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1、挡土墙 华南农业大学水利与土木工程学院黄金林 第一部分 基本概念及分类 2 基本概念 1 挡土墙的事故案例 3 挡土墙的分类 1 挡土墙的事故案例 挡土墙的事故案例 挡土墙的事故案例 挡土墙的事故案例 挡土墙的事故案例 2 挡墙的基本概念 支挡结构 为保持结构物两侧的土体 物料有一定的高差的结构 支挡结构 刚性支挡结构 柔性支挡结构 挡土墙 用来抵抗土体侧压力 支承填土或山坡土体 防止填土或土体变形失稳的构造物 挡土墙 板桩墙 内支撑 2 按挡土墙墙体材料分类 a 石砌挡土墙 或其他砌块 b 混凝土挡土墙 或毛石混凝土 c 钢筋混凝土挡土墙 成本较高 d 钢板挡土墙 工程时间较快 3 按断面的
2、几何形状及受力特点 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 板桩式挡土墙 地下连续墙 土钉式挡土墙 第二部分 常用挡土墙介绍 1 重力式挡土墙2 悬壁 臂 式挡土墙3 扶壁 臂 式挡土墙4 锚杆 锚定板式挡土墙5 桩板式挡土墙6 土钉墙7 加筋挡土墙 常用挡土墙的形式 定义 特点和使用范围 1 重力式挡土墙 图示 重力式挡土墙 定义 重力式挡土墙一般用块石 砖或素混凝土 毛石混凝土 筑成 它是靠挡土墙本身所受到的重力保持稳定 通常用于h 6m的低挡土墙 工程案例 工程案例 重力式挡土墙 特点 1 结构简单 施工方便 2 施工工期短 3 能就地取材 4 对地
3、基承载力要求高 5 工程量大 沉降量大 适用范围 地层稳定 开挖土石方时不会危及相邻建筑物安全的地段 墙高h 6m且地基承载力较高地段 重力式挡土墙 受力原理 重力式挡土墙 1 墙身 1 墙背构造要求 2 墙面构造要求 3 墙顶构造要求 4 护栏 墙面 墙背倾角 护栏 墙顶 重力式挡土墙 墙背 根据墙背倾斜方向的不同 墙身断面形式可分为仰斜 垂直 俯斜和衡重式等几种 如图示 重力式挡土墙 墙背 a 仰斜墙背主动土压力最小 墙身截面经济 墙背可与开挖的临时边坡紧密贴合 但墙后填土的压实较为困难 因此多用于支挡挖方工程的边坡 b 俯斜墙背主动土压力最大 但墙后填土施工较为方便 易于保证回填土质量而
4、多用于填方工程 c 直立墙背介于前两者之间 且多用于墙前原有地形较陡的情况 如山坡上建墙 因此时仰斜墙身较高而入土较浅 俯斜墙则土压力较大 重力式挡土墙 墙顶 墙顶宽度 当墙身为混凝土浇筑时 不应小于40cm 浆砌时不小于50cm 干砌时应不小于60cm 墙面 当墙前地面较陡时 墙面坡度可取1 0 05 1 0 2 或采用直立的墙面 当墙前地面较为平坦时 对于中 高挡土墙 墙面坡度适当放缓 不宜缓于1 0 4 护栏 护栏分墙式和柱式两种 所采用的材料 护拦高度 宽度 视实际需要而定 重力式挡土墙 2 基础a 基础一般采用明挖基础 b 底埋置深度应符合下列要求 无冲刷时 一般应在天然地面下不小于
5、1 0m 有冲刷时 应在冲刷线下不小于1 0m 受冻胀影响时 应在冰陈线以下不小于0 25m c 为了增加墙身的抗滑稳定性 可将墙底做成逆坡 一般土质地基的墙底逆坡不宜大于0 1 1 对岩质地基一般不宜大于0 2 1 重力式挡土墙 3 排水设施 挡土墙的排水处理是否得当 直接影响挡土墙的安全及使用效果 挡土墙的排水设施通常内地面排水和墙身排水两部分成 a 地面排水可设置地面排水沟 引排地面水 顶面夯实回填土和地面松土 防止雨水和地面水下渗 必要时可加设铺砌 以防止边沟水渗入基础 b 墙身排水主要是为了迅速排除墙后积水 浆砌挡土墙应根据渗水量在墙身的适当高度处布置泄水孔 重力式挡土墙 泄水孔设置
6、要求 1 泄水孔尺寸可视泄水量大小分别采用5cm 10cm10cm 10cm 15cm 20cm的方孔 或直径5 10cm的圆孔 泄水孔间距一般为2 3m 上下交错设置 最下排泄水孔的底部应高出墙趾前地面0 3m 当为路堑墙时 出水口应高出边沟水位0 3m 若为浸水挡土墙 则应高出常水位以上0 3m 以避免墙外水流倒灌 为防止水分渗入地基 在最下一排泄水孔的底部应设置30cm厚的粘土隔水层 如图示 2 在泄水孔进口处应设置粗粒料反滤层 以避免堵塞孔道 当墙背填土透水性不良或有冻胀可能时 应在墙后最低一排泄水孔到墙顶0 5m之间设置厚度不小于0 3m的砂 卵石排水层或采用土工布 如图示 3 干砌
7、挡土墙墙身透水可不设泄水孔 重力式挡土墙 泄水孔设置 重力式挡土墙 4 沉降缝和伸缩缝a 为了防止因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂 应根据地基的地质条件及墙高 墙身断面的变化情况设置沉降缝 b 为了防止圬工砌体因砂浆硬化收缩和温度变化而产生裂缝 须设置伸缩缝 c 通常把沉降缝与伸缩缝合并在一起 统称为沉降伸缩缝或变形缝 宜每隔10 15m设置一道沉降伸缩缝 沉降伸缩缝的缝宽 般为2 3cm 重力式挡土墙 沉降缝和伸缩缝 重力式挡土墙 1 收集地质和水文等资料 根据具体情况 进行技术经济分析 2 进行挡土墙断面形式 构造和材料设计 确定有关计算参数 3 根据经验或标准图 初步拟定断面尺寸 4 计算
8、侧向土压力 进行基底偏心 抗滑移 墙身强度和稳定性验算 6 当验算结果满足要求时 初拟断面尺寸可作为设计尺寸 当验算结果不能满足要求时 重新拟定断面尺寸 重新计算 直至满足要求为止 7 绘制挡土墙立面 横断面和平面图 设计步骤 1 挡土墙的稳定验算 抗滑移稳定验算 抗倾覆稳定验算 挡土墙基底受力图 软弱下卧层验算 当基底下受力层范围内有软弱土层时 应按滑移面进行验算 3 浸水地区的挡土墙的稳定验算 抗滑移稳定验算 抗倾覆稳定验算 基底应力验算其一是偏心距的验算 其二是基底应力应满足 4 挡土墙截面强度验算 挡土墙设计实例图挡土墙截面及受力 重力式挡土墙 注意事项 a 一定要在完成基槽的验收后及
9、时封底 避免雨水浸泡基底 b 不得漏掉泄水孔后面的滤水层施工 直接回填 c 填土时要分层回填 不得直接直接使用翻斗车向下倾倒 或推土机强行推填 d 回填土中宜为卵石 砾石 粗砂 中砂等内摩擦角大的土料 不宜使用软粘土 成块的硬粘性土 膨胀土和耕植土等易吸水膨胀的土料 2 悬壁 臂 式挡土墙 墙趾悬臂 墙踵悬臂 立壁 图示 悬壁 臂 式挡土墙 定义 悬臂式挡土墙多用钢筋混凝土做成 它的稳定性主要靠墙踵悬臂以上的土所受重力维持 它的悬臂部分的拉应力由钢筋来承受 工程案例 工程案例 悬壁 臂 式挡土墙 特点 1 截面尺寸小 2 施工方便 3 对地基承载力要求不高 4 工作面较大 适用范围 适用于6
10、8m高的填方边坡 地基土质差且墙高h 5m的重要工程 或缺乏石料的地区及地震地区 常用作填方路段作路肩墙或路堤墙 悬壁 臂 式挡土墙 受力原理 悬壁 臂 式挡土墙 1 根据支挡环境的需要拟定墙高 以及相应的墙身结构尺寸 2 根据所拟定的墙体结构尺寸 确定结构荷载 墙身自重 土压力 填土重力 由此进行墙体的抗滑 抗倾覆稳定性验算 确认是否需要底板加凸设计 3 底板地基承载力验算 确认底板尺寸是否满足要求 4 墙身结构设计 设计过程 悬壁 臂 式挡土墙 墙身钢筋混凝土配筋设计 悬壁 臂 式挡土墙 基本构造 1 墙身截面尺寸 墙顶宽可选用200mm 墙背取竖直面 墙面取1 0 02 0 05 的倾斜
11、面 因而定出立臂的截面尺寸 2 底板在与立臂相接处厚度为 1 12 1 10 H 而墙趾板与墙踵板端部厚度不小于300mm 其宽度B可近似取 0 6 0 8 H 当遇到地下水位高或软弱地基时 B值应适当增大 悬壁 臂 式挡土墙 其它构造 3 伸缩缝的设置间距不应大于20m 沉降缝 泄水孔的设置与重力式挡土墙相同 4 墙身混凝土强度等级不宜低于C30 受力钢筋直径不应小于12mm 榫槽混凝土必须与底板混凝土同时灌注 5 挡土墙墙身混凝土应一次浇灌完成 不宜在竖向上留缝 3 扶壁式挡墙 图示 扶壁式挡墙 定义 当挡土墙的墙高h 10m时 为了增加悬臂的抗弯刚度 沿墙长纵向每隔1 3 1 2墙高设置
12、一道扶壁 称为扶壁式挡土墙 工程实例 工程案例 工程案例 扶壁式挡墙 特点 1 工程量小 2 对地基承载力要求不高 3 工艺较悬臂式复杂 适用范围 适用8 12m高的填方边坡 地质条件差时 缺乏石料的地区及地震地区 墙高h 10m的重要工程 扶壁式挡墙 1 根据支挡环境的需要拟定墙高 以及相应的墙身结构尺寸 2 根据所拟定的墙体结构尺寸 确定结构荷载 墙身自重 土压力 填土重力 由此进行墙体的抗滑 抗倾覆稳定性验算 确认是否需要底板加凸设计 3 底板地基承载力验算 确认底板尺寸是否满足要求 4 墙身结构设计 设计过程 扶壁式挡墙 墙身钢筋混凝土配筋 示意 扶壁式挡墙 墙身钢筋混凝土配筋 示意
13、扶壁式挡墙 基本构造 1 扶壁间距为1 3 1 2墙高 2 墙顶宽可选用200mm 墙背取竖直面 地板厚度大于等于200mm 3 底板在与立臂相接处厚度为 1 12 1 10 H 而墙趾板墙踵板端部厚度不小于300mm 其宽度B可近似取 0 6 0 8 H 当遇到地下水位高或软弱地基时 B值应适当增大 扶壁式挡墙 其它构造 3 伸缩缝的设置间距不应大于20m 沉降缝 泄水孔的设置与重力式挡土墙相同 4 墙身混凝土强度等级不宜低于C30 受力钢筋直径不应小于12mm 榫槽混凝土必须与底板混凝土同时灌注 5 挡土墙墙身混凝土应一次浇灌完成 如设缝 则必须保证新旧混凝土面有效连接 4 锚杆 锚定板式
14、挡土墙 图示 工程案例 工程案例 工程案例 锚杆 锚定板式挡土墙 锚定板式挡土墙式定义 锚定板挡土墙由预制的钢筋混凝土墙面板 立柱 钢拉杆和埋在填土中的锚定板所组成 锚杆挡土墙式定义 锚杆挡土墙通常由立柱 墙面板和锚杆三部分组成的轻型支挡结构 锚杆 锚定板式挡土墙 特点 1 结构轻 柔性大 2 工程量少 造价低 3 施工工艺较复杂 适用范围 适用于地基承载力较低的重要工程 可做成多级高边坡 能够使边坡坡度做成80 90度之间 墙高可达27m 5 桩板式 抗滑桩 挡土墙 图示 桩板式 抗滑桩 挡土墙 定义 桩板式挡土墙由锚固桩和挡土板组成 它是以锚固桩 分为锚固段和悬臂段 为主体 挡土板相辅共同
15、受力挡土的结构形式 工程案例 工程案例 桩板式 抗滑桩 挡土墙 特点 1 结构刚度很大 土体变形较小 2 造价较高 3 属于预先支护后开挖 安全性好 4 占用工作面较小 施工灵活 适用范围 适用于先保护后开挖的深基坑 以及需要直立削坡的土质挖方边坡 或需要对已建建筑进行保护 严格控制土体位移 桩板式 抗滑桩 挡土墙 1 抗滑桩类型a 抗滑桩按材质分类有木桩 钢桩 钢筋混凝土桩和组合桩 b 抗滑桩按成桩方法分类 有打入桩 静压桩 就地灌注桩 就地灌柱桩又分为沉管灌注桩 钻孔灌注桩两大类 在常用的钻孔灌注桩中 又分机械钻孔和人工挖孔桩 c 抗滑桩按结构型式分类 有单桩 排桩 群桩和有锚桩 排桩型式
16、常见的有椅式桩墙 门式刚架桩墙 排架抗滑桩墙 有锚桩常见的有锚杆和锚索 锚杆有单锚和多锚 锚索抗滑桩多用单锚 d 抗滑桩按桩身断面形式分类 有圆形桩 方形桩和矩形桩 工 字形桩等 桩板式 抗滑桩 挡土墙 2 各类桩型的特点a 木桩是最早采用的桩 其特点是就地取材 方便 易于施工 但桩长有限 桩身强度不高 一般用于浅层滑坡的治理 临时工程或抢险工程 b 钢桩的强度高 施打容易 快速 接长方便 但受桩身断面尺寸限制 横向刚度较小 造价偏高 c 钢筋混凝土桩是边坡处治工程广泛采用的桩材 桩断面刚度大 抗弯能力高 施工方式多样 可打入 静压 机械钻孔就地灌注和人工成孔就地灌注 其缺点是混凝土抗拉能力有限 桩板式 抗滑桩 挡土墙 3 各类桩型的适用条件a 抗滑桩的施工采用打入时 应充分考虑施工振动对边坡稳定的影响 一般是全埋式抗滑桩或填方边坡可采用 同时下卧地层应有可打性 b 抗滑桩施工常用的是就地灌注桩 机械钻孔速度快 桩径可大可小 适用于各种地质条件 但对地形较陡的边坡工程 机械进入和架设困难较大 另外 钻孔时的水对边坡的稳定也有影响 人工成孔的特点是方便 简单 经济 但速度较慢 劳动强度高
