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1、第4章 抗滑挡土墙的设计与施工,4.1概述 4.2抗滑挡土墙的设计与计算 4.3抗滑挡土墙的施工,4.1概述滑坡是岩土工程中常见的主要病害之一。当斜坡岩土体在各种自然因素或人为因素的影响下，斜坡岩土体在重力作用下，沿着一定的土层(软弱层)整体向下滑移的现象，即称为滑坡。大规模滑坡对人类的生产建设活动和人民的生命财产有着极大的危害，如重庆云阳滑坡和武隆滑坡等。因此，应对滑坡进行预防和处理。通过预防来预料可能发生的灾害，并在与处理工程所需费用权衡之后，或将居民和建筑物迁移到另一安全地带，或改移公路、河道等，或在稳定的基岩中修建隧道以避免滑坡，或在小规模滑坡情况下用桥梁通过。在不得已必须在滑坡区兴工
2、动土进行建设，而改变自然环境时，就应事先修建整治工程，以提高滑坡体的稳定性，防止滑坡体产生滑坡。,山体滑坡导致渝巴公路路基下沉、路面开裂，交通被迫中断。,重庆云阳滑坡,有关人士分析认为，云阳这次受灾严重除遭受持续暴雨外，去年的百年一遇干旱也难脱干系。干旱导致大面积地表开裂，一些山体“伤到内心深处”，红狮等乡镇曾出现旱滑坡。后来虽有降雨解除旱情，但少数山体的伤口仍没“愈合”。这次持续暴雨时间长达1周，累计降雨量近400毫米。长时间的强降雨让受伤山体难以承受，“干旱和暴雨综合症”最终让云阳灾情连连。,重庆市武隆县发生山体滑坡性地质灾害的现场。此次滑坡产生土石方二万余立方米，由于山体中发生风化，加上
3、大量雨水浸泡，诱发了山体一侧突然发生滑坡灾害。,峨眉山体滑坡正在抢修,延安宝塔面临滑坡威胁,滑坡整治工程大致分为减滑工程和抗滑工程两点。减滑工程的目的在于不改变滑坡的地形、土质、地下水等的状态，即通过改变滑坡体自然条件，而使滑坡运动得以停止或缓和。抗滑工程则在于利用抗滑构筑物来支挡滑坡体运动的一部分或全部，使其附近及该地区的设施及人民生命财产等免受危害。这类工程主要用来制止小规模滑坡或部分制止大规模滑坡。常用的抗滑工程主要有抗滑挡土墙和抗滑桩等。 减滑工程主要有排除地表水工程(水沟、防渗工程)、排除地下水工程、截断地下水工程、刷方减重等工程措施。,4.1.1抗滑挡土墙类型、特点和适用条件 抗滑
4、挡土墙是目前整治中小型滑坡中应用最为广泛而且较为有效的措施之一。根据滑坡的性质、类型和抗滑挡土墙的受力特点、材料和结构不同，抗滑挡土墙又有多种类型。从结构型式上分，有：(1)重力式抗滑挡土墙；(2)锚杆式抗滑挡土墙；(3)加筋土抗滑挡土墙；(4)板桩式抗滑挡土墙；(5)竖向预应力锚杆式抗滑挡土墙等型式。 从材料上分，有：(1)浆砌条石(块石)抗滑挡土墙；(2)混凝土抗滑挡土墙(浆砌混凝土预制块体式和现浇混凝土整体式)；(3)刚筋混凝土式抗滑挡土墙；(4)加筋土抗滑挡土墙等。,挡土墙的几种类型,E,重力式挡土墙,E,土压力通常是指挡土墙后的填土因自重或外荷载作用对墙背产生的侧压力。,刚性挡土墙
5、本身变形极小，只能发生整体位移,柔性挡土墙 本身会发生变形，墙上土压力分布形式复杂,板桩变形,重力式挡土墙,半重力式挡土墙,悬臂式与扶臂式挡土墙,锚杆挡土墙,锚定板挡土墙,加筋土挡土墙,板桩式挡土墙,地下连续墙,垮塌的重力式挡墙,垮塌的护坡挡墙,失稳的立交桥加筋土挡土墙,挡土墙应用举例,挡土墙,挡土墙事故,多瑙河码头岸墙滑动,英国伦敦铁路挡土墙滑动图,垮塌的护坡挡墙,选取何类型的抗滑挡土墙，应根据滑坡的性质、类型(渐断性的滑坡或连续性的滑坡、单一性的滑坡或复合式的滑坡、浅层式的滑坡还是深层式的滑坡等)、自然地质条件、当地的材料供应情况等条件，综合分析，合理确定，以期达到整治滑坡的同时，降低整治
6、工程的建设费用。采用抗滑挡土墙整治滑坡，对于小型滑坡，可直接在滑坡下部或前缘修建抗滑挡土墙，对于中、大型滑坡，抗滑挡土墙常与排水工程、刷土减重工程等整治措施联合适用。其优点是山体破坏少，稳定滑坡收效快。尤其对于由于斜坡体因前缘崩塌而引起大规模滑坡，抗滑挡土墙会起到良好的整治效果。但在修建抗滑挡土墙时，应尽量避免或减少对滑坡体前缘的开挖，必要时，可设置补偿形抗滑挡土墙与滑坡体前缘土坡之间填土，如图4.1所示。,在修建抗滑挡土墙时，必须认真进行踏勘(指的是对道路建设的方案进行野外勘察和技术经济调查并估算投资等的作业 )、调查滑坡的性质、滑体结构、滑移面层位和层数，以及基础的地质情况，合理确定滑坡体
7、的推力大小。原则上抗滑挡土墙应设置在滑坡体前缘稳定基础上，防止由于滑坡体前缘地基过大的变形，而使抗滑挡土墙体变形而失效。对于滑坡地段上的构筑物(如公路挡墙)，为使其在地基有一定程度变形情况下，也能保持其功能，最好采用柔性结构。,对于深层滑坡体和正在滑移的滑动体，可能因修建挡土墙进行基础开挖时，加剧滑坡体的滑动，因此这类滑坡，不宜采用抗滑挡土墙，而宜采用其他抗滑整治措施(如抗滑桩等)。鉴于重力式抗滑挡土墙是一种典型而常用的型式，本章仅介绍其设计方法，其他类型的抗滑挡土墙略。 重力式抗滑挡土墙可采用浆砌块石(片石)，混凝土预制块体，也可采用混凝土和钢筋混凝土直接现浇。加筋土抗滑挡土墙就其工作原理，
8、也属重力式挡土墙范畴，但其受力方式等不同。抗滑挡土墙的主要功能是稳定滑坡。因滑坡型式的多种多样，滑坡推力的大小也因滑坡的型式、规模和滑移面层的不同而不同。抗滑挡土墙结构的断面形式应因地适宜而采用和设计，而不能像一般挡土墙那样采用标准断面。工程中常用的抗滑挡土墙断面。工程中常用的抗滑挡土墙断面形式如图4.2所示。,4.1.2抗滑挡土墙布置原则 抗滑挡土墙的布置应根据滑坡位置、类型、规模、滑坡推力大小、滑动面位置和形状，以及基础地质条件等因素，综合分析来进行，一般其布置原则如下： (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。,(
9、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，如图4.3所示，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，为防止 修建抗滑挡土墙所进行的基础开挖引起滑坡体活动，应尽可能将抗滑挡土墙靠近建筑物布置，以便墙后 留有余地填土加载，增加抗滑力，减少下滑力。 (5)对于道路工程，当滑面出口在路堑边坡上时，可按滑床地质情况决定布设抗滑挡土墙的位置；若滑床为完整岩层，可采用上挡下护办法。若滑床为不宜设置基础的破碎岩层时，可将抗滑挡土墙设置于坡脚以下稳定的地层内。 (6)对于滑坡的前缘
10、面向溪流或河岸或海岸时，抗滑挡土墙可设置于稳定的岸滩地，并在抗滑挡土墙与滑坡体前缘留有余地，填土压重，增加阻滑力，减少抗滑挡土墙的圬工数量，降低工程造价；或将抗滑挡土墙设置在坡脚，并在挡土墙外进行抛石加固，防止坡脚受水流或波浪的浸蚀和淘刷。,(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，使浸水斜坡发生崩塌，进而可能引起的大规模的滑坡，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，稳定高水位以上的滑坡体；或根据地形情况及水库蓄水水位的变化情况设置23
11、级或更多级抗滑挡土墙。 4.1.3抗滑挡土墙的设计程序,4.2 抗滑挡土墙设计与计算 4.2.1 抗滑挡土墙上力系分析与荷载确定作用于抗滑挡土墙的力系，与一般挡土墙所受力系相似，只是在进行抗滑挡土墙设计时，侧压力一般不是采用主动土压力，而是滑坡推力，其大小、方向、分布和合力作用点位置与一般挡土墙上的土压力不同。在进行抗滑挡土墙设计时应充分分析作用于挡土墙上的各种力系，合理确定作用于抗滑挡土墙上的滑坡推力。通常将作用于抗滑挡土墙上的力系分为基本力系和附加力系。基本力系是指由滑坡体和抗滑挡土墙本身产生的下滑力和阻滑力，它与滑体的大小、容重、滑动面形状和滑面（带）的抗剪强度指标 值等因素有关。附加力
12、系是作用于抗滑挡土墙上除基本力系外的其它力学，主要包括：,（1）作用于滑体上的外加荷载：如：建筑物自重、汽车荷载等； （2）对于水库岸坡，水库蓄水时滑体有水，且与滑带水连通时，应考虑动水压力和浮力； （3）滑体两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）其它偶然荷载：如地震力和其他特殊力。 1.滑坡推力的计算滑坡推力的计算是在已知滑动面形状、位置和滑动面(带)上土的抗剪强度指标的基础上进行的，计算方法一般采用剩余下滑力法。计算滑坡推力时，作了如下假定： (1)滑坡体是不可压缩的介质，不考虑滑坡体的局部挤压变形； (2)块间只传递推力不传递拉力；,(3)块
13、间作用力(即推力)以集中力表示，其方向平行于前一块滑动面； (4)垂直于主滑动方向取1m宽的土条作为计算单元，忽略土条两侧的摩阻力。 (5)滑坡体的每一计算块体的滑动面为平面，并沿滑动面整体滑动。根据滑动面的变坡点和抗剪强度指标变化点，将滑坡体分成若干条块，如图4.5所示，从上到下逐块计算其剩余下滑力，最后一块的剩余下滑力即为滑坡推力。如果滑动面为单一平面(如图46所示)时，滑坡推力为：,(4.1) 式中：E滑坡体下滑力，kN；W滑坡体重力，kN；滑动面与水平面间的倾角； L滑动面长度，m； c滑动面土的粘聚力，kPa；滑动面土的内摩擦角； K安全系数。,如果滑动面为折面(如图4.7所示)，根
14、据第i条块的受力情况(如图4.8所示)，其剩余下滑力为：(4.2) 式中： 第i条块的剩余下滑力，kN；Ti第i条块自重的切向分力，kN；Ni第i条块自重的法向分力，kN；第i条块所在的滑动面的倾角；第i条块滑动面土的内摩擦角；Ci第i条块滑动面土的粘聚力，kPa；Li第i条块滑动面的长度，m。,上式亦可表示为：(4.3) 式中， ， 称为传递系数，即上一条块的剩余下滑力Ei-1通过该系数转换变成下一条块剩余下滑力Ei的一部分。,对于第一条块，其剩余下滑力El的计算与单一滑动面的相同，即： (4.4) 如果是圆弧滑动面，其推力可采用条分法进行计算。当Ei为正值时，说明滑坡体有下滑推力，是不稳定
15、的，应传给下一条块；Ei为负值时，表示第i条块以上滑坡体处于稳定状态，Ei不能传递；Ei为零时，第i条块以上滑坡体也是稳定的。,4.2.2抗滑挡土墙平面尺寸与高度的拟定 1.抗滑挡土墙平面尺寸的拟定抗滑抗土墙承受的是滑坡推力，不同于普通重力式挡土墙。由于滑坡推力大，合力作用点高，因此抗滑挡土墙具有墙面坡度缓、外形矮胖、平面尺度大的特点，这有利于挡土墙自身的稳定。抗滑挡土墙墙面坡度常用10.310.5的坡率，有时甚至缓至l0.7511。其基底常做成反坡或锯齿形，有时为了增加抗滑挡土墙的稳定性和减少墙体圬工，还在墙后设置l2m宽的衡重台或卸荷平台，利用衡重台或卸荷平台上填土的重力来代替减少部分墙体
16、的圬工用量，达到降低工程造价。在平面上，抗滑挡土墙一般应布置在滑坡前缘滑床平缓处。对于纵长形滑坡，当用一级抗滑挡土墙不能承受全部滑坡推力或当用一级抗滑挡土墙来承受全部滑坡推力不经济时，可在中部,等适当位置(如滑床有起伏变化的明显变缓处)增设一级或多级抗滑挡土墙分别承受部分滑坡推力，达到最终承受全部滑坡推力，起到稳定滑坡的效果。常用抗滑挡土墙常断面形式如图4.2所示。,2.抗滑挡土墙高度的拟定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(如图4.10所示)，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。,
