第三章挡土墙设计与验算说明书挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。
按照墙的设置位置，挡土墙可分为路肩墙、路堤墙和山坡墙等类型。
重力式挡土墙依靠墙身自重支撑土压力来维持其稳定。
一般多用片（块）石砌筑，在缺乏石料的地区有时也用混凝土修建。
重力式挡土墙圬工量大，但其型式简单，施工方便，可就地取材，适应性强，故被广泛采用。
当路肩墙与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近，基础情况相似时，应优先选用路肩墙，按路基宽布置挡土墙位置，因为路肩挡土墙可充分收缩坡脚，大量减少填方和占地。
若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低，而且基础可靠时，宜选用路堤墙，并作经济比较后确定墙的位置。
沿河堤设置挡土墙时，应结合河流情况来布置，注意设墙后仍保持水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。
3.1挡土墙的布置3.1.1挡土墙的纵向布置挡土墙纵向布置在墙趾纵断面图上进行，布置后绘成挡土墙正面图。
布置的内容有：1.确定挡土墙的起讫点和墙长，选择挡土墙与路基或其它结构物的衔接方式。
路肩挡土墙端部可嵌入石质路堑中，或采用锥坡与路堤衔接，与桥台连接时，为了防止墙后填土从桥台尾端与挡土墙连接处的空隙中溜出，需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应结合隧道洞门，翼墙的设置做到平顺衔接；与路堑边坡衔接时，一般将墙高逐渐降低至2m以下，使边坡坡脚不致伸入边沟内，有时也可以横向端墙连接。
2.按地基及地形情况进行分段，确定伸缩缝与沉降缝的位置。
3.布置各段挡土墙的基础。
墙趾地面有纵坡时，挡土墙的基底宜做成不大于5%的纵坡。
但地基为岩石时，为减少开挖，可沿纵向做成台阶，台阶尺寸视纵坡大小而定，但其高宽比不宜大于1：2。
4.布置泻水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸等。
3.1.2挡土墙的横向布置横向布置，选择在墙高最大处，墙身断面或基础形式有变异处以及其它必须桩号处的横断面图上进行。
根据墙型、墙高及地基与填料的物理力学指标等设计资料，进行挡土墙设计或套用标准图，确定墙身断面、基础形式和埋置深度，布置排水设施等，并绘制挡土墙横断面图。
3.1.3平面布置对于个别复杂的挡土墙，如高、长的沿河曲线挡土墙，应作平面布置，绘制平面图，标明挡土墙还应绘出河道及水流方向，防护与加固工程等。
3.2挡土墙的基础埋置深度1.对于土质地区，基础埋置深度应符合下列要求：1)无冲刷时，应在天然地面以下至少1m；2)有冲刷时，应在冲刷线以下至少1m；2.受冻胀影响时，应在冻结线以下不少于0.25m。
当冻深超过1m时，采用1.25m，但基底应夯实一定厚度的砂砾或碎石垫层，垫层底面亦应位于冻结线以下不少于0.25m。
碎石、砾石和砂类地基，不考虑冻胀影响，但基础埋深不宜小于1m。
3.对于岩石地基，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容许承载力将基底埋入风化层中。
墙趾前地面横坡较大时，应留出足够的襟边宽度，以防止地基剪切破坏。
4.当挡土墙位于地质不良地段，地基土内可能出现滑动面时，应进行地基抗滑稳定性验算，将基础底面埋置在滑动面以下或采用其它措施，以防止挡土墙滑动。
3.3排水设施挡土墙应设置排水措施，以疏干墙后土体和防止地面水下渗，防止墙后积水形成静水压力，减少寒冷地区回填土的冻胀压力，消除粘性土填料浸水后的膨胀压力。
排水措施主要包括：设置地面排水沟，引排地面水；夯实回填土顶面和地面松土，防止雨水及地面水下渗，不要时可加设铺砌；对路堑挡土墙墙趾前的边沟应予以铺砌加固，一防止边沟水渗入基础；设置墙身泄水孔，排除墙后水。
浆砌片石墙身应在墙前地面以上设一排泄水孔。
墙高时，可在墙上部加设一排汇水孔。
排水孔的出口应高出墙前地面0.3m ；若为路堑墙，应高出边沟水位0.3m ；若为浸水挡土墙，应高出常水位0.3m 。
为防止水分渗入地基，下排泄水孔进水口的底部应铺设30cm 厚的粘土隔水层。
泄水孔的进水口部分应设置粗粒料及滤层，以免孔道阻塞。
3.4沉降逢与伸缩缝为避免因地基不均匀沉降而引起墙身开裂，需根据地质条件的变异和墙高，墙身断面的变化情况设置沉降缝。
为了防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝，以内感设置伸缩缝。
设计时，一般将沉降缝与伸缩缝合并设置，沿路线方向每隔10~15m 设置一道，兼器两者的作用，缝宽2~3m ，缝内一般可用胶泥填塞，但在渗水量大，填料容易流失或冻害严重地区，则宜用沥青麻筋或涂以沥青的木板等具有弹性的材料，沿内、外、顶三方填塞，填深不宜小于0.15m 。
3.5挡土墙设计验算本设计中，在K184+560-K184+600m 段，由于填土路基边坡高度为5m-10m ，适合设置挡土墙以减少用地量。
其中在K184+570m 出设置一高度为6m 的挡墙，挡墙的填土高度为2m 。
3.5.1 设计资料①墙身构造：采用浆砌片重力式路堤墙，墙高6m ，墙身分长度10m ，墙图边坡1：1.5，仰斜墙背1：0.25（'1402α︒=-）。
②设计荷载：公路I 级 ③土壤地质情况：土质为砂性土，取最不利情况，37ϕ=︒，318/kN m γ=，填土与墙背的摩擦角12δϕ=，容许承载力[]300KPa σ=，基底摩擦系数4.0=f 。
挡土墙示意图图3-1 重力式挡土墙计算示意图④强身材料：2.5号浆砌片，25号片石，砌体容重322/k K N m γ=，容许压应力[]600x KPa σ=，容许剪应力[]100KPa τ=，容许拉应力[]60xl KPa σ=。
(2)车辆荷载换算换算土层0150.72217.6(118%)q h r ===++ (3)求破裂角0002()(22)tan 3 4.520.722(4.50.75)6(62320.722)0.25()(2)(63)(6620.722)0.4388ab h b d H H a h aA H a H a h +++++⨯+⨯⨯++⨯+⨯+⨯⨯==++++++⨯=tan tan tan 41.50.8262θϕ=-+=-+=则arctan 0.82639.56θ︒==。
演算是否交于荷载内堤顶破裂面至墙踵:()tan 90.82627.436H a θ+=⨯= 荷载内缘至墙踵:tan 4.560.250.75 6.75b H a d -+=+⨯+= 荷载外缘至墙踵:0tan 12.35b H a d b -++= 则6.757.43612.35<<故假定正确。
(4)求主动土压力系数K 和1Kcos()cos(39.5437)(tan tan )(tan 39.540.25)sin()sin(39.5441.5)0.134K a θϕθθψ++=+=⨯-++= 10.751.302tan tan tan 39.540.25d h a θ===+-3tan 4.53tan 49.54 3.512tan tan 0.82620.25b a h a θθ--⨯===+-4136 1.302 3.512 1.086h H h h =--=--=3041222223 3.51220.722 1.0861(1)1(1) 1.458666h h h a K H H H ⨯⨯⨯=+-+=+⨯-+= (5)求主动土压力作用点位置x Z221223044221111860.134 1.45866.0422cos()66.04cos(14.118.5)65.84sin()66.04sin(14.118.5) 5.18()(32)63(6 3.512)0.722 1.086(3 1.08626)33336 1.423X y y E H KK E E a E E a a H h h h h H H Z H K γδδ==⨯⨯⨯⨯==+=⨯-+==+=⨯-+=-+-⨯-+⨯⨯⨯-⨯=+=+⨯⨯2.076=倾斜基底，土压力对墙踵的力臂改为111110.190 2.0760.190 1.56 1.78tan 1.56 1.780.25 2.01y y x y Z Z b Z b Z a =-⨯=-⨯==-=+⨯=(5) 设计挡土墙截面：计算墙身重及力臂G Z 如表7-1：表中，G ——挡土墙自重；E x ,E Y ——墙背主动土压力的水平与垂直分力； α0——基底倾斜角，°；μ——基底摩擦系数，查经验系数表取0.4；r Q1——主动土压力分项系数，当组合为Ⅰ、Ⅱ时，r Q1=1.4。
3.5.2 稳定性验算 (1)抗滑稳定验算()()()()102010121.1 1.11.1200.86 1.4 5.1865.840.2 1.466.040.20.41.1200.86 1.4 5.180.2 1.465.84 1.466.04319.730Q y X Q Q y Q X Q P G E E tg Etg u G E tg E E γαγαγαγγ⎡⎤++-++-+⎣⎦=⨯+⨯+⨯-⨯⨯⨯⎡⎤⎣⎦+⨯+⨯⨯-⨯+⨯=>()[]00200.86( 5.1866.04)0.20.466.0466.04200.860.2X C X N E E tg u E K E Ntg αα+-+⎡⎤⎣⎦=-+-+⨯⨯+=-⨯10.7 1.3=>故抗滑稳定性符合要求。
(2)抗倾覆稳定性验算[]11221010195.8 1.49 5.06 1.02 1.7865.84 2.012.31 1.5a a y y X x G Z G Z E Z K E Z K ++=⨯+⨯+=⨯=>=符合抗倾覆要求稳定。
(3)基底应力验算111111221112110.1900.250.9530.953 1.56 1.487195.8 1.49 5.06 1.02 5.18 1.7865.84 2.01195.80 5.06 5.180.653111.4070.6530.0505220.750.1866G G y y x X N yN B b b b cmG Z G Z E Z E Z Z G G E e B Z Be m=-⨯==⨯=++-=++⨯+⨯+⨯-⨯=++==-=⨯-=≤⨯=[]1,21106200.86 5.1860.0505(1)(1)1.487 1.478138.56(10.204)116.83300110.29yG E e B B KPa σσ++⨯=±=±=⨯±=<=满足基底应力设计要求。