绍兴9米高大生态挡墙设计计算示例

一、计算资料

1、基本资料

新型基础砌块底部标高4.40，挡墙顶标高13.45m，新型生态挡墙高度H＝9.05m，设计水位5.50m。

挡墙顶活荷载q考虑10kn/m2，β＝0；基础设计满足加筋体承载要求和沉降要求，不验算整体滑动。

2、新型挡排砌块

采用RXP-300-10型号，宽Wx＝300mm，高hx＝150mm；

所形成的砌体为：砌体宽同Wx,仰斜x＝－10°,生态孔取宽100mm，容重x小于20kn/m3，浮容重xf取10kn/m3，砌体背剩余水压力为0。

3、加筋土（或称填料）

利用开挖隧道的洞渣（碎石、小块石）作为填料，取容重j＝19.0kn/m3，内摩擦角j＝30°（根据JTG D30-2004表5.4.2-4，可取30～45°）；

浮力考虑多少？这里按100%，浮容重jf取9.0kn/m3；加筋体底面摩擦系数j＝0.3（根

据设计院的基础方案，钢砼基础前趾其实已了基底滑动）；基底倾斜角为0°；砌体背摩

2j擦角取j为20.0°

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4、被挡土

为开挖隧道的洞渣（碎石、小块石），容重r＝19.0kn/m3，内摩擦角r＝30°，被挡土与加筋土的摩擦角rminj,r为30°。

5、土工格栅

采用PP带或拉伸成型或钢塑的双向土工格栅，土工格栅抗拉分项系数f为1.25(见JTG D30-2004第5.4.8-2-10)，土工格栅计算调节系数R2取2.5(见JTG D30-2004表5.4.8-3，高大挡墙取较大值)，结构重要性系数0取1.0(见JTG D30-2004表5.4.2-1)，与土的界面摩擦

1

系数fGS0.9tgj（见规范JTJ/T019-98第3.2.7条），土工格栅在砌块中的长度取常数0.4m。

6、安全稳定系数

荷载组合为Ⅰ、Ⅱ时，根据JTG D30-2004表5.4.3-3，基底抗滑稳定系数Kc=1.3，抗倾稳定系数根据JTG D30-2004表5.4.8-1，土工格栅抗拔力计算调节系数R1=1.4。 Ko=1.5；

《水工挡土墙设计规范》2006年5月（送审稿）规定：1级水工建筑物的主要部位挡土墙，荷载为基本组合时，基底抗滑稳定系数Kc=1.35，抗倾稳定系数Ko=1.6；2级水工建筑物的主要部位挡土墙，荷载为基本组合时，基底抗滑稳定系数Kc=1.25，抗倾稳定系数

Ko=1.5。

二、外部稳定计算

通过此计算，初步确定加筋土宽度B′、挡墙总宽B，土工格栅入土有效长度长度Lt。

1、基底抗滑稳定计算

根据JTG D30-2004公式5.4.3-6，0=0，Ep=0，基底抗滑稳定必须满足

，NjEaxKc=1.35；

q考虑挡土墙顶活载，活载的等代均布土层厚度h0=，计算得h0=0.53,

rH2H=9.05+0.53=9.58m，根据库仑理论，被挡土土压力 EaKar，已知x＝－10、

2β＝0、r＝30°、r＝30°，计算得到主动土压力系数Ka= 0.171，

Ea=149.10 kn/m，Eaz=51.00 kn/m，Eax=140.10 kn/m。

NGEaz,计算G时不考虑活载，按设计水位考虑浮力，由于墙背仰斜，按墙背的摩擦系数与基底摩擦系数相同考虑，

G=（j×7.95+jf×1.1）×B′+（x×7.95+xf×1.1）×Wx=160.95×B′+51.00；

N=160.95×B′+51.00+51.00=160.95×B′+102.00

根据

NjEaxKc=1.35，计算得B′≥3.28m，

2

0.3 滑动区挡墙外简化破裂面墙顶标高10°稳定区被 挡 区回填土种类、压实度第1层滑 动 区荣勋挡墙设计水位常水位第1层第 层土工格栅品种、强度（余同）最底层原状土位置（示意）块石回填护脚≥1000最底层45＋/2≥0.5砼垫层（或基础）＇加筋体宽度 1002000.00600 新型挡墙设计断面示意图

2、抗倾稳定计算

抗倾稳定须满足

100200300-0.20碎石垫层 MzkKO=1.6；MzkG1x1G2x2Eazxf； Mqk因为新型挡排砌块砌体体积与加筋土体积对比很小、而且容重接近，所以加筋体按加筋土均匀容重简化计算，B=0.30＋B′

不浸水加筋体重G1=jb×7.95×B=19.00×7.95×（0.30＋B′）=45.32＋151.05B′， 浸水加筋体重G2=jf×1.1×B=9×1.1×（0.30＋B′）=2.97＋9.9B′，

x2=1.10×tg10×0.5＋0.5B=0.1＋0.5B=0.5 B′+0.25，

x1=1.10×tg10＋0.5B+7.95×tg10×0.5=0.9＋0.5B=0.5 B′+1.05；

xf=B＋

H9.05=B＋tgtg10= B＋0.532= B′＋0.832，zf=H/3=9.05/3=3.02m； 333

Mzk=（45.32＋151.05B′）×（0.5 B′+1.05）+（2.97＋9.9B′）×（0.5 B′+0.25）

+51.0×（B′＋0.832）=80.48（B′）＋233.75 B′＋90.76

2

Mqk=Eax×

H9.05=140.1×=422. 332

计算方程80.48（B′）＋233.75 B′＋90.76=422.×1.6，得B′=1.61m

三、内部稳定计算

采用PP带或拉伸成型或钢塑的双向土工格栅，采用0.3H简化破裂面；土工格栅暂定布置方式为：基础砌块上先布置7层、间距为0.45m，其上再布置9层、间距为0.6m。

㈠、关于土压力系数

根据规范JTG D30-2004第5.4.8-2-4）条的公式：

zi≤6m时，土压力系数KiKo'1zi＞6m时，KiKa。

ziziKa； 66土压力系数是与挡墙的仰斜角度相关的，但现行规范的土压力系数公式所针对的是垂直、

墙背光滑的加筋土挡墙。按库仑理论计算仰斜10°的新型挡墙主动土压力系数Ka。

Ko'sinj=0.50；

挡墙仰斜10°, x＝-10°、β＝0、j＝30°°、j为20°，得Ka=0.232

ziKi0.50.268

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㈡、 土工格栅强度计算

计算土工格栅强度和所受拉力时，不考虑浮力、考虑活动区的活载q=10kn/m2； JTG D30-2004公式5.4.8-9，T0i0fkf，故fk0fR2Ti0

R2JTG D30-2004公式5.4.8-8，Ti0Q1Ti，Ti(Ei)sxsy，

JTG D30-2004公式5.4.8-5，Eiziaibi，

sx=1m，sy为土工格栅之间距，

4

zi=Kijzi，ai=Kijh=Kijqj=10Ki，bi为0，

JTG D30-2004表5.4.2-5，取Q1为1.4，Ti0=1.4Ti； JTG D30-2004第5.4.8-2-10)条，f取1.25；

JTG D30-2004表5.4.8-3，拉伸土工格栅和PP带土工格栅R2取2.0，纤维编织土工格栅、土工织物R2取2.5，塑钢土工格栅R2取1.8；

JTG D30-2004表5.4.2-1，按二级公路等级，0取1.0；计算根据

fk≥2.25Ti0

fk，取土工格栅10%延伸率时的极限强度fTG，计算结果见土工格栅强度计算表：

fTG计算表

仰斜Ki 0.461 0.435 0.408 0.381 0.354 0.327 0.3 0.274 0.247 0.232 0.232 0.232 0.232 0.232 0.232 0.232 土工格栅强度格栅 层号 zi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 0.865 1.465 2.065 2.665 3.265 3.865 4.465 5.065 5.665 6.265 6.865 7.165 7.615 8.065 8.515 8.965 9.05 zi ai Ei 7.58 12.11 16.01 19.29 21.96 24.01 25.45 26.37 26.59 27.62 30.26 31.58 33.57 35.55 37.53 39.52 4.61 4.35 4.08 3.81 3.54 3.27 3.0 2.74 2.47 2.32 2.32 2.32 2.32 2.32 2.32 2.32 12.19 16.46 20.09 23.1 25.5 27.28 28.45 29.11 29.06 29.94 32.58 33.9 35. 37.87 39.85 41.84 sy 0.865 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.085 Ti 10.54 9.88 12.05 13.86 15.3 16.37 17.07 17.47 17.44 17.96 14.66 15.26 16.15 17.04 17.93 18.83 Ti0 14.76 13.83 16.87 19.4 21.42 22.92 23.9 24.46 24.42 25.14 20.52 21.36 22.61 23.86 24.22 26.36 fk 33.21 31.12 37.96 43.65 48.2 51.57 53.78 55.04 54.95 56.57 46.17 48.06 50.87 53.69 54.5 59.31 fTG 50 50 50 50 50 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 60 表中最大

fk值为59.31，故取fTG=60。

㈢、土工格栅入土长度计算

计算土工格栅抗拔力和长度时，不考虑稳定区的活载、考虑浮力。

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JTG D30-2004公式5.4.8-8，0Ti0TPi，即TPi0R1R10R1Ti0；TpifGSibiLai，

i0Tbi=1m，故：土工格栅在稳定区长度LaifGSi条土工格栅与土的界面摩擦系数fGS0.9tgj=0.52

，根据规范JTJ/T019-98第3.2.7

根据JTG D30-2004表5.4.8-1取R1=1.4，故：Lai根据JTG D30-2004公式5.4.8-7，i=的加筋体高度，zjfi为重度jf2.7Ti0i

jzji+jfzjfi，在深度zi处以上，zji为重度i的加筋体高度。

采用拉伸的或PP带的土工格栅，稳定区与滑动区的分界面按0.3H分界面(垂直挡墙)，Bi为仰斜10°挡墙的土工格栅在滑动区的长度。

土工格栅入土长度B′计算表 格栅 仰斜 Ti0 Eizji zjfi 层号 zi Ki 1 0.865 0.461 12.19 14.76 0.865 0 2 1.465 0.435 16.46 13.83 1.465 0 3 2.065 0.408 20.09 16.87 2.065 0 4 2.665 0.381 23.1 19.4 2.665 0 5 3.265 0.354 25.5 21.42 3.265 0 6 3.865 0.327 27.28 22.92 3.865 0 7 4.465 0.3 28.45 23.9 4.465 0 8 5.065 0.274 29.11 24.46 5.065 0 9 5.665 0.247 29.06 24.42 5.665 0 10 6.265 0.232 29.94 25.14 6.265 0 11 6.865 0.232 32.58 20.52 6.865 0 12 7.165 0.232 33.9 21.36 7.165 0 13 7.615 0.232 35. 22.61 7.615 0 14 8.065 0.232 37.87 23.86 8.065 0 15 8.515 0.232 39.85 24.22 7.95 0.565 16 8.965 0.232 41.84 26.36 7.95 1.015 17 9.05 表中最大之B′为3.85米，大于外部稳定计算的B′。

i 16.44 27.84 39.24 50. 62.04 73.44 84.84 96.24 107. 119.04 130.44 136.14 144.69 153.24 156.14 160.19 Lai 2.42 1.34 1.16 1.03 0.93 0.84 Bi 1.28 1.38 1.49 B′ 3.70 2.72 2.65 6

四、汇总

1、土工格栅品种：拉伸土工格栅或PP带土工格栅；

2、土工格栅布置：共16层，自基础砌块上面开始，间距0.45米布置7层，其上再布置9层间距0.6米；

3、土工格栅强度取60kn/m。

4、土工格栅长度：

方案1取等长，土工格栅入土长度B′取6米；

方案2取不等长，土工格栅入土长度B′取：下部9层取5米、上部7层取7米；土工格栅下料长度按（入土长度+0.4）米。

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