中欧规范关于二级重力式挡土墙设计的异同

中欧规范关于二级重力式挡土墙设计的异同

廖耀华夏振兴张忠良

中国市政工程西北设计研究院有限公司武汉430056

摘要：本文依据欧洲及阿尔及利亚规范，结合阿尔及利亚TIPAZA省某城市绕城高速公路项目二级重力式挡土墙工程实际，详细介绍其设计原理及计算方法，并与国内规范相比较，得出中、欧规范下重力式挡土墙设计的差异性。为以后适用欧洲规范地区公路项目的重力式挡土墙设计提供参考价值。

关键词：欧洲规范；二级重力式挡土墙；设计原理；差异性；参考价值

一、概述

阿尔及利亚TIPAZA省某城市绕城高速公路项目PK0+515～PK0+595段高边坡，受限于坡顶村庄房屋无法拆迁，设计时结合施工总包方及业主意见，基于施工水平、工期以及经济性要求，对抗滑桩、二级重力式挡土墙、二级悬臂式挡土墙及二级加筋土挡土墙方案进行综合比选后，最终选定二级重力式挡土墙方案。

该地段地勘钻孔揭露主要为泥灰岩，土质较均匀，土壤密实，处于塑性状态，稠度状态为很硬，属中等压缩性，抗剪性能较差。该地基土遇水强度急剧下降，具有中～强膨胀性。工程所在地区属强震区。地震加速度为0.30g。

二、构造要求

本工程设计监理单位为当地最大的基础设施设计院SEATI，其图纸审批原则是在安全系数满足规范要求的前提下，材料尽可能节省。这与国内挡土墙设计稍有不同，其并未充分考虑岩土体的不确定性和差异性，在安全上富余有限。

最终确定的挡土墙上下级墙高均为7.2m，埋深1.2m，墙间平台4.8m，其胸坡坡率为1：0.312，背坡坡率为1:0.20，基底倾斜坡率为0.225:1。由此可见，欧洲规范对于重力式挡土墙的构造并无明确要求，与中国规范稍有差异，两者相比较可知欧洲规范下的重力式挡土墙设计，墙身构造更灵活。

三、荷载组合

欧洲规范下荷载组合类型分为ELS、ELU及ELA三种设计组合状态。中、欧规范在荷载组合类型上是相一致的。但两者在荷载分项组合系数方面有区别：

欧洲规范7岩土设计规定的重力式挡土墙设计各荷载分项组合系数如下表：

经比较可知，中、欧规范在荷载组合类型上是相同的，但两者在荷载分项组合系数上存在较大差异?，孰优孰劣，不能一概而论。

四、稳定性要求

中、欧规范均验算挡土墙的抗滑移、抗倾覆、基础脱空比例及地基应力。但两者在稳定性验算方面存在不同。

本工程基于欧洲规范7岩土设计并结合该项目技术条款，稳定性要求见下表：

土层地基要求偏心距e不超过B/6，岩石地基不超过B/4。整体稳定性不小于1.25。

中、欧规范比较可知，在抗滑移、抗倾覆、地基应力和整体稳定性上，中国规范更为严格。在基础脱空比例上，欧洲规范正常使用极限状态ELS下，在岩石地基上与中国规范一致，但ELS的土层地基以及ELU、ELA状态下，中国规范更为严格。

五、二级重力式挡土墙上墙计算

1）土压力计算

中、欧规范下的重力式挡土墙设计，主、被动土压力的计算是一致的。但也存在差异：

（1）非地震工况ELS、ELU状态下欧洲规范主动土压力系数Ka：

式中σ为基底应力。从偏安全角度考虑，可采用挡土墙的和基底最大应力的大值，同时C值认为应不超过75kg。

本工程重力式挡土墙墙底为泥灰岩，对于墙底摩擦系数，中国规范可参考取值0.5，欧洲规范经计算得到的值为0.663。由此可见，对于本工程来说，中国规范更安全。

3）抗倾覆稳定性

在ELA组合下欧洲规范计入挡土墙自身的竖向自应力为和水平自应力为，作用点为挡土墙重心位置。对于挡土墙的抗倾覆，竖向自应力是有利因素，水平自应力为不利因素。

4）地基应力及基础脱空

正常使用极限状态ELS下，中、欧规范在岩石地基上一致，但ELS的土层地基以及ELU、ELA状态，中国规范更为严格。

六、挡土墙下墙计算

一般来说二级重力式挡土墙间平台宽度越宽，上下墙相互间的影响越小。中、欧规范都是采用延长墙背法形分布。

七、整体稳定性

对于泥灰岩地层，中、欧规范都是采用圆弧滑动法。但两者计算时选取的工况稍有区别。自然工况下两者的计算结果一致。地震工况时，安全系数：欧标地震工况（Kv+）1.59＞国内地震工况1.44＞欧标地震工况（Kv-）1.37。由此可见在地震工况下，欧洲规范要求更高。

图6-1计算模型图（欧标自然工况、地震工况正、地震工况负）

八、结论

1）中国规范对于重力式挡土墙墙身设计有构造要求，欧洲规范并无明确要求。

2）关于粘性土等效内摩擦角，中国规范一般取值30～35°，欧洲规范按计算取值。

3）中、欧规范在荷载分项组合系数上存在各有特点，组合系数的选取上，两者并不存在明显优劣。

4）墙底摩擦系数，中国规范按岩土层的不同而给出建议值，欧洲规范为计算得出。

5）中国规范在抗滑移、抗倾覆、地基应力和整体稳定性更为严格，安全要求较高。

6）中、欧规范在计算整体稳定性时考虑的工况存在区别。在地震工况下欧洲规范要求更为严格。

综上所述，在二级重力式挡土墙设计上，中、欧规范之间并不存在线性的比值关系，孰优孰劣不能一概而论。

参考文献

［1］陈仲颐周景星王洪瑾.土力学.北京：清华大学出版社.

［2］计算规范.土建工程基础的设计和计算的技术规定（62分册、第5章）.阿国设备、住宅和交通部.

［3］计算规范.基础与挡土墙计算.法国生态、能源、可持续发展和空间规划部.

［4］地震计算规范.Setra抗震区桥梁设计指南.法国工程部.