铁道建筑 ２０１３年第２期 Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ６９ 文章编号：１００３—１９９５（２０１３）０２—００６９—０３ 桩基托梁衡重式挡土墙设计实践 李惠玲 （深圳市房地产评估发展中心地质环境部，广东深圳５１８０３４） 摘要：依托深圳市某公路左侧边坡挡墙设计工程，对桩基托梁衡重式挡土墙进行了设计计算。设计计算 主要包括墙断面强度验算、破裂角的确定、上墙下墙土压力计算、抗滑稳定性计算以及抗倾覆稳定性计 算等几个方面，对类似的工程设计计算有借鉴意义。 关键词：桩基托梁衡重式挡土墙破裂角 土压力计算稳定性计算 中图分类号：Ｕ４１７．１文献标识码：Ａ ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００３—１９９５．２０１３．０２．２２ 桩基托梁衡重式挡土墙基础，于２０世纪６０、７０年 ４３５．３段道路左侧桩基托梁衡重式挡土墙。该段挡墙 代成功应用在成昆铁路两侧边坡的治理中…，主要用 为浆砌片石（Ｍ７．５）衡重式路肩挡土墙（如图２所 于解决挡土墙结构基础承载力较低的问题，并且在滑 示）。墙高１２．０ ｎｌ，墙后填土重度 ＝１９ ｋＮ／ｍ ，咖＝ 坡地段可以起到稳定滑坡的作用。随后该结构成为铁 ３５。，地基摩擦系数 ＝０．５；Ｍ７．５浆砌片石挡土墙容 （公）路交通等工程中广泛应用的一种支挡结构形 许剪应力［ ，］＝１８０ ｋＰａ 。衡重式挡土墙重度 ＝ 式 ，如图１所示。 ２３ ｋＮ／ｍ ，墙身分段长度为１０．０ ｍ，验算荷载为挂 道路 车一１２Ｏ型（两辆并排）。路基宽度为１３．０ ｍ，路肩宽 度为０．７５ ｍ。 图１ 桩基托梁衡重式挡土墙 前人较为注重桩基托梁挡土墙的受力机理及应用 方面的研究，但其设计计算方面的文献很少。本文依 图２衡重式挡土墙断面尺寸（单位：ｃｍ） 托深圳市某公路左侧边坡挡墙设计工程，对桩基托梁 衡重式挡土墙进行了设计计算，以期对类似的工程设 挡土墙的截面尺寸Ｈ＝１２．０ ｍ，Ｈ ＝０．４Ｈ＝４．８ 计有借鉴意义。限于篇幅，本文只对桩基以上的衡重 ｍ，Ｈ ＝０．６Ｈ＝７．２ ｍ，挡土墙顶宽０．５ ｍ，衡重台宽 式挡土墙进行计算，桩基的计算将另文讨论。 ＝１．１６ ｍ，挡土墙底部宽度Ｂ＝３．０２ ｍ。挡土墙断面 面积∞为３２．４５ ｍ 。 １挡土墙概况 ２墙断面强度验算 深圳市某高速公路全程填方边坡，一般采用路肩 式挡土墙，当挡土墙基底承载力不能满足设计要求时， 上墙断面强度验算图式如图３。 采用桩基托梁挡土墙。 ２．１ 车辆荷载转换为均布土层 本次计算取２标段中里程为Ｋ１０＋４０５．３一Ｋ１０＋ 按车带宽均摊的方法计算相当均布土层，经计算 其厚度ｈ。为２．９９ ｍ，可取ｈ ＝３ ｍ。 收稿日期：２０１２－０６－２０；修回日期：２０１２—１０－２０ 转换后荷载分布：距墙顶内侧边缘１．０ ｍ处开始， 作者简介：李惠玲（１９６３一），女，江西萍乡人，高级工程师。 即Ｋ＝１．０。 ７０ 铁道图３ 上墙断面强度验算图式 ２．２计算破裂角 验算时把车辆荷载换算为均布土层ｈ ＝３ ｍ。假 设第一破裂角交于荷载内，第二破裂角交于荷载内边 缘（参照图３）。 其 中 ｔａ“ ０．４５＋ Ｌ＿ｏ．４５＋ ＝０．６９ ＝ ＝ 故Ｏ／ ＝３４．６。。 ｔａｎｃｔｉ Ｋ＝ｔａｎａ１一 ｔａｎａ１ 一 ０．：０＿６９ 一 １．０一 ＝０．４８‘ 故第二破裂角 ＝２５．８。。 求第一破裂角卢 ，窒一其计算过程如下 ｔａ ＝一ｔａｎ ±√ｃｔａｎ ＋ｃ。ｔ （ｔａｎ ＋ ） 其中， ＝２咖＋ ＝９５．８。 Ａ０＝÷Ｈ１（Ｈｌ＋２ ｈｏ）＝２５．９２ Ｂ０＝一Ａ０ ｔａｎａ ＋Ｄｈ０＝一１０．８８ 则有 ｔａｎ／３ ＝一ｔａｎ９５．２８ ４－ √（ｔａｎ ２８… ）×（ｔ ５．２８＋ ） 得到ｔａｎ／３ ＝１９．１５，ＪＢ ＝８７．０１。或ｔａｎ／３ ＝０．５５， 卢。＝２８．８１。。 由分析可知，第一破裂角／３ ＝２８．８１。。 ２．３上墙土压力计算 上墙主动土压力按照公式计算如下 Ｅａｌ＝ｙ（Ａｏ ｔａｎ／３ 。） ＝ ２５６．０６ ｋＮ 作用在墙背的水平土压力Ｅ 。和竖直土压力Ｅ 。 的计算方法如下 Ｅ １＝Ｅ。１ＣＯＳ（ ＋ ）＝１２４．９４ ｋＮ Ｅ １＝Ｅ。ｌ ｓｉｎ（Ｏ／ ＋ ）＝２２３．５２ ｋＮ 建筑 求作用点位置 ｚ Ｈ ＋３ ｈ０［ｈ （２Ｈ 一ｈ ）＋ｈ；］ — 一 ＝３．１０ ＝０．５３ ｈ３＝Ｈ１一ｈ１一ｈ２＝１．１ ７ 可求得Ｚ ＝２．０８ Ｚ １＝Ｂ—Ｚ ｌｔａｎｔ￣ ＝２．８８ ２．４上墙断面强度验算 剪应力验算分两种：对墙身水平截面进行平剪验 算；取墙身倾斜截面进行斜剪验算。因此衡重式挡土 墙除要进行平剪验算外，还需在衡重台处进行斜剪验 算，验算图式如图４。 图４上墙强度验算图式 ２．４．１ 截面直剪强度验算 水平方向剪切计算：ｒ＝Ｅ ／Ｂ ≤［ ，］，其中： ｒ为 计算剪应力；Ｅ 为计算截面以上主动土压力的水平分 力；Ｂ 为截面宽度。 计算的７－＝１２４．９４／２．９＝４３．０８≤１８０ ｋＰａ，满足 要求。 ２．４．２斜截面剪力验算 如图４所示，若衡重式挡土墙上墙底面沿倾斜方 向被剪裂，剪裂面与水平面成０角，则 ｔａｎ０：一Ａ±、 ． Ｅ 一ＴＢ ／２＋Ｗｔａｎｒ／＋ Ｅ ｔａｎｇ／一Ｗ） Ｅ ｔａｎ，／＇一Ｗ一 Ｅ 一ＴＢ ／２＋Ｗｔａｎｒ／） 其中Ｗ＝Ｗ１＋Ｅ ，把Ａ带人公式求得：ｔａｎ０＝一０．３６ ４－ Ｊｏ．３６ ＋１＝０．７０，因此取０＝３５．１５。。 ７＂－－ ［Ｅ ＋ｆｔａｎ １＿ｔａ ）＋ （ｔａｎ０ × （１一ｔａｎ０ｔａｎｒ／）＋ Ｉ，Ｂ ｔａｎ０（ｔａｎ０一 ］＝ ５９．４５ ｋＰａ≤［ ＝１８０ ｋＰａ 显然满足斜截面剪应力要求。 ２０１３年第２期 李惠玲等：桩基托梁衡重式挡土墙设计实践 ７１ ２．５下墙土压力计算 下墙土压力计算采用假想墙背法，采用铁路路基 Ｚ ２ Ｂ＋Ｚ ２ｔａｎ￣ ３・８３ ｍ 手册计算图示（考虑第一破裂面在荷载内），计算图示 如图５。 ３挡土墙稳定性验算 ３．１相关作用力 挡土墙自重为７４６．３５ ｋＮ，按照不规则多边形求 形心的方法求得挡土墙重心与墙趾的距离为２．３７ ｎｌ。 衡重台上土体自重为１１９．２３ ｋＮ，衡重台上土体 ｌ 三Ｖ２ Ｊ 图５下墙土压力计算图式 ２．５．１计算破裂角 ｔａｎ 一ｔａｎ ±√ ｎ ＋ｃ ｏｔ （ｔ ＋象） ６＝ ＝ 。 ．３。 ＝０＋６—０【＝３５。＋２３．３。一１４。＝４４．３。 Ａ０＝÷日（ ＋２ ｈ０）＝１０８ Ｂ０＝一Ａ０ ｔａｎ ｆ＋（Ｋ＋Ｄ）ｈ０＝３１．６５ 因此有ｔａｎ０＝０．５０或一２．５７，显然应取ｔａｎ０＝０．５０， 则０＝２６．７３。。 ２．５．２计算下墙土压力 Ａ ＝（ｔａｎ 一ｔａｎ ） ＝０．１２ 下墙上顶和下底的土压力强度 ＾１＝ｙ（日ｌ＋ｈ０）Ａ ＝１９×（４．８＋３．０）Ｘ ０．１２＝ １８．１２ ｋＰａ ＾２＝ （日＋ｈ０）Ａ ：１９ ｘ（１２＋３．０）×０．１２＝ ３４．８５ ｋＰａ 下墙主动土压力Ｅ Ｅ ２＝＂８ －（ ＾１＋ ＾２）×Ｈ２＝１９０．６８ ｋＮ 下墙主动土压力在水平和竖直方向的分力为 水平分力Ｅ ＝Ｅ ：ＣＯＳ（６一 ）＝１８８．１７ ｋＮ 竖直分力Ｅ ＝Ｅ。２ｓｉｎ（艿一 ）＝３０．８０ ｋＮ 下墙主动土压力作用点 ｚ ＝［ ＋ １（ 一 ］／Ｅ。 ＝３．２２ ｍ 重心距墙趾的距离为３．１９ ｒｒｌ。 ３．２抗滑移稳定性验算 在抗滑移稳定性验算中，取摩擦系数肛＝０．５０。 总竖向力Ｎ＝墙重＋台上土重＋Ｅ 。＋Ｅ ＝ ７４６．３＋１１９．２＋３０．８＋２２３．５＝１ １１９．８ ｋＮ。总推力＝ Ｅ １＋Ｅ ２＝１８８．２＋１２４．９＝３１３．１ ｋＮ。抗滑移系数 Ｋ。＝ ７９＞ ．３０ 因此挡墙满足抗滑移要求。 ３．３抗倾覆稳定性计算 以挡土墙墙趾为支点，各力产生的稳定弯矩：墙重 引起的为３８０．３ ｋＮ・ｍ；台上土重引起的为１ ７６８．８ ｋＮ。Ｉｌｌ； ＝７３３．１ ｋＮ‘ｍ； ＝１１８．０ ｋＮ １ｑ＇１。 ｌｖ２土压力引起的倾覆弯矩：Ｍ ：１ １５９．４ ｋＮ・ｍ； ＭＥ ＝６０５．９ ｋＮ。ｍ。 抗倾覆系数 一Ｏ ： １ １５９ ４ ６０５ ９ 堕 ：１＋． ～．７０ ～５０，’ ．因此挡墙满足抗倾覆稳定要求。 ４ 结论 本文依托实际工程对桩基托梁挡土墙上部的衡重 式桩板挡墙进行了墙断面强度计算、破裂角的确定、上 下墙的土压力计算以及稳定性验算等，得出如下结论： １）第一破裂面、第二破裂面的假定以及破裂角的 确定对挡墙后续计算过程有很大的影响。 ２）设计计算步骤完整，对类似工程设计有借鉴意义。 参 考 文 献 【１］罗裕明．浅析新型支挡结构在铁路运营线中的应用优势 ［Ｊ］．路基工程，２００５（５）：９０—９１． ［２］魏永幸．内昆铁路岩堆路基工程技术研究［Ｊ］．铁道勘察， ２００４（２）：２７—３０． ［３］李海光，周德培．新型支挡结构设计与工程实例［Ｍ］．北京： 人民交通出版社，２００４． ［４］张敏．桩基托梁档土墙设计理论与工程应用研究［Ｄ］．成 都：西南交通大学，２００７． ［５］交通部第二公路勘察设计院．公路路基设计手册［Ｍ］．北 京：人民交通出版社，２００５． （责任审编孟庆伶）
