挡土墙的设计模板.ppt

第八章挡土墙设计与施工，第一节基本概念，第一节基本概念，挡土墙是支撑路基填土或坡面土体侧压力，防止边坡或坡面变形失稳的工程结构。 广泛用于支撑路基边坡、桥台、桥头引路、隧道开口等。 另一方面，挡土墙的用途、是否设置挡土墙，与其施工方案相比较1 .与改变路线的场所相比较2 .与填土和挖掘边坡相比较3 .与堤移相关的干扰路基的构造物(房屋、河川、水路)等比较4 .与其他类型的构造物(桥、挡土墙)等相比较。 在挡土墙设计、勘察设计阶段，对挡土墙地基基础进行综合地质勘察，阐明地基地质条件和地基承载能力。 设计应分析挡土墙对环境的影响，在必须决定必要的环境保护方案和植物措施的施工阶段采用合理的施工方法，尽量减少对环境和相邻路基段的不良影响。 挡土墙可采用锥形法与堤坝连接，墙端应进入堤坝内0.75m以下，锥形边坡率应与堤坝边坡一致，应采取种草防护措施。 土质地层不应小于1.5m的风化软岩层，不应小于1.0m的微风化岩层，在挡土墙端部埋入道路切割地层的深度不应小于0.5m。 路基保护与支护、挡土墙设计应根据挡土墙后面的渗水量合理配置排水结构。 具有一体壁面的挡土墙应设有伸缩缝和沉入缝。 挡土墙壁后填料应采用透水性强的砂性土、砂砾、碎石、粉煤灰等材料，不得采用淤泥、腐殖土、膨胀土。 不得采用粘土作为填充剂。 在季节性冻土区，冻土性材料不得用作填料。 路肩式挡土墙的顶面宽度不得超过硬路肩、行驶道路、路缘石带的路基宽度范围，请设置护栏。 高速公路和一级公路护栏设计必须符合高速公路交通安全设施及施工技术规范有关规定。 路基防护与支护，第一节概述，第二、挡土墙各部分名称，墙背倾斜角，第三、用于挡土墙分类，陡坡路堑底部，降低边缘高度，减少挖掘和边坡，防止地质不良地区滑坡，(一)根据挡土墙的设置位置，用于1、路堑挡土墙、2、挡土墙，(一)保证陡坡路堤稳定缩小斜坡的坡脚(2)为了避免与其他建筑物(房屋、铁路、水路等)发生干涉，或者为了防止占用大量农田，(3)防止河沿岸的堤坝被水流冲刷或冲刷。 由于地形受到限制，防止必须收缩坡脚的陡坡堤防下降。 3、路堤挡土墙、斜面支撑可能坍塌的霸复层土体或破碎岩层，4、沿斜面挡土墙、河堤使用，需要收缩坡脚或防止水流；5、浸水挡土墙、第二节挡土墙的类型和适用范围，按建筑材料分类：石砌挡土墙、混凝土挡土墙、钢筋混凝土、砖砌挡土墙、 木质和钢板挡土墙按结构形式分为：重力式、半重力式衡重式、悬臂式、扶手式、锚式、拱式、锚式、柱式和堆积式，根据挡土墙的结构形式，用墙壁的自重支撑土压、污染的结构。 形式简单，施工方便，a、b、e多用于路崖、堤壁的c、d多用于路堑墙；(1)重力式挡土墙，墙高不得超过12m，干挡土墙高不得超过6m。 高速公路、一级公路不得采用干挡土墙。1 .锚式、(2)锚式挡土墙最好用于墙高较大的岩质路的切割区域。 可用作防滑土墙。 可采用肋式或壁式单层墙或多层墙。 各级墙高不得超过8m，多层墙上下墙之间应设置宽度不小于2m的平台。目前国内外岩土工程界广泛采用的锚杆结构类型根据粘结材料和受力机理有五种：第一类是全长粘结锚杆，如水泥砂浆锚杆、树脂卷锚杆、水泥卷锚杆第二类是机械锚杆， 树脂锚杆等锚杆型锚杆的第三类是摩擦型锚杆，例如铫管锚杆、缝管锚杆、水膨胀锚杆的第四类是中空锚杆那样的钻式锚杆的第五类是预应力锚杆，有拉伸型、压力型、分散型等。 锚杆/岩石的相互作用有主动锚杆和被动锚杆两种。 调查结果表明，我国公路边坡采用的锚固结构类型主要为普通水泥(砂)浆全长注浆锚固、钻孔锚固、预应力锚固(杆)，(2)锚固式挡土墙，2 .锚固板式，应使用石材不足地区的路崖墙和堤坝式挡土墙可采用肋式或壁板式，墙高不得超过10米。 肋柱锚板挡土墙可采用单层墙或双层墙，各层墙高度不得超过6m。 上下墙之间应设置宽度不小于2m的平台。 上下两层墙肋应交替布置。(三)薄壁式挡土墙，2 .扶壁式，1 .悬臂式应用于石材不足、地基承载力低的填土区域。 墙的高度不得超过15米。 石材不足，地基承载力低的填土公路应采用。 墙的高度不得超过5米。 (四)用于加固土挡土墙、普通地区路肩式挡土墙、堤坝式挡土墙。 但不宜在滑坡、水流冲刷、崩塌等不良地质地区建设。 高速公路、一级公路墙高不得超过12米，二级和二级以下公路不得超过20米。 采用多级墙时，各级墙的高度不得超过10米。 上下墙之间应设置宽度不小于2m的平台。(五)土钉(钉土)挡土壁，(六)柱板式挡土壁由柱、挡土板、腰梁、腰板、基座和拉杆构成，是在腰板上部填土的重力作用下使土体侧压力平衡的挡土壁。 (7)桩板式挡土墙是表土和强风化层薄而均质的岩石基础，挡土墙高度大，也可用于地震地区道路的切断和堤防支护和滑坡等特殊地区的管理。 第三节重力式挡土墙设计，一、挡土墙配置，一.挡土墙位置的选定，一)路堑挡土墙多数设置在侧沟旁；二)斜面挡土墙应考虑设置在基础可靠的地方；三)路崖墙和堤墙墙高度及截面Wei工程数量相近，基础情况相似； 应优先选择路堤墙4 )路堤墙高度和工程数量明显低于路堤墙，基础可靠时应选择路堤墙5 )沿河堤设置挡土墙时，应配合河流情况进行配置，注意设置墙后水流平滑，不要压迫河流引起局部冲刷。 2 .挡土墙的纵向配置，挡土墙的纵向配置用墙指的纵断面图进行，配置后画挡土墙的主视图，1 )确定挡土墙的起点和墙的长度，选择挡土墙与路基及其他构造物的连接方式2 )根据地基和地形的状况，阶段性地确定伸缩缝和下沉缝的位置3 )配置各段挡土墙的基础4 ) 3 .挡土墙的横向布置，包括数量、间距、尺寸等，包括墙高最大的位置、墙的截面或基础形式发生变化的位置，以及需要其他桩号的横截面图。 根据墙类型、墙高、基础和填充材料物理力学指标等设计数据，应用挡土墙设计和标准图确定墙的断面、基础形式和埋入深度，配置排水设施等，制作挡土墙横断面图。 4 .平面放置，个别复杂的挡土墙，例如高度、沿河曲线的挡土墙，应该绘制平面图，表示挡土墙和路线的平面位置以及附近的地形和地物等情况，特别是建筑物与挡土墙干涉的情况。 沿河挡土墙应画河道和水流方向，防护和加固工程等。 二、挡土墙结构；(一)墙体结构；一.墙背；一)仰斜墙背适用于路堑墙和墙趾部地面平坦的路崖墙或路堤墙。仰卧墙后背的坡度不得小于1:0.3。 通常1:0.151:0.25，4，4 )衡式墙适用于山区地形陡峭的路肩墙和堤坝墙，也适用于道路切口墙。 上壁的倾斜壁的背的坡度为1:0.251:0.45，下壁的倾斜壁的背为1:0.25左右，上下壁的壁高一般为2:3，3 )凸形折线壁的背多用于路堑壁，也用于路肩壁。 上下墙壁的高度比一般为2:3，2 )将倾斜的墙背应用于堤坝的墙壁或路肩的墙壁。 一般1:0.151:0.25，4m以下的低墙为垂直墙背；5 )其他类型挡土墙的墙背形式可参考有关规范和设计手册，墙面一般为平面，其坡度应与墙背坡度相匹配。 墙面坡度直接影响挡土墙的高度。 因此，在地面斜面陡峭的情况下，壁面的坡度一般为1:0.051:0.20，矮墙在能够采用陡峭的垂直壁面的地面平缓的情况下，一般为1:0.201:0.35是经济的。 2、墙面、墙顶最小宽度，灰浆挡土墙50cm以上，干燥60cm以上。 铺路崖顶一般应用粗石材或混凝土做顶盖，厚度为40cm。 如果不做顶盖，对于堤坝的墙壁和路堑墙，墙顶应该用大石头筑，用灰泥固定，或者用5号灰泥把屋顶弄平，灰泥的厚度应该是2cm。 干挡土墙的墙顶高度在50cm以内，用25号砂浆砌筑，提高墙的稳定性。 干挡土墙的高度一般不得超过6米。 3、墙顶、交通安全要求在地势险峻的地区，或者路肩太长的墙顶设置护栏。 为了维持土路肩的最小宽度，护栏的内侧缘距路面边缘的距离为二、三级路径为0.75m以上，四级路径为0.5m以上。 4、护栏、(2)基础结构、1 .基础类型、1 )大部分挡土墙直接建在天然地基上。 2 )当地基础承载力不足，地形平坦，墙壁高，为减小基础压力应力，提高抵抗力稳定性，扩大基础。 a )墙的手指和脚后跟部分扩大的b )钢筋混凝土地板c )替换填土地基的d )台阶的基础e )拱基础，3 )现场的基础压力超过地基的承载力时，为了避免必要的加宽值大、加宽部分的台阶过高，可以采用钢筋混凝土基础。 4 )地基为软土层时，可以用砂砾、碎石、矿渣和灰土等材料填埋。 5 )挡土墙建成陡坡，地基完整，坚固，基础不产生侧压的坚硬岸石，设置楼梯基础，减少基坑开挖，节约施工。 6 )地基上有短切口(深槽等)或者难以挖掘地基时(需要水下施工时)，可以采用拱形的基础。 2、对于基础埋设深度、土质地基，基础埋设深度应当满足以下要求： (1)无清洗时，在天然地面以下至少1m； (2)有冲洗时，冲洗线以下至少受1m (3)冻结膨胀影响时，冻结线以下为0.25m以上。 冻结深度超过1m时，采用1.25m，基底必须填满一定厚度的砂砾和碎石垫，垫底面也必须位于冻结线以下。 碎石、砂砾和砂类地基不考虑冻胀的影响，但基础埋设深度不得小于1m。 对岩石基础，应去除表面风化层，将基础埋入岩层深度。 风化层厚而难以完全除去时，可根据地基的风化程度和容许承载力，将基础埋入风化层中。 挡土墙位于地质不良地区，地基土出现滑坡时，应进行基础滑坡稳定性管理，将基础底面埋在滑坡下面，采取其他措施防止挡土墙滑坡。 (3)排水设施、炉渣块(片)石墙在墙壁前的地面之上设置排水孔。 在墙很高的情况下，可以在墙部设置排水孔(图b )。 眼睛间隔一般为23m，浸水挡土墙眼间隔一般为1.01.5m，干旱地区可适度增大，眼睛上下偏移。 下排水孔出口应提高墙前地面或墙前水位0.3m，为防止水分进入地基，下排水孔进水口底部应铺设30cm厚的粘土隔水层。 在排水孔的排水口部分设置粗骨料过滤层，以免堵塞孔。在壁背填土的透水性差或有可能发生冻结膨胀的情况下，在从最低排水孔到壁顶的0.5m的范围内铺设厚度为0.3m以上的砂砾排水层(图c )、(4)沉降狭缝和伸缩狭缝，在设计时，一般将沉降狭缝和伸缩狭缝一起设置，沿路径方向每隔1015m 兼具两者的作用，狭缝宽度为23cm，可以用水泥填埋狭缝内，但是在浸水量多的填充剂容易流失的地区或冻害严重的地区，用沥青麻筋或涂沥青的板等具有弹性的材料，沿内外顶三方填充，填充深度不能在0.15m以下墙后有岩路被切断或填石路堤时，可以设置间隙。 干挡土墙、缝合两侧应选用平整石材建造，以便垂直穿透。 一、在一般条件下计算库仑主动土的压力。 (一)库仑理论假设，一.壁背填料均质散射体，仅内摩擦力，无粘附力。 2 .如果墙的背部向外移动，或者墙的手指向外倾斜，墙的背面的衬垫就会出现通过墙脚跟的破裂面，变成平面。 3 .破裂面的土楔是刚体。 第4节挡土墙压力计算，(2)库仑主动土压力公式的导出(破裂面与内侧面相交时)，1 .力的大小为正弦定理：2 .最大主动土压力的最危险的破裂面的确定，当参数、一定时，Ea随破裂面的位置而变化，即Ea为破裂角的函数。 为了求出最大土压Ea，通过求出驻点的方法，能够得到上述图的边界条件的最大土压式和最大危险破裂角的p=cossincos (-sinoscos (-) q=cos (-) cos ()-cos (- ) cos () r=cossincos (-) q -sincos(-)cos，3 .力的方向和作用点，1 )力的方向是，静力平衡状态与墙壁的背面法线所成的角度等于内摩擦角2 )力的作用点，舍弃将土楔作为刚体的假设，假设土楔为松弛的身体，土压导致高度，土压应力分布图出土，力的作用点处于压力应力分布图的形心。 4 .破裂面处于其他位置的库仑式，静力平衡条件不变，因此破裂面与路基表面和外斜面相交时，只要改变土楔重力g的公式，同时在土压应力分布图上重叠车辆载荷，就能得到类似的公式。 下图：破裂面与外斜面相交的二、大俯角壁背主动土压力第二破裂面法；(一)第二破裂面出现的条件；(一)壁背或虚拟壁背的倾斜角必须大于第二破裂面的倾斜角。 (即，墙背或虚拟墙背不妨碍第二破裂面的出现)2)墙背或虚拟墙背上产生的滑动阻力必须大于其滑动阻力(即，破裂面的脊不沿墙背或虚拟墙背下降)，平衡式挡土墙上的墙土压力分析图，三，折线形墙背的土压力计算， 不考虑下壁的影响，根据俯仰壁背计算土压，平衡式考虑是否出现第二破裂面，以壁背拐点或平衡台为界分为上壁、下壁，计算两者的矢量和，(二)下壁土压计算，1 .壁背延长法，上壁土压计算后，下壁背延长与填土表面c相交，以bc为假想壁背延长， 根据壁背延长的边界条件，用适当的库仑公式计算土压，绘制壁背应力分布图，作为应剪下壁bb部分的下壁土压。 试图使上下墙的两个部分重合的是全墙土压，2 .力多边形法，在墙背土体处于极限平衡的条件下，作用于破裂棱体的诸力必须构成向量封闭的力多边形。 若计算上壁土压E1，则可绘制下壁的任何破裂面力多边形。利用力多边形，求出下壁土压、八、壁背填土上的附加载荷，(一)车辆载荷换算成土柱，q车辆载荷附加载荷强度为，壁高小于2 m，壁高为20kN/m2的壁的高度在10m以上，壁高为10kN/m2的壁的高度在210m之间的情况下， 加载强度通过直线插补法计算，(2)其他负载、作用于墙壁天花板或墙壁后方填土的人的负载强度规定为3kN/m2，作用于挡墙扶手的水平推力为0.75kN/m，作用于扶手的垂直力为1kN/m，实际上确定是否考虑加载，(1)作用于挡墙的力系重力式挡墙设计管理原则：根据放置挡墙的具体工作条件、最不利组合的一般地区，只考虑主要的系水区域，考虑地震力，(2)不同条件下的荷