大学城复线隧道项目施工图-挡土墙计算书(第二册)

大学城复线隧道项目

工程编号：2017Y269

施工图

挡土墙

计

算

书

2020年6月

目录

1、工程概况......................................................................1

2、设计依据及规范................................................................1

2.1设计依据.....................................................................1

2.2设计遵循的主要规范..........................................................1

3、设计参数......................................................................2

3.1岩土参数设计建议值............................................................2

4,设计方案......................................................................1

5、重力式挡墙....................................................................1

6,衡重式挡墙验算...............................................................11

7、总结.........................................................................25

1、工程概况

大学城复线隧道工程西起于坪山大道西山立交，向东延伸穿越中梁山，止

于内环红槽房立交。

线路全长约5.9km,主要工程包括特长隧道1座（大学城复线隧道，长4.1km）,

互通式立交1座（红槽房立交），沿山立交本次仅进行规划控制、不纳入本项目

实施。

本项目施工图设计文件共分为三册：第一册为道路起点至隧道K3+500段

（YK0+900-YK3+500）；第二册为隧道K3+500至沿山立交段（YK3+500-YK5+200）;

第三册沿山立交至道路终点段（YK5+200-YK6+840）。

本册为第二册挡墙稳定验算计算书，本次设计采用理正岩土6.50

2、设计依据及规范

2.1设计依据

1）与业主签订的设计合同

2）《重庆市城乡总体规划（2007-2020年）》（2014年深化）；

3）《重庆市主城区综合交通规划（2005-2020）》；

4）大学城复线隧道工程初步设计的批复（渝建初设[2020]18号2020.5.25）

5）大学城复线隧道工程隧道纵坡调整专项论证专家评审意见（2020.4.15）

6）重庆大学城复线隧道与铁路交叉工程设计方案技术咨询报告专家评审意

见（2020.4.10）

7）道路沿线地块已发红线资料；

8）大学城复线隧道实测1：500地形图；

9）坪山大道施工图资料；

10）大学城复线隧道工程岩土工程详细勘察报告（重庆市勘测院,2018.10）；

11）《大学城复线隧道项目高边坡方案设计安全专项论证意见》（2018.08）；

2.2设计遵循的主要规范

1）《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）

2）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）

3)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)

4)《混凝土质量控制标准》(GB50164—2011)

5)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)(2015年版)

6)《通用硅酸盐水泥》(GB175—2007)

7)《混凝土强度检验评定标准》(GB/T50107-2010)

8)《公路路基设计规范》(JTGD30-2015)

9)《公路桥涵地基及基础设计规范》(JTD63-2007)

10)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTGD62-2004)

11)《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)

12)《地下工程地质环境保护技术规范》DBJ50/T-189-2014

13)相关国家工程建设技术标准强制性条文。

3、设计参数

3.1岩土参数设计建议值

⑴岩土体的物性指标取平均值。

⑵地基承载力基本容许值根据试验成果查《公路桥涵地基与基础设计规范》

(JTGD63-2007)和地区经验综合确定。

⑶岩体抗剪、抗拉强度、变形参数标准值根据⑶岩体抗剪、抗拉强度、变形

参数标准值根据试验成果按《市政工程地质勘察规范》DBJ50-174-2014进行折

减，岩体粘聚力c为岩块标准值的0.3倍,岩体内摩擦角0为岩块标准值的0.9倍，

时间效应系数取l.Oo岩体抗拉强度取岩块标准值的0.4倍。岩体弹性模量、变

形模量取岩块平均值的0.7倍；岩体柏松比取岩块平均值。

⑷围岩弹性抗力系数根据《公路隧道设计规范》JTGD70-2014规范，按围岩

级别确定，III级围岩建议取600MPa/m,IV级围岩建议取250MPa/m,V级围

岩建议取120MPa/mo

⑸岩土体与锚固体极限粘结强度标准值取值按《建筑边坡工程技术规范》

GB5O33O-2O13表8.2.3-2及表8.2.3-3取值。

⑹岩土界面抗剪强度参数在粘土抗剪参数的基础上适当折减(内摩擦角折减

系数取0.9,内粘聚力折减系数取0.75)。

⑺红黏土取值参考中梁山邻近隧道工程提经验值。

2

⑻此处仅提供进出洞口岩土体的地基承载力特征值以供管理用房、挡墙等建

构筑使用；地基极限承载力标准值按《市政工程地质勘察规范》DBJ50-174-2014,

第14.3.1〜14.3.3条取值，对土质地基修正系数以取0.8,岩质地基地基条件系

数取1.1；地基承载力特征值按《建筑地基基础设计规范》DBJ50-047-2016第4.2.6

条取值。

⑼其它参数根据试验成果或地区经验，结合本工程的特征确定。

3

岩石单轴极限抗压强

岩土体抗剪强度岩土体与锚围岩

度标准值地基承载力地基极限承载水平抗力系数

重度固体极限粘国建与与.摩地基承载力

里程地层岩性基本容许值弹性模弹性抗力系力比例系数

（kN/m3）自然值饱和值内摩擦角内聚力结强度标准泊松比抗拉强度擦系数特征值（kPa）

（kPa）於数标准值（kPa）（MN/m4）

（MPa）（MPa）收0）C（kPa）值（kPa）从（kPa）

（MPa）（MPa/m）

K0+900-K1+200

层面1230

（进洞口段）

裂隙面1850

K5+100-K5+200

8.0*（天然）22.0”（天然）

（出洞口段）岩土界面

6.0*（饱和）15.0*（饱和）

K0+900-K1+20019.6（天然）8.7（天然）29.8（天然）

粉质粘土180400.2032016012

K5+I00-K5+20020*（饱和）6.9（饱和）20.3（饱和）

22”（天然）24（天然）12（天然）

崩坡积块石土200*160*0.35500*250*16

KI+125-K1+19822-7*（饱和）22*（饱和）8*（饱和）

K5+I25〜K5+20020*（天然）25”（天然）10*（天然）

人工填土90*60*（）.25160*80*8

21*《饱和22*（饱和）7*（饱和）

19.5*（天然）11（天然）40（天然）

KI+8I0-K4+225红黏土16050*0.2320*160*12

20*（饱和8*（饱和）30*（饱和）

K0+900-K1+200

（进洞口段）强风化基岩25.5*2（X）10*40*2（X）400*1200.35600200

K5+100-K5+200

4

岩石单轴极限抗压强

岩土体抗剪强度岩土体与锚围岩

度标准值地基承载力地基极限承载水平抗力系数

重度固体极限粘国建与与.摩地基承载力

里程地层岩性基本容许值弹性模弹性抗力系力比例系数

(kN/m3)自然值饱和值内摩擦角内聚力结强度标准泊松比抗拉强度擦系数特征值(kPa)

(kPa)於数标准值(kPa)(MN/m4)

(MPa)(MPa)收0)C(kPa)值(kPa)从(kPa)

(MPa)(MPa/m)

(出洞口段)

泥岩25.42.21.880028.0*171*310890*12()0.3944*0.42420800

K0+900-K1+070自流井组

泥灰岩27.321.5*14.0*250033.9*519*9502942*7000.34292*0.5236507800

5

4、设计方案

本项目隧道K3+500至沿山立交段共有一段挡墙其布置如下

表所示。

表4.1挡墙设置分段表

编号桩号位置支护方式

道路右侧绿化区域外

HJ-1#K0+030,0〜K0+220.0重力式、衡重式挡墙

侧

5、重力式挡墙

本次设计重力式挡墙最高选用高度为6m,本次计算选取6m高度做稳定性验

算。

(1)6m高

重力式挡土墙验算［执行标准：公路］

计算项目：重力式挡土墙1

计算时间：2020-06-1410:24:54星期日

原始条件：

墙身尺寸：

墙身高：6.000(m)

墙顶宽：L700(m)

面坡倾斜坡度：1:0.000

背坡倾斜坡度：1:0.500

采用1个扩展墙址台阶:

墙趾台阶bl:0.500(m)

墙趾台阶hl:0.800(m)

墙趾台阶与墙面坡坡度相同

墙底倾斜坡率：0.100:1

物理参数：

与工砌体容重：23.000(kN/m3)

坛工之间摩擦系数：0.400

地基土摩擦系数：0.400

墙身砌体容许压应力：2100.OOO(kPa)

墙身砌体容许弯曲拉应力：280.000(kPa)

墙身砌体容许剪应力：110.000(kPa)

材料抗压极限强度：L600(MPa)

材料抗力分项系数：2.310

系数as:0.0020

场地环境：一般地区

墙后填土内摩擦角：30.000(度)

墙后填土粘聚力：0.000(kPa)

墙后填土容重：19.000(kN/m3)

墙背与墙后填土摩擦角：15.000(度)

地基土容重：18.000(kN/m3)

修正后地基承载力特征值：500.000(kPa)

地基承载力特征值提高系数：

墙趾值提高系数：1.200

墙踵值提高系数：1.300

平均值提高系数：1.000

墙底摩擦系数：0.300

地基土类型：土质地基

地基土内摩擦角：30.000(度)

土压力计算方法：库仑

坡线土柱：

坡面线段数：1

折线序号水平投影长(m)竖向投影长(m)换算土柱数

18.0000.0001

第1个：定位距离-1.700(m)城-A级

坡面起始距离：0.000(m)

地面横坡角度：0.000(度)

填土对横坡面的摩擦角：35.000(度)

墙顶标高：0.000(in)

挡墙分段长度：10.000(加)

荷载组合信息：

结构重要性系数：L000

2

荷载组合数：1

第1种情况：组合1

组合系数：1.100

1.挡土墙结构重力分项系数=0.900J

2.墙顶上的有效永久荷载分项系数=1.200V

3.墙顶与第二破裂面间有效荷载分项系数=1.400V

4.填土侧压力分项系数=1.400V

5.车辆荷载引起的土侧压力分项系数=1.400V

［土压力计算］计算高度为6.547(m)处的库仑主动土压力

无荷载时的破裂角=23.724(度)

城-A级

路基面总宽=8.000(m),路肩宽=-1.700(m)安全距离=0.600(m)

单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离=0.350(m),车与车之间距离=0.600(m)

经计算得，路面上横向可排列此种车辆4列

布置宽度=6.151(m)

布置宽度范围内车轮及轮重列表：

第1列车

中点距全部破裂体

轮号路边距离(m)轮宽(m)轮压(kN)上轮压(kN)

01-1.1000.25030.00030.000

020.7000.25030.00030.000

03-1.1000.60070.00070.000

040.7000.60070.00070.000

05-1.1000.60070.00070.000

060.7000.60070.00070.000

07-1.1000.600100.000100.000

080.7000.600100.000100.000

09-1.1000.60080.00080.000

100.7000.60080.00080.000

第2列车

中点距全部破裂体

轮号路边距离(m)轮宽(m)轮压(kN)上轮压(kN)

012.0000.25030.00030.000

023.8000.25030.00030.000

032.0000.60070.00070.000

043.8000.60070.00070.000

052.0000.60070.00070.000

063.8000.60070.00070.000

072.0000.600100.000100.000

083.8000.600100.000100.000

092.0000.60080.00080.000

3

103.8000.60080.00080.000

第3列车

中点距全部破裂体

轮号路边距离(m)轮宽(m)轮压(kN)上轮压(kN)

015.1000.25030.00030.000

026.9000.25030.0000.000

035.1000.60070.00070.000

046.9000.60070.0000.000

055.1000.60070.00070.000

066.9000.60070.0000.000

075.1000.600100.000100.000

086.9000.600100.0000.000

095.1000.60080.00080.000

106.9000.60080.0000.000

布置宽度B0=6.151(m)分布长度L0=21.980(m)荷载值SG=1750.000(kN)

换算土柱高度hO=0.681(m)

按实际墙背计算得到：

第1破裂角：23.724(度)

Ea=274.649(kN)Ex=205.493(kN)Ey=182.222(kN)作用点高度Zy=2.370(m)

因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂面不存在

墙身截面积=21.023(m2)重量=483.533(kN)

(-)滑动稳定性验算

基底摩擦系数=0.300

采用倾斜基底增强抗滑动稳定性,计算过程如下：

基底倾斜角度=5.711(度)

Wn=481.133(kN)En=201.765(kN)Wt=48.113(kN)Et=186.342(kN)

滑移力=138.229(kN)抗滑力=204.869(kN)

滑移验算满足：Kc=1.482>1.300

滑动稳定方程验算：

滑动稳定方程满足：方程值=35.738(kN)>0.0

地基土层水平向：滑移力=205.493(kN)抗滑力=277.088(kN)

地基土层水平向：滑移验算满足：Kc2=1.348>1.300

(二)倾覆稳定性验算

相对于墙趾点，墙身重力的力臂Zw=2.271(m)

相对于墙趾点，Ey的力臂Zx=4.288(m)

相对于墙趾点，Ex的力臂Zy=1.823(m)

验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定性

倾覆力矩=374.626(kN-m)抗倾覆力矩=1879.321(kN-m)

倾覆验算满足：K0=5.017>1,500

4

倾覆稳定方程验算：

倾覆稳定方程满足：方程值=1447.852(kN-m)>0.0

(三)地基应力及偏心距验算

基础类型为天然地基，验算墙底偏心距及压应力

取倾斜基底的倾斜宽度验算地基承载力和偏心距

作用于基础底的总竖向力=682.898(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=1504.695(kN-m)

基础底面宽度B=5.501(m)偏心距e=0.547(m)

基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn=2.203(m)

基底压应力：趾部=198.219踵部=50.063(kPa)

最大应力与最小应力之比=198.219/50.063=3.959

作用于基底的合力偏心距验算满足：e=0.547<=0.167*5.501=0.917(m)

墙趾处地基承载力验算满足：压应力=198.219<=600.000(kPa)

墙踵处地基承载力验算满足：压应力=50.063<=650.000(kPa)

地基平均承教力验算满足：压应力=124.141<=500.000(kPa)

(四)基础强度验算

基础为天然地基，不作强度验算

(五)墙底截面强度验算

验算截面以上，墙身截面积=19.600(m2)重量=450.800(kN)

相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw=2.177(m)

相对于验算截面外边缘，Ey的力臂Zx=4.288(m)

相对于验算截面外边缘，Ex的力臂Zy=1.823(m)

［容许应力法］:

法向应力检算：

作用于验算截面的总竖向力=633.022(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=1388.236(kN-m)

相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=2.193(m)

截面宽度B=5.200(m)偏心距el=0.407(m)

截面上偏心距验算满足:el=0.407<=0.250*5.200=1.300(m)

截面上压应力：面坡=178.899背坡=64.571(kPa)

压应力验算满足：计算值=178.899<=2100.000(kPa)

5

切向应力检算:

剪应力验算满足:计算值=-9.176<=110.000(kPa)

［极限状态法］:

重要性系数Y0=1.000

验算截面上的轴向力组合设计值Nd=726.913(kN)

轴心力偏心影响系数ak=0.933

挡墙构件的计算截面每沿米面积A=5.200(m2)

材料抗压极限强度Ra=1600.000(kPa)

坛工构件或材料的抗力分项系数Yf=2.310

偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数Wk=1.000

计算强度时：

强度验算满足：计算值=726.913<=3361.251(kN)

计算稳定时：

稳定验算满足：计算值=726.913<=3361.251(kN)

(六)台顶截面强度验算

［土压力计算］计算高度为5.200(nO处的库仑主动土压力

无荷载时的破裂角=23.724(度)

城-A级

路基面总宽=8.000(m),路肩宽=T.700(m)安全距离=0.600(m)

单车车辆外侧车轮中心到车辆边缘距离=0.350(m),车与车之间距离=0.600(m)

经计算得，路面上横向可排列此种车辆4列

布置宽度=4.885(m)

布置宽度范围内车轮及轮重列表：

第1列车

中点距全部破裂体

轮号路边距离(m)轮宽(m)轮压(kN)上轮压(kN)

01-1.1000.25030.00030.000

020.7000.25030.00030.000

03-1.1000.60070.00070.000

040.7000.60070.00070.000

05-1.1000.60070.00070.000

060.7000.60070.00070.000

07-1.1000.600100.000100.000

080.7000.600100.000100.000

09-1.1000.60080.00080.000

100.7000.60080.00080.000

第2列车:

6

中点距全部破裂体

轮号路边距离(m)轮宽(m)轮压(kN)上轮压(kN)

012.0000.25030.00030.000

023.8000.25030.00030.000

032.0000.60070.00070.000

043.8000.60070.00070.000

052.0000.60070.00070.000

063.8000.60070.00070.000

072.0000.600100.000100.000

083.8000.600100.000100.000

092.0000.60080.00080.000

103.8000.60080.00080.000

3列车：

中点距全部破裂体

轮号路边距离(m)轮宽(m)轮压(kN)上轮压(kN)

015.1000.25030.0000.000

026.9000.25030.0000.000

035.1000.60070.0009.945

046.9000.60070.0000.000

055.1000.60070.0009.945

066.9000.60070.0000.000

075.1000.600100.00014.206

086.9000.600100.0000.000

095.1000.60080.00011.365

106.9000.60080.0000.000

布置宽度B0=4.885(m)分布长度L0=2L202(m)荷载值SG=1445.461(kN)

换算土柱高度hO=0.734(m)

按实际墙背计算得到：

第1破裂角：23.724(度)

Ea=183.910(kN)Ex=137.602(kN)Ey=122.019(kN)作用点高度Zy=L924(m)

因为俯斜墙背，需判断第二破裂面是否存在，计算后发现第二破裂而不存在

［强度验算］

验算截面以上，墙身截面积=15.600(m2)重量=358.800(kN)

相对于验算截面外边缘，墙身重力的力臂Zw=1.594(m)

相对于验算截面外边缘，Ey的力臂Zx=3.338(m)

相对于验算截面外边缘，Ex的力臂Zy=1.924(m)

［容许应力法］:

法向应力检算：

作用于验算截面的总竖向力=480.819(kN)作用于墙趾下点的总弯矩=714.393(kN-m)

相对于验算截面外边缘，合力作用力臂Zn=1.486(m)

截面宽度B=4.300(m)偏心距el=0.664(m)

截面上偏心距验算满足：el=0.664<=0.250*4.300=1.075(m)

7

截面上压应力：面坡=215.453背坡=8.184(kPa)

压应力验算满足:计算值=215.453<=2100.000(kPa)

切向应力检算：

剪应力验算满足：计算值=-12.727〈=110.000(kPa)

［极限状态法］：

重要性系数y0=1.000

验算截面上的轴向力组合设计值Nd=543.121(kN)

轴心力偏心影响系数ak=0.757

挡墙构件的计算截面每沿米面积A=4.300(m2)

材料抗压极限强度Ra=1600.000(kPa)

垮工构件或材料的抗力分项系数yf=2.310

偏心受压构件在弯曲平面内的纵向弯曲系数UJk=1.000

计算强度时：

强度验算满足：计算值=543.121<=2253.996(kN)

计算稳定时：

稳定验算满足：计算值=543.121<=2253.996(kN)

各组合最不利结果

(-)滑移验算

安全系数最不利为：组合1(组合1)

抗滑力=204.869(kN),滑移力=138.229(kN)»

滑移验算满足：Kc=1.482>1.300

滑动稳定方程验算最不利为：组合1(组合1)

滑动稳定方程满足：方程值=35.738(kN)>0.0

安全系数最不利为：组合1(组合1)

抗滑力=277.088(kN),滑移力=205.493(kN)»

8

地基土层水平向：滑移验算满足：Kc2=1.348>1.300

（二）倾覆验算

安全系数最不利为：组合1（组合1）

抗倾覆力矩=1879.321（kN-M）,倾覆力矩=374.626（kN-m）.

倾覆验算满足：K0=5.017>1,500

倾覆稳定方程验算最不利为：组合1（组合1）

倾覆稳定方程满足:方程值=1447.852（kN-m）>0.0

（三）地基验算

作用于基底的合力偏心距验算最不利为：组合1（组合1）

作用于基底的合力偏心距验算满足：e=0.547<=0.167*5.501=0.917（m）

墙趾处地基承载力验算最不利为：组合1（组合1）

墙趾处地基承载力验算满足：压应力=198.219<=600.000（kPa）

墙踵处地基承教力验算最不利为：组合1（组合1）

墙踵处地基承教力验算满足：压应力=50.063<=650.000（kPa）

地基平均承载力验算最不利为：组合1（组合1）

地基平均承载力验算满足：压应力=124.141<=500.000（kPa）

（四）基础验算

不做强度计算。

（五）墙底截面强度验算

［容许应力法］:

截面上偏心距验算最不利为：组合1（组合1）

截面上偏心距验算满足:el=0.407<=0.250*5.200=1.300（m）

压应力验算最不利为：组合1（组合1）

9

压应力验算满足：计算值=178.899<=2100.000（kPa）

拉应力验算最不利为：组合1（组合D

拉应力验算满足：计算值=0.000<=280.000（kPa）

剪应力验算最不利为：组合1（组合1）

剪应力验算满足:计算值=-9.176<=110.000（kPa）

［极限状态法］：

强度验算最不利为：组合1（组合1）

强度验算满足:计算值=726.913<=3361.251（kN）

稳定验算最不利为：组合1（组合1）

稳定验算满足:计算值=726.913<=3361.251（kN）

（六）台顶截面强度验算

［容许应力法］：

截面上偏心距验算最不利为：组合1（组合1）

截面上偏心距验算满足：el=0.664<=0.250*4.300=1.075（m）

压应力验算最不利为：组合1（组合1）

压应力验算满足:计算值=215.453<=2100.000（kPa）

拉应力验算最不利为：组合1（组合1）

拉应力验算满足：计算值=0.000〈=280.000（kPa）

剪应力验算最不利为：组合1（组合1）

10

剪应力验算满足：计算值=-12.727<=110.000(kPa)

［极限状态法］：

强度验算最不利为：组合1(组合1)

强度验算满足：计算值=543.121<=2253.996(kN)

稳定验算最不利为：组合1(组合1)

稳定验算满足：计算值=543.121〈=2253.996(kN)

6、衡重式挡墙验算

本次计算选取HJT#挡墙最大高度10m进行验算。

衡重式挡土墙验算［执行标准：公路］

计算项目：衡重式挡土墙1

计算时间:2020-06-1511:08:07星期一

原始条件:

墙身尺寸：

墙身总高：10.000(m)

上墙高：4.000(m)

墙顶宽