第七章挡土墙

挡土墙华南农业大学水利与土木工程学院黄金林第一部分、基本概念及分类

2、基本概念1、挡土墙的事故案例3、挡土墙的分类1、挡土墙的事故案例挡土墙的事故案例挡土墙的事故案例挡土墙的事故案例挡土墙的事故案例2、挡墙的基本概念支挡结构：为保持结构物两侧的土体、物料有一定的高差的结构。支挡结构刚性支挡结构柔性支挡结构挡土墙：用来抵抗土体侧压力，支承填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳的构造物。挡土墙板桩墙、内支撑(2)、按挡土墙墙体材料分类a、石砌挡土墙（或其他砌块）

b、混凝土挡土墙（或毛石混凝土）

c、钢筋混凝土挡土墙（成本较高）d、钢板挡土墙（工程时间较快）(3)、按断面的几何形状及受力特点挡土墙重力式挡土墙悬臂式挡土墙扶壁式挡土墙锚杆式挡土墙锚定板式挡墙板桩式挡土墙地下连续墙土钉式挡土墙第二部分、常用挡土墙介绍1、重力式挡土墙

2、悬壁（臂）式挡土墙

3、扶壁（臂）式挡土墙

4、锚杆、锚定板式挡土墙

5、桩板式挡土墙

6、土钉墙

7、加筋挡土墙

常用挡土墙的形式、定义、特点和使用范围1、重力式挡土墙图示：重力式挡土墙定义：重力式挡土墙一般用块石、砖或素混凝土（毛石混凝土）筑成，它是靠挡土墙本身所受到的重力保持稳定，通常用于h<6m的低挡土墙。

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例重力式挡土墙

特点：

1.结构简单，施工方便；

2.施工工期短；

3.能就地取材；

4.对地基承载力要求高；

5.工程量大，沉降量大。适用范围：地层稳定、开挖土石方时不会危及相邻建筑物安全的地段，墙高h<6m且地基承载力较高地段。重力式挡土墙受力原理重力式挡土墙

1、墙身(1)、墙背构造要求(2)、墙面构造要求(3)、墙顶构造要求(4)、护栏墙面墙背倾角α护栏墙顶重力式挡土墙墙背：根据墙背倾斜方向的不同，墙身断面形式可分为仰斜、垂直、俯斜和衡重式等几种．如图示。重力式挡土墙墙背：a、仰斜墙背主动土压力最小，墙身截面经济，墙背可与开挖的临时边坡紧密贴合，但墙后填土的压实较为困难，因此多用于支挡挖方工程的边坡；b、俯斜墙背主动土压力最大，但墙后填土施工较为方便，易于保证回填土质量而多用于填方工程；c、直立墙背介于前两者之间，且多用于墙前原有地形较陡的情况，如山坡上建墙，因此时仰斜墙身较高而入土较浅，俯斜墙则土压力较大。重力式挡土墙墙顶：墙顶宽度，当墙身为混凝土浇筑时，不应小于40cm。浆砌时不小于50cm；干砌时应不小于60cm。墙面：

当墙前地面较陡时，墙面坡度可取1：0.05～1：0.2，或采用直立的墙面；当墙前地面较为平坦时，对于中、高挡土墙，墙面坡度适当放缓，不宜缓于1：0.4；护栏：护栏分墙式和柱式两种，所采用的材料，护拦高度、宽度，视实际需要而定重力式挡土墙2、基础a、基础一般采用明挖基础。b、底埋置深度应符合下列要求：无冲刷时，一般应在天然地面下不小于1.0m；有冲刷时，应在冲刷线下不小于1.0m；

受冻胀影响时，应在冰陈线以下不小于0.25m。c、为了增加墙身的抗滑稳定性，可将墙底做成逆坡；一般土质地基的墙底逆坡不宜大于0.1：1，对岩质地基一般不宜大于0.2：1。重力式挡土墙3、排水设施：挡土墙的排水处理是否得当，直接影响挡土墙的安全及使用效果。挡土墙的排水设施通常内地面排水和墙身排水两部分成：a、地面排水可设置地面排水沟，引排地面水；顶面夯实回填土和地面松土，防止雨水和地面水下渗，必要时可加设铺砌，以防止边沟水渗入基础。

b、墙身排水主要是为了迅速排除墙后积水。浆砌挡土墙应根据渗水量在墙身的适当高度处布置泄水孔。重力式挡土墙泄水孔设置要求：

(1)泄水孔尺寸可视泄水量大小分别采用5cm×10cm10cm×10cm、15cm×20cm的方孔，或直径5～10cm的圆孔。泄水孔间距一般为2～3m，上下交错设置。最下排泄水孔的底部应高出墙趾前地面0.3m；当为路堑墙时，出水口应高出边沟水位0.3m；若为浸水挡土墙．则应高出常水位以上0.3m，以避免墙外水流倒灌。为防止水分渗入地基，在最下一排泄水孔的底部应设置30cm厚的粘土隔水层，如图示。(2)在泄水孔进口处应设置粗粒料反滤层，以避免堵塞孔道。当墙背填土透水性不良或有冻胀可能时，应在墙后最低一排泄水孔到墙顶0.5m之间设置厚度不小于0.3m的砂、卵石排水层或采用土工布。如图示。

(3)干砌挡土墙墙身透水可不设泄水孔。重力式挡土墙泄水孔设置重力式挡土墙4、沉降缝和伸缩缝

a、为了防止因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，应根据地基的地质条件及墙高、墙身断面的变化情况设置沉降缝；

b、为了防止圬工砌体因砂浆硬化收缩和温度变化而产生裂缝，须设置伸缩缝。

c、通常把沉降缝与伸缩缝合并在一起，统称为沉降伸缩缝或变形缝。宜每隔10~15m设置一道沉降伸缩缝；沉降伸缩缝的缝宽—般为2~3cm。重力式挡土墙沉降缝和伸缩缝

重力式挡土墙(1)收集地质和水文等资料，根据具体情况，进行技术经济分析；(2)进行挡土墙断面形式、构造和材料设计，确定有关计算参数；(3)根据经验或标准图，初步拟定断面尺寸；(4)计算侧向土压力，进行基底偏心、抗滑移、墙身强度和稳定性验算；(6)当验算结果满足要求时，初拟断面尺寸可作为设计尺寸；当验算结果不能满足要求时，重新拟定断面尺寸，重新计算，直至满足要求为止。(7)绘制挡土墙立面、横断面和平面图。设计步骤：EaEanEatdGGnGtaa0O(1)挡土墙的稳定验算①抗滑移稳定验算

②抗倾覆稳定验算

挡土墙基底受力图④软弱下卧层验算

⑤当基底下受力层范围内有软弱土层时，应按滑移面进行验算：3)浸水地区的挡土墙的稳定验算

①抗滑移稳定验算②抗倾覆稳定验算③基底应力验算

其一是偏心距的验算：其二是基底应力应满足：4)挡土墙截面强度验算

挡土墙设计实例图挡土墙截面及受力重力式挡土墙注意事项：a、一定要在完成基槽的验收后及时封底，避免雨水浸泡基底；b、不得漏掉泄水孔后面的滤水层施工，直接回填；c、填土时要分层回填，不得直接直接使用翻斗车向下倾倒，或推土机强行推填；d、回填土中宜为卵石、砾石、粗砂、中砂等内摩擦角大的土料，不宜使用软粘土、成块的硬粘性土、膨胀土和耕植土等易吸水膨胀的土料。2、悬壁（臂）式挡土墙

墙趾悬臂墙踵悬臂立壁图示：悬壁（臂）式挡土墙

定义：

悬臂式挡土墙多用钢筋混凝土做成，它的稳定性主要靠墙踵悬臂以上的土所受重力维持，它的悬臂部分的拉应力由钢筋来承受。工

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例悬壁（臂）式挡土墙

特点：

1.截面尺寸小；

2.施工方便；

3.对地基承载力要求不高；

4.工作面较大。适用范围：适用于6~8m高的填方边坡，地基土质差且墙高h>5m的重要工程，或缺乏石料的地区及地震地区，常用作填方路段作路肩墙或路堤墙。悬壁（臂）式挡土墙受力原理悬壁（臂）式挡土墙

(1)根据支挡环境的需要拟定墙高，以及相应的墙身结构尺寸；

(2)根据所拟定的墙体结构尺寸，确定结构荷载(墙身自重、土压力、填土重力)，由此进行墙体的抗滑、抗倾覆稳定性验算，确认是否需要底板加凸设计；

（3）底板地基承载力验算，确认底板尺寸是否满足要求；

（4）墙身结构设计。设计过程：悬壁（臂）式挡土墙墙身钢筋混凝土配筋设计悬壁（臂）式挡土墙基本构造：(1)墙身截面尺寸：墙顶宽可选用200mm。墙背取竖直面，墙面取1:(0.02～0.05)的倾斜面，因而定出立臂的截面尺寸；(2)底板在与立臂相接处厚度为(1/12～1/10)H，而墙趾板与墙踵板端部厚度不小于300mm；其宽度B可近似取(0.6～0.8)H，当遇到地下水位高或软弱地基时，B值应适当增大。

悬壁（臂）式挡土墙其它构造(3)伸缩缝的设置间距不应大于20m，沉降缝、泄水孔的设置与重力式挡土墙相同；(4)墙身混凝土强度等级不宜低于C30；受力钢筋直径不应小于12mm；榫槽混凝土必须与底板混凝土同时灌注；(5)挡土墙墙身混凝土应一次浇灌完成，不宜在竖向上留缝。3、扶壁式挡墙图示：扶壁式挡墙定义：

当挡土墙的墙高h>10m时，为了增加悬臂的抗弯刚度，沿墙长纵向每隔1/3~1/2墙高设置一道扶壁，称为扶壁式挡土墙。工程实例工

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例扶壁式挡墙特点：

1.工程量小；

2.对地基承载力要求不高；

3.工艺较悬臂式复杂。适用范围：适用8~12m高的填方边坡，地质条件差时，缺乏石料的地区及地震地区，墙高h>10m的重要工程。

扶壁式挡墙(1)根据支挡环境的需要拟定墙高，以及相应的墙身结构尺寸；(2)根据所拟定的墙体结构尺寸，确定结构荷载(墙身自重、土压力、填土重力)，由此进行墙体的抗滑、抗倾覆稳定性验算，确认是否需要底板加凸设计；

（3）底板地基承载力验算，确认底板尺寸是否满足要求；

4）墙身结构设计。

设计过程：扶壁式挡墙墙身钢筋混凝土配筋(示意)扶壁式挡墙墙身钢筋混凝土配筋(示意)扶壁式挡墙基本构造(1)扶壁间距为1/3~1/2墙高；(2)墙顶宽可选用200mm，墙背取竖直面，地板厚度大于等于200mm；(3)底板在与立臂相接处厚度为(1/12～1/10)H，而墙趾板墙踵板端部厚度不小于300mm；其宽度B可近似取(0.6～0.8)H，当遇到地下水位高或软弱地基时，B值应适当增大。

扶壁式挡墙其它构造(3)伸缩缝的设置间距不应大于20m，沉降缝、泄水孔的设置与重力式挡土墙相同；(4)墙身混凝土强度等级不宜低于C30；受力钢筋直径不应小于12mm；榫槽混凝土必须与底板混凝土同时灌注；(5)挡土墙墙身混凝土应一次浇灌完成，如设缝，则必须保证新旧混凝土面有效连接。4、锚杆、锚定板式挡土墙图示：工

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例锚杆、锚定板式挡土墙锚定板式挡土墙式定义：锚定板挡土墙由预制的钢筋混凝土墙面板、立柱、钢拉杆和埋在填土中的锚定板所组成。锚杆挡土墙式定义：锚杆挡土墙通常由立柱、墙面板和锚杆三部分组成的轻型支挡结构。锚杆、锚定板式挡土墙

特点：1.结构轻，柔性大；

2.工程量少，造价低；

3.施工工艺较复杂。适用范围：适用于地基承载力较低的重要工程，可做成多级高边坡，能够使边坡坡度做成80~90度之间，墙高可达27m。5、桩板式（抗滑桩）挡土墙图示：桩板式（抗滑桩）挡土墙定义：桩板式挡土墙由锚固桩和挡土板组成，它是以锚固桩（分为锚固段和悬臂段）为主体，挡土板相辅共同受力挡土的结构形式。

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例桩板式（抗滑桩）挡土墙特点：1.结构刚度很大，土体变形较小；

2.造价较高；

3.属于预先支护后开挖，安全性好；

4.占用工作面较小，施工灵活。适用范围：适用于先保护后开挖的深基坑，以及需要直立削坡的土质挖方边坡，或需要对已建建筑进行保护，严格控制土体位移。桩板式（抗滑桩）挡土墙(1)抗滑桩类型a、抗滑桩按材质分类有木桩、钢桩、钢筋混凝土桩和组合桩。b、抗滑桩按成桩方法分类，有打入桩、静压桩、就地灌注桩，就地灌柱桩又分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩两大类。在常用的钻孔灌注桩中，又分机械钻孔和人工挖孔桩。c、抗滑桩按结构型式分类，有单桩、排桩、群桩和有锚桩，排桩型式常见的有椅式桩墙、门式刚架桩墙、排架抗滑桩墙，有锚桩常见的有锚杆和锚索，锚杆有单锚和多锚，锚索抗滑桩多用单锚。d、抗滑桩按桩身断面形式分类，有圆形桩、方形桩和矩形桩、“工”字形桩等。桩板式（抗滑桩）挡土墙(2)各类桩型的特点a、木桩是最早采用的桩，其特点是就地取材、方便、易于施工，但桩长有限，桩身强度不高，一般用于浅层滑坡的治理、临时工程或抢险工程。b、钢桩的强度高，施打容易、快速，接长方便，但受桩身断面尺寸限制，横向刚度较小，造价偏高。c、钢筋混凝土桩是边坡处治工程广泛采用的桩材，桩断面刚度大，抗弯能力高，施工方式多样，可打入、静压、机械钻孔就地灌注和人工成孔就地灌注，其缺点是混凝土抗拉能力有限。桩板式（抗滑桩）挡土墙(3)各类桩型的适用条件a、抗滑桩的施工采用打入时，应充分考虑施工振动对边坡稳定的影响，一般是全埋式抗滑桩或填方边坡可采用，同时下卧地层应有可打性。b、抗滑桩施工常用的是就地灌注桩，机械钻孔速度快，桩径可大可小，适用于各种地质条件，但对地形较陡的边坡工程，机械进入和架设困难较大，另外，钻孔时的水对边坡的稳定也有影响。人工成孔的特点是方便、简单、经济，但速度较慢，劳动强度高，遇不良地层(如流沙)时处理相当困难，另外，桩径较小时人工作业困难，桩径一般应在1000mm以上才适宜人工成孔。桩板式（抗滑桩）挡土墙受力原理桩板式（抗滑桩）挡土墙(1)进行桩群的平面布置，确定桩位、桩间距等平面尺度；(2)拟定桩型、桩埋深、桩长、桩断面尺寸；(3)根据拟定的结构确定作用于抗滑桩上的力系；(4)确定桩的计算宽度，选定地基反力系数，进行桩的受力和变形计算；(5)进行桩截面的配筋计算和一般的构造设计；(6)提出施工技术要求，拟定施工方案，计算工程量，编制概(预)算等。设计过程桩板式（抗滑桩）挡土墙钢筋混凝土配筋（示意）桩板式（抗滑桩）挡土墙钢筋混凝土桩的构造要求(1)混凝土强度：一般采用C20，不低于l5，水下灌注时不低于C20；(2)主筋保护层厚度：一般不小于35mm，水下灌注混凝土时不小于50mm；(3)主筋不宜小于8φ10(／Ix桩径)，常用12φ16以上(D600以上)，纵向主筋沿桩身周边均匀布置(圆桩)，钢筋净距不应小于60mm；(4)配筋长度(滑面以下)宜采用4／a，通长配筋；(5)配筋率一般不低于0．65％～0．20％(小桩径取高值，大桩径取低值)；(6)箍筋率一般不低于φ6@200mm，宜采用螺旋箍筋或焊接环式箍筋；钢筋骨架中，应每隔2m左右设一道焊接加强箍筋。(7)钢筋的接长等符合钢筋混凝土构件的构造要求。桩板式（抗滑桩）挡土墙施工过程6、加筋挡土墙

图示加筋挡土墙定义：加筋挡土墙由面板、拉筋组成。依靠填土、拉筋之间的摩擦力使填土与拉筋结合成一个整体。工

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例加筋挡土墙特点：

(1)结构轻，刚度大。(2)设计、施工简单。适用范围：加固河堤、路堤、围堰等。7、土钉墙

图示土钉墙

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例土钉墙

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例土钉墙

定义：土钉是一种原位加筋技术，即在土中敷设拉筋而使土体的力学性能得以改善的土工加固方法。土钉墙由被加固土体、放置在土中的土钉体和护面板组成。土钉墙

特点：(1)施工设备轻便、操作方法简单；(2)结构轻巧，柔性大，有非常好的抗震性能和延性；(3)施工不需单独占用场地；(4)材料用量和工程量少，工程造价低；(5)施工速度快，基本不占用施工工期。(6)变形稍微大于预应力锚杆的变形；适用范围：可用于边坡的稳定，特别适合于有一定粘性的砂土和硬粘土。作为土体开挖的临时支护和永久性挡土结构，高度一般不大于l5m；也可用于挡土结构的维修、改建与加固。土钉墙受力原理：

天然土体通过土钉的就地实施加固并与喷射混凝土护面板相结合，形成一个类似重力式的挡土墙，以此抵抗墙后传来的土压力和其他作用力，从而使得挖方坡面稳定。土钉依靠与土体接触界面上的粘结力、摩阻力和周围土体形成复合土体，土钉在土体发生变形的条件下被动受力，通过其受拉作用对土体进行加固。而土钉间土体的变形则由护面板予以约束。土钉墙基本构造(1)土钉墙一般用于高度在15m以下的边坡开挖工程，常用高度为6～12m，斜面坡度一般为70～90度。(2)土钉墙采取自上而下分层修建的方式，分层开挖的最大高度取决于土体可以直立而不破坏的能力，砂性土为0.5～2.0m，粘性土可以适当增大一些。(3)分层开挖高度一般与土钉竖向间距相同，常用1.5m。(4)分层开挖的纵向长度，取决于土体维持不变形的最长时间和施工流程的相互衔接，多为10m左右。(5)土钉孔直径D及间距，根据土钉直径和成孔方法选定土钉孔径D，一般取D=70～200mm，常用的孔径为120~150mm。可按(6～12)D选土钉行、列距。土钉墙其它构造(1)护面板通常用50～l00mm厚的钢筋网喷射混凝土做成，钢筋直径为6~8mm，网格尺寸为200~300mm。(2)喷射混凝土强度等级不应低于C20，与土钉连接处的混凝土层内应加设局部钢筋网以增加混凝土的局部承压能力。(3)为了分散土钉与喷射混凝土护面板处的应力，在螺帽下垫以承压钢板，尺寸一般为20cm×20cm，厚度约为8～15mm，也可用预制混凝土板作为护面板。(4)对于永久工程，喷射混凝土护面板的厚度不少于150～250mm，分两次喷成。土钉墙（土钉类型）(1)钻孔注浆钉：最常用的一种类型，它是通过钻孔、置入钢筋、注浆、补浆来设置的。整个土钉体是由钢筋和外裹的水泥砂浆(有时用细石混凝土和水泥净浆，特殊情况下也可使用树脂等材料)组成。用作土钉的钢筋直径一般为25~35mm，钻孔直径为75～150mm。土钉钢筋与喷射混凝土护面板应连接牢固。(2)击入钉：把作为土钉的角钢、圆钢(常为螺纹钢筋)或钢管用振动冲击钻或液压锤直接击入土中，不需注浆，土钉长度一般不超过6m。(3)注浆击入钉：用端部密封、周面带孔的钢管作为土钉，击人后从管内注浆并透过壁孔将浆体渗透到周围土体。(4)高压喷射注浆击入钉：利用高频(约70Hz)冲击锤将具有中孔的土钉击入土中，同时以一定的压力(20MPa)将水泥浆从土钉端部的喷嘴射出，起润滑作用并渗入周围土体，提高土钉与土体的粘结力。(5)气动射击钉：以高压气体为动力，作用于土钉的外部扩大端，直接将土钉射入土中。可以采用圆钢或钢管，直径为25~38mm，长度为3～6m。土钉墙成孔:采用人工洛阳铲成孔

土钉墙成孔:

机械钻孔

土钉墙

采用φ6.5单排双向间距200mm的钢筋网片，钢筋网片用插入土中的钢筋固定，与坡面间隙3～5cm，相邻网片搭接长度不小于300mm，钢筋网片通过加强筋与土钉连接成一个整体。土钉墙喷射砼

喷砼顺序一般“先锚后喷”，土质条件不好时采取“先喷后锚”，喷射作业时，空压机气压0.2～0.5MPa，喷头水压不应小0.15

MPa，喷射距离控制在0.6～1.0m，为保证喷射砼厚度达到规定值，在坡壁上垂直打入短钢筋作为厚度控制标志。砼的初凝时间和终凝时间分别控制在5min和10min左右，喷射厚度为80～100mm。第三部分、边坡治理原则1、优先考虑放坡方式（削坡和减重）；

2、大高差时宜分阶设置挡墙；

3、尽量避免出现高切坡（或深基坑）；

4、根据场地条件组合使用各种形式的支挡措施。1、优先考虑放坡方式

在场地情况允许时，按照一定坡率通过放坡方式处理边坡是一种直接消除边坡滑移动力的主动处理方式，设计施工简单，又因为不需增加砌筑或者混凝土等附加工程，工期较短，成本较低；适合边坡永久和临时治理，所以在滑坡治理时应优先考虑或者组合使用这种方式。

2、大高差时宜分阶设置挡墙

挡土墙属于土体支护措施中的被动措施，挡墙高度和治理成本并不是简单地线性比例关系，其高度达到一定阶段后再继续增加会带来边坡的治理难度、危险性和经济成本的急剧增大，所以当边坡较高时宜分阶处理。

重力式挡土墙的单阶经济高度为3~5米；

悬臂式挡土墙的单阶经济高度为6~8米；3、尽量避免出现高切坡（或深基坑）

（1）高边