坡較貼

合，因而開挖量和回填量均較小，但墻后填土不易壓實，不便施工。當

墻趾處地面橫坡較陡時，采用仰斜墻背將使墻身增高，斷面增大，如圖

10-3所示，所以仰斜墻背適用于路塹墻及墻趾處地面平坦的路肩墻或路

堤墻。

圖10—３地面橫坡對墻高的影響

俯斜墻背所受土壓力較大，其墻

身斷面較仰斜墻背時要大，通常

在地面橫坡陡峻時，利用陡直

的墻面，以減小墻高。俯斜墻背可做成臺階形，以增加墻背與填土之間

的摩擦力。

垂直墻背的特點介于仰斜和俯斜墻背之間。

凸形折線墻背系由仰斜墻背演變而來，上部俯斜、下部仰斜，以減

小上部斷面尺寸，多用于路塹墻，也可用于路肩墻。

衡重式墻背在上下墻之間設(shè)有衡重臺，利用衡重臺上填土的重力使

全墻重心后移，增加了墻身的穩(wěn)定。由于采用陡直的墻面，且下墻采用

仰斜墻背，因而可以減小墻身高度，減少開挖工作量。

適用于山區(qū)地形陡峻處的路肩墻和路堤墻，也可用于路塹墻。

二、重力式擋土墻的構(gòu)造

重力式擋土墻的構(gòu)造必須滿足強度與穩(wěn)定性的要求，同時應(yīng)考慮就

地取材，經(jīng)濟合理、施工養(yǎng)護的方便與安全。

（一）墻身構(gòu)造

重力式擋土墻的仰斜墻背坡度一般采用1:，不宜緩于1:；俯斜墻背

坡度一般為1:～1:，衡重式或凸折式擋土墻下墻墻背坡度多采用1:～1:

仰斜，上墻墻背坡度受墻身強度控制，根據(jù)上墻高度，采用1:～1:俯斜，

如圖6-4所示。墻面一般為直線形，其坡度應(yīng)與墻背坡度相協(xié)調(diào)。同時

還應(yīng)考慮墻趾處的地面橫坡，在地面橫向傾斜時，墻面坡度影響擋土墻

的高度，橫向坡度愈大影響愈大。因此，地面橫坡較陡時，墻面坡度一

般為1:～1:，矮墻時也可采用直立；地面橫坡平緩時，墻面可適當放緩，

但一般不緩于1:。

圖10-4 擋土墻墻背和墻面坡度

仰斜式擋土墻墻面一般與墻背坡度一致或緩于墻背坡度；衡重式擋

土墻墻面坡度采用1:，所以在地面橫坡較大的山區(qū)，采用衡重式擋土墻

較經(jīng)濟。衡重式擋土墻上墻與下墻的高度之比，一般采用4:6較為經(jīng)濟

合理。對一處擋土墻而言，其斷面形式不宜變化過多，以免造成施工困

難，并且應(yīng)當注意不要影響擋土墻的外觀。

混凝土塊和石砌體擋土墻的墻頂寬度一般不應(yīng)小于0.5m，混凝土

墻頂寬度不應(yīng)小于0.4m。路肩擋土墻墻頂應(yīng)以粗料石或C15混凝土做

帽石，其厚度不得小于0.4m，寬度不小于0.6m，突出墻外的飛檐寬應(yīng)

為0.1m。如不做帽石或為路堤墻和路塹墻，應(yīng)選用大塊片石置于墻頂

并用砂漿抹平。

在有石料的地區(qū)，重力式擋土墻應(yīng)盡可能采用漿砌片石砌筑，片

石的極限抗壓強度不得低于30MPa。在一般地區(qū)及寒冷地區(qū)，采用水泥

砂漿；在浸水地區(qū)及嚴寒地區(qū)，采用M10水泥砂漿。在缺乏石料的地

區(qū)，重力式擋土墻可用C15混凝土或片石混凝土建造；在嚴寒地區(qū)采用

C20混凝土或片石混凝土。

為避免因地基不均勻沉陷而引起墻身開裂，根據(jù)地基地質(zhì)條件的變

化和墻高、墻身斷面的變化情況需設(shè)置沉降縫。在平曲線地段，擋土墻

可按折線形布置，并在轉(zhuǎn)折處以沉降縫斷開。為防止圬工砌體因收縮硬

化和溫度變化而產(chǎn)生裂縫應(yīng)設(shè)置伸縮縫。設(shè)計中一般將沉降縫和伸縮縫

合并設(shè)置，沿線路方向每隔10～25m設(shè)置一道，如圖10-5所示?？p寬

為2～3cm，自墻頂做到基底。縫內(nèi)沿墻的內(nèi)、外、頂三邊填塞瀝青麻

筋或瀝青木板，塞入深度不小于0.2 m，當墻背為巖石路塹或填石路堤

時，可設(shè)置空縫。

圖10-5 沉降縫與伸縮縫

（二）排水設(shè)施

擋土墻排水設(shè)施的作用在于疏干墻后土體中的水和防止地表水下

滲后積水，以免墻后積水致使墻身承受額外的靜水壓力；減少季節(jié)性冰

凍地區(qū)填料的凍脹壓力；消除粘性土填料浸水后的膨脹壓力。

擋土墻的排水措施通常由地面排水和墻身排水兩部分組成。地面排水主

要是防止地表水滲入墻后土體或地基，地面排水措施有：

1、設(shè)置地面排水溝，截引地表水；

2、夯實回填土頂面和地表松土，防止雨水和地面水下滲，必要時

可設(shè)鋪砌層；

3、擋土墻趾前的邊溝應(yīng)予以鋪砌加固，以防止邊溝水滲入基礎(chǔ)。

墻身排水主要是為了排除墻后積水，通常在墻身的適當高度處布置

一排或數(shù)排泄水孔，如圖10-6所示。泄水孔的尺寸可視泄水量的大小

分別采用0.05m×0.1m、0.1m×0.1m、0.15m×0.2m的方孔或直徑為

0.05m～0.1m的圓孔?？籽坶g距一般為2～3m，干旱地區(qū)可予增大，多

雨地區(qū)則可減小。浸水擋土墻則為～1.5m，孔眼應(yīng)上下左右交錯設(shè)置。

最下一排泄水孔的出水口應(yīng)高出地面0.3m；如為路塹擋土墻，應(yīng)高出

邊溝水位0.3m；浸水擋土墻則應(yīng)高出常水位0.3m。泄水孔的進水口部

分應(yīng)設(shè)置粗粒料反濾層，以防孔道淤塞。泄水孔應(yīng)有向外傾斜的坡度。

在特殊情況下，墻后填土采用全封閉防水，一般不設(shè)泄水孔。干砌擋土

墻可不設(shè)泄水孔。

圖10—６ 擋土墻瀉水孔及反濾層

若墻后填土的透水性不良或可能發(fā)生凍脹，應(yīng)在最低一排泄水孔至墻頂

以下的高度范圍內(nèi)，填筑不小于0.3m厚的砂加卵石或土工合成材料反

濾層。既可減輕凍脹力對墻的影響，又可防止墻后產(chǎn)生靜水壓力，同時

起反濾作用。反濾層的頂部與下部應(yīng)設(shè)置隔水層。

（三）防水層

為防止水滲入墻身形成凍害及水對墻身的腐蝕，在嚴寒地區(qū)或有浸

水作用時，時常在臨水面涂以防水層：

1、石砌擋土墻,先抹一層Ｍ5水泥砂漿(2cm厚),再涂以熱瀝青(2～

3mm)；

2、混凝土擋土墻,涂抹兩層熱瀝青(2～3mm)；

3、鋼筋混凝土擋土墻，常用石棉瀝青及瀝青浸制麻布各兩層防護，

或者加厚混凝土保護層；一般情況下可不設(shè)防水層，但片石砌筑擋土墻

需用水泥砂漿抹成平縫。

（四）基礎(chǔ)埋置深度

擋土墻一般采用明挖基礎(chǔ)。當?shù)鼗鶠樗绍浲翆訒r，可采用加寬基

礎(chǔ)、換填或樁基礎(chǔ)。水下基礎(chǔ)挖基有困難時，可采用樁基礎(chǔ)或沉井基礎(chǔ)。

基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)按地基的性質(zhì)、承載力的要求、凍脹的影響、地形和水

文地質(zhì)等條件確定。

擋土墻基礎(chǔ)置于土質(zhì)地基上時，其基礎(chǔ)埋深應(yīng)符合下列要求：

1、基礎(chǔ)埋置深度不小于1m。當有凍結(jié)且凍結(jié)深度小于或等于１ｍ

時，應(yīng)在凍結(jié)線以下不小于0.25m（不凍脹土除外）；當凍結(jié)深度超過

1m時，可在凍結(jié)線下0.25m內(nèi)換填弱凍脹土或不凍脹土，但埋置深度

不小于1.25m。不凍脹土層（例如碎石、卵石、中砂或粗砂等）中的基

礎(chǔ)，埋置深度可不受凍深的限制；

2、受水流沖刷時，基礎(chǔ)應(yīng)埋置在沖刷線以下不小于1m；

3、路塹擋土墻基礎(chǔ)底面應(yīng)在路肩以下不小于1m，并應(yīng)低于側(cè)溝砌

體底面不小于0.2m。

擋土墻基礎(chǔ)置于硬質(zhì)巖石地基上時，應(yīng)置于風(fēng)化層以下。當風(fēng)化層

較厚，難以全部清除時，可根據(jù)地基的風(fēng)化程度及其相應(yīng)的承載力將基

底埋于風(fēng)化層中。置于軟質(zhì)巖石地基上時，埋置深度不小于1m。

擋土墻基礎(chǔ)置于斜坡地面時，其趾部埋入深度和距地面的水平距離應(yīng)符

合表10-1的要求。

表10-1斜坡地面墻趾埋入的最小尺寸（m）

三、重力式擋土墻的布置

擋土墻的布置是擋土墻設(shè)計的一個重要內(nèi)容，通常在路基橫斷面圖

和墻址縱斷面圖上進行。布置前應(yīng)現(xiàn)場核對路基橫斷面圖，不滿足要求

時應(yīng)補測，并測繪墻址處的縱斷面圖，收集墻址處的地質(zhì)和水文等資料。

（一）擋土墻位置的選定

1、路塹擋土墻的位置通常設(shè)置在路基的側(cè)溝邊。山坡?lián)跬翂?yīng)考

慮設(shè)在基礎(chǔ)可靠處，墻的高度應(yīng)保證設(shè)墻后墻頂以上邊坡穩(wěn)定。

2、路肩擋土墻因可充分收縮坡腳，大量減少填方和占地，當路肩

與路堤墻的墻高或截面圬工數(shù)量相近、基礎(chǔ)情況相似時，應(yīng)優(yōu)先選用路

肩墻。若路堤墻的高度或圬工數(shù)量比路肩墻顯著降低，而且基礎(chǔ)可靠時，

宜選用路堤墻。必要時應(yīng)作技術(shù)經(jīng)濟比較以確定墻的位置。

3、當路基兩側(cè)同時設(shè)置路肩和路塹擋土墻時，一般應(yīng)先施工路肩

墻，以免在施工時破壞路塹墻的基礎(chǔ)。同時要求過路肩墻墻踵與水平面

成f角的平面不得伸入到路塹墻的基底面以下，否則應(yīng)加深路塹墻的基

礎(chǔ)，或?qū)烧咴O(shè)計成一個整體結(jié)構(gòu)。

4、沿河路堤設(shè)置擋土墻時，應(yīng)結(jié)合河流的水文、地質(zhì)情況以及河

道工程來布置，注意應(yīng)保證墻后水流順暢，不致擠壓河道而引起局部沖

刷。

5、滑坡地段的抗滑擋土墻，應(yīng)結(jié)合地形、地質(zhì)條件，滑面的部位、

滑坡推力，以及其它工程，如：抗滑樁、減載、排水等綜合考慮；

6、帶攔截落石作用的擋土墻，應(yīng)按落石范圍、規(guī)模、彈跳軌跡等

進行考慮；

7、受其它建筑物如：房屋、公路、橋涵、隧道等控制的擋土墻，

在滿足特定的要求下，尚需考慮技術(shù)經(jīng)濟條件；

（二）縱向布置

縱向布置在墻址縱斷面圖上進行，布置后繪成擋土墻正面圖，布置的內(nèi)

容有：

1、確定擋土墻的起訖點和墻長，選擇擋土墻與路基或其它結(jié)構(gòu)物

的銜接方式。

路肩擋土墻端部可嵌入石質(zhì)路塹中，或采用錐坡與路堤銜接；當路肩擋

土墻、路堤擋土墻兼設(shè)時，其銜結(jié)處可設(shè)斜墻或端墻；與橋臺連接時，

為防止墻后回填土從橋臺尾端與擋土墻連接處的空隙中溜出，需在臺尾

與擋土墻之間設(shè)置隔墻及接頭墻。

路塹擋土墻在隧道洞口應(yīng)結(jié)合隧道洞門、翼墻的設(shè)置情況平順銜接；與

路塹邊坡銜接時，一般將墻高逐漸降低至2m以下，使邊坡坡腳不致伸

入邊溝內(nèi)，有時也可用橫向端墻連接。

2、按地基、地形及墻身斷面變化情況進行分段，確定伸縮縫和沉

降縫的位置。

當墻身位于弧形地段，例如橋頭錐體坡腳，因受力后容易出現(xiàn)豎向裂縫，

宜縮短伸縮縫間距，或考慮其它措施。

3、布置各擋土墻的基礎(chǔ)。墻址地面有縱坡時，擋土墻的基底宜做

成不大于5%的縱坡。但地基為巖石時，為減少開挖，可沿縱向做成臺

階。臺階尺寸應(yīng)隨縱坡大小而定，但其高寬比不宜大于1:2。

4、布置泄水孔的位置，包括數(shù)量、間隔和尺寸等。

此外，在布置圖上應(yīng)注明各特征斷面的樁號，以及墻頂、基礎(chǔ)、頂面、

基底、沖刷線、冰凍線、常水位或設(shè)計洪水位的標高等。

（三）橫向布置

橫向布置選擇在墻高最大處、墻身斷面或基礎(chǔ)形式有變異處。根據(jù)墻型、

墻高、地基及填土的物理力學(xué)指標等設(shè)計資料，進行擋土墻設(shè)計或套用

標準圖，確定墻身斷面、基礎(chǔ)形式和埋置深度，布置排水設(shè)施等，并繪

制擋土墻橫斷面圖。

（四）平面布置

對于個別復(fù)雜的擋土墻，如高、長的沿河擋土墻和曲線擋土墻，除了縱、

橫向布置外，還應(yīng)進行平面布置，繪制平面圖，標明擋土墻與線路的平

面位置及附近地貌和地物等情況，特別是與擋土墻有干擾的建筑物的情

況。沿河擋土墻還應(yīng)繪出河道及水流方向、其它防護與加固工程等。

在以上設(shè)計圖中，還應(yīng)標寫簡要說明。必要時可另編設(shè)計說明書，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)計參數(shù)的依據(jù)，對材

料和施工的要求及注意事項，主要工程數(shù)量等。如采用標準圖，應(yīng)注明

其編號。

四、重力式擋土墻的設(shè)計計算

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)計應(yīng)保證在自重和外荷載作用下不發(fā)生全墻的滑動

和傾覆，并保證墻身截面有足夠的強度、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

幾方面進行檢算。

擋土墻驗算方法有兩種：一是采用總安全系數(shù)的容許應(yīng)力法；二是

采用分項安全系數(shù)的極限狀態(tài)法，以下主要介紹容許應(yīng)力驗算法，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10-7所示，它包括：

（1）由填土自重和列車軌道荷載引起的主動土壓力，可分解為

水平土壓力和垂直土壓力；

（2）墻身自重G；

（3）墻前土體作用于墻面上的被動土壓力；

（4）墻頂上的有效荷載；

（5）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）常水位時的靜水壓力與浮力

墻前被動土壓力一般不予考慮，當基礎(chǔ)埋置較深(如大于1.5m)，且

地層穩(wěn)定，不受水流沖刷或擾動破壞時才予考慮。由于擋土墻前后土體

相互作用，而達到被動狀態(tài)所需的位移量大于達到主動狀態(tài)的位移量，

故墻后土體處于主動狀態(tài)時，墻前土體難以達到被動狀態(tài)，因此墻前的

被動抗力要比計算公式的被動土壓力為小，目前尚無可靠的計算方法，

根據(jù)經(jīng)驗，并為安全起見，一般取1/3的計算被動土壓力值作為墻前的

被動抗力。

附加力系是指偶然發(fā)生的或發(fā)生概率很小的力，包括：

（1）設(shè)計水位的靜水壓力和浮力；

（2）水位退落時的動水壓力；

（3）波浪沖擊力；

（4）凍脹壓力和冰壓力；

（5）溫度變化的影響力。

特殊力系是指暫時的或?qū)儆跒?zāi)害性的，發(fā)生幾率極小的力，包括：

（1）地震荷載；

（2）施工及臨時荷載，如起吊機、人群、堆載等；

（3）水流漂浮物的撞擊力。

擋土墻設(shè)計時，對于單線鐵路應(yīng)按有列車荷載與無列車荷載進行檢算；

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行檢

算，并取不利的荷載組合進行設(shè)計。冰壓力和凍脹力不與波浪壓力同時

計算,洪水和地震不同時考慮。

（二）擋土墻穩(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。

1.抗滑穩(wěn)定性檢算

擋土墻的抗滑穩(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

可能的抗滑力與實際滑動力之比，如圖10-8所示。一般情況下，有：

（10-1）

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)場試驗確定，如無試驗

值，按表10-5采用。

沿基底抗滑穩(wěn)定系數(shù)不應(yīng)小于，考慮附加力系時，不小于。

但設(shè)計墻高大于12～15m時，應(yīng)注意適當加大值，以保證擋土墻的

抗滑穩(wěn)定性。

當擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性已滿足而受抗滑穩(wěn)定性控制時，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 f＜時，不宜設(shè)置傾斜基底；當≤ f＜時，傾斜

基底不大于1:10；當 f≥時，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，而使墻踵下降一個高

度Δh,如圖10-9所示，從而使基底具有向內(nèi)傾斜的逆坡。與水平基底相

比，可減小滑動力，增大抗滑力，增強擋土墻的抗滑穩(wěn)定性。需要注意

的是，由于墻踵下降了Δh，計算土壓力時墻高也應(yīng)增加了Δh，即計算

墻高為： ，由圖10-9可知，

（10-2）

圖10-8 滑動穩(wěn)定性檢算圖10-9 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：

（10-3）

切向力為：

（10-4）

式中： — 基底傾角，即基底與水平面的夾角。

由公式（10-1）可知，設(shè)置傾斜基底后擋土墻的滑動穩(wěn)定系數(shù)為：

（10-5）

由公式（10-5）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)當指出，除驗算沿基底的抗滑穩(wěn)定性外，尚應(yīng)驗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。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10-10所示，凸榫基礎(chǔ)是在基礎(chǔ)底面設(shè)

圖10-10 凸榫基礎(chǔ)

置一個與基礎(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。但單純的擴大斷面尺寸收

效不大，而且也不經(jīng)濟。

2.抗傾覆穩(wěn)定性檢算

擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定性是指它抵抗墻身繞墻趾向外轉(zhuǎn)動傾覆的能

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10-11所示，表達式為：

圖10-11 傾覆穩(wěn)定性檢算

圖10-12 展寬墻趾

（10-6）

式中：

— 穩(wěn)定力系對墻趾的總力矩

— 傾覆力系對墻趾的總力矩

（10-7）

（10-8）

一般情況下，抗傾覆穩(wěn)定性系數(shù)不應(yīng)小于，考慮附加力時，不應(yīng)小

于。當墻高大于12～15m時，應(yīng)注意加大 值，以保證擋土墻的傾覆穩(wěn)

定性。

當抗滑穩(wěn)定性滿足要求，擋土墻受抗傾覆穩(wěn)定性控制時，可展寬墻

趾，如圖10-12所示，在墻趾處展寬基礎(chǔ)可以增大穩(wěn)定力矩的力臂，是

增強抗傾覆穩(wěn)定性的常用方法。但在地面橫坡較陡處，會由此引起墻高

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%。基礎(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35°；對于混凝土圬工不大于45°，如超過時，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。

（三）擋土墻基底應(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。

如圖10-13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：

（10-9）

合力偏心距e為：

（10-10）

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 。

基底兩邊緣點，即趾部和踵部的法向壓應(yīng)力、分別為：

（10-11）

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]，當考慮主要力系和附加力

系組合時，地基承載力可提高20% 。當按主要力系計算時，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% 。

圖10-13 基底應(yīng)力及合力偏心距檢算圖式 圖10-14 基底應(yīng)力重分布

當︱e︱＞B/10時，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10-14所示，基底應(yīng)力圖形將由虛線圖形

變?yōu)閷嵕€圖形。根據(jù)力的平衡條件，有：

故基底最大壓應(yīng)力為：

（10-12）

基底壓應(yīng)力或偏心距過大時，可采取加寬墻趾或擴大基礎(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

。

（四）擋土墻墻身截面強度檢算

通常，選取一、兩個墻身截面進行檢算,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10-15所示。

圖10-15 墻身檢算截面的選擇

墻身截面強度檢算包括法

向應(yīng)力和剪應(yīng)力檢算。

（1）法向應(yīng)力及偏心距

檢算

如圖10-16所示，若檢算截面Ι-Ι的強度，從土壓力強度分布圖中可

得到截面Ι-Ι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：

（10-13）

（10-14）

， 對于墻身截面偏心距的要求，在只考慮主要力系時，

考慮主要力系加附加力系時， ，以保證墻型的合理性。

截面兩端邊緣的法向應(yīng)力為：

（10-15）

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，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。當考慮附加力系時，容

許應(yīng)力可提高30%。

（2）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行斜截面剪應(yīng)力的檢算，如圖10-15中的Ⅲ

—Ⅲ截面。

①水平方向剪應(yīng)力檢算：

圖10—１6容許應(yīng)力法墻身截面

檢算

如圖10-16，對Ι-Ι截面的水平剪應(yīng)力進行檢算時，剪切面上的水平

剪切力∑等于Ι-Ι截面以上墻身所受水平土壓力 ,則：

（10-16）

式中：[τ] — 圬工的容許剪應(yīng)力（kPa）。

當墻身受拉力出現(xiàn)裂縫時，應(yīng)折減裂縫區(qū)的面積。

②斜截面剪應(yīng)力驗算：

圖10—17 斜截面剪應(yīng)力驗算

如圖10-17所示，設(shè)衡重式擋土墻上墻底面沿傾斜方向AB被剪裂，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：

（10-17）

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ε角不同時，AB面上的剪應(yīng)力τ也不同，故τ是ε的函數(shù)，即：

（10-18）

式中： — 剪裂面AB上的切力（KN）；

l — 剪裂面的長度（m）。

(10-19)

式中： — 圬土的容重（）

（10-20）

將式（10-19）、式（10-20）代入式（10-18），并令

整理得：

（10-21）

對式（10-21）微分，令 ，整理得：

（10-22）

式中：

由式（10-22）解出ε角，代入式（10-21）即可求得AB斜截面的

最大剪應(yīng)力。如≤[τ]，說明斜截面抗剪強度滿足要求。

五、擋土墻常用設(shè)計參數(shù)

（一）墻背土的物理力學(xué)指標

擋土墻背后填料的物理力學(xué)指標，最好根據(jù)試驗確定。無試驗指標時，

可參照表10-2的數(shù)據(jù)選用。

表10-2 墻背填料的物理力學(xué)指標

路塹擋土墻，墻背后地層的物理力學(xué)指標，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)計數(shù)據(jù)綜合確定，也可參照表10-3的

數(shù)據(jù)選用。

表10-3 路塹邊坡物理力學(xué)指標

（二）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

10-4所列數(shù)值采用。

表10-4 土與墻背間的摩擦角δ

（三）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，

無試驗資料時，可采用表10-5所列數(shù)值。

表10-5 基底與地層間的摩擦系數(shù)

（四）建筑材料的強度等級及容許應(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。其強度

等級及適用范圍按表10-6采用。石砌體的容許應(yīng)力按表10-7采用?；?/span>

凝土的容許應(yīng)力按表10-8采用。

表10-6 重力式擋土墻材料強度等級與適用范圍

表10-7 石砌體的容許應(yīng)力（MPa）

表10-8 混凝土的容許應(yīng)力（MPa）