三.抗滑挡土墙工程PPT课件

抗滑挡墙 建筑结构荷载规范 GB50009 2012 建筑抗震设计规范 GB50011 2010 砌体结构设计规范 GB50003 2011 混凝土结构设计规范 GB50010 2011 建筑地基基础设计规范 GB50005 2012 滑坡防治工程设计与施工技术规范 DZT0219 2006 三峡库区地质灾害防治工程设计技术要求 铁路路基支挡结构设计规范 TB10025 2006 公路路基设计规范 JTGD30 2004 1 为防止填土或山坡土体坍塌而修筑的承受土体侧压力的墙式构造物 称为挡土墙 用于支挡滑坡 变形体的挡土墙 一般称为抗滑挡墙 或抗滑挡土墙 一概述 2 一概述 挡土墙类型 按设置位置分 按建筑材料分 按所处环境分 路肩挡土墙 路堤挡土墙 路堑挡土墙 山坡挡土墙 石砌挡土墙 混凝土挡土墙 钢筋混凝土挡土墙 钢板挡土墙 一般地区挡土墙 浸水地区挡土墙与地震地区挡土墙 抗滑挡墙 3 路堑挡土墙 用于陡峭山坡的路堑底部 降低边坡高度 减少开挖或者边坡防止地质不良地段的滑坡 1 按设置位置分 4 5 6 路堤挡土墙 在陡山坡上填筑路堤时 用以支挡路堤下滑 收缩坡脚 减少填方量 保证沿河路堤不受水流冲刷 7 8 9 路肩挡土墙 支挡陡坡路堤下滑 抬高公路 收缩坡脚 减少占地 减少填方量 10 11 12 山坡挡土墙 用以支挡山坡上可能滑坍的覆盖层土体或破碎岩层 需要时可分设数道 13 14 挡土墙 重力式挡土墙 悬臂式挡土墙 扶壁式挡土墙 锚杆式挡土墙 锚定板式挡墙 加筋土式挡墙 板桩式挡土墙 地下连续墙 重力式挡土墙 衡重式挡土墙 半重力式挡墙 锚杆式挡土墙 竖向预应力锚杆挡土墙 薄壁式挡土墙 挡土墙的适用范围取决于墙址地形 工程地质 水文地质 建筑材料 墙的用途 施工方法 技术经济条件及当地的经验等因素 按结构形式分 15 重力式 特点和适用范围 依靠墙身自重保持稳定 它取材容易 多用浆砌片石 块石 墙高较低 6m 时也可用干砌 在缺乏石料地区可用混凝土浇筑 特点 形式简单 施工方便 就地取材 适应性强 缺点 墙身截面大 圬工数量大 重力式挡土墙墙背形式可分为俯斜 仰斜 垂直 凸形折线 凸折式 和衡重式5种 16 依靠墙的自重支撑土压力 污工结构 形式简单 施工方便 A B E多用于路肩墙 路堤墙 重力式挡土墙 C D多用于路堑墙 17 18 19 多用混凝土灌注 在墙背设少量钢筋 墙趾展宽 或基底设凸榫 以减薄墙身 节省圬工 适用于地基承载力低 缺乏石料地区 半重力式 20 21 在不增大断面尺寸的情况下 增大基底与地基的接触面 可以更有效地提高抗滑力 在挡土墙中部加入钢筋混凝土板带 可增大高挡墙的整体性和稳定性 挡土墙中下部为仰斜式 可与开挖边坡紧密结合 从而减小主动土压力 台阶式基底 便于施工 可缩小开挖工作面 加快工期 重力式 半重力式 22 衡重力式 23 24 25 悬臂式 26 悬臂式 27 扶壁式 28 29 曲阜东站挡土墙施工现场 曲阜东站是京沪高铁全线21座车站之一 路基全部为路堤填筑 线路中心最大填筑高度为8 1m 最小高度为4 3m 路堤边坡最大填筑高度为7 78m 最小填筑高度3 98m 挡土墙施工的完成 为路基填筑提供了新的作业面 30 加筋土挡土墙 31 32 土工布反包面板 利用充沙袋作为挡墙面板 33 预制块面板的安装 34 镀锌钢带加筋 35 土工格栅加筋 36 1 土工格栅加筋土挡土墙是属柔性结构 比传统的刚性结构挡土墙能更好地适应地基变形 在不良地基处采用尤能显示其结构上的优势 另外 据相关资料报道 加筋土挡土墙这种结构比刚性挡土墙有更好的抗地震能力 2 土工格栅加筋土挡土墙能节省工程投资 挡土墙可以做得高且陡 能有效地节约用地和填筑用料 具有经济上的优势 3 无面板土工格栅加筋土挡土墙 坡面采用绿化防护 对绿化 美化环境 恢复自然生态 有着较好的环境效益 4 土工格栅加筋土挡土墙施工方便快捷 能有效地缩短施工工期 保证施工质量 5 土工格栅加筋土挡土墙设计与施工技术日渐成熟 经过近几年的发展 加筋土技术已广泛地应用于公路 铁路 机场 港口 水利 市政及生态环保工程等领域 37 38 锚杆挡墙 39 40 锚定板挡墙 41 肋柱 挡板 拉杆 42 竖向预应力锚杆式 43 土钉式 44 45 格宾挡墙具有柔性 透水性及整体性的结构 该方案具有占地面积小 承载力要求低 造价经济低 生态效果好等优点 格宾挡墙也是在其本身重力的作用下进行稳定的 因此其设计也主要参照重力式挡 格宾挡墙 格宾防护工程是一种将蜂巢形格宾网片组装成箱笼 并装入块石等填充料后 是一种新型的结构系统 按结构形式可分为挡墙 护坡 护底 护脚 水下抛石等 由于构成蜂巢格网防护体的钢丝具有一定的抗拉强度 不易被拉断 填充料之间又充满了空隙 具有一定的适应变形的能力 46 格宾挡墙 47 板桩式 48 桩板式挡土墙 49 1 在地下挖狭长深槽 灌注混凝土 配筋或不配筋 浇筑水下钢筋混凝土墙 2 依靠墙体自身强度或横撑抵抗土压力 3 适用于大型地下开挖工程 较板桩墙可得到更大的刚度 更大的深度 50 尼泊尔色迪河桥基加固工程剖面布置示意图 地下连续墙 开挖回填 预应力锚索 底部易冲蚀层 清除坡顶 51 奉节新城多种支挡结构复合的形式进行边坡防护 桩板式挡土墙 锚杆式挡土墙 重力式挡土墙 浆砌块石护坡 拦石墙 缓冲墙 52 公路路基设计规范 JTGD30 2004 各种挡墙的适用条件 53 建筑边坡工程技术规范GB50330 2013 54 建筑边坡工程技术规范GB50330 2013 55 抗滑挡墙特点 抗滑挡土墙与一般挡土墙类似 但它又不同于一般挡土墙 主要表现 在抗滑挡土墙所承受的土压力的大小 方向 分布和作用点等方面 一般挡土墙主要抵抗主动土压力 而抗滑挡土墙所抵抗的是滑坡体的剩余下滑推力与主动土压力的较大值 对于滑体刚度较大的中厚层滑坡体压力的分布图形于矩形 推力的方向与滑移面层平行 合力作用点位置较高 位于滑面以上l 2墙高处 因此 一般情况下 滑坡推力较主动土压力大 为满足抗滑挡土墙自身稳定的需要 这要求通常抗滑挡土墙墙面坡度采用l 0 3 1 0 5 甚至缓至1 0 75 1 1 有时为增强抗滑挡土墙底部的抗滑阻力 将其基底做成倒坡 或锯齿形 而为了增加抗滑挡土墙的抗倾覆稳定性和减少墙体圬工材料用量 有时可在墙后设置l 2m宽的衡重台或卸荷平台 56 二抗滑挡墙布置原则 1 对于中 小型滑坡 一般将抗滑挡土墙布设在滑坡前缘 2 对于多级滑坡或滑坡推力较大时 可分级布设抗滑挡土墙 3 对于滑坡中 小部有稳定岩层锁口时 可将抗滑挡土墙布设在锁口处 锁口处以下部分滑体另作处理 或另设抗滑挡土墙等整治工程 4 当滑动面出口在构筑物 如公路 桥梁 房屋建筑 附近 且滑坡前缘距建筑物有一定距离时 应尽可能将抗滑挡土墙靠近建筑物布置 57 5 对于道路工程 当滑面出口在路堑边坡时 可按滑床地质情况决定布设抗滑挡土墙的位置 6 对于滑坡的前缘面向溪流或河岸时 抗滑挡土墙可设置于稳定的岸滩地 或将抗滑挡土墙设置在坡脚 7 对于地下水丰富的滑坡地段 在布设抗滑挡土墙前 应先进行辅助排水工程 并在抗滑挡土墙上设置好排水设施 8 对于水库沿岸 由于水库蓄水水位的上升和下降 除在浸水斜坡可能崩塌处布设抗滑挡土墙外 在高水位附近还应设抗滑桩或二级抗滑挡土墙 58 挡土墙的纵向布置 平面布置 个别复杂的挡土墙 如高 长的沿河曲线挡土墙 应作平面布置 绘制平面图 标明挡土墙与路线的平面位置及附近地貌与地物等情况 特别是与挡土墙有干扰的建筑物的情况 沿河挡土墙还应绘出河道及水流方向 防护与加固工程等 按地基及地形情况进行分段 确定伸缩缝与沉降缝的位置 布置各段挡土墙的基础 布置泄水孔的位置 包括数量 间隔和尺寸等 59 三峡库区地质灾害防治设计技术要求 60 三抗滑挡墙设计与计算 3 1抗滑挡墙推力计算 1 抗滑挡土墙上的基本力系由滑坡体和挡土墙产生的下滑力和抗滑力2 附加力系 1 作用于滑体上的外加荷载 如 建筑物自重 汽车自重等 2 对于水库岸坡 水库蓄水时滑体有水 且与滑带水连通时 应考虑的动水压力和浮力 3 滑体连端有贯通主滑带的裂隙 在滑动时裂隙充分 则应考虑的裂隙水对滑体的静水压力 4 其他偶然荷载 如地震力和其他特殊力 61 永久荷载 permanentload 在规定的设计状态一定出现 在结构使用期间 其值不随时间变化 或其变化与平均值相比可忽略不计 或其变化是单调的并能趋于限值的荷载 一般以标准值作为代表值 可变荷载 variablelaod 在规定的设计状态不一定出现 在结构使用期间 其值随时间变化 且其变化与平均值相比不可忽略不计的荷载 一般以常遇值或永久值作为代表值 偶然荷载 accidentload 在设计考虑的时间内不一定出现 在结构使用期间不一定出现 一旦出现 其值很大且持续时间很短的荷载 偶然荷载的代表值由有关规范规定或参照有关资料和工程经验综合分析确定 基本概念 3 1抗滑挡墙推力计算 62 作用于挡土墙上的永久荷载 挡土墙自重G 由于填土作用于墙背的主动土压力Ea 由于墙前土体作用于墙面的被动土压力Ep 一般设计时不予考虑 填土中的地下水压力或常水位时的静水压力与浮力 填土上其他工程超载引起的土压力 由以上荷载引起的基底的竖向反力 基底的摩擦力 预加应力 墙背与第二破裂面之间的有效荷载Wr 墙顶上的有效荷载W0 63 作用于挡土墙上的可变荷载 设计水位的静水压力和浮力 车辆荷载引起的土压力 公路 水位退落时的动水压力 库岸 波浪压力 冻胀力和冰压力 温度荷载 主要可变荷载 附加可变荷载 作用于挡土墙上的偶然荷载 地震荷载 施工及临时荷载 如起吊机 人群 堆载等撞击力 64 荷载组合 工况 主要组合 永久荷载与可能发生的主要可变荷载组合 附加组合 永久荷载与主要可变荷载和附加可变荷载组合 偶然组合 永久荷载 主要 附加 可变荷载与一种偶然荷载组合 一般情况下 不同组合情况下 设计安全系数的取值是不一样的 且主要组合 附加组合 偶然组合的稳定性系数依次减小 65 铁路路基支挡结构设计规范 TB10025 2006 66 铁路路基支挡结构设计规范 TB10025 2006 67 铁路路基支挡结构设计规范 TB10025 2006 68 三峡库区地质灾害防治设计技术要求 69 70 墙身墙基础排水设施沉降伸缩缝 墙顶墙面墙背墙底墙趾墙踵 三抗滑挡墙设计与计算 3 2抗滑挡墙构造特点 71 墙背 仰斜墙背适用于路堑墙及墙趾处地面平坦的路肩墙或路堤墙 仰斜墙背的坡度不宜缓于1 0 3 通常在1 0 15 1 0 25 衡重式墙适用于山区地形陡峻处的路肩墙和路堤墙 也可用于路堑墙 上墙俯斜墙背的坡度1 0 25 1 0 45 下墙仰斜墙背在1 0 25左右 上下墙的墙高比一般采用2 3 凸形折线墙背多用于路堑墙 也可用于路肩墙 上下墙的墙高比一般采用2 3 俯斜墙背适用于路堤墙 路肩墙 常用1 0 15 1 0 25 不超过4m的低墙可用垂直墙背 其他类型挡土墙墙背形式可参考有关规范和设计手册 图6 12石砌挡土墙断面形式 72 墙面一般均为平面 其坡度应与墙背坡度相协调 墙面坡度直接影响挡土墙的高度 因此 在地面横坡较陡时 墙面坡度一般为1 0 05 1 0 20 矮墙可采用陡直墙面 地面平缓时 一般采用1 0 20 1 0 35较为经济 墙面 墙顶最小宽度 浆砌挡土墙不小于50cm 干砌不小于60cm 浆砌路肩墙墙顶一般宜采用粗石料或混凝土做成顶帽 厚40cm 如不做顶帽 对路堤墙和路堑墙 墙顶应以大块石砌筑 并用砂浆勾缝 或用5号砂浆抹平顶面 砂浆厚2cm 干砌挡土墙墙顶50cm高度内 应用25号砂浆砌筑 以增加墙身稳定 干砌挡土墙的高度一般不宜大于6m 墙顶 为保证交通安全 在地形险峻地段 或过高过长的路肩墙的墙顶应设置护栏 为保持土路肩最小宽度 护栏内侧边缘距路面边缘的距离 二 三级路不小于0 75m 四级路不小于0 5m 护栏 墙顶 73 74 基础类型 图6 13基础类型示意图a 墙趾或墙踵部分加宽 b 钢筋混凝土底板 c 换填地基 d 台阶基础 e 拱形基础 钢筋混凝土底板 当地基压应力超过地基承载力过多时 或需要的加宽值较大 可采用钢筋混凝土底板 台阶基础 当挡土墙修筑在陡坡上 而地基又为完整 稳固 对基础不产生侧压力的岩石时 可设置台阶基础 以减少基坑开挖和节省圬工 拱形基础 如地基有短段缺口 如深沟等 或挖基困难 如需水下施工 可采用拱形基础 天然地基 大多数挡土墙都直接修筑在天然地基之上 扩大基础 当地基承载力不足 地形平坦而墙身较高时 为了减小基底压应力和增加抗倾覆稳定性 采用扩大基础 75 基础埋置深度 对于土质地基 基础埋置深度应符合下列要求 无冲刷时 应在天然地面以下至少1m 有冲刷时 应在冲刷线以下至少1m 受冻胀影响时 应在冻结线以下不少于0 25m 当冻深超过1m时 采用1 25m 但基底应夯填一定厚度的砂砾或碎石垫层 垫层底面亦应位于冻结线以下不少于0 25m 碎石 砾石和砂类地基 不考虑冻胀影响 但基础埋深不宜小于1m 对于岩石地基 应清除表面风化层 将基底嵌入岩层一定深度 当风化层较厚难以全部清除时 可根据地基的风化程度及其容许承载力将基底埋入风化层中 当挡土墙位于地质不良地段 地基土内可能出现滑动面时 应进行地基抗滑稳定性验算 将基础底面埋置在滑动面以下 或采用其它措施 以防止挡土墙滑动 76 抗滑挡土墙的高度如果不合理的话 尽管它使滑坡体原来的出口受阻 但滑坡体可能沿新的滑动面发生越过抗滑挡土墙的滑动 因此 抗滑挡土墙的合理墙高应保证滑坡体不发生越过墙顶的滑动 合理墙高可采用试算的方法确定 先假定一适当的墙高 过墙顶A点作与水平线成夹角的直线 交滑动面于a点 以Sa Aa为最后滑动面 计算滑坡体的剩余下滑力 然后 再自a点向两侧每隔5 作出Ab Ac 和Ab Ac 等虚拟滑动面进行计算 直至出现剩余下滑力的负值低峰为止 若计算结果为剩余下滑力为正值时 则说明墙高不足 应予增高 当剩余下滑力为过大的负值时 则说明墙身过高 应予降低 如此反复调整墙高 经几次试算直至剩余下滑力为不大的负值时 即可认为是安全 经济 合理的挡土墙高度 挡墙高度 77 排水设施 地面排水截水沟 路堑墙和山坡墙上方必须设置截水沟 以拦截流向挡土墙的地表水 夯实回填土顶面和地表松土 夯实墙前回填土和加固边沟 墙身排水 擋土牆排水孔鑽孔 78 浆砌块 片 石墙身应在墙前地面以上设一排泄水孔 图a 墙高时 可在墙上部加设一排汇水孔 图b 孔眼间距一般为2 3m 对于浸水挡土墙孔眼间距一般1 0 1 5m 下排排水孔的出口应高出墙前地面或墙前水位0 3m 为防止水分渗入地基 泄水孔进水口的底部应铺设30cm厚的粘土隔水层 泄水孔的进水口部分应设置粗粒料反滤层 以免孔道阻塞 当墙背填土透水性不良或可能发生冻胀时 应在最低一排泄水孔至墙顶以下0 5m的范围内铺设厚度不小于0 3m的砂卵石排水层 图c 图6 14挡土墙排水设施示意图 79 沉降伸缩缝为防止因地基不均匀沉降而引起墙身开裂 应设置沉降缝 为减少圬工砌体因硬化收缩和温度变化而引起的裂缝 应设置收缩缝 一般将沉降缝与伸缩缝合并设置 沿路线方向间距10 15m 缝宽2 3cm 80 三峡库区地质灾害防治设计技术要求 81 铁路路基支挡结构设计规范 TB10025 2006 82 三抗滑挡墙设计与计算 3 3抗滑挡墙设计方法和计算内容 1 拟定挡土墙的结构形式及断面尺寸 2 拟定挡土墙基础的形式及尺寸 3 确定荷载 4 土压力计算 5 稳定性验算 6 抗滑稳定性 7 抗倾覆稳定性 8 基底应力验算 9 截面应力验算 10 绘制挡土墙平面图 纵断面 横断面的布置图 挡墙设计步骤 83 挡墙设计计算内容 84 三峡库区地质灾害防治设计技术要求 85 建筑边坡工程技术规程GB50330 2013 86 建筑边坡工程技术规程GB50330 2013 87 三峡库区地质灾害防治设计技术要求 88 三峡库区地质灾害防治设计技术要求 89 铁路路基支挡结构设计规范 TB10025 2006 90 铁路路基支挡结构设计规范 TB10025 2006 91 铁路路基支挡结构设计规范 TB10025 2006 92 四挡墙设计实例 秀龙村不稳定斜坡 93 94 95 96 物理力学计算参数表 稳定性计算成果表 剩余下滑力 1挡墙推力计算 97 2挡墙布置结构断面拟定 重力式挡墙布置在该不稳定斜坡坡I区和 区 I区挡墙主要起护脚作用 总高3m 地面以上2m 长85m 区覆盖层厚