毛石挡土墙的施工

毛石挡土墙的受力验算

本工程挡土墙拟采用垂直式毛石挡土墙，用M5.0水泥砂浆砌筑，如附图所示。沿墙全长每10~25m设一道缝宽20~30mm的伸缩缝，当地基土质或基底标高发生变化时，加设沉降缝，内嵌沥青柔性防腐材料，在墙背预埋φ75的毛竹排水管，外斜150，间距2~3m，以排除地下水，减低土压力，保证墙体稳定，挡土墙后的填土土料选用从长江中抽出的粉砂夹粉土。

浆砌块石重度为22KN/m3，墙后填粉砂平挡土墙，砂的重度γ=18.5KN/ m3, 粉砂内摩擦角=24.8°，粘聚力c=4.0Kpa。在毛石挡土墙砌筑前，先将①层耕土挖除，以②层粉质粘土为毛石挡土墙持力层，地基承载力标准值fk=75Kpa，为增加毛石挡土墙与②层粉质粘土的摩擦力，在毛石挡土墙基底设置150厚碎石垫层，取基底摩擦系数μ=0.4，现分别对1.5m、2.4m、3.5m三种高度挡土墙进行验算。

一、1.5m高毛石挡土墙的验算

1.5m高毛石挡土墙上口宽度600mm，下口宽度1300mm，如附图1所示。

1、土压力计算（取1.0m 挡土墙长为计算单元）：

Ea=1/2γH2tg2(45°-φ/2)

=1/2×18.5×2.02×tg2(45°-24.8°/2)

=15.13KN/m。

土压力作用点距墙趾的距离为：

1

hf=1/3h=1/3×2.0=0.667m。

2、挡土墙自重和重心距离趾距离：

将挡土墙分成一个三角形和两个矩形，则

G1=1/2×（1.3-0.6）×1.5×22=11.55KN/m

G2=0.6×1.5×22=19.8KN/m

G3=1.7×0.5×22=18.7KN/m

G1 、G2和G3作用点距墙趾O点的水平距离分别为；

X1=0.27+0.6+2/3×（1.3-0.6）=1.34m

X2=0.27+1/2×0.6=0.57m

X3=1/2×1.7=0.85m

3、倾覆稳定性验算

Kt=( G1×X1+ G2×X2+ G3×X3)/( Ea×hf )

=( 11.55×1.34+19.8×0.57+18.7×0.85) /(15.13×0.667)

2

=4.22>1.5

即倾覆稳定性安全。

4、滑动稳定性验算：

Ks=( G1 + G2+G3) ×μ/ Ea =（11.55+19.8+18.7）×0.4/15.13=1.32>1.3

即滑动稳定性安全。

5、地基承载力验算：

作用于基底总竖向力Q

Q=G=G1+G2+G3= 11.55+19.8+18.7 =50.05KN/m

总竖向偏心力作用点距墙趾O点的距离X

X=( G1×X1+ G2×X2+ G3×X3- Ea×hf)/G

=( 11.55×1.34+19.8×0.57+18.7×0.85-15.13×0.667)/ 50.05= 0.651m

总竖向力偏心力的偏心距为：

ζ=b/2-X=1.7/2- 0.651=0.1993

Pmax=2G/[3（b/2-ζ）=2×50.05/[3×(1.7/2-0.199)]=51.25KPa

<1.2f=1.2×75=90KPa

Pm=（Pmax+Pmin）/2=（51.25+0）/2 =25.63KPa故地基承载力满足要求。

二、2.4m高毛石挡土墙的验算

2.4m高毛石挡土墙上口宽度900mm，下口宽度2000mm，如附图2所示。

1、土压力计算（取1.0m 挡土墙长为计算单元）：

Ea=1/2γH2tg2(45°-φ/2)

=1/2×18.5×2.92×tg2(45°-24.8°/2)

=31.82KN/m。

土压力作用点距墙趾的距离为：

hf=1/3h=1/3×2.9=0.967m。

2、挡土墙自重和重心距离趾距离：

4

将挡土墙分成一个三角形和两个矩形，则

G1=1/2×（2.0-0.9）×2.4×22=29.04KN/m

G2=0.9×2.4×22=47.52KN/m

G3=2.7×0.5×22=29.7KN/m

G1 、G2和G3作用点距墙趾O点的水平距离分别为；

X1=0.42+0.9+2/3×（2.0-0.9）=2.05m

X2=0.42+1/2×0.9=0.87m

X3=1/2×2.7=1.35m

3、倾覆稳定性验算

Kt=( G1×X1+ G2×X2+ G3×X3)/( Ea×hf )

=(29. 04×2.05+47.52×0.87+29.7×1.35)/ (31.82×0.967)

=4.58>1.5

即倾覆稳定性安全。

5

4、滑动稳定性验算：

Ks=( G1 + G2+G3) ×μ/ Ea =（29.04+47.52+29.7）×0.4/ 31.82=1.34>1.3

即滑动稳定性安全。

5、地基承载力验算：

作用于基底总竖向力Q

Q=G=G1+G2+G3= 29.04+47.52+29.7 =106.26KN/m

总竖向偏心力作用点距墙趾O点的距离X

X=( G1×X1+ G2×X2+ G3×X3- Ea×hf)/G

=( 29. 04×2.05+47.52×0.87+29.7×1.35-31.82×0.967)/ 106.26=1.04m

总竖向力偏心力的偏心距为：

ζ=b/2-X=2.7/2- 1.04=0.31Pmax=2G/[3（b/2-ζ）=2×106.2/[3×(2.7/2-0.31)]=68.08KPa

<1.2f=1.2×75=90KPa

6

Pm=（Pmax+Pmin）/2=（68.08+0）/2 =34.04 KPa故地基承载力满足要求。

三、3.5m高毛石挡土墙的验算

3.5m高毛石挡土墙上口宽度1300mm，下口宽度2800mm，如附图3所示。

1、土压力计算（取1.0m 挡土墙长为计算单元）：

Ea=1/2γH2tg2(45°-φ/2)

=1/2×18.5×4.12×tg2(45°-24.8°/2)

=63.6KN/m。

土压力作用点距墙趾的距离为：

hf=1/3h=1/3×4.1=1.37m。

2、挡土墙自重和重心距离趾距离：

将挡土墙分成一个三角形和两个矩形，则

G1=1/2×（2.8-1.3）×3.5×22=57.75KN/m

7

G2=1.3×3.5×22=100.1KN /m

G3=4.0×0.6×22=52.8KN/m

G1、 G2和G3作用点距墙趾O点的水平距离分别为；

X1=0.72+1.3+2/3×（2.8-1.3）=3.02m

X2=0.72+1/2×1.3=1.37m

X3=1/2×4.0=2.0m

3、倾覆稳定性验算

Kt=( G1×X1+ G2×X2+ G3×X3)/( Ea×hf )

=( 57.75×3.02+100.1×1.37+52.8×2.0)/ (63.6×1.37)

=4.79>1.5

即倾覆稳定性安全。

4、滑动稳定性验算：

Ks=( G1 + G2+G3) ×μ/ Ea =（57.75+100.1+52.8）×0.4/63.6=1.32>1.3

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即滑动稳定性安全。

5、地基承载力验算：

作用于基底总竖向力Q

Q=G=G1+G2+G3=57.75+100.1+52.8 =210.65KN/m

总竖向偏心力作用点距墙趾O点的距离X

X=( G1×X1+ G2×X2+ G3×X3- Ea×hf)/G

=( 57.75×3.02+100.1×1.37+52.8×2.0-63.6×1.37)/ 210.65= 1.57m

总竖向力偏心力的偏心距为：

ζ=b/2-X=4.0/2- 1.57=0.43Pmax=2G/[3（b/2-ζ）=2×210.65/[3×(4.0/2-0.43)]=89.45KPa

<1.2f=1.2×75=90KPa

Pm=（Pmax+Pmin）/2=（89.45+0）/2 =44.72 KPa故地基承载力满足要求。

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