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1、城市道路施工图设计中的块石挡土墙设计注意事项吴祖德 （常州建设工程施工图设计审查中心， 江苏 常州 213002） 前 言本设计注意事项是经多年收集整理而成，宗旨是借鉴质量管理工作中，单位在制定持续改进的措施时，其中有两种措施，一种是制定纠正措施，就是已知发生了问题后，采取措施（制定制度、召开会议等），保证今后不再发生；另一种是制定预防措施，就是本单位虽然没有发生此类问题，但预估今后会发生，或其他单位已有发生，在本单位采取措施（制定制度、召开会议等），保证今后不再发生。希望本汇编能起到纠正和预防在你单位块石挡土墙设计中要发生的问题，起到一个抛砖引玉的作用。城市道路施工图设计中的块石挡土墙设计注
2、意事项序号注 意 事 项1圬工挡土墙及附属构造物常用材料最低强度等级见表:圬工材料最低强度等级适用的构造物水泥砂浆石料混凝土片石砌体M5MU30四级公路上一般地区挡土墙M7.5MU30一般地区挡土墙，排水沟，截水沟M10MU40浸水挡土墙的浸水部分，急流槽，冲刷防护，严寒地区的截水沟M15MU40严寒地区、地震地区的挡土墙混凝土或片石混凝土C15一般地区的挡土墙C20严寒地区、地震地区的挡土墙预制混凝土块砌体M10C20一般地区挡土墙，排水沟，截水沟M15C25严寒地区、地震地区的挡土墙注：河道、驳岸属浸水挡土墙的浸水部分，材料最低强度为：水泥砂浆M10，石料MU40。（故砂浆标号设计为M7.
3、5的，应改为M10）。2圬工挡土墙的设计使用年限，强制性条文规定一定要写的，一般为30年，当主体为中桥、重要小桥时，应随主体工程的设计适用年限50年。另外，其所用材料、构造措施同时要符合设计使用年限的要求。如：素混凝土满足一般环境时，不低于C15；配筋混凝土一般环境100年为C30、50年为C25、30年为C25；还有保护层厚度、表面裂缝计算宽度限值、6钢筋的使用条件限制、预应力混凝土最低不低于C40、预应力钢筋不得小于5mm等等。3抗震设防。H6m的高档墙，应按常州所在地的地震烈度7度进行抗震设防。4挡土墙高度大于1m，应设栏杆。栏杆高度及强度应符合规范要求。5墙底摩檫系数。用于滑移稳定验算
4、。一定要根据岩土工程勘察报告所给出的该层土的摩檫系数验算。无试验资料时，参见相关资料公路路基手册592页表3-3-2：基底类别摩檫系数基底类别摩檫系数粘性土软塑状态（0.51）0.25砾（卵）石类土0.400.50硬塑状态（00.5）0.250.30软质岩石0.400.60半坚硬状态（0）0.300.40表面粗糙的硬质岩石0.600.70砂0.40注：有的自己定，用到0.5，实际不会有的，工程地质报告提供的数据看土质情况一般只有0.3、0.25、0.2，弄不好，挡土墙滑移，要出工程事故。6挡土墙设计用手算（包括自编软件）时，缺三项必算指标，应改用标准软件计算：重力式挡土墙计算的要求要 求指 标
5、1.不产生墙身沿基底的滑移破坏滑动稳定系数KC1.32.不产生墙身绕墙趾倾覆倾覆稳定系数K01.53.不出现因基底过度的不均匀沉降而引起墙身倾斜作用于基底的合力的偏心距e1/6 B(土质地基)e1/5 B(岩质地基)4.地基不出现过大的下沉基底的最大压应力小于地基的容许承载力5.墙身截面不产生开裂、破坏墙截面上的压应力max及剪应力1、拉应力min小于材料的容许应力，maxa，1i，minml，作用于截面上的合力偏心距e10.25B1注：表中所列指标，不适用于地震区挡土墙。 荷载组合见公路桥涵设计通用规范(JTJ021-89)时，KC和K0均为1.3，作用于截面上的合力偏心距为e10.3B1。
6、B和B1为基底和截面宽度。 坚硬岩质地基上的偏心距e，可考虑放宽至e0.25B。7应沿墙高和墙长设置泄水孔，其间距宜为2.03.0m。浸水挡土墙宜为1.01.5m，上下交错布置并应设置向墙外倾斜3%5%的孔底坡度。折线墙背可能积水处，也应设置泄水孔。挡土墙最下排泄水孔的底部应高出地面0.30m，若为浸水挡土墙，应设于常水位以上0.30m。泄水孔的进水侧应设反滤层，厚度应不小于0.3m。在最下排泄水孔的底部，应设置隔水层。当墙背填料位非渗水性土时，应在最底排泄水孔至墙顶以下0.5m的高度区间内，填筑不小于0.30.5m厚的砂、砾石竖向反滤层，反滤层的顶部以0.300.50m厚的不渗水材料封闭。8
7、挡土墙背后填土至压顶顶面时，压顶下的块石墙宽度50cm，不能作为挡土墙顶宽来计算，如面坡为1:0.1，背坡为1:0.4，则挡土墙计算顶宽，只能为40cm，应根据所采用的面坡、背坡来确定，不然计算尺寸大于施工尺寸，设计不安全9图注挡土墙面坡倾斜度10:1、背坡倾斜度3:1、墙底倾斜度1:10，不符合道路工程制图标准（GB 50162-92）,应改为1:0.1、1:0.33及习惯注法0.1:1。10挡土墙立面图（纵断面图）上，应示出岩土工程柱状地质剖面图，便于设计、校核、审核、施工的查对。11计算书封面应有设计人/日期、校核人/日期、审核人/日期的签署，并保存归档。12基础刚性角。挡土墙采用刚性基
8、础时，基础底部的扩展部分不应超过材料的刚性角。对于混凝土基础，刚性角不应大于40；对于片石、块石、粗料石砌体基础，当用M5以上砂浆砌筑时，刚性角不应大于35，当用M5及低于M5砂浆砌筑时，刚性角不应大于30。注：刚性角不应大于40时，h1.19b，即b=42cm，h=50cm; b=30cm，h=36cm; b=35cm，h=42cm;刚性角不应大于35时，h1.43b，即b=35cm，h=50cm; b=30cm，h=45cm;刚性角不应大于30时，h1.73b，即b=30cm，h=52cm; b=35cm，h=60cm。另摘录建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）表8.1.2
9、:注：浆砌块石基础刚性角为35，h1.43b，台阶宽30cm时，台阶高为50cm，不能台阶宽50cm，台阶高50cm。13构筑物（挡土墙、墙基、桥台等）当基础下采用10cm20cm碎石垫层时，改用10cm20cmC15C20水泥混凝土垫层。理由：1）碎石垫层的作用：当处理软弱地基，它可以起到扩散应力的作用，同时可以起到排水的作用，可以加速下部土层的固结和沉降。不是处理软弱地基，特别是没有排水系统时，这是一个积水的地方，地基会被泡软，所以一般地基就不采用了，碎石垫层还有一个问题，其检测压实度，很难做。有时碎石垫层给带水作业创造条件，碎石一下，一找平即可搞下一步作业。同样素砼垫层可以起到扩散应力的
10、作用，同时还有其他作用，见后叙述；2）砼垫层的作用：主要起平整放线和施工过程中对地基土的保护作用；起平衡整体承载作用；起稳定层作用；（当上为钢筋混凝土基础时）给施工创造一个较好的工作面，便于钢筋的绑扎和定位；（当上为钢筋混凝土基础时）主要是隔离土层和基础承台，起底模的作用；（当上为钢筋混凝土基础时）减少地下水对钢筋混凝土的侵蝕作用，保护层可为40mm，否则无素混凝土垫层的底板钢筋的保护层应当为70mm;质量检测手段成熟，不像碎石垫层压实度不好测。据了解，目前现行建筑设计中已不再采用碎石垫层，而是采用素水泥混凝土垫层。14档土墙设计填土计算内磨察角： 一般采用的换算内摩擦角值表填料种类计算内摩擦
11、角一般粘土H6m35H6m30砂类土35粉土2015挡土墙设计时，墙后应加不可预见的堆载。如临时施工堆载、植树、绿化、临时人群等因素的荷载，可分别不同情况，按：0.5m土高 则为900kg/（有临时堆载时）;0.22m土高 则为400 kg/（有临时人群荷载时）原来就布满有外加荷载时，就不再加不可预见的堆载16临河的挡土墙、驳岸设计时，应进行洪水位时的挡土墙浸水状态的受力验算，看抗滑移、抗倾覆等合格否。17沉降缝分段长度。H6m，分段长度15m；H6m, 分段长度10m;在基底标高或地基土质出现较大差异处另设置变形缝；18地基土容许承载力，输入时注明为修正后的地基土容许承载力，应按宽度及深度等
12、因素进行修正后填入：=0+K11(B-2)+K22(h-3)19墙背与墙后填土摩檫角。用于土压力计算，影响土压力大小及作用方向，取值由墙背粗糙程度和填料性质及排水条件决定，无试验资料时，参见相关资料公路路基手册591页，具体内容如下:墙背光滑、排水不良时：=0；混凝土墙身时：=（01/2）；一般情况、排水良好的石砌墙身：=（1/22/3）；台阶形的石砌墙背、排水良好时：=2/3；第二破裂面或假象墙背时：=。20基础的埋置深度。当冻结深度小于或等于1.00m时，基底应在冻结线以下不下于0.25m，并应符合基础最小埋至深度不小于1.00m的要求；受水流冲刷时，应按路基设计洪水频率计算冲刷深度，基底
13、置于局部冲刷线以下不小于1.0m；路堑式挡土墙的基础顶面应低于路堑边沟底面不小于0.5m;建筑在斜坡底面上的挡土墙，基础前趾埋入底面的深度和距地表的水平距离，应符合表的规定：挡土墙采用倾斜基底时，其倾斜度应符合表的规定：21墙踵挑出问题。当墙踵挑出长度较小时，墙踵挑出不影响墙后土压力的计算，只影响基底宽度及其底土压力分析。另外，在计算墙体重量时，也需考虑这部分自重。因此，必需注意墙踵挑出长度不能太大，否则计算结果将不正确。（注：此时可按衡重式计算）；22圬工之间摩檫系数。用于挡墙截面验算，反应圬工间的摩阻力大小。取值与圬工种类有关，一般采用0.4（主要组合）0.5（附加组合），该值取自公路设计
14、手册第603页；23地基浮力系数。该参数只在公路行业公路路基手册中有定义表格，其它行业可直接取1.0，具体公路路基手册定义表格如下：地基类别浮力系数地基类别浮力系数密实 潮湿的粘土或亚粘土0.70.8均质而透水性小的岩石0.35含水饱和的亚粘土或亚粘土0.850.9裂缝不严重的岩石0.350.50细砂、中砂及砾砂0.90.95裂缝严重的岩石0.750.9524圬工材料抗力分项系数。按公路路基设计规范（JTG D30-2004）,采用极限状态法验算挡土墙构件正截面强度的稳定时用材料抗力分项系数，取值参见公路路基设计规范（JTG D30-2004）表5.4.4-1:圬工种类受力情况受压受弯、剪、拉
15、石料1.852.31片石砌体、片石混凝土砌体2.312.31块石、粗料石、混凝土预制块、砖砌体1.922.31混凝土1.542.3125地基土摩檫系数。用于倾斜基底时的抗滑移计算。参见公路路基手册p593表3-3-3：地基土名称摩檫系数地基土名称摩檫系数地基土名称摩檫系数松散的干砂性土0.580.70干的粘性土0.841.00湿的砾石（小卵石）0.58湿润的砂性土0.620.84湿的粘性土0.360.58干而密实的淤泥0.841.20饱和的砂性土0.360.47干的砾石（小卵石）0.700.84湿润的淤泥0.360.4726挡土墙的地面横坡角度。取不产生土压力的硬土地面。当挡土墙后有岩石时，地
16、面横坡角度通常为岩石的坡度，一般土压力只考虑岩石以上的那部分土压力，也可根据经验来给。如挡土墙后为土，地面横坡角度一般根据经验来给，如无经验，可给0（土压力最大）。27浆砌墙身的容重采用w=23KN/m3，基础底部未扰动土容重采用2=18KN/m3。28墙基沿纵向有斜坡时，基底纵坡不陡于5，当纵坡陡于5时，应将基底做成台阶式。29地基强度与偏心距验算时，可选斜面长度作为基底宽或水平投影长度作为基底宽。当然其计算也不相同，用户可根据自己的习惯选用。30常州市常用挡土墙、驳岸的形式类型特点结构示意图作用范围石砌重力式1. 依靠墙身自重抵御土压力2.形式简单、取材容易、施工简便地基一般地段采用浆砌石
17、砌衡重式1. 利用衡重台上部填土的下压作用和全墙重心的后移，增加墙身稳定，节约断面尺寸。2.下墙墙身仰斜，可减少墙体积，减少基础开挖。 上下墙墙高比，一般可采用2：3地基较好地段采用浆砌31基础设计。挡土墙的破坏，大多数是由于基础处理不当而引起的。因此，设计时应对基底条件作充分的调查(包括钻孔、挖探)，再确定基础类型和埋置深度。 基础形式：绝大部分挡土墙，都直接修筑在天然地基上，为减小基底压应力(同时也可增加倾覆的稳定性)，在墙趾处伸出12台阶，以拓宽基底。墙趾台阶的宽度不得小于20cm，最大为30cm，台阶的高宽比，按浆砌片石的刚性角(35)的要求确定：h1.43b，一般可采用3：2或2：1
18、。当需要加宽很多时，为避免台阶过高，可采用钢筋混凝土底板挑出墙趾。当地基下为薄层软弱土层（如淤泥质土，杂填土等）时，可用砂砾、碎石、矿渣或灰土等质量较好的材料换填，以扩散基底压应力。也可采用加固地基的方法，如：采用水泥土搅拌桩等。 埋置深度：1.一般情况下，地表下不少于0.5m。2.受冲刷时，应在冲刷线下。3.冰冻线以下不少于0.25m。4.常州驳岸底标(青岛高程系统)：大运河底-1.90，驳岸底一般-1.00.70关河等底-1.0，驳岸底一般-0.50.0不通航市河底0.0，驳岸底一般0.00.50注：驳岸最小埋深，一般可取0.80m。32软件中的附加力，指波浪冲击力，冻胀压力和冰压力，温度
19、应力等。33倾斜基底时的滑动稳定系数Kc，不仅要作沿基底的抗滑稳定性验算，同时，还要验算地基土沿墙踵平面的抗剪稳定性验算(注：软件中有此功能)。基底倾斜不宜过大，以免基底下和墙趾前的土体发生剪力破坏。通常，土质地基的斜坡不陡于0.2:1(01119)。34地基土的内摩擦系数地基土名称摩擦系数松散的干砂状土0.580.70湿润的砂性土0.620.84饱和的砂性土0.360.47干的粘土0.841.00湿的粘性土0.360.58干的砾石(小卵石)0.700.84湿的砾石(小卵石)0.58干而密实的淤泥0.841.20湿润的淤泥0.360.4735墙底截面强度验算1.墙底截面 2.墙趾台阶顶截面36
20、公路行业档土墙计算的荷载工况分为四种：计算荷载、验算荷载、地震时计算荷载、地震时验算荷载。37墙踵挑出问题当墙踵挑出长度较小时，墙踵挑出不影响墙后土压力的计算，只影响基底宽度与其底土压力分布，另外，在计算墙体重量时，也需考虑这部分自重。因此，必需注意墙踵挑出长度不能太大，否则计算结果将不正确。(注：此时可按衡重式计算)。墙踵挑出时土压力计算简图38软件对除全部给定尺寸进行验算计算外，还可进行自动设计：（一般不进行做）重力式挡土墙自动设计： 墙顶宽(最小为0.5m) 扩展台阶宽高。 钢筋混凝土底板的悬挑长度和厚度 台阶式基础的高度，阶数、各阶的宽高。衡重式挡土墙自动设计上墙背坡坡度衡重台宽扩展台
21、阶宽高钢筋混凝土底板的悬挑长度和厚度台阶式基础的高度，阶数，各阶的宽高。39墙后地面荷载的输入，分计算荷载和验算荷载，软件可供直接选用，如计算荷载有：汽车10级、汽车15级、汽车20级、汽车超20级，以及用户输入计算荷载，验算荷载有：履带50级、挂车80级、挂车100级、挂车120级，以及用户输入验算荷载。用户输入荷载按折算成填土高度输入，人群4KN/m2，相当于0.22m填土高(按容重18KN/m3计，下同)，地面如有堆载10KN/m2，相当于0.56m填土高，地面如有堆载20KN/m2，相当于1.11m填土高，反之相当于0.50m填土高的地面截载为9KN/m2。40容许应力法与极限状态设计
22、方法比较由于6WL的验算方法不一样，在容许应力设计方法中，WL的验算是选择基顶界面；而在极限状态设计方法中，是把墙看成偏心受压构件，故引起截面尺寸和圬数量的偏大。所以国内仍用容许应力法设计挡土墙。如在作下列验算时软件采用的是容许应力法： 挡土墙的稳定验算； 基底承载力及偏心距验算； 自重式、衡重式(及半重式、垂直预应力锚杆式挡墙)的墙身强度验算。在作下列验算时系统采用极限状态法： 桩板式、锚杆式、锚定板式挡墙构件的正截面或斜截面的内力配筋计算采用的是承载力极限状态法； 悬臂式、扶壁式挡墙构件的抗裂验算采用的是正常使用极限状态法。系统采用的安全系数和抗震设计时的强度提高系数如下：安全系数： 滑动
23、稳定系数：一般情况取1.3。地震力参与时取1.1。 倾覆稳定系数：计算荷载取1.5，验算荷载取1.3；地震力参与时取1.2。 基底合力偏心距：土质地基B/6，岩质地基B/5，坚硬岩质地基B/4；抗震设计时由用户定义。 截面合力偏心距：计算荷载取0.25B，验算荷载取0.3B；抗震设计时取0.4B。 加筋土挡土墙筋带强度提高系数：计算荷载取1.0；验算荷载取1.5；抗震设计取2.0。 加筋土挡土墙整体滑动稳定系数：一般情况取1.25；抗震设计时取1.1。 加筋土挡土墙筋带抗拔系数：计算荷载取2.0；验算荷载取1.7；抗震设计取1.2。抗震设计时的强度提高系数： 截面强度提高系数(抗压)：1.5；
24、 截面强度提高系数(抗拉)：1.5； 截面强度提高系数(抗剪)：1.5。 地基土承载力提高系数：由用户定义。41软件在验算抗震挡土墙时，计算书计算结果，前半部分为一般情况的计算结果，后半部分为抗震计算结果；在验算浸水抗震挡土墙时，前半部分为浸水计算结果，后半部分为浸水抗震的计算结果。输入参数时，遵循如下顺序；挡土墙的类型选择(挡土墙的环境条件：浸水、地震)挡土墙的基础参数其它参数。采用钢混凝土底板基础时，软件做以下验算：悬挑部分剪应力验算、主拉应力验算、凸榫宽度检算、并计算所需钢面积。(注：均是参考铁路工程设计技术手册路基第二十三章第四节所述，材料强度取值与公路工程有所不用，难于填正确，故采用
25、时需郑重，建议另外由手工计算来确定为好)。其余如锚桩基础等也是参考铁路工程设计技术手册路基第二十三章第四节所述，使用时请注意！42圬土砌体的容许应力1. 圬土砌体的容许轴心承压应力a(MPa)砌体种类石料强度(MPa)砂浆标号107.552.51.5片石砌体501.51.31.10.80.7401.31.21.00.70.6301.11.00.80.60.5251.00.90.70.60.5块石砌体503.12.82.52.22.0402.62.42.11.81.7302.11.91.71.41.3251.81.61.51.21.1注：干砌的容许应力为表中2.5号砂浆砌体的容许应力的一半。2.
26、圬土砌体的容许直接剪应力i、拉应力L及弯曲拉应力WL(MPa)。应力种类砌体砂浆标号107.552.51.5通缝直剪各种砌体0.110.090.080.050.04齿缝直剪片石砌体0.220.180.160.100.08块石砌体0.560.480.36拉应力片石砌体0.110.090.080.060.06块石砌体0.150.130.120.080.08齿缝弯曲拉应力片石砌体0.200.180.150.120.11块石砌体0.280.250.220.170.15通缝弯曲拉应力各种砌体0.160.140.110.080.0643车辆荷载换算作用在填料上的车辆荷载，可近似地按均匀分布荷载考虑。计算时
27、，把荷载换算成容重与墙后填料相同的均布土层。换算方法很多，介绍两种： 公路桥涵设计规范中的方法(软件中公路工程计算采用此法)。 按车带宽均摊的方法各级荷载换算土柱高计算式荷载等级b0(m)h0式(m)汽车10级(单车道)2.30汽车10级(双车道)5.40汽车15级5.50汽车20级5.50汽车超20级5.50履带503.20挂车803.20挂车1003.20挂车1203.20注1：式中 内数值，大于墙身分段长度时均取分段长度。条状均匀土层在挡土墙横向的分布为：汽车荷载：对于路肩墙，可以从墙顶内侧边缘开始;对于路堤墙，则离开路基边缘0.5m处开始。验算荷载：从距墙顶内侧边缘1.0m(路肩墙)或距路基边缘1.0m(路堤墙)处开始。注2：车辆荷载换算为条状均布土层，其厚度h0为： 式中LL0(H+2a)tg30若计算得的L大于墙的分段长度时，取分段长。44参考资料1.公路路基设计规范JTJ064982.公路工程技术标准JTJ001973.公路工程抗震设计规范(JTJ004-89)4.公路设计手册路基(第二版)5.理正挡土墙计算软件(V3.12版)使用说明 编制原理6.公路挡土墙设计与施工技术细则12