重力式路肩挡土墙.docx

1工程场地概况本段道路为一条互通式立交匝道，路基宽度为8.5m。该路基左侧边坡紧邻一条现状排水河道，路肩至河道底面高差约5.8m。为避免路基边坡侵入河道，压缩河床断面，设计考虑在该侧设置路肩挡土墙。该墙同时作河道护岸之用。根据钻探揭露地层，该挡墙基础将置于素填土、淤泥质土等地层中，而素填土及淤泥质土具有天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、透水性差、力学性质差等特征，不可直接作为基础持力层，应进行软弱下卧层验算后进行有针对性的地基处理。2挡土墙结构设计2.1挡土墙类型墙身的断面形式应根据墙的用途，墙高和墙趾处地形、地质、水文等条件，在满足稳定性和强度要求的前提下，按结构合理、断面经济和施工便利的原则比较确定。根据场地现状，路肩墙埋置深度按不小于1m考虑，总墙高约7m。根据工程经验，可采用重力式挡土墙，设计采用浆砌片石作为本挡墙的砌体材料。2.2挡土墙设计（1）墙身尺寸方案根据沿线地形，设计选取最大墙高处断面进行验算，该处墙顶至墙趾高为7m。设计初拟了仰斜、垂直和俯斜三种断面形式进行验算。墙身尺寸如下：a)仰斜式b)垂直c)俯斜式图1挡土墙断面方案（2）土压力计算计算物理参数取值如下:圬工砌体容重:23.0kN/m3，圬工之间摩擦系数:0.4，地基土摩擦系数:0.5，砂浆标号:M7.5，石料强度:30MPa，墙后填土内摩擦角:35o，墙后填土粘聚力:不计，墙后填土容重:19.0kN/m3，墙背与墙后填土摩擦角:17.5o，地基土容重:18.0kN/m3，修正后地基土容许承载力:=150kPa，地基土容许承载力提高系数:墙趾值提高系数:1.2，墙踵值提高系数:1.3，平均值提高系数:1.0，墙底摩擦系数:0.5(墙底换填碎石)，地基土内摩擦角:30.0o，土压力计算方法:库仑，挡墙节段长度:10m。计算活载按2004路基规范挡土墙车辆荷载，在车行道7m宽范围内满布考虑。结构重要性系数1.1，对挡土墙结构重力、墙顶上的有效永久荷载、墙顶与第二破裂面间有效荷载、填土侧压力、车辆荷载引起的土侧压力等进行荷载组合。经计算等代均布土层厚度为0.724m。因基础埋置较浅，不计墙前被动土压力。库仑主动土压力计算结果如下表：表1主动土压力计算成果表由上述计算结果可知，俯斜式挡墙墙背主动土压力、墙身重量均为三种墙型中最大者，仰斜式最小，垂直墙介于二者之间。（3）滑动稳定性验算重力式挡土墙沿基底的滑动稳定系数Kc，按式（1）求算：Kc=（W+Ey）f/Ex（1）式中：W为挡土墙重力，Ex、Ey为主动土压力的水平和垂直分力，f为基底摩擦系数。计算结果见下表：表2滑动稳定计算成果表由上述计算结果可知，三种墙型均满足滑动稳定性要求，其中俯斜式挡墙滑动稳定性最好，最安全，仰斜式次之，垂直墙滑动稳定性系数最小。（4）倾覆稳定性验算挡土墙绕墙趾的倾覆稳定系数K。，按式（2）求算：K。=（WZw+EyZy）/ExZx（2）式中：Zx为Ex对墙趾点的力臂；Zy为Ey对墙趾点的力臂；Zw为W对墙趾点的力臂。计算结果见下表：表3倾覆稳定计算成果表由上述计算结果可知，三种墙型均满足倾覆稳定性要求，其中俯斜式挡墙滑动稳定性最好，最安全，垂直墙次之，仰斜式倾覆稳定性系数最小。（5）基底应力及偏心验算作用于基底的合力偏心距e为：e=B/2-Zn=B/2-（WZw+EyZy-ExZx）/（W+Ey）（3）当eB/6时，墙趾或墙踵处的压应力按式（4）计算：1,2=(W+Ey)(16e/B)/B（4）当eB/6时，基底出现拉应力，一般均不考虑地基能承受此拉力，则基底应力重分布，此时按式（5）确定最大压应力。1=2(W+Ey)/3Zn（5）基底合力偏心距e及基底应力计算结果见下表：表4基底应力及偏心计算成果表表4基底应力及偏心计算成果表由上述计算结果可知，三种墙型中垂直墙基底平均压应力最小，俯斜式次之，仰斜式最大。2.3墙型选择上述计算与比较表明，俯斜式挡墙抗滑稳定性和抗倾覆稳定性均最优，但其断面尺寸过大，势必造成工程造价偏高；仰斜式挡墙具有圬工体积小的优点，但其倾覆稳定性相对较差，且基底平均压应力较大，对地基承载力要求稍高；相对前两种墙型，垂直墙工程量介于二者之间，稳定性安全系数也较为适宜，且基底平均应力最小，对地基处理有利。通过对垂直墙墙底及台顶截面强度的验算，均满足要求。因此，设计选择安全稳定性较好，且工程量适中的垂直墙背的挡墙作为实施墙型。3挡墙底地基处理3.1挡土墙的基础类型挡土墙的基础类型主要有明挖基础和桩基础两类：明挖基础宜设置在地质情况较好的地基上，当地基为松软土层时，可采用换填、砂桩、搅拌桩等方法处理。由于本工程场区表层素填土及淤泥质土承载力较低，且分布厚度较大，根据当地施工经验及场地施工条件，设计选择CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）长螺旋成孔法施工对挡墙底地基进行加固处理。路基处理措施具体如下：CFG桩按正方形布置，桩间距1.5m，桩径50cm，桩长考虑打穿软弱层，进入粉细砂层至少50cm，取4.0m；桩顶铺筑30cm厚碎石垫层。3.2地基处理计算经计算，CFG桩单桩承载力Ra=196.3kPa。根据本段挡土墙的结构计算结果，挡墙底最大压应力为179.028kPa，最小压应力为64.693kPa，平均压应力为121.861kPa。修正后复合地基容许承载力应不低于150kPa。计算总沉降量：s=0.4x220.25=88.10(mm)3.3地基处理结论根据上述计算成果，设计采用的CFG桩进行地基加固处理的措施是合理的。同时设计要求CFG桩施工前应进行配合比试验，保证成桩后桩身强度等级达到C15混凝土的强度。CFG桩单桩承载力特征值不小于200KN，加固后的复合地基承载力不小于150kP