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摘要：挡土墙的类型有很多，在水利行业一般采用重力式挡土墙或衡重式挡土墙，本文介绍的是一种特殊的重力式挡土墙—贴坡式挡土墙，贴坡式挡土墙应用比较广泛，结构相对小，比较经济，本文通过对小清河房山段贴坡式挡土墙的计算分析，对其优势和应用范围做了简单的说明。
关键词：贴坡式挡土墙；土压力；抗滑；抗倾覆；基底应力
水利工程中常遇到一种比较特殊的重力挡土墙，其前墙面和墙背面均为仰斜式，一般情况下前墙面的坡度缓于后墙面的坡度。熊启军主编的《灌区建筑物的水力计算与结构计算》中称之为贴坡式挡土墙，实际在水利工程中也采用这种说法。本文以房山区小清河河道综合治理工程房山段左岸采用的贴坡挡土墙为例对贴坡挡土墙的特点及应用范围进行分析。小清河是海河流域大清河系北拒马河支流，流域面积406km2，其中北京市境内212.35km2，本文涉及的河段为小清河房山区段，该段河道右岸设计防洪标准为50年一遇，相应建筑物标准为2级，左岸设计防洪标准为20年一遇，相应建筑物标准为4级。
小清河房山段桩号2+372～桩号3+360因拆迁占地等原因，河道上口宽受到极大限制，河底宽27.4m，河道上口宽最大能到30m左右，为满足河道过流要求，设计采用了河坡底部为贴坡式挡土墙，河道上口为31.4m，挡土墙顶部距离现状房屋5～10m。
设计贴坡式挡土墙型式如图1所示。挡土墙底宽2.6m，高4m，基础高1m，前墙面坡比1：0.5，墙背面 1：0.2，墙顶宽0.6m。
图1 挡土墙横断面图
一、贴坡挡土墙的受力特点
贴坡挡土墙是重力挡土墙中的一种特殊型式，参考重力式挡土墙的计算原理，挡土墙依靠自身的重力抵抗土压力。本文对墙体的稳定性计算从抗滑、抗倾覆、基底应力几方面分析。
小清河一标挡墙的地质基本参数：挡墙基础为粉质粘土，平均C=20kpa，摩擦角=7°，填土采用开挖后的原状土，重度20KN/m3，挡墙基础与地基土之间摩擦系数0.2，修正后的地基承载力标准值180kpa。
（1）土压力计算
采用库伦土压力计算公式进行主动土压力计算：
上式中：为作用于墙背的土压力，其作用点为距离墙底1/3墙高处，作用方向与水平方向成（）夹角，为墙后土容重，地下水以下取浮容重，单位为；为总墙高，单位取；为主动土压力系数；为墙后填土的内摩擦角，根据堤防规范中提供的换算内摩擦角计算公式计算，等效内摩擦角为47.9°；为墙后土与墙背间的外摩擦角，一般取（1/2～2/3），取28°；为墙背与铅直面的夹角，俯斜式取正值，仰斜式取负值；为墙后回填土表面与水平面的夹角，开挖坡度基本为1：0.2，坡后土体与基础为一体，实际计算取0度较为合理，即墙后土体作用于墙体，而不是忽略基础边坡不稳定产生的土压力。
经计算，河道无水、地下水位低于挡土墙基底时水平土压力=19.35KN，垂直土压力=5.80KN，总土压力=20.20KN；河道在设计洪水位时，墙后地下水随之升高，假定地下水位升高至与洪水位齐平（取最不利情况，根据地勘报告，地下水位较低，考虑洪水期地下水位升高对挡土墙较为不利），此时水平土压力=13.71KN，垂直土压力=4.11KN，总土压力=14.31KN。
（2）抗滑计算
抗滑计算采用公式计算，本文仅计算以下两种工况。
工况一：河道无水，挡墙前后水位均为0，；
工况二：河道设计洪水期，50年一遇洪水位46.89m，地下水位按与洪水位同高考虑（较不利状况）。
经计算，墙身自重=172.5KN，工况一条件下抗滑安全系数K=1.843；工况二条件下水平水压力=0KN，垂直水压力=69.52KN；抗滑安全系数K=2.05。两种工况均大于规范要求挡土墙抗滑稳定安全系数允许值1.30和1.15。
因此，挡土墙不存在抗滑稳定安全问题。
（3）抗倾覆分析及结论
对重力式挡土墙而言，挡土墙不仅应满足规范规定相应抗滑稳定安全要求，还应满足抗倾覆要求。根据重力式挡土墙计算公式计算，在无水情况下倾覆力矩= 32.26 kN·m，抗倾覆力矩为375.06 kN·m，倾覆验算K0=11.63，大于规范要求 1.50，因此该挡土墙不存在抗倾覆安全问题。
根据贴坡式挡土墙墙身情况分析，挡土墙墙身重心位于挡土墙后部，我们可以认为挡土墙部分重力作用于墙后土体，对墙后土体形成压力，可适当抵消墙后土体压力，这对挡土墙的安全是有利的。但同时挡土墙重力不全部作用于挡土墙与基底摩擦，从摩擦力角度来说，对挡土墙抗滑安全不利，即对贴坡式挡土墙而言，挡土墙抗滑稳定要求更高，挡土墙的结构尺寸应主要由抗滑稳定计算确定，鉴于挡土墙本身单面倾倒有利于抵消墙后土体土压力，一般来说，抗倾覆系数会远大于规范安全要求，因此在熊启钧主编的贴坡式挡土墙稳定计算程序中已不涉及对贴坡式挡土墙的抗倾覆计算。
（4）基底应力分析及结论
基础类型为天然地基，验算墙底偏心距及压应力作用于基础底的总竖向力为178.30kN。在无水工况下作用于墙趾下点的总弯矩=342.80kN·m，基础底面宽度B为2.60m，偏心距e=-0.62m，基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn =1.92m，基底压应力：趾部=0.000，踵部=175.47kPa，均小于修正后地基承载力特征值180.00kPa；在设计洪水工况下作用于墙趾下点的总弯矩=256.45kN·m，基础底面宽度B为2.60m，偏心距e=-0.62m，基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn =1.82m，基底压应力：趾部=0.000，踵部=120.81kPa，均小于修正后地基承载力特征值180.00kPa，本工程中地基承载力满足要求。
通过计算结果可以看出，对贴坡式挡土墙来说，因偏心距小于0，墙趾的压应力为0，踵部压力最大，极有可能超过地基承载力要求，但这种结果一般导致的结果会是挡土墙倾向背后，进一步压实墙后土体，甚至墙后土体进而产生被动土压力，抵消挡土墙自重产生的压力，进而减小挡土墙基底踵部压力。因此在实际工作中，如挡土墙后土体良好，不会因过于软弱而导致挡墙变形造成破坏，则地基承载力稍微低于踵部压力也是可以接受的，如有条件可模拟略墙体倾倒后的情况，进一步分析其受力特点，复核其踵部压力。
二、贴坡挡土墙的优势和应注意的问题
（1）贴坡式挡土墙的优势
从受力分析结果来看，贴坡挡土墙背坡为仰坡，所受土压力跟普通挡土墙相比明显减小，因此结构尺寸可大幅度减小；另一方面贴坡式挡土墙可直接在土基上削坡砌筑，开挖量回填量也可大幅度减小，因此贴坡式挡土墙是一种相对比较经济的挡土墙型式。
摘要：挡土墙的类型有很多，在水利行业一般采用重力式挡土墙或衡重式挡土墙，本文介绍的是一种特殊的重力式挡土墙—贴坡式挡土墙，贴坡式挡土墙应用比较广泛，结构相对小，比较经济，本文通过对小清河房山段贴坡式挡土墙的计算分析，对其优势和应用范围做了简单的说明。
关键词：贴坡式挡土墙；土压力；抗滑；抗倾覆；基底应力
水利工程中常遇到一种比较特殊的重力挡土墙，其前墙面和墙背面均为仰斜式，一般情况下前墙面的坡度缓于后墙面的坡度。熊启军主编的《灌区建筑物的水力计算与结构计算》中称之为贴坡式挡土墙，实际在水利工程中也采用这种说法。本文以房山区小清河河道综合治理工程房山段左岸采用的贴坡挡土墙为例对贴坡挡土墙的特点及应用范围进行分析。小清河是海河流域大清河系北拒马河支流，流域面积406km2，其中北京市境内212.35km2，本文涉及的河段为小清河房山区段，该段河道右岸设计防洪标准为50年一遇，相应建筑物标准为2级，左岸设计防洪标准为20年一遇，相应建筑物标准为4级。
小清河房山段桩号2+372～桩号3+360因拆迁占地等原因，河道上口宽受到极大限制，河底宽27.4m，河道上口宽最大能到30m左右，为满足河道过流要求，设计采用了河坡底部为贴坡式挡土墙，河道上口为31.4m，挡土墙顶部距离现状房屋5～10m。
设计贴坡式挡土墙型式如图1所示。挡土墙底宽2.6m，高4m，基础高1m，前墙面坡比1：0.5，墙背面 1：0.2，墙顶宽0.6m。
图1 挡土墙横断面图
一、贴坡挡土墙的受力特点
贴坡挡土墙是重力挡土墙中的一种特殊型式，参考重力式挡土墙的计算原理，挡土墙依靠自身的重力抵抗土压力。本文对墙体的稳定性计算从抗滑、抗倾覆、基底应力几方面分析。
小清河一标挡墙的地质基本参数：挡墙基础为粉质粘土，平均C=20kpa，摩擦角=7°，填土采用开挖后的原状土，重度20KN/m3，挡墙基础与地基土之间摩擦系数0.2，修正后的地基承载力标准值180kpa。
（1）土压力计算
采用库伦土压力计算公式进行主动土压力计算：
上式中：为作用于墙背的土压力，其作用点为距离墙底1/3墙高处，作用方向与水平方向成（）夹角，为墙后土容重，地下水以下取浮容重，单位为；为总墙高，单位取；为主动土压力系数；为墙后填土的内摩擦角，根据堤防规范中提供的换算内摩擦角计算公式计算，等效内摩擦角为47.9°；为墙后土与墙背间的外摩擦角，一般取（1/2～2/3），取28°；为墙背与铅直面的夹角，俯斜式取正值，仰斜式取负值；为墙后回填土表面与水平面的夹角，开挖坡度基本为1：0.2，坡后土体与基础为一体，实际计算取0度较为合理，即墙后土体作用于墙体，而不是忽略基础边坡不稳定产生的土压力。
经计算，河道无水、地下水位低于挡土墙基底时水平土压力=19.35KN，垂直土压力=5.80KN，总土压力=20.20KN；河道在设计洪水位时，墙后地下水随之升高，假定地下水位升高至与洪水位齐平（取最不利情况，根据地勘报告，地下水位较低，考虑洪水期地下水位升高对挡土墙较为不利），此时水平土压力=13.71KN，垂直土压力=4.11KN，总土压力=14.31KN。
（2）抗滑计算
抗滑计算采用公式计算，本文仅计算以下两种工况。
工况一：河道无水，挡墙前后水位均为0，；
工况二：河道设计洪水期，50年一遇洪水位46.89m，地下水位按与洪水位同高考虑（较不利状况）。
经计算，墙身自重=172.5KN，工况一条件下抗滑安全系数K=1.843；工况二条件下水平水压力=0KN，垂直水压力=69.52KN；抗滑安全系数K=2.05。两种工况均大于规范要求挡土墙抗滑稳定安全系数允许值1.30和1.15。
因此，挡土墙不存在抗滑稳定安全问题。
（3）抗倾覆分析及结论
对重力式挡土墙而言，挡土墙不仅应满足规范规定相应抗滑稳定安全要求，还应满足抗倾覆要求。根据重力式挡土墙计算公式计算，在无水情况下倾覆力矩= 32.26 kN·m，抗倾覆力矩为375.06 kN·m，倾覆验算K0=11.63，大于规范要求 1.50，因此该挡土墙不存在抗倾覆安全问题。
根据贴坡式挡土墙墙身情况分析，挡土墙墙身重心位于挡土墙后部，我们可以认为挡土墙部分重力作用于墙后土体，对墙后土体形成压力，可适当抵消墙后土体压力，这对挡土墙的安全是有利的。但同时挡土墙重力不全部作用于挡土墙与基底摩擦，从摩擦力角度来说，对挡土墙抗滑安全不利，即对贴坡式挡土墙而言，挡土墙抗滑稳定要求更高，挡土墙的结构尺寸应主要由抗滑稳定计算确定，鉴于挡土墙本身单面倾倒有利于抵消墙后土体土压力，一般来说，抗倾覆系数会远大于规范安全要求，因此在熊启钧主编的贴坡式挡土墙稳定计算程序中已不涉及对贴坡式挡土墙的抗倾覆计算。
（4）基底应力分析及结论
基础类型为天然地基，验算墙底偏心距及压应力作用于基础底的总竖向力为178.30kN。在无水工况下作用于墙趾下点的总弯矩=342.80kN·m，基础底面宽度B为2.60m，偏心距e=-0.62m，基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn =1.92m，基底压应力：趾部=0.000，踵部=175.47kPa，均小于修正后地基承载力特征值180.00kPa；在设计洪水工况下作用于墙趾下点的总弯矩=256.45kN·m，基础底面宽度B为2.60m，偏心距e=-0.62m，基础底面合力作用点距离基础趾点的距离Zn =1.82m，基底压应力：趾部=0.000，踵部=120.81kPa，均小于修正后地基承载力特征值180.00kPa，本工程中地基承载力满足要求。
通过计算结果可以看出，对贴坡式挡土墙来说，因偏心距小于0，墙趾的压应力为0，踵部压力最大，极有可能超过地基承载力要求，但这种结果一般导致的结果会是挡土墙倾向背后，进一步压实墙后土体，甚至墙后土体进而产生被动土压力，抵消挡土墙自重产生的压力，进而减小挡土墙基底踵部压力。因此在实际工作中，如挡土墙后土体良好，不会因过于软弱而导致挡墙变形造成破坏，则地基承载力稍微低于踵部压力也是可以接受的，如有条件可模拟略墙体倾倒后的情况，进一步分析其受力特点，复核其踵部压力。
二、贴坡挡土墙的优势和应注意的问题
（1）贴坡式挡土墙的优势
从受力分析结果来看，贴坡挡土墙背坡为仰坡，所受土压力跟普通挡土墙相比明显减小，因此结构尺寸可大幅度减小；另一方面贴坡式挡土墙可直接在土基上削坡砌筑，开挖量回填量也可大幅度减小，因此贴坡式挡土墙是一种相对比较经济的挡土墙型式。