云南山区重力式挡土墙设计方案.doc

中国云南保山至缅甸支那公路保山至腾冲段高速公路第合同段龙江特大桥A标料场挡土墙设计方案中交第二公路工程局有限公司龙江特大桥项目经理部2011年9月1料场挡土墙概况1.1概况拌和站及料场拟布置于桥位北侧的龙江边，主塔北侧。除主塔地势较高外，整个料场地势均由村道向龙江侧陡变，村道地势高，靠近龙江侧地势地，且场地高差较大，最大高差为14.5m，从主塔方向往北依次递减，最小高差亦有十米左右，为了拌和站和料场的施工的需要和安全，需在靠近龙江侧修筑挡土墙。1.2工程内容拌和站及料场场地的建设包括：场地清表，挡土墙修筑，场地平整填筑，场地表面硬化，拌和站及料场建设。1.3自然条件桥址处雨水多，雨季时间长。腾龙桥水文站以下龙川江汇水面积3487km。龙川江平均水位4.33m，最高水位与最低水位相差5.24m，水位变幅较大；年平均流量47.2亿m，属典型的山区性河流，为降雨补给，河水流量与降雨量在时间上相一致，雨季河水流量占全年流量的80%，为汛期，68月份流量为峰期，最小流量出现34月。桥位处位于地震带，地震频繁。2场地建设2.1场地平整场地植被均为茶叶和树林，征地后，采用挖掘机进行清表，将植被挖除，清理。由于高差较大，便道以下地形突变，填筑场地需从靠近便道侧修筑道路进入场地里填筑土石方，并分层压实。由于料场面积较大，为11000左右，需将靠近龙江侧填筑平做为料场，方量较大，拟采用将便道侧场地标高降至低于便道2m左右，同时采用5%左右降坡的方式填筑场地，以降低龙江侧填筑高度。填筑压实土方至设计标高后，浇筑15cmC25砼，料场中间便道浇筑20cm C25砼，料场设置45的横坡。2.2挡土墙设计挡土墙截面设计挡土墙采用浆砌片石重力式挡土墙设计。挡土墙根据地势的变化按不同的高度不同的截面设计，同时为了降低挡土墙高度，保证安全，采用俯斜式路堤挡土墙类型的截面设计。挡土墙墙背侧填土采用30缓坡降低1.5m高度。图1.挡土墙截面设计图由于靠近龙江侧修筑挡土墙位置高差较大，不同高度设计不同的挡土墙截面形式，具体布置详见附图。挡土墙根据截面形式和长度共分为9种类型，具体参数见表1。表1.挡土墙截面形式参数表名称长度（m）高度（H）H1（m）b（m）B（m）b1（m）m1m2hn（m）挡土墙L1194.340.52.041.540.010.250.3挡土墙L2225.95.50.62.72.20.040.250.4挡土墙L32276.50.653.172.670.060.250.5挡土墙L4188.17.50.63.83.30.060.30.6挡土墙L5157.670.63.623.120.060.30.6挡土墙L62676.50.653.172.670.060.250.5挡土墙L7227.670.63.623.120.060.30.6挡土墙L81976.50.653.172.670.060.250.5挡土墙L995.3550.552.520.040.250.35表2.挡土墙工程量数量表名称长度（m)高度H1（m)墙身片石（m）基础片石（m）挖基（m）墙顶抹面（）挡土墙119.0 4.0 77.5 11.4 25.7 9.5 挡土墙222.0 5.5 169.4 24.2 46.2 13.2 挡土墙322.0 6.5 237.6 35.2 63.8 14.3 挡土墙418.0 7.5 262.8 262.8 41.4 70.2 挡土墙515.0 7.0 195.0 33.0 55.5 9.0 挡土墙626.0 6.5 280.8 41.6 75.4 16.9 挡土墙722.0 7.0 286.0 48.4 81.4 13.2 挡土墙819.0 6.5 205.2 30.4 55.1 12.4 挡土墙99.0 5.0 57.6 8.1 16.2 5.0 总计172.0 1771.9 495.1 460.7 163.6 挡土墙验算L1挡土墙验算 H1=4m1） 参数选定填料容重=18KN/m 填料内摩擦角=40 破裂面与垂直线夹角=22墙顶地面活荷载q=5kpa 墙顶至墙身底的高度H=4.3m 土对挡土墙基底摩擦系数=0.5 填料外摩擦角=20 墙背选用俯斜m1=0.25m2=0.01 m3=0 墙顶宽b=0.5m 墙底宽B=2.04m 墙趾宽b1=0.3m 墙趾高度hj=0.3m墙背与垂直面夹角=14 砌体容重=22KN/m 上覆土倾角=20挡土墙截面面积A=5.292）主动土压力计算 土压力计算采用库仑理论公式荷载换算土柱h0= q/=0.28m 总计算高度H=4.3+0.28=4.58m破裂角A=-tg=-0.25 =+=1.2922（弧度）tg=(ctg+tg)(tg+A)1/2-tg=0.4049=22 破裂棱体上部宽度C=2.82m主动土压力系数KK= cos(+)(tg+tg)/sin(+)= 0.4052主动土压力EK1=1+2h0/H=1.13E=*H2*K*K1*1/2=72.39 KNEx= Ecos(+)= 59.99 KNEy= Esin(+)= 40.52 KN土压力作用位置ZZ= H/3+h0/3K1=1.52m3)滑动稳定计算墙重W=(B+b1)H/2+b2*hj-hn*(b3+b4+b5)/2)*22=116.45KN滑动稳定安全系数Kc=(W+Ey)/Ex=（116.45+40.52）0.5/59.99=1.311.30满足要求4)倾覆稳定计算Zw-W力臂 0.77 米Zx-Ex力臂 1.54米Zy-Ey力臂 1.52米倾覆稳定系数K0=My/M0=(W*Zw+Ey*Zy)/(Ex*Zx)=1.641.50满足要求5）地基承载力计算地基容许承载力fa=200kpa轴心荷载作用 Pk=1.35(Fk+Gk)/A=1.35(40.5+116.45)/2.04=103.9200满足要求L2挡土墙验算 H1=5.5m1）参数选定填料容重=18KN/m 填料内摩擦角=40 破裂面与垂直线夹角=22墙顶地面活荷载q=5kpa 墙顶至墙身底的高度H=5.9m 土对挡土墙基底摩擦系数=0.5 填料外摩擦角=20 墙背选用俯斜m1=0.25m2=0.04 m3=0 墙顶宽b=0.6m 墙底宽B=2.7m 墙趾宽b1=0.3m 墙趾高度hj=0.4m墙背与垂直面夹角=14 砌体容重=22KN/m 上覆土倾角=20挡土墙截面面积A=9.562）主动土压力计算 土压力计算采用库仑理论公式荷载换算土柱h0= q/=0.28m 总计算高度H=4.3+0.28=6.18m破裂角A=-tg=-0.25 =+=1.2922（弧度）tg=(ctg+tg)(tg+A)1/2-tg=0.4049=22 破裂棱体上部宽度C=3.87m主动土压力系数KK= cos(+)(tg+tg)/sin(+)= 0.4052主动土压力EK1=1+2h0/H=1.095E=*H2*K*K1*1/2=132.05 KNEx= Ecos(+)= 109.4KNEy= Esin(+)= 73.9 KN土压力作用位置ZZ= H/3+h0/3K1=2.05m3)滑动稳定计算墙重W=(B+b1)H/2+b2*hj-hn*(b3+b4+b5)/2)*22=210.3KN滑动稳定安全系数Kc=(W+Ey)/Ex=（210+74）0.5/109.4=1.31.30满足要求4)倾覆稳定计算Zw-W力臂 1.07 米Zx-Ex力臂 2.09米Zy-Ey力臂 2.05米倾覆稳定系数K0=My/M0=(W*Zw+Ey*Zy)/(Ex*Zx)=1.651.50满足要求5）地基承载力计算地基容许承载力fa=200kpa轴心荷载作用 Pk=1.35(Fk+Gk)/A=1.35(74+210.3)/2.7=147.6200满足要求L3、L6、L8挡土墙验算 H1=6.5m1）参数选定填料容重=18KN/m 填料内摩擦角=40 破裂面与垂直线夹角=22墙顶地面活荷载q=5kpa 墙顶至墙身底的高度H=7m 土对挡土墙基底摩擦系数=0.5 填料外摩擦角=20 墙背选用俯斜m1=0.25m2=0.06 m3=0 墙顶宽b=0.65m 墙底宽B=3.12m 墙趾宽b1=0.3m 墙趾高度hj=0.4m墙背与垂直面夹角=14 砌体容重=22KN/m 上覆土倾角=202）主动土压力计算 土压力计算采用库仑理论公式荷载换算土柱h0= q/=0.28m 总计算高度H=4.3+0.28=7.28m破裂角A=-tg=-0.25 =+=1.2922（弧度）tg=(ctg+tg)(tg+A)1/2-tg=0.4049=22 破裂棱体上部宽度C=4.58m主动土压力系数KK= cos(+)(tg+tg)/sin(+)= 0.4052主动土压力EK1=1+2h0/H=1.08E=*H2*K*K1*1/2=183.3KNEx= Ecos(+)= 151.9KNEy= Esin(+)= 102.6KN土压力作用位置ZZ= H/3+h0/3K1=2.42m3)滑动稳定计算墙重W=(B+b1)H/2+b2*hj-hn*(b3+b4+b5)/2)*22=291.3KN滑动稳定安全系数Kc=(W+Ey)/Ex=（210+74）0.5/109.4=1.31.30满足要求4)倾覆稳定计算Zw-W力臂 1.3 米Zx-Ex力臂 2.49米Zy-Ey力臂 2.42米倾覆稳定系数K0=My/M0=(W*Zw+Ey*Zy)/(Ex*Zx)=1.661.50满足要求5）地基承载力计算地基容许承载力fa=200kpa轴心荷载作用 Pk=1.35(Fk+Gk)/A=1.35(102.6+291.33)/3.12=172200满足要求L3、L6、L8挡土墙验算 H1=6.5m1）参数选定填料容重=18KN/m 填料内摩擦角=40 破裂面与垂直线夹角=22墙顶地面活荷载q=5kpa 墙顶至墙身底的高度H=7m 土对挡土墙基底摩擦系数=0.5 填料外摩擦角=20 墙背选用俯斜m1=0.25m2=0.06 m3=0 墙顶宽b=0.65m 墙底宽B=3.12m 墙趾宽b1=0.3m 墙趾高度hj=0.4m墙背与垂直面夹角=14 砌体容重=22KN/m 上覆土倾角=202）主动土压力计算 土压力计算采用库仑理论公式荷载换算土柱h0= q/=0.28m 总计算高度H=4.3+0.28=7.28m破裂角A=-tg=-0.25 =+=1.2922（弧度）tg=(ctg+tg)(tg+A)1/2-tg=0.4049=22 破裂棱体上部宽度C=4.58m主动土压力系数KK= cos(+)(tg+tg)/sin(+)= 0.4052主动土压力EK1=1+2h0/H=1.08E=*H2*K*K1*1/2=183.3KNEx= Ecos(+)= 151.9KNEy= Esin(+)= 102.6KN土压力作用位置ZZ= H/3+h0/3K1=2.42m3)滑动稳定计算墙重W=(B+b1)H/2+b2*hj-hn*(b3+b4+b5)/2)*22=291.3KN滑动稳定安全系数Kc=(W+Ey)/Ex=（210+74）0.5/109.4=1.31.30满足要求4)倾覆稳定计算Zw-W力臂 1.3 米Zx-Ex力臂 2.49米Zy-Ey力臂 2.42米倾覆稳定系数K0=My/M0=(W*Zw+Ey*Zy)/(Ex*Zx)=1.661.50满足要求5）地基承载力计算地基容许承载力fa=200kpa轴心荷载作用 Pk=1.35(Fk+Gk)/A=1.35(102.6+291.33)/3.12=172200满足要求L4挡土墙验算 H1=7.5m1）参数选定填料容重=18KN/m 填料内摩擦角=40 破裂面与垂直线夹角=22墙顶地面活荷载q=5kpa 墙顶至墙身底的高度H=8.1m 土对挡土墙基底摩擦系数=0.5 填料外摩擦角=20 墙背选用俯斜m1=0.3m2=0.06 m3=0 墙顶宽b=0.6m 墙底宽B=3.8m 墙趾宽b1=0.3m 墙趾高度hj=0.6m墙背与垂直面夹角=14 砌体容重=22KN/m 上覆土倾角=202）主动土压力计算 土压力计算采用库仑理论公式荷载换算土柱h0= q/=0.28m 总计算高度H=4.3+0.28=8.38m破裂角A=-tg=-0.3 =+=1.3387（弧度）tg=(ctg+tg)(tg+A)1/2-tg=0.386=21 破裂棱体上部宽度C=5.56m主动土压力系数KK= cos(+)(tg+tg)/sin(+)= 0.4434主动土压力EK1=1+2h0/H=1.069E=*H2*K*K1*1/2=265.89KNEx= Ecos(+)= 213.2KNEy= Esin(+)= 158.9KN土压力作用位置ZZ= H/3+h0/3K1=2.79m3)滑动稳定计算墙重W=(B+b1)H/2+b2*hj-hn*(b3+b4+b5)/2)*22=394KN滑动稳定安全系数Kc=(W+Ey)/Ex=（394+159）0.5/213.2=1.31.30满足要求4)倾覆稳定计算Zw-W力臂 1.53 米Zx-Ex力臂 2.94米Zy-Ey力臂 2.79米倾覆稳定系数K0=My/M0=(W*Zw+Ey*Zy)/(Ex*Zx)=1.671.50满足要求5）地基承载力计算地基容许承载力fa=200kpa轴心荷载作用 Pk=1.35(Fk+Gk)/A=1.35(394+159)/3.8=197.55200满足要求L5、L7挡土墙验算 H1=7m1）参数选定填料容重=18KN/m 填料内摩擦角=40 破裂面与垂直线夹角=22墙顶地面活荷载q=5kpa 墙顶至墙身底的高度H=7.6m 土对挡土墙基底摩擦系数=0.5 填料外摩擦角=20 墙背选用俯斜m1=0.3m2=0.06 m3=0 墙顶宽b=0.6m 墙底宽B=3.62m 墙趾宽b1=0.3m 墙趾高度hj=0.6m墙背与垂直面夹角=16.7 砌体容重=22KN/m 上覆土倾角=202）主动土压力计算 土压力计算采用库仑理论公式荷载换算土柱h0= q/=0.28m 总计算高度H=4.3+0.28=7.88m破裂角A=-tg=-0.3 =+=1.3387（弧度）tg=(ctg+tg)(tg+A)1/2-tg=0.386=21 破裂棱体上部宽度C=5.21m主动土压力系数KK= cos(+)(tg+tg)/sin(+)= 0.4434主动土压力EK1=1+2h0/H=1.074E=*H2*K*K1*1/2=235KNEx= Ecos(+)= 188.55KNEy= Esin(+)= 140.6KN土压力作用位置ZZ= H/3+h0/3K1=2.62m3)滑动稳定计算墙重W=(B+b1)H/2+b2*hj-hn*(b3+b4+b5)/2)*22=355KN滑动稳定安全系数Kc=(W+Ey)/Ex=（394+159）0.5/213.2=1.311.30满足要求4)倾覆稳定计算Zw-W力臂 1.46 米Zx-Ex力臂 2.81米Zy-Ey力臂 2.62米倾覆稳定系数K0=My/M0=(W*Zw+Ey*Zy)/(Ex*Zx)=1.671.50满足要求5）地基承载力计算地基容许承载力fa=200kpa轴心荷载作用 Pk=1.35(Fk+Gk)/A=1.35(355+140.6)/3.62=185.9200满足要求L9挡土墙验算 H1=5m1）参数选定填料容重=18KN/m 填料内摩擦角=40 破裂面与垂直线夹角=22墙顶地面活荷载q=5kpa 墙顶至墙身底的高度H=5.35m 土对挡土墙基底摩擦系数=0.5 填料外摩擦角=20 墙背选用俯斜m1=0.25m2=0.06 m3=0 墙顶宽b=0.55m 墙底宽B=2.5m 墙趾宽b1=0.3m 墙趾高度hj=0.35m墙背与垂直面夹角=14 砌体容重=22KN/m 上覆土倾角=202）主动土压力计算 土压力计算采用库仑理论公式荷载换算土柱h0= q/=0.28m 总计算高度H=4.3+0.28=5.63m破裂角A=-tg=-0.25 =+=1.2922（弧度）tg=(ctg+tg)(tg+A)1/2-tg=0.4049=22 破裂棱体上部宽度C=3.51m主动土压力系数KK= cos(+)(tg+tg)/sin(+)= 0.4052主动土压力EK1=1+2h0/H=1.105E=*H2*K*K1*1/2=109.6KNEx= Ecos(+)= 90.8KNEy= Esin(+)=61.33KN土压力作用位置ZZ= H/3+h0/3K1=1.87m3)滑动稳定计算墙重W=(B+b1)H/2+b2*hj-hn*(b3+b4+b5)/2)*22=175KN滑动稳定安全系数Kc=(W+Ey)/Ex=（175+61.3）0.5/90.8=1.31.30满足要求4)倾覆稳定计算Zw-W力臂 0.99米Zx-Ex力臂 1.92米Zy-Ey力臂 1.87米倾覆稳定系数K0=My/M0=(W*Zw+Ey*Zy)/(Ex*Zx)=1.651.50满足要求5）地基承载力计算地基容许承载力fa=200kpa轴心荷载作用 Pk=1.35(Fk+Gk)/A=1.35(175+61.3)/2.5=127200满足要求2.3挡土墙施工工艺挡土墙施工工艺流程图 不合格项目重做 不合格项目重做不合格项目重做不合格项目重做做不合格项目重做合格合格不合格项目重做不合格项目重做测量放样开挖基坑工程师检查资料整理资料整理签证材检质查基土检底质查测复量核审资核料材质检查片质石量配合比选择砂质石量水质泥量资料整理浆砌片石砌体浆片砌石伸缩缝挂调线平勾缝运料资料整理工程师检查清理场地检查验收签证砌质体量砂标浆号各部位尺寸审资核料保养余运土走余运料走拆料除棚分项质量评定 施工工艺流程图如下所示：施工准备施工前须经测量工程师对该砌体工程进行平面放样，测量砌体部位标高，复核平面位置及标高是否符合设计图纸。本段挡土墙施工，施工前按有关规定开挖、处理和检查基坑，当基底为岩层时，先将基底表面清洗、湿润，再用坐浆法砌筑；当基底为土质时，可直接用坐浆法砌筑。另外，应了解施工位置是否合理，核对地形、地质情况及所对应的挡墙砌体形式。组织构筑物施工人员和机具进场，确定材料进场路线，及时进场，按指定位置堆放。原材料要求片石石料质地坚硬，不易风化、无裂纹，表面的污渍予以清除。片石形状不受限制，但其中部厚度不得小于15cm，用作镶面的片石表面平整、尺寸较大、边缘厚度不得小于15cm。片石强度等级符合设计要求，片石强度等级不小于mu30。砂浆水泥选用符合现行国家标准的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥或复合硅酸盐水泥。细骨料采用坚硬耐久、粒径在5mm以下的天然砂，或采用硬质岩石加工制成的机制砂。水采用饮用水，当采用其他来源时，按国家现行的规定进行检验。外加剂、掺合料掺用量通过试验确定，并符合国家现行有关标准规定。砂浆强度等级按边长为70.7mm的立方体试件，在标准条件下养护28d的抗压极限强度表示。砂浆配合比设计、试件制作、养护及抗压强度取值符合规范的规定。砂浆的稠度以砂浆稠度仪测定的下沉度表示，为1050mm。砂浆随拌随用。当在运输或贮存过程中发生离析、泌水现象时，砌筑前重新拌和。已凝结的砂浆，不得使用。砂浆配合比应经过试验确定，在无试验数据的情况下，可参照以前工地数据（kg/m3），水泥：细集料：水=370:1500:280的配合比执行。施工工艺片石砌筑采用挤浆法分层、分段砌筑：分段位置设在沉降缝或伸缩缝处，两相邻段的砌筑高差较大时，采用渐变方式衔接，分层水平砌缝大致水平。各砌块的砌缝相互错开，砌缝饱满。各砌层先砌外圈定位砌块，并与里层砌块连成一体。定位砌块选用表面较平整且尺寸较大的石料，定位砌缝满铺砂浆，不得镶嵌小石块。定位砌块砌完后，先在圈内底部铺一层砂浆，其厚度使石料在挤压安砌时能紧密连接，且砌缝砂浆密实、饱满。砌筑腹石时，石料间的砌缝互相交错、咬搭，砂浆密实。石料不得无砂浆直接接触，也不得干填石料后铺灌砂浆；石料大小搭配，较大的石料以大面为底，较宽的砌缝可用小石块挤塞,挤浆时用小锤敲打石料，将砌缝挤紧，不得留有孔隙。定位砌块表面砌缝的宽度不大于4cm。砌体表面三块相邻石料相切的内切圆直径不大于7cm，两层间的错缝不小于8cm，每砌筑120cm高度以内找平一次。填腹部分的砌缝减小，在较宽的砌缝中用小石块塞填。砌体表面的勾缝符合设计要求，并在砌体砌筑时，留出2cm深的空缝。勾缝采用凹缝或平缝，勾缝所用砂浆强度不得小于砌体所用砂浆强度。砌体砌筑完毕及时覆盖，并经常洒水保持湿润，常温下养护期不得少于7d。回填及反滤层施工挡土墙后设碎石反滤层，厚300mm，反滤层下设粘土夯实隔水层，厚300mm，宽度同墙后填土的宽度；挡土墙后填土采用原土（碎石土），填土内不得混有有机物或其它杂物。当砌体强度达到设计要求75%后才能进行回填，回填土必须分层夯实，每层厚度300mm。施工注意事项1） 挡土墙墙采用M7.5浆砌片石砌筑，原材