重力式挡墙设计.doc

大庄二级公路重力式挡土墙设计毕业设计第1章 绪论1.1 毕业设计的目的和意义毕业设计是本科教育中的重要教学环节，是学生在校期间一次较为系统的综合能力训练，是前面各个教学环节的继续、深化和拓展，是培养我们综合素质和工程实践能力的重要阶段。也是学生获准毕业及获得学位的重要条件。毕业设计的目的是培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能，提高分析与解决实际问题的能力。通过毕业设计工作，培养学生调查研究、查阅文献资料、方案设计、工程设计、计算、绘图等能力，提高学生外文阅读能力及计算机应用能力，训练学生撰写论文或设计说明书、计算书的能力以及语言表达、逻辑思维能力，同时培养学生理论联系实际的工作作风、严谨的科学态度和敢于创新的精神。1.2 挡土墙概述公路挡土墙是用来支承路基填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳的一种构造物。在路基工程中，挡土墙可用以稳定路堤和路堑边坡，减少土石方工程量和占地面积，防止水流冲刷路基，并经常用于整治坍方、滑坡等路基病害。路基在遇到下列情况时可考虑修建挡土墙：（1） 陡坡地段；（2） 岩石风化的路堑边坡地段；（3） 为避免大量挖方及降低边坡高度的路堑地段；（4） 可能产生塌方、滑坡的不良地质地段；（5） 高填方地段；（6） 水流冲刷严重或长期受水浸泡的沿河路基地段；（7） 为节约用地、减少拆迁或少占农田的地段。1.3 挡土墙分类及用途路基工程中，挡土墙的建筑费用较高，故路基设计时，应与其他可能的工程方案进行技术经济比较，择优选定。公路工程中的挡土墙主要按下述几种方法进行分类。按照挡土墙设置的位置，挡土墙可分为：路堑墙、路堤墙、路肩墙和山坡墙等类型，如图1.1所示。图1.1设置挡土墙大的位置图a）路堑墙 b）路堤墙（虚线为路肩墙）c）路肩墙d）浸水挡土墙e）山坡挡土墙f）抗滑挡土墙按照结构形式，挡土墙可分为：重力式挡土墙、锚定式挡土墙、薄壁式挡土墙、加筋土挡土墙等。按照墙体材料，挡土墙可分为：石砌挡土墙、混凝土挡土墙、钢筋混凝土挡土墙、钢板挡土墙等。挡土墙各部分名称如（图1.1a)所示。靠回填土或山体的一侧面称为墒背；外露的一侧面称为墙面也称墙胸；墙的顶面部分称为墙顶；墙的底面部分称为基底或墙底；墙面与墙底的交线称为墙趾；墙背与墙底的变线称为墙踵；墙背与铅垂线的夹角称为墙背倾角a。挡土墙设置位置不同，其用途也不相同。路堑墙设置在路堑边坡底部，主要用于支撑开挖后不能自行稳定的山坡，同时可减少挖方数量，降低挖方边坡的高度(图1-1a)。路堤墙设置在高填土路提或陡坡路堤的下方，可以防止路堤边坡或路堤沿基底滑动，同时可以收缩路堤坡脚，减少填方数量，减少拆迁和占地面积(图1-1b)。路肩墙设置在路肩部位，墙顶是路肩的组成部分，其用途与路堤墙相同。它还可以保护临近路线的既有的重要建筑物(图1-1c)。沿河路堤，在傍水的一侧设置挡土墙，可以防止水流对路基的冲刷和侵蚀，也是减少压缩河床的有效措施(图1-1d)。山坡墙设置在路堑或路堤上方，用于支撑山坡上可能坍滑的覆盖层、破碎岩层或山体滑坡(图1-1e、图1-1f)。1.4 挡土墙适用条件挡土墙类型的划分方法较多，一般以挡土墙的结构形式分类为主，常见的挡土墙形式有：重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、加筋土式、锚杆式和锚定板式。各类挡土墙的适用范围取决于墙址地形、工程地质、水文地质、建筑材料、墙的用途、施工方法、技术经济条件及当地的经济等因素。1.3.1重力式挡土墙重力式挡土墙一般由块石或混凝土材料砌筑。重力式挡土墙是靠墙身自重保证墙身稳定的，因此，墙身截面较大，适用于小型工程，通常墙高小于8米，但结构简单，施工方便，能就地取材，因此广泛应用于实际工程中。1.3.2悬臂式挡土墙当地基土质较差或缺少石料而墙又较高时，通常采用悬臂式挡土墙，一般设计成L型（图1.2a），由钢筋混凝土建造，墙的稳定性主要依靠墙踵悬臂以上土重来维持。墙体内设置钢筋以承受拉应力，故墙身截面较小。1.3.3扶壁式挡土墙由墙面板、墙趾板、墙踵板和扶肋组成，即沿悬臂式挡土墙的墙长方向，每隔一定距离增设一道扶肋，把墙面板和墙踵板连接起来。（图1.2b）适用于缺乏石料的地区或地基承载力较差的地段。当墙高较高时，比悬臂式挡土墙更为经济。图1.2 a）悬臂式挡土墙b）扶壁式挡土墙1.3.4锚定板及锚杆式挡土墙锚定板挡土墙是由预制的钢筋混凝土立柱、墙面、钢拉杆和埋置在填土中的锚定板在现场拼装而成（图1.3a），依靠填土与结构的相互作用力维持其自身稳定。与重力式挡土墙相比，具有结构轻、柔性大、工程量少、造价低、施工方便等优点，特别适合用于地基承载力不大的地区。设计时，为了维持锚定板挡土墙结构的内力平衡，必须保证锚定板结构周围的整体稳定和土的摩阻力大于由土自重和荷载产生的土压力。锚杆式挡土墙是利用嵌入坚实岩层的灌浆锚杆作为拉杆的一种挡土结构。（图1.3b）图1.3锚定式挡土墙图a）锚杆式挡土墙图b）锚定板式挡土墙图1.3.5加筋土挡土墙由墙面板、拉筋和填土三部分组成，借助于拉筋于填土间的摩擦作用，把土的侧压力传给拉筋，从而稳定土体。即是柔性结构，可承受地基较大的变形；又是重力式结构，可承受荷载的冲击、振动作用。施工简便、外形美观、占地面积小、而且对地基的适应性强。适用于缺乏石料的地区和大型填方工程。图1.4加筋土挡土墙图1.3.6 土钉墙土钉墙是有面板、土钉与边坡相互作用形成的支挡结构。它适用于一般地区土质及破碎软岩质地段，也可置于桩板挡土墙之间支挡岩土以保证边坡稳定。土钉墙面层为喷射混凝土中间夹钢筋网，土钉要和面板有效连接，外端设钢垫板或加强钢筋通过螺丝端杆锚具或焊接进行连接。第2章 工程概况2.1 工程概况及设计条件大庄二级公路在桩号 K2+150K2+200 段为填方路堤，为保证路堤边坡稳定，少占地拆迁，故设置路堤挡土墙，拟采用重力式挡土墙。1、K2+150K2+200路堤段，地表较平坦，其中K2+150地面标高为170.3m，K2+200处地面标高为170.4m；2、挡土墙在横断面上的布置及经验尺寸见图示；3、地基为密实的硬塑亚粘土，其容许承载力=300KPa，基地摩阻系数f=0.5；4、墙后填料的容重，计算内摩擦角；5、墙体材料5号砂浆砌筑30号片石，其容重，填料与墙背间的摩擦角(1/22/3)30；6、荷载：计算荷载汽车-20级，验算荷载挂车-100kPa7、挡土墙分段长度为12m。图2.1重力式挡土墙横断面布置图（尺寸单位：m）2.2 挡土墙的方案设计该路堤挡土墙工程的总体方案是：在保证工程质量的前提下，为保证路堤边坡稳定，少占地拆迁，故设置路堤挡土墙。综合分析考虑建筑场地的地理地质条件及工程特性，确定最为合理的挡土墙形式为重力式挡土墙，故拟采用重力式挡土墙。为了确保设计的科学合理，将对这重力式挡土墙进行设计计算，确定其结构形式，截面尺寸、稳定性等。第3章 公路重力式挡土墙的设计3.1 边坡稳定性分析为了准确把握拟建挡土墙后土体的稳定性及土压力情况，首先要对边坡进行稳定性分析。由设计给定的工程地质条件可知，拟建的挡土墙后土体其粘聚力为零，即该土坡为无粘性土土坡，必须按照无粘性土土坡的稳定性分析方法进行分析。无粘性土形成的土坡，产生滑坡时其滑动面近似于平面，常用直线滑动面分析土坡的稳定性。均质的无粘性土坡颗粒间无粘聚力，只要坡面上的土体能保持稳定，那么整个土坡便是稳定的。土坡的稳定性用土坡稳定安全系数来表示，抗剪力与抗切拉之比即为土坡稳定安全系数： (3.1)根据规范，边坡工程等级为二级的土坡，采用直线式滑动法分析的土坡，安全稳定系数K取1.30，故该土坡的稳定坡角可以求出： (3.2)其中 为土坡的安全稳定坡角。显然，所得的稳定坡角较小，与实际条件中约为的边坡相距甚大，因此该土坡是不稳定的，为了得到一个稳定的土坡，若不采取挡墙支护，则需要放缓坡，而实际的工程地质条件给定的坡高较高，放缓坡所需要的挖方量巨大，明显不经济，所以放缓坡不合适，必须采取挡墙支护。3.2 重力式挡土墙的设计重力式挡土墙是以墙身自重来维持挡土墙在土压力作用下的稳定，它是我国目前最常用的一种挡土墙形式。重力式挡土墙多用砂浆砌片石砌筑，缺乏石料地区有时可用混凝土预制块作为砌体，也可直接用混凝土浇筑，一般不配钢筋，或只在局部范围配置少量钢筋，这种挡土墙形式简单，施工方便，可就地取材，适用性强，因而应用广泛。常用的重力式挡土墙，一般由墙身、基础、排水设施和沉降、伸缩缝等几部分组成。3.2.1墙身1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、俯斜式等几种如图3.1所示。图3.1重力式挡土墙横断面形式图a）仰斜b）垂直c）俯斜以仰斜、垂直和俯斜式三种不同的墙背所受的土压力分析，在墙高和墙后填料等条件相同时，仰斜墙背所受的土压力为最小，垂直墙背次之，俯斜墙背较大；因此仰斜式的墙身断面较经济。用于路堑墙时，墙背与开挖的临时边坡较贴合，开挖量与回填量均较小。但当墙趾处地面横坡较陡时，采用仰斜式墙背会增加墙高，断面增大。故仰斜墙背适用于路堑墙及墙趾处地面平坦的路肩墙或路堤墙。仰斜墙背的坡度愈缓，所受的土压力愈小，但施工愈困难，故仰斜墙背的坡度不宜缓于1：0.3。俯斜墙背所受的土压力较大，相对而言，俯斜墙背的断面比仰斜式要大。但当地面横坡较陡时，俯斜式挡土墙可采用陡直的墙面，从而减小墙高。俯斜墙背的坡度缓些固然对施工有利，但所受的土压力亦随之增加，致使断面增大，因此墙背坡度不宜过缓，通常控制a2148(即1：0.4)。垂直墙背的持点介于仰斜和俯斜墙背之间。2墙面墙面一般为平面，墙面坡度除应与墙背的坡度相协调外，还应考虑到墙趾处地面的横坡度(影响挡土墙的高度)。当地面横坡度较陡时，墙面可直立或外斜1：0.051：0.20，以减少墙高；当地面横坡平缓时，一般采用1：0.201：0.35较为经济。3墙顶重力式挡土墙可采用浆砌或干砌圬工。墙顶最小宽度，浆砌时边不小于50cm；干砌时应不小于60cm。干砌挡土墙的高度一般不宜大于6m。浆砌挡土墙墙顶应用5号砂浆抹平，或用较大石块砌筑，并勾缝。浆砌路肩墙墙顶宜采用粗料石或混凝土做成顶帽，厚度取40cm。干砌挡土墙顶部50cm厚度内，宜用5号砂浆砌筑，以求稳定。4护栏为增加驾驶员心理上的安全感，保证行车安全，在地形险峻地段的路肩墙，或墙顶高出地面6m以上且连续长度大于20m的路肩墙，或弯道处的路肩墙的墙顶应设置护栏等防护设施。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。护栏内侧边缘距路面边缘的距离，应满足路肩最小宽度的要求。3.2.2基础地基不良和基础处理不当，往往引起挡土墙的破坏，因此，应重视挡土墙的基础设计。基础设计的程序是：首先应对地基的地质条件作详细调查，必要时须做挖探或钻探，然后再来确定基础类型与埋置深度。1基础类型当地基承载力不足且墙趾处地形平坦时，挡土墙大多数都是直接砌筑在天然地基上的浅基础。为减少基底应力和增加抗倾覆稳定性，常常采用扩大基础，如图3.2a)所示，将墙趾部分加宽成台阶，或墙趾墙踵同时加宽，以加大承压面积。加宽宽度视基底应力需要减少的程度和加宽后的合力偏心距的大小而定，一船不小于20cm。台阶高度按基础材料的刚性角的要求确定，对于砖、片石、块石、粗料石砌体，当用低于5号的砂浆砌筑时，刚性角应不大于35；对混凝土砌体，应不大于40。分的台阶过高，可采用钢筋混凝土底板基础，如图3.2b所示，其厚度由剪力和主拉应力控制。当挡土墙修筑在陡坡上，而地基又为稳定、坚硬的岩石时，为节省圬工和基坑开挖数量，采用台阶型基础，如图3.2c所示。台阶的高宽比应不大于2：1，台阶宽度不宜小于50cm。最下一个台阶的宽度应满足偏心距的有关规定，并不宜小于1.52.0m。如地基有短段缺口(如深沟等)或挖基因难(如局部地段地基软弱等)，可采用拱形基础，如图3.2d)所示，以石砌拱圈跨过，再在其上砌筑墙身。但应注意土压力不宜过大。以免横向推力导致拱圈开裂。设计时应对拱圈予以验算。当地基为软弱土层，如淤泥、软粘土等，可采用砂砾、碎石、矿渣或石灰土等材料予以换填，以扩散基底压应力，使之均匀地传递到下卧软弱土层中。图3.2挡土墙基础形式图a) 扩大基础b）钢筋混凝土底板c）台阶形基础d）拱形基础（纵断面）2基础埋置深度挡土墙基础，应视地形、地质条件埋置足够的深度，以保证挡土墙的稳定性。设置在土质地基上的挡土墙，基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。非冰胀土层中的基础，例如岩石、卵石、砾石、中砂或粗砂等，埋置深度可不受冻深的限制。挡土墙基础设置在岩石上时，应清除表面风化层；当风化层较厚难以全部清除时，可根据地基的风化程度及其相应的容许承载力将基底埋在风化层中。当墙趾前地面横坡较大时，基础埋置深度用墙趾前的安全襟边宽度l来控制，以防地基剪切破坏。襟边宽度见表3.1。表3.1 挡土墙的安全襟边宽度3.2.3排水设施挡土墙的排水处理是否得当，直接影响到挡土墙的安全及使用效果。因此，挡土墙应设置排水设施，以疏干墙后坡料中的水分，防止地表水下渗造成墙后积水，从而使墙身免受额外的静水压力；消除粘性土填料因含水量增加产生的膨胀压力；减少季节性冰冻地区填料的冻胀压力。挡土墙的排水设施通常内地面排水和墙身排水两部分组成。地面排水可设置地面排水沟，引排地面水；夯实回填土顶面和地面松土，防止雨水和地面水下渗，必要时可加设铺砌；对路堑挡土墙墙趾前的边沟应予以铺砌加固，以防止边沟水渗入基础。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。如图3-3所示。泄水孔尺寸可视泄水量大小分别采用5cm10cm、10cm10cm、15cm 20cm的方孔，或直径510cm的圆孔。泄水孔间距一般为23M，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。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。图3.3泄水孔及排水层图干砌挡土墙围墙身透水可不设泄水孔。 挡墙排水孔3.2.4沉降缝和仲缩缝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；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。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。沉降伸缩缝的间距按实际情况面定，对于非岩石地基，宜每隔1015m设置一道沉降伸缩缝；对于岩石地基，其沉降伸缩缝间距可适当增大。沉降伸缩缝的缝宽般为23cm。浆砌挡土墙的沉降伸缩缝内可用胶泥填塞，但在渗水量大、冻害严重的地区，宜用沥青麻筋或沥青木板等材料，沿墙内、外顶三边填塞，填深不宜小于15m；当墙背为填石且冻害不严重时，可仅留空隙，不嵌填料。对于干砌挡土墙，沉降伸缩缝两侧应选平整石料砌筑，使具形成垂直通缝。沉降缝3.3 挡土墙的布置挡土墙的布置是挡土墙设计的一个重要内容，通常是在路基横断面图和墙趾纵断面图上进行，个别复杂的挡土墙尚应作平面布置。3.3.1横向布置横向布置主要是在路基横断面图上进行，其内容有：选择挡土墙的位置、确定断面形式、绘制挡土墙横断面图等。1挡土墙的位置选择路堑挡土墙，大多设置在边沟的外侧。路肩墙应保让路基宽度布设。路堤墙应与路肩墙进行技术经济比较，以确定墙的合理位置。当路堤墙与路肩墙的墙高或圬工数量相近，其基础情况亦相仿时，宜做路肩，因为采用路肩墙可减少填方和占地；但当路堤墙的墙高或圬工数量比路肩墙显著降低，且基础可靠时，则宜做路堤墙。浸水挡土墒应结合河流情况布置，以保持水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。山坡挡土墙应考虑设在基础可靠处，墙的高度应保证墙后墙顶以上边坡的稳定性。2确定断面形式，绘制挡土墙横断面图不论是路堤墙，还是路肩墙当地形陡峻时，可采用俯斜式或衡重式；地形平坦时，则可采用仰斜式。对路堑墙来说，宜采用仰斜式或折线式。挡土墙横断面图的绘制，选择在起讫点、墙高最大处、墙身断面或基础形式变异处，以及其他必须桩号处的横断面图上进行。根据墙身形式、墙高和地基与填料的物理力学指标等设计资料，进行设计或套用标准图，确定墙身断面尺寸，基础形式和埋置深度，布置排水设施，指定墙背填料的类型等。3.3.2纵向布置纵向布置主要在墙趾纵断面图上进行。1确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙与路基或其他结构物的连接方式。路肩墙与路堑连接应嵌入路堑中23m；与路堤连接采用锥坡和路堤衔接；与桥台连接时为了防止墙后回填土从桥台尾端与挡土墙连接处的空隙中溜出，应在台尾与挡土墙之间设置隔墙及接头墙。路堑挡土墙在隧道洞口比结合隧道洞门、翼墙的设置情况平顺衔接；与路堑边坡衔接时，一般将墙顶逐渐降低到2m以下，使边坡坡脚不致于伸人边沟内，有时也可用横向端墙连接。2按地基及地形情况进行分段，布置沉降伸缩缝的位置。3布置各段挡土墙的基础。沿挡土墙长度方向有纵坡时，挡土墙的纵向基底宜做成不大于5的纵坡。当墙址地面纵坡不超过5时基底可按此纵坡市置；若大于5时，应在纵向挖成台阶，台阶的尺寸随地形而变化，但其高宽比不宜大于1：2。地基为岩石时，纵坡虽不大于5，为减少开挖，也可在纵向做成台阶。4.布置泄水孔和护栏(护桩或护墙)的位置，包括数量、尺寸和间距。5.标注各特征断面的桩号，及墙顶、基础、基底、冲刷线、冰冻线相设计洪水位的标高等。3.3.3平面布置对于个别复杂的挡土墙，如高的、长的沿河挡土墙和曲线路段的挡上墙除了横、纵向布置外，还应作平面布置，并绘制平面布置图。在平面图上，应标示挡土墙与路线平面位置的关系，与挡土墙有关的地物、地貌等情况，沿河挡土墙还应标示河道及水流方向，以及其他防护、加固工程等。在挡土墙设计图纸上，应附有简要说明，说明选用挡土墙设计参数的依据，主要工程数量，对材料和施工的要求及注意事项等以利指导施工。1根据具体情况，通过技术和经济比较，确定墙趾位置；2测绘墙趾处的纵向地面线，核对路基横断面图，收集墙趾处的地质和水文等资料；3选择墙后填料，确定填料的物理力学计算参数和地基计算参数；4进行挡土墙断面形式、构造和材料设计，确定有关计算参数；5进行挡土墙的纵向布置；6用计算法或套用标堆图确定挡土墙的断面尺寸；7绘制挡土墙立面、横断面和平面图。3.4墙身构造设计及截面尺寸拟定依据本工程的实际情况及施工经验拟采用仰斜重力式挡土墙。初步拟定断面尺寸：背坡和面坡坡度1：0.25，基底逆坡坡度1：5，墙高3m，墙顶宽0.85m。如图3.4a所示。 （a） （b）图3.4挡土墙截面尺寸图（单位：m）3.5挡土墙基础形式及尺寸拟定挡土墙宜采用明挖基础。挡土墙的埋置深度，应根据持力层的地基承载力、冻结因素确定。土质地基一般不小于0.5m。根据本工程的地质条件，拟定挡土墙的基础长为13m 宽为1m 挡土墙埋置深度为0.5m 为明挖基础类型。3.6车辆荷载的计算作用在填料上的荷载，可近似地按均布荷载考虑，计算时，把荷载换算成与墙后填料相同的均布土层。按车带宽均摊的方法：把车辆荷载换算为条状均布土层，其厚度h0为:式中：-两辆重车（单车道时为一辆重车）的重量或一辆板挂车或一辆履带 车的重量kN;-两辆重车（单车道时为一辆重车），或一辆平板挂车或一辆履带车在挡土墙横向的分布宽度，m；-考虑一辆重车，或一辆平板挂车或一辆履带车在挡土墙纵向长度，m表3.2 各级公路车辆荷载参照表公路等级计算荷载和验算荷载一级汽车-20 挂车-100汽车-15 挂车-80二级汽车-20 挂车-100汽车-15 挂车-80三级汽车-15 挂车-80汽车-10 挂车-50四级汽车-10 挂车-50 表3.3 汽车荷载各项技术指标主要指标单位荷 载 等 级汽车-10级汽车-15级汽车-20级重车主车重车主车重车主车一辆汽车总重量一行汽车中的车辆数目后轴压力前轴压力轴距轮距后（中）轮着地宽、长度前轴轮着地宽、长度车轮外形尺寸（长宽）t辆ttmmmmm15110541.80.5*0.20.25*0.27*2.510不限7341.80.5*0.20.25*0.27*2.520113741.80.6*0.20.3*0.27*2.515不限10541.80.5*0.20.25*0.27*2.53012*1264+1.41.80.6*0.20.3*0.28*2.520不限13741.80.6*0.20.3*0.27*2.5根据本工程的实际情况，要求计算荷载汽车-20级，验算荷载挂车-100kPa。-20级汽车车队纵向如图：3-5，-20级汽车的平面尺寸及横向排列如图：3-6图3.5汽车车队纵向排列图图3.6汽车的平面尺寸及横向排列图 根据本工程的实际情况计算-20级汽车验算挂车-100kPa按车带宽摊推的方法计算本工程的车辆荷载，其计算参数如表3-1,3-2所示，其计算简图如图3-2，3-3所示。-20级汽车：挂车-100kPa:-20级汽车换算土层厚度：由于大于挡土墙的分段长度，挂车-100kPa换算土层厚度：3.7 土压力计算土压力的计算基础为为土的抗剪强度理论。静止土压力的计算主要依据弹性理论方法和经验方法，主动土压力和被动土压力的计算主要依据土体的极限平衡理论，计算方法包括经典的朗肯土压力理论（Rankine，W J M,1857）和库伦土压力理论（Coulomb C A,1776）。这两种土压力理论，尤其是库伦土压力理论在计算主动土压力时具有足够的精确度，因此直到目前为止，仍然是工程中实用的计算方法。然而，土压力的计算是个比较复杂的问题，除了上述理论外，需根据土的土的实际的应力-应变关系，利用数值计算方法，较准确的确定挡土墙位移与土压力之间的定量关系。根据本工程的工程地质条件，库伦土压力的理论最适合计算挡土墙的土压力。因此计算本工程的挡土墙土压力，采用库伦土压力理论。墙体自重:根据拟建挡土墙的条件砂浆砌筑30号片石，填料与墙背间摩擦角为，此处取(1/22/3)30，墙后填土面与水平面夹角=，内摩擦角，挡土墙墙面倾角 。由库伦理论公式计算土压力：3.8 挡土墙稳定性计算3.8.1抗倾覆稳定性验算土压力的水平和垂直分力为：抗倾覆力矩倾覆力矩满足要求，能够保证挡土墙的抗倾覆稳定性。3.8.2抗滑移稳定性验算主动土压力引起垂直基底的法向力平行于基底的力满足要求，能够保证挡土墙的抗滑移稳定性。3.8.3地基承载力验算1. 求偏心距由于荷载的分项系数均为1，则2.地基压力 179.58KPa基底完全满足承载要求。3.8.4墙身强度的验算图3.7土墙墙身强度验算选取截面图取距顶2.84m截面1-1计算：1. 土压力由前面计算已知，2.墙体自重3.截面1-1内力荷载的分项系数1.35法向力弯矩 4.抗压验算由上述公式对挡土墙进行抗压验算，求得上述系数为：，A=0.85,由于墙体材料5号砂浆砌筑30号片石。高厚比，偏心距，,。由砂浆的强度等级、及查得纵向力的影响系数0.785. 抗剪验算设计荷载片石砌体设计抗剪强度恒载标准值产生的平均应力挡土墙的抗压及抗剪强度满足设计要求。第4章 挡土墙施工方案4.1 准备工作：1.基础开工前，向监理工程师提交本工程施工组织设计和开工报告，经监理工程师批准后开工。2.测量放样：按图纸设计的平面位置、标高及几何尺寸进行施工放样。3. 施工现场用电采用发电机发电，施工用水采用现场修建临时蓄水池。4. 在现场设置“施工须知”牌，标明主要技术负责人、现场质量管理员、试验检测人、安全负责人；混凝土、砂浆配合比、主要施工工艺及质量标准，来指导施工。4.2 基坑开挖：1. 将基坑控制桩延长于基坑外2米处加以固定。2. 基坑开挖应保持良好的排水，基坑外设置集水井，以利于基底排水。3. 用挖机开挖至设计标高+30cm处，然后人工挖除剩余20cm土，以免机械扰动原状土或超挖。4. 基坑开挖后应检验基底承载力，合格后，妥善修整，在最短的时间内放样、装模，用砂浆封底再进行基础的砌筑。若承载力达不到要求，应按监理工程师的指示处理。4.3 施工工艺及流程图1、基底处理：该段挡墙K2+150K2+200基底铺设50厘米厚碎石垫层，开挖基坑后，先对基底整平、夯实；再进行碎石填筑，碎石分层填筑压实，分层压实，压路机无法压实的地方采用小型打夯机进行夯实。2、浆砌片石基础：开挖基坑及处理后，检验基底尺寸及标高，报请监理工程师验收合格后砌筑基础。墙身为5号水泥砂浆砌筑30号片石，片石厚度不小于150mm，基础与台身之间用石笋连接，以增强基础与台身之间的结合。沉降缝以沥青麻絮填塞。3、浆砌墙身：待基础砌筑后，进行墙身的放样。墙身为5号水泥砂浆砌筑片石，片石厚度不小于150mm。在砌筑第一层时，湿润基础浆砌片石后再坐浆砌筑。在墙身砌筑时采用样板挂线或两面立杆挂线，内、外面线保证顺直整齐，外面逐层收坡，在施工过程中要经常校正线杆，以保证砌体各部尺寸符合图纸要求。砌体分层砌筑，23层为一个工作层，每一工作层大致找平，砌筑前每一石块均用净水洗净使其彻底饱和，所有石块应座于新拌砂浆之上，在砂浆凝固前，所有缝应满浆，石块固定就位。相对长和短的石块应交错铺在同一层并和帮衬石或腹石交错锁结，上下层竖缝错开距离不小于100mm，可以用厚度不比缝宽大的石片填塞竖缝，片石应被砂浆包裹，砌筑上层时不能振动下层，不能在已砌筑好的砌体上翻掷、滚动和敲击石块。选用表面整齐的块石作为角隅石及镶面石。石砌筑完成后进行勾缝，勾缝凹槽宽度控制在10mm-16mm。墙身沉降缝与基础沉降缝竖直贯通，用沥青麻筋填塞，各工作段的分段位置应在沉降缝处，各段水平缝要保持一致，相邻段的高差不能超过1.2m。勾缝完成后，加强养生。待其强度达到设计强度70%后，方可进行墙背回填，严禁将墙内边坡砌成光滑面。4、每隔2-3米上下错列设置一个泻水孔，泻水孔采用60mmPVC管，墙背泻水孔处采用土工布包裹碎石反滤。5、工期安排2011年9月5日月10日 基坑开挖和处理20011年9月11日月25日 基础砌筑20011年9月26日10月20日 墙身砌筑6、 机械设备安排挖掘机1台（神钢SK320）装载机1台（ZL50）砂浆搅拌机2台自卸汽车2台施工工艺流程框图清理现场基坑放样监理检验 合格 基坑开挖基底处理监理检验 合格 砌筑片石基础砌体养护监理检验合格监理检验 合格 墙身放样 墙身砌筑监理检验 合格 监理检验砌体养护 合格监理检验 合格 墙背回填 验收4.4 工期保证措施：要求施工班组制定周密的施工进度计划，健全施工管理机构、合理安排各工序、组织协调好各班组施工作业程序，把工期目标分解到各班组，逐个落实。班组管理人员经常深入到施工现场，调查完成计划的措施、劳力、材料及机械设备的配置能否满足施工要求，并检查工程完成情况，做到心中有数；分析查找完不成指标的原因，制定补救措施，并对各班组的施工计划进行平衡调整后下达到落实，不得因人为因素造成工期延误。加大奖罚力度，克服拖拉作风，广开工作面实施平行流水作业，实现有序、均衡生产，抓好施工全过程管理，加强预见性，使计划安排切合实际，最后应做到设备到位、材料到位、人员到位、使工地管理制度化、规范化、科学化，力求做到严格按施工计划施工，确保工期。4.5 质量保证措施1、证工程质量技术组织措施：（1）建立层次分明的责、权、利相结合的质量责任制，认真开展全面质量管理，做到质量重担人人挑、人人肩上有指标，同时抓住施工现场，对整个工程项目的施工全过程进行监督管理，消灭质量通病，使质量管理上新水平。（2）加强技术管理，每道工序都进行书面技术交底，交底人，接收人在书面上签字，明确责任，组织各班组长学习技术规范，让每参与人能熟悉质量验收的标准。严格按设计要求和公路桥涵施工技术规范组织施工。2、要分项工程质量控制点及具体措施：（1）认真编制施工组织设计及关键和特殊过程的作业指导书并得以贯彻，使工程质量全过程得以受控。（2）搞好图纸会审，技术交底及技术培训工作，对推广应用的新技术、新工艺要组织有关人员认真学习。在施工中要加强过程监控，保证不返工。（3）建立质量管理小组，及时处理现场质量问题，积累原始资料，按期进行整理总结。（4）施工员在所管理班组进行跟班监控，并及时将信息提供给质检员、技术部门，由技术主管及时进行处理。（5）各分项工程质量严格执行“三检制”，对各班组定时、定点、定位施工，层层把关，做好质量等级的验评工作。每道工序应自检、互检、质检合格后报监理工程师，检验合格后方可进行下道工序施工，杜绝返工。严格遵守有关施工技术规范及质量评验标准，为创优工程打好基础。3、场材料质量管理：（1）对进场材料严把质量关，不合格材料不许进场，按规范要求，按批、按时、按生产厂家，检验进场材料各项指标。所有原材料、半成品必附有合格证，进场时做好进货检查、检验，对有二次检验要求的材料，按要求取样送试验室进行试验，对不合格产品予以退场。（2）材料场场后，应在现场的指定地点堆放、分类存放，有防潮要求的应进入库房，并有具体的标识。（3）要求各施工班组加强试验检测工作，完善检测机构，按规范要求对进场原材料、砂浆进行试验，做到取样有随机性、代表性、真实性，反映工程质量，以试验数据指导工作。4、复核及隐蔽工程验收：（1）对于技术性强的且对分项分部工程质量起重大影响的施工内容，在其正式开始实施或下道工序施工前，必须由技术员、质检员进行技术复核，并留下记录。（2）所有隐藏工程记录，必须经监理工程师和有关验收单位签字认可后才能组织施工。5、量管理目标不断增强各班组的质量意识，把保证工程质量渗透到施工过程的方方面面。树立创优质工程的信心，要求工程一次性合格率100%，优良品率100%。4.6 安全保证措施（1）建立健全安全文明奖罚制度，树文明施工之风，创安全生产之实。（2）贯彻落实上级有关部门，有关安全生产，文明施工的管理规定，明确岗位职责，定期组织安全文明检查，对进场施工人员进行“三级”安全教育。（3）机械操作手必须经培训持证上岗，下班后不得赌博、酗酒，抓紧休息，严禁疲劳驾驶，尤其是在碾压护边土时要警惕滑入坡下。指挥人员必须站在机械5m以外指挥，以防被机械碰撞。（4）加强对施工用电的管理，临电全部采用三相五线制，对开关箱采用一机一闸一漏电保护器原则。工作区、生活区电缆线由专职电工安装、搭接，严禁私拉电线，施工电缆或架高或穿在塑料管内埋入地下。严禁使用电炉等明火电器，所有线路都必须安装空气保护关头，以防漏电能立即断开线路。（5）健全安全交底和安全验收制度，各分部分项工程开工前均应向操作人员作安全技术交底，机械、电器设备、安全防护设施等在启用前应进行专项验收。（6）严禁在仓库等场所抽烟，尤其是易燃物附近严禁烟火；油罐必须远离生活区，并用砂子覆盖，树明显警示牌。（7）施工路段树立醒目标志牌或警示灯，或拉上隔离胶纸带，以防人穿行。（8）上班时必须穿戴相应的劳保用品，严禁穿拖鞋进入施工区。（9）组织有意义的文化体育活动，让职工有积极向上的文化生活情调；同时保持生活区清洁卫生，绿化生活区；工作区机械摆放整齐。4.7 水土保持与环境保护措施（1）加强对全体职工、民工的环保思想教育，重视环境保护，文明施工。（2）在施工时对附近不应拆除的建筑物、树木以及管线、水电等设施应予以保护。（3）加强施工现场粉尘、噪音、废气、污水的监视工作，把它与文明施工现场一起检查、考核、奖惩，采取措施消除粉尘、废气、污水的污染。（4）保护和改善施工现场的环境，防止水土流失，进行综合治理。（5）作好宣传教育工作，采取有效措施控制人为噪音、粉尘的污染，采取技术措施控制粉尘、污水、噪音污染。（6）严格按照相关劳动保护的规章制度。对从事噪音、粉尘等工作的施工人员采取防护措施，适当缩短其劳动时间。（7）污水和垃圾要妥当处理、污水要经常洒药和清理沉渣，垃圾要集中堆放，定期运到指定的垃圾场。（8）禁止在施工现场焚烧油毡、橡胶、塑料、皮革、树木，枯草、各种包装袋及其它会产生有毒、有害烟尘恶臭气体物质。（9）工地茶炉、火灶、锅炉等尽量采用消烟除尘型具。（10）施工过程中，避免破坏农田排灌系统，在与农田或城镇排水系统发生矛盾时，应埋设临时水管、挖临时水渠，保证排灌、排水系统不间断，竣工后及时清理恢复。（11）所有驻地用地，平整后铺石屑进行表处，防止灰尘飞扬，保持驻地周围的环境卫生。配备洒水车，对施工车辆经过的道路洒水去尘。（12）施工机械材料按规定地方摆放整齐，告戒机械操作人员不要把各种废料随便抛在路上或其他地点，不污染周围环境。（13）机械设备不破坏公路用地以外的农作物、树木，施工完成后，清理好施工现场，恢复原来地貌。（14）施工取土场、弃土场要进行撒播草籽、植树等绿化处理，防止水土流失。4.8 临时设施：（1）土墙施工前先修筑施工便道，以保证交通顺畅，方便施工。（2）拌和场、各种材料的堆放地和水泥仓库以及民工工棚。4.9 挡土墙施工注意事项挡土墙施工与一般土建工程施工有相同的共性，但也有其特殊性，下面仅给出在挡土墙施工时应注意的事项：（一）挡土墙基础如置于基岩