关于增强重力式挡土墙稳定性措施的探讨

・６２・　第４０卷第２６期　２　０　１　４年９月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｖｏ１．４０　Ｎｏ．２６　Ｓｅｐ．　２０１４　文章编号：１００９－６８２５（２０１４）２６—００６２—０２　关于增强重力式挡土墙稳定性措施的探讨　赵摘曦　４１００００）　（湖南交通职业技术学院，湖南长沙要：对重力式挡土墙稳定性的验算公式进行了说明，并从抗滑稳定性、抗倾覆稳定性和基础稳定性三个方面入手，探讨了工程　实践中增强重力式挡土墙稳定性的一些简单实用的措施，以提高结构的稳定性。　关键词：重力式挡土墙，抗滑稳定性，抗倾覆稳定性，基础稳定性　中图分类号：ＴＵ４７６．４　挡土墙的结构类型繁多，而重力式挡土墙形式简单，施工方　便，适用性强，能就地取材，因此得到很广泛的应用。无论是路肩　墙、路堤墙、路堑墙还是山坡墙，都能采用重力式挡土墙来抵挡土　压力，提高结构稳定性。重力式挡土墙的稳定性由抗滑稳定性、　抗倾覆稳定性和基础稳定性等几个方面决定，下面就从这几个方　面来探讨在工程实践中，提高重力式挡土墙稳定性的实用措施。　１　增强抗滑稳定性的措施　重力式挡土墙稳定性计算时，墙前被动土压力一般忽略不　计，其抗滑稳定性应满足式（１）：　（Ｇ＋　＋Ｅ　・ｔａｎｏｔｏ）　，，、　ｎｃ—　Ｅ　一（Ｇ＋　）ｔａｎ　ｎ　＼　其中，Ｇ为挡土墙自重；Ｅ　为主动土压力水平分力；Ｅ　为主动　土压力竖直分力；　。为基底倾斜角；肛为基底与地基之间的摩擦　系数。　以俯斜式挡土墙为例，重力式挡土墙的尺寸和受力情况如图　１所示。　十　Ｉ　幽　墨　旦　’　图１重力式挡土墙尺寸和受力情况　重力式挡土墙的抗滑稳定性系数为　，且不宜小于表１中的　规定值。　表１抗滑稳定性系数　荷载情况　ｌ荷载组合Ｉ，ＩＩ　ｌ　荷载组合１１１　１施工阶段验算１　抗滑稳定性系数Ｋｃ　ｌ　１．３　ｌ　１．３　ｌ　１．２　１．１　设置倾斜基底或增大基底倾斜角　由式（１）可知，基底设置一定的倾斜角Ｏｔ。，可使挡土墙的抗滑　稳定性得到相应的提高。在适当范围内增大基底倾斜角　，会使　ｔａｎｏｄｏ随之增大，从而减小分母数值，使抗滑稳定性系数　增大。　但如果基底倾斜角　。太大，又有可能会因墙踵角度太小，使墙体　带动基底土体一起滑动。因此基底倾斜角　。不宜设置得过大，　其的大小不仅与基底的受力有关，还与基底的土质情况有关。一　般情况下，基底斜率的取值宜小于表２所示比值。　１．２换填基底土层提高摩擦系数　抗滑稳定性系数　应大于表１中的相应值，由式（１）可知，　收稿日期：２０１４－０７—０８　作者简介：赵曦（１９８１．），女，讲师，工程师　文献标识码：Ａ　若其他数值保持不变，提高基底与地基之间的摩擦系数　，能够使　抗滑稳定性系数　提高。　表２基底斜率的参考值　基底土质情况　基底斜率　基底土质情况　基底斜率　岩石地基　１：３．３　“≥Ｏ．６　ｌ：５　般土质地基　ｌ：５　浸水地基　０．５≤ｕ＜０．６　ｌ：１０　＜０．５　不宜采用倾斜基底　为增强基底土层与基础底部之间的摩阻力，可将基底土层的　土更换成摩擦系数更大的土。基底与地基之间的摩擦系数　通　常由现场试验确定，也可参见表３。　表３基底与地基之间的摩擦系数　地基土的分类　摩擦系数　地基土的分类　摩擦系数　Ｉ　软塑状态　Ｏ．２５　砂类土　０．４０　粘性土Ｉ　硬塑状态　Ｏ．３０　碎（卵）石类土　Ｏ．５Ｏ　ｌ半干硬状态　Ｏ．３Ｏ～０．４０　软质岩石　０．４０～０：６０　粘砂土　Ｏ．３Ｏ～０．４０　硬质岩石　０．４０～０．７０　１．３设置防滑凸榫基础　防滑凸榫就是在挡土墙的基底设置与基础连成整体的榫状　凸块，利用榫前的被动土压力来抵挡挡土墙墙背所受到的滑动　力，从而起到抗滑的作用。凸榫基础的基底水平，即式（１）中基底　倾斜角Ｏｔ。＝０，分子的抗滑力增加了榫前被动土压力的数值，从而　使抗滑稳定性系数　得到提高。而为了使墙背的主动土压力不　因凸榫的设置而增大，凸榫的高度、宽度和位置应满足式（２）的　要求。　Ｂ　：Ｂ—Ｂ　一Ｂ　ｉ≥　ｅｏｔ￣ｏＢ“≥　（ｔａｎ４５。＋　，＿）　（２）　厶　其中，　为凸榫的高度；曰　为凸榫的宽度；　为凸榫面处地基　土的内摩擦角；　为凸榫外侧到墙趾的距离；Ｂ　为凸榫内侧到墙　踵的距离，凸榫设置如图２所示。　２增强抗倾覆稳定性的措施　重力式挡土墙的抗倾覆稳定性系数　的验算公式如式（３）　所示：　＝　氆　㈩　其中，Ｚ。为墙身自重距墙趾的水平距离；　为主动土压力水　平分力Ｅ　距墙趾的竖直距离；Ｚｒ为主动土压力竖直分力Ｅ　距墙　趾的水平距离。　重力式挡土墙的抗倾覆稳定性系数不宜小于表４中的规　定值。　２．１　设置或加宽墙趾台阶　挡土墙发生倾覆的作用点在挡土墙的墙趾，为了增强挡土墙　爹　ｏ１　年２９６　覆力臂。　赵　曦：关于增强重力式挡土墙稳定性措施的探讨　・６３・　的抗倾覆稳定性，一般会在墙趾处设置台阶，增加挡土墙的抗倾　底的垂直力　表４抗倾覆稳定性系数　荷载情况　荷载组合Ｉ，Ⅱ　荷载组合Ⅲ　施工阶段验算　Ⅳ来说改变很小。而由于加宽墙趾，使基底形心的　位置重置，挡土墙的自重Ｇ距基底形心的力臂减小，主动土压力　的竖直分力Ｅ　距基底形心的力臂增大，从而使得作用于基底形心　Ｉ抗倾覆稳定性系数　１．５　１．３　１．２　的弯矩　减小了一定数值，最终使基底合力偏心距ｅ。有所减　主动土压力的竖向分力Ｅ　是挡土墙的抗倾覆力，墙趾设置　小。但台阶的宽度不宜增加得太大，否则挡土墙的重心将会靠墙　踵一侧偏移，使墙踵的压应力大于墙趾，使ｅ　的值偏向另一侧并　有可能增大。　台阶或加宽台阶宽度后，Ｅ　距墙趾的水平距离ｚ　的数值增加了　台阶的宽度值。而式（３）中的墙身自重Ｇ及其距墙趾力臂ｚ　都　有所增加，因此抗倾覆稳定性系数　会有所提高。值得注意的　是，台阶的高度也需要相应增加，以满足台阶压力分布角的要求。　如图３所示，压力分布角　应满足：砌体不大于３５。，混凝土不大　于４５。。　３．２增加墙底宽度曰　要使基底的最大压应力不大于地基容许承载力，可以从减小　基底压应力和提高地基容许承载力这两方面来改善。众所周知，　在不增加或少增加基底垂直力的前提下，加大受压面面积，能使　基底压应力减小，故设置或加宽墙趾台阶是能保证基底稳定性的　一种方法。但由于压力分布角的要求，增加台阶宽度就必须同时　增加台阶高度，这就使得基础的埋深需要加深，这将会增加墙身　高度及施工工程量和难度，需要综合考虑。　台阶　卜一旦＿＿＋　图２凸榫设置　３．３增强地基承载力［　。］　增强地基承载力［ｏｒ。］最直接有效的方式，就是通过对地基进　图３压力分布角　墙趾　行处理，使持力层的容许承载力得到提高。挡土墙的基础埋深一　般较小，若不是软土地基，不需要进行深层的处理，将持力层某一　２．２减缓墙面坡度　在墙顶宽度ｂ不改变的前提下，适当减缓墙面坡度，墙底宽　深度范围内的土层换填成容许承载力较大的土即可。各类土的　容许承载力［ｏｒ。］参见表５。　表５各类±的容许承载力［　】　土名　密实　砂砾、粗砂　中砂　度曰会有所增加。这就使得式（３）中的主动土压力竖直分力距墙　趾的水平距离ｚ　挡土墙自重Ｇ及其力臂Ｚ　都会有所增加。因　ｋＰａ　密实度　中密　松散　密实度　中密　松散　４ｏ０　３５０　土名　密实　碎石　此，抗倾覆稳定性系数　便随之提高。但墙面坡度的设置不宜　太大，当地面横坡较陡时，墙面坡度应小于１：０．２０；当地面横坡平　缓时，墙面坡度一般采用Ｉ：０．２０一Ｉ：０．３５。　５５０　４５０　２００　１５０　卵石　ｌ　２００一ｌ　０００　ｏ（）０—６０ｏ　５００—３００　ｌ　０ｏ０—８ｏｏ　８００—５００　４０Ｄ一２００　细砂　３ｏ０～３５０　２０ｏ～２５０　ｌ０ｏ　一般粘土　９０—４５０（按　确定）　３增强基础稳定性的措施　若地基为软弱土层还需考虑墙体是否会沿墙后土体的破裂　由于挡土墙的断面形状是非对称的，所以挡土墙基底所受的　面滑动，此时应增设衡重台或将墙后土体换填成摩阻力较大的土。　压应力应属于偏心受压，如果基底的合力偏心距ｅ。过大，就会使　４结语　压应力差值相差过大，从而导致地基产生不均匀的沉降。因此挡　土墙基础稳定性验算，首先需考虑基底合力偏心距ｅ。是否满足要　之内。　增强重力式挡土墙稳定性的方法还有很多，以上探讨的是通　过改变挡土墙尺寸、换填适宜土层、增设稳定性结构物等多种方　求，然后再检验基底的最大压应力是否在地基容许承载力的范围　式来起到增强稳定性的作用，这些方法简便实用，设计修改简单，　３．１　设置或加宽墙趾台阶　Ｂ／６；对于岩石地基，应满足ｅ。￣＜Ｂ／４。　ｅ。　４）　施工操作易行，能够在工程实践中得到广泛的应用。　参考文献：　基底合力偏心距ｅ。由式（４）计算，对于土质地基，应满足ｅ。≤　［１］　张［２］　靳秀，左德元，魏永幸．提高既有线路堑重力式挡土墙稳　静，梁小勇．重力式挡土墙稳定性与可靠度分析［Ｊ］．赤　定性的几种实用方法［Ｊ］．路基工程，２０１４（２）：３５－３７．　峰学院学报，２０１４（１）：１１－１２．　其中，ｅ。为基底合力偏心距；∑Ｍ为作用于基底形心的弯矩　之和；　Ｎ为作用于基底的垂直力之和。　［３］　许秋刚．探讨重力式挡土墙设计理论与方法［Ｊ］．山西建筑，　２００９，３５（３）：１５３—１５４．　［４］　杜永峰，赵广强，李　慧，等．防滑凸榫挡土墙的防滑讨论　设置或加宽墙趾台阶会增加台阶重力，但对于整个作用于基　［Ｊ］．兰州理工大学学报，２００７（５）：ｌ１８－１１９．　Ｏｎ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｏｆ　ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｇｒａｖｉｔｙ　ｒｅｔａｉｎｉｎｇ　ｗａｌｌｓ　ＺＨＡ０Ⅺ　（Ｈｕｎａｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１００００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｄｉｃａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｆｏｒｍｕｌａ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｇｒａｖｉｔｙ　ｒｅｔａｉｎｉｎｇ　ｗａｌｌｓ，ａｎｄ　ｅｘｐｌｏｒｅｓ　ｓｏｍｅ　ｓｉｍｐｌｅ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｍｅａｓｕｒｅｓ　ｔｏ　ｅｎｈａｎｃｅ　ｔｈｅ　ｇｒａｖｉｔｙ　ｒｅｔａｉｎｉｎｇ　ｗａｌｌｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｓｔｂｉａｌｉｔｙ　ａｇａｉｎｓｔ　ｓｌｉｄｉｎｇ，ｓｔｂｉａｌｉｔｙ　ａｇａｉｎｓｔ　ｏｖｅｒｔｕｒｎｉｎｇ，ａｎｄ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ｅｎｈａｎｃｅ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｇｒａｖｉｔｙ　ｒｅｔａｉｎｉｎｇ　ｗａｌｌ，ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｇａｉｎｓｔ　ｓｌｉｄｉｎｇ，ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ａｇａｉｎｓｔ　ｏｖｅｒｔｕｒｎｉｎｇ，ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ