重力式挡土墙适用于高度不大于10m、地层稳定、开挖土石方时不会危及相邻建筑物安全的地段。
6.4.1 重力式挡土墙的设计与验算
重力式挡土墙设计时应首先综合考虑各种因素，本着力求使设计的挡土墙既安全又经济的原则来选择其形式。选型应注意重力式挡土墙的用途、高度及重要性、当地的地形及地质条件，以及尽可能就地取材等问题。
重力式挡土墙的设计—般采用试算法确定其截面，即先根据挡土墙的工程地质条件、墙体材料、填土性质和施工条件等，凭经验初步拟定截面尺寸，然后进行挡土墙的验算，如不满足要求，则调整截面尺寸或采用其他措施，直至达到设计要求为止。
重力式挡土墙的计算通常包括下列内容：
（1）稳定性验算，包括抗滑移、抗倾覆和整体滑移稳定性验算；
（2）地基承载力验算；
（3）墙身强度验算。
对重力式挡土墙进行计算，首要的问题是确定作用在挡土墙上有哪些力，其中的关链是确定作用在挡土墙上的土压力的性质、大小、方向与作用点。在力的作用下要求重力式挡土墙不产生滑移和倾覆而保持稳定状态。作用在重力式挡土墙上的力主要有土压力、墙体自重、基底反力，这是作用在重力式挡土墙上的基本荷载。如果墙背后的排水条件不好，有积水时，还应考虑静水压力的作用；如果在重力式挡土墙的填土表面上有堆放物或建筑物等，还应考虑附加荷载；在地震区还需考虑地震力的附加作用力。
1.抗滑移稳定性验算（图6-8）
重力式挡土墙抗滑移稳定性按下式验算：
图6-8 挡土墙抗滑稳定验算示意
Gn=Gcosα0（6-14）
Gt=Gsinα0（6-15）
Eat=Easin（α-α0-δ）（6-16）
Ean=Eacos（α-α0-δ）（6-17）
式中 G——挡土墙每延米自重，k N/m；
α0——挡土墙基底的倾角，（°）；
α——挡土墙墙背的倾角，（°）；
δ——土对挡土墙墙背的摩擦角，（°），可按表6-3选用；
μ——土对挡土墙基底的摩擦系数，宜由试验确定，也可按表6-4选用。
表6-3 土对挡土墙墙背的摩擦角δ
注：φk为墙背填土的内摩擦角标准值，其值的确定方法见第8.4节内容。
表6-4 土对挡土墙基底的摩擦系数μ
注： ①易风化的软质岩和塑性指数Ip＞22的黏性土，基底摩擦系数应通过试验确定。
②对碎石土，可根据其密实程度、填充物状况、风化程度等确定。
图6-9 挡土墙抗倾覆稳定验算示意
2.抗倾覆稳定性验算（图6-9）
重力式挡土墙抗倾覆稳定性按下式验算：
Eax=Easin（α-δ）（6-19）
Eaz=Eacos（α-δ）（6-20）
xf=b-zcotα（6-21）
zf=z-btanα0（6-22）
式中 z——土压力作用点离墙踵的高度，m；
x0——挡土墙重心离墙趾的水平距离，m；
b——基底的水平投影宽度，m。
重力式挡土墙整体滑动稳定性可采用费伦纽斯条分法、简化毕肖普条分法等圆弧滑动面法验算。
3.地基承载力验算
重力式挡土墙地基承载力验算与一般偏心浅基础验算方法基本相同，详见第八章有关内容。重力式挡土墙基底合力的偏心距不应大于0.25倍基础的宽度。
6.4.2 重力式挡土墙的构造要求
1.墙背的倾斜形式
一般的重力式挡土墙按墙背倾斜方向可分为仰斜、直立和俯斜三种形式（图6-10）。对于墙背不同倾斜方向的挡土墙，若用相同的计算方法和计算指标进行计算，其主动土压力以仰斜为最小，直立居中，俯斜最大。因此，就墙背所受的土压力而言，仰斜墙背较为合理。但选择墙背形式还应根据使用要求、地形地貌和施工条件等情况综合考虑而定。
图6-10 重力式挡土墙墙背倾斜形式
2.墙面（背）坡度的选择
当墙前地面较陡时，墙面坡度可取1∶0.05～1∶0.2，也可采用直立的墙面。墙前地形较为平坦时，对于中、高挡土墙，墙面坡度可较缓，但不宜缓于1∶0.4。仰斜墙背坡度愈缓，主动土压力愈小，但为了避免施工困难，仰斜墙背坡度一般不宜缓于1∶0.25。
3.基底逆坡坡度
为了增加墙身的抗滑稳定性，可将基底做成逆坡（图6-8挡土墙基底形式），但是基底逆坡过大，可能使墙身连同基底下的土体一起滑动，因此，一般土质地基的基底逆坡不宜大于1∶10，对岩石地基一般不宜大于1∶5。
4.墙顶宽度
重力式挡土墙自身尺寸较大，若无特殊要求，一般块石挡土墙顶宽不宜小于400mm，混凝土挡土墙的墙顶宽度不宜小于200mm。
5.墙后填土的选择
根据重力式挡土墙稳定验算及提高稳定性措施的分析，希望作用在墙上的土压力数值越小越好，因为土压力小有利于挡土墙的稳定性，可以减小挡土墙的断面尺寸，节省工程量和降低造价。主动土压力的大小主要与墙后填土的性质有关，因此，应合理选择墙后的填土。
（1）回填土应尽量选择透水性较大的土，如砂土、砾石、碎石等，这类土的抗剪强度稳定，易于排水。在季节性冻土地区，应选择炉渣、碎石、粗砂等非冻胀性填料。
（2）可用的回填土为黏土、粉质黏土，含水量应接近最优含水量，易压实，宜掺入适量的碎石。
（3）不能利用软黏土、成块的硬黏土、膨胀土、耕植土和淤泥土作为回填土。因为这类土的性质不稳定，交错的膨胀与收缩可在挡土墙上产生较大的侧压力，对挡土墙的稳定产生不利的影响。
填土压实质量是重力式挡土墙施工中的关链问题，填土时应注意分层夯实。
6.墙后排水措施
重力式挡土墙建成使用期间，往往由于挡土墙后的排水条件不好，大量的雨水渗入墙后填土中，造成填土的抗剪强度降低，导致填土的土压力增大，有时还会受到水的渗流或静水压力的影响，对挡土墙的稳定产生不利的作用，因此设计重力式挡土墙时必须考虑排水问题。
为了防止大量的水渗入墙后，在山坡处的重力式挡土墙应在坡下设置截水沟，拦截地表水；同时在墙后填土表面宜铺筑夯实的黏土层，防止地表水渗入墙后（图6-11（a））。对渗入墙后填土中的水，应使其顺利排出，通常在墙体上适当的部位设置泄水孔，孔眼尺寸一般为直径50～100mm的圆孔或50mm×100mm、100mm×100mm、150mm×200mm的方孔，排水孔外斜坡度宜为5%，孔眼间距宜为2～3m。一般泄水孔应高于墙前水位，以免倒灌。在泄水孔的入口处应用易渗水的粗粒材料（卵石、碎石等）作滤水层，在最低泄水孔下部应铺设黏土夯实层，防止墙后积水渗入地基，同时应将墙前回填土夯实，或做散水及排水沟，避免墙前水渗入地基（图6-11（a）、（b）、（c））。
图6-11 挡土墙排水措施
图6-12 例题6-1图
[例6-1] 如图6-12所示，已知某重力式挡土墙墙高H=6m，墙背俯斜，墙背倾角α=80°，墙后填土坡角β=10°，墙背与填土摩擦角δ=20°，墙后填土为中砂，其φ=30°，γ=18.5k N/m3，地基土为中砂，其承载力特征值fa=180k Pa，墙体材料重度γG=24.0k N/m3。试设计该重力式挡土墙的尺寸。
解 （1）用库伦理论计算作用在墙上的主动土压力。
已知：φ=30°，α=80°，β=10°，δ=20°，由第5章公式（5-18）计算或查表5-1得主动土压力系数Ka=0.44。
主动土压力
土压力的垂直分力
Eaz=Eacos（α-δ）=153.2×cos（80°-20°）=76.6k N/m
土压力的水平分力
Eax=Easin（α-δ）=153.2×sin（80°-20°）=132.7k N/m
（2）挡土墙断面尺寸的选择
根据经验初步确定墙的断面尺寸，重力式挡土墙的顶宽丝为墙高的1/12，底宽丝为墙高的1/3～1/2，设顶宽b1=0.5m，可初步确定底宽b=3m。
墙体自重为
（3）抗滑移稳定性验算
因挡土墙基底水平，故其倾角α0=0，则
Gn=Gcosα0=G， Gt=Gsinα0=0
Eat=Easin（α-α0-δ）=Easin（α-δ）=Eax
Ean=Eacos（α-α0-δ）=Eacos（α-δ）=Eaz
查表6-4，取基底摩擦系数μ=0.35，按式（6-13）验算抗滑移稳定性如下：
其结果不满足抗滑移稳定性要求，应修改断面尺寸，取顶宽b1=1m，底宽b=5m，再迸行上述验算：
满足抗滑移稳定性要求。
（4）抗倾覆稳定性验算
求出自重G的重心距离墙趾O点的距离x0=2.86m，土压力水平分力的力臂zf=z=2m，土压力垂直分力力臂为xf=b-zcotα=3.65m，按式（6-18）验算抗倾覆稳定性如下：
抗倾覆稳定性验算满足要求，且稳定安全系数较大，可见一般重力式挡土墙抗倾覆稳定性验算容易满足要求。
（5）地基承载力验算
略。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
