復(fù)習(xí)and考試擋土墻防護(hù)

1、1邊坡防護(hù)與加固擋土墻防護(hù)華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院邵恒新2Content擋土墻綜述擋土墻種類擋土墻構(gòu)造與布置兩種土壓力理論擋土墻設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)3 擋土墻 擋土墻的含義用來(lái)支擋天然邊坡或人工填土邊坡以保持土體穩(wěn)定的建筑物。為防止土體滑塌而修筑的，主要承受側(cè)向土壓力的墻式建筑物。 擋土墻的作用1）防止路基邊坡或基底滑動(dòng)；2）收縮坡腳，減少占地面積，保護(hù)重要建筑物；3）防止水流沖刷和浸蝕，防止壓縮河床等作用；4）支擋滑坍，縮短涵洞長(zhǎng)度，保護(hù)橋臺(tái)及連接路堤等作用。4應(yīng)用：支撐路堤、路塹、隧道洞口、橋梁兩端及河岸等。5擋土墻的類型按擋土墻位置分:路塹擋墻，路堤擋墻，路肩擋墻和山坡?lián)鯄Φ?。按擋土墻的墻體材

2、料分:石砌擋墻，混凝土擋墻，鋼筋混凝土擋墻，磚砌擋墻，木質(zhì)擋墻和鋼板墻等。按擋土墻的結(jié)構(gòu)形式分:重力式，半重力式，衡重式，懸臂式，扶壁式，錨桿式，拱式，錨定板式，板樁式和垛式等。6擋土墻的使用場(chǎng)合1) 路塹擋墻 用于陡峭山坡的路塹底部，降低邊坡高度、減少開挖或者邊坡防止地質(zhì)不良地段的滑坡。72) 路堤擋墻 收縮坡腳，減少填方量；防止邊坡或基底(對(duì)于陡坡路堤)滑動(dòng)，保證沿河路堤不受水流沖刷。83) 路肩擋墻 用于支擋陡坡路堤下滑；抬高公路路基高程；收縮坡腳，減少占地，減少填方量。94) 山坡?lián)鯄τ糜谥跎狡赂采w層或滑坡下滑。10用作支承橋梁上部建筑及保證橋頭填土穩(wěn)定。5) 橋頭擋墻111. 依靠

3、墻身自重承受土側(cè)壓力2. 一般用漿砌片石或者塊石砌筑，在缺乏石料地區(qū)或墻身較高時(shí)也用混凝土灌注，墻身不高時(shí)，也可用干砌。3. 形式簡(jiǎn)單、取材容易、施工簡(jiǎn)便，但對(duì)地基的承載能力要求較高重力式擋土墻(Gravity retaining wall)121. 利用衡重臺(tái)上的填土重量及墻體自重共同抵抗 土壓力以增加墻身的穩(wěn)定性2. 上墻背俯斜而下墻背仰斜，可降低墻高，減少基礎(chǔ)開挖3. 主要用于地面橫坡較陡的路肩墻和路堤墻，也可用于攔擋落石的路塹墻衡重臺(tái)衡重式擋土墻(Balance weight retaining wall)131. 采用鋼筋混凝土材料、由立臂、墻趾板、墻踵板三部分組成，墻的斷面尺寸較小

4、2. 墻高時(shí)立臂下部的彎矩較大，需設(shè)置較多鋼筋3. 宜在石料缺乏、地基承載力較低的填方地段位用4. 墻高不宜大于7m懸臂式擋土墻(Cantilever retaining wall)141. 當(dāng)懸臂式擋墻的立臂較高時(shí)，沿墻長(zhǎng)方向每隔一定距離加一道扶壁把墻面板和墻踵板連接起來(lái)，能夠承受較大的彎矩作用。2. 扶壁式擋墻宜在石料缺乏、地基承載力較低的地段使用，墻高不宜大于10m。3.在高墻時(shí)比懸臂式經(jīng)濟(jì)。扶壁式擋土墻(Counterfortretaining wall )15錨桿擋土墻(Anchor Rod Retaining Wall )1.由肋柱、擋板、錨桿組成，靠錨桿錨固在山體（巖體）內(nèi)拉住肋

5、柱。肋柱、擋板可預(yù)制。2.一般常用于墻身較高的路塹墻或路肩墻。161.類似于錨桿式，僅錨桿的固定端用錨定板固定在山體內(nèi)。2.適用于路堤墻與路塹墻。錨定板擋土墻(Anchored bulkhead retaining wall) 171. 由墻板、拉筋和填料共同組成的擋土結(jié)構(gòu)，由拉筋和填土間的摩阻力來(lái)抵抗側(cè)向土壓力；面板可預(yù)制。2.適用于石料缺乏地區(qū)及在比較軟弱的地基上修筑路肩墻或者路塹墻。加筋土擋土墻(Reinforced earth retaining wall)18類型支護(hù)特點(diǎn)適用范圍重力式擋墻A、依靠墻體自重承受壓力，保持平衡；B、一般用毛石砌筑，缺乏石料地區(qū)可用混凝土；C、形式簡(jiǎn)單，取

6、材容易，施工方便；D、地基承載力低時(shí)，可在墻底放置鋼筋混凝土板，減少開挖量；E、砌體用量大、地基沉降大。一般適用于高度較低（一般不超過(guò)6m）的擋墻和地質(zhì)情況較好的石料豐富地區(qū)。懸臂式擋墻A、采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆而成，有豎臂、墻趾板、墻踵板組成，斷面尺寸較??；B、墻較高，豎臂根部彎矩大，鋼筋用量大。適用于石料缺乏、地基承載力低的地區(qū)；墻高可取6m左右。扶臂式擋墻A、由墻面板、墻趾板、墻踵板和扶壁組成；B、墻可做的很高，下部彎矩大，采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆而成。適用于石料缺乏地區(qū)，當(dāng)度墻高度可高達(dá)10m，較懸臂式擋墻更為經(jīng)濟(jì)。錨桿式擋墻A、由肋柱、擋土板、錨桿組成，肋柱下部通常設(shè)置基礎(chǔ)；B、錨桿式擋墻靠錨

7、桿的拉力維持擋墻的平衡；C、結(jié)構(gòu)輕、柔性大；D、墻面可預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)拼裝；E、能適應(yīng)承載力低的不良地基。適用于擋墻高度大于12m的情況以及減少開挖量的地區(qū)和石料缺乏的地區(qū)。錨碇板式擋墻A、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與錨桿式擋墻相似，區(qū)別在于拉桿端部采用錨碇板固定與穩(wěn)定區(qū)；B、填土壓實(shí)時(shí)，鋼拉桿易彎曲產(chǎn)生次應(yīng)力。適用于缺乏石料的大型填方工程，原狀土中施工時(shí)，可用機(jī)械穿孔布置拉桿。加筋土式擋墻A、由墻面板、拉條及填料組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便；B、對(duì)地區(qū)承載力要求低。適用于大型填方工程。19 擋土墻的構(gòu)造與布置擋土墻的構(gòu)造擋土墻的組成示意圖（一）墻身 201. 墻背石砌擋土墻斷面形式圖a) 仰斜；b) 垂直；c) 俯斜

8、；d) 凸形折線式；e) 衡重式2. 墻面 墻面坡度應(yīng)與墻背的坡度相協(xié)調(diào)，還考慮墻趾處地面的橫坡度。213. 墻頂 石砌擋土墻墻頂?shù)淖钚挾?，漿砌的不小于50cm，干砌的不小于60cm。為保證交通安全，在地形險(xiǎn)峻地段，或過(guò)高過(guò)長(zhǎng)的路肩墻的墻頂應(yīng)設(shè)置護(hù)欄。4. 護(hù)欄墻頂墻面墻背傾角護(hù)欄22（二）基礎(chǔ)1. 基礎(chǔ)形式的選擇擋土墻通常采用淺基礎(chǔ)，只有在特殊情況下，才使用樁基。絕大多數(shù)擋土墻的基礎(chǔ)直接設(shè)置在天然地基上。當(dāng)?shù)鼗浫酰瑝ι磔^高時(shí)，為減少基底壓應(yīng)力，增加穩(wěn)定性，墻趾可做成臺(tái)階，以拓寬基底。地基為較弱土層時(shí)，可用砂礫、碎石、礦渣或石灰土等質(zhì)量較好的材料換填，以提高地基承載力。232. 基礎(chǔ)埋置深

9、度的確定 為保證擋墻基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，必須根據(jù)下列要求，將基礎(chǔ)埋入地面以下適當(dāng)深度。 應(yīng)保證基底土層的地基承載力特征值大于基底可能出現(xiàn)的最大應(yīng)力。不同深度的土層具有不同的地基承載力?；讘?yīng)力分布因基礎(chǔ)埋置深度不同而有所差異，埋入土中的基礎(chǔ)，基底應(yīng)力分布比置于地面的均勻。所以，將基礎(chǔ)置于具有足夠承載力的土層上，以避免地基產(chǎn)生剪切破壞，保證基礎(chǔ)穩(wěn)定。 應(yīng)保證基礎(chǔ)不受沖刷。在墻前地基受水流沖刷地段，如未采取專門防沖刷措施，應(yīng)將基礎(chǔ)埋到?jīng)_刷線以下，以免基底和墻趾前的土層被水淘蝕。 季節(jié)性冰凍地區(qū)，應(yīng)將基礎(chǔ)埋置到冰凍線以下，防止基礎(chǔ)因凍融而破壞。24對(duì)于上述要求，基礎(chǔ)的埋置深度一般規(guī)定是： 當(dāng)凍結(jié)深度小于或

10、等于1.00m時(shí)，基底應(yīng)在凍結(jié)線以下不小于0.25m，并應(yīng)符合基礎(chǔ)最小埋置深度不小于1.00m的要求。 當(dāng)凍結(jié)深度超過(guò)1.00m時(shí)，基底最小埋置深度不小于1.25m，還應(yīng)將基底至凍結(jié)線以下0.25m深度范圍的地基土換填為弱凍漲材料。 受水流沖刷時(shí)，應(yīng)按路基設(shè)計(jì)洪水頻率計(jì)算沖刷深度，基底置于局部沖刷線以下不小于1.00m。 路塹式擋土墻基礎(chǔ)頂面應(yīng)低于路塹邊溝底面不小于0.5m。 在風(fēng)化層不厚的硬質(zhì)巖石地基上，基底應(yīng)置于基巖表面風(fēng)化層以下；在軟質(zhì)巖石地基上，基底最小埋置深度不小于1.00m。25 建筑在斜坡地面上的擋土墻，基礎(chǔ)前趾埋入地面的深度和距地表的水平距離，應(yīng)符合表的規(guī)定。 斜坡地面基礎(chǔ)埋置

11、條件土層類別最小埋入深度h（m）距地表水平距離L（m）圖式較完整的硬質(zhì)巖石0.250.250.50一般硬質(zhì)巖石0.60.601.50軟質(zhì)巖石1.001.002.00土層1.001.502.5026 在增加擋土墻抗滑穩(wěn)定措施中，采用傾斜基底是行之有效的措施之一，所以，對(duì)于大多數(shù)高擋墻，采用傾斜基底的情況很普遍。不過(guò)，當(dāng)基底傾斜角度過(guò)大時(shí)，可能發(fā)生墻身與基底土體一起滑動(dòng)的可能，而且當(dāng)傾斜度過(guò)大時(shí)，地基承載力也將減小，因此，應(yīng)按照地層類別及地基性質(zhì)，對(duì)基底傾斜度加以限制，詳見表。地層類別基底傾斜度tan0一般地基巖石0.3土質(zhì)0.2浸水地基0.60.2基底傾斜度3）基底傾斜度注：27（三）排水設(shè)施1

12、.排水設(shè)施包括地面排水和墻身排水兩部2. 排水設(shè)施的作用 28 地面排水，主要是防止地表水滲入墻背填料或地基。因此，可設(shè)置地面排水溝，以截留地表水。夯實(shí)回填土頂面和地表松土，以減少雨水和地面水下滲，必要時(shí)應(yīng)加設(shè)鋪砌，采取封閉處理。為防止地表水滲入地基，可夯實(shí)墻前回填土及加固邊溝等。 墻身排水，主要是為了迅速疏干墻后積水。應(yīng)根據(jù)擋土墻墻后滲水量，在墻身上合理布置排水構(gòu)造。對(duì)于重力式、懸臂式等整體式墻身的擋土墻，應(yīng)沿墻高和墻長(zhǎng)設(shè)置泄水孔，其間距宜為23m。浸水擋土墻宜為11.5m。泄水孔上下交錯(cuò)布置，并應(yīng)向墻外傾斜35%的孔底坡度，其尺寸可視泄水量大小采用直徑510cm的圓形孔或者5cm10cm，

13、10cm10cm，15cm20cm的矩形孔。折線墻背可能積水處，也應(yīng)設(shè)置泄水孔，干砌擋土強(qiáng)可不設(shè)置泄水孔。29 擋土墻最下排泄水孔的底部應(yīng)高出地面0.3m，若為浸水擋土墻，應(yīng)設(shè)于常水位以上0.3m。為防止孔道堵塞和細(xì)顆粒流失，泄水孔的進(jìn)水側(cè)應(yīng)設(shè)反濾層，厚度不應(yīng)小于0.3m。為防止水分滲入地基，在最下排泄水孔的底部，應(yīng)設(shè)置30cm厚的隔水層。 當(dāng)墻背填料為非滲水性土?xí)r，應(yīng)在最底排泄水孔至墻頂以下0.5m的高度區(qū)間內(nèi)，填筑不小于0.3m厚的砂、礫石豎向反濾層，反濾層的頂部應(yīng)以0.30.5m厚的不滲水材料封閉。擋土墻泄水孔及反濾層構(gòu)造30 為防止墻身因地基不均勻沉降而引起斷裂，需根據(jù)地基地質(zhì)條件和墻

14、高、墻身斷面變化情況設(shè)置沉降縫。為了減少墻身圬工砌體硬化收縮，或溫度變化所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力引起開裂，需設(shè)置伸縮縫。 設(shè)計(jì)時(shí)，一般將沉降縫和伸縮縫合并設(shè)置，統(tǒng)稱為沉降伸縮縫或變形縫。各類擋土墻應(yīng)根據(jù)構(gòu)造特點(diǎn)，設(shè)置容納構(gòu)件收縮、膨脹及適應(yīng)不均勻沉降情況的變形縫。(四）沉降縫與伸縮縫31 重力式、半重力式、懸臂式等具有整體式墻身的擋土墻，應(yīng)沿墻長(zhǎng)一定間距及與其它建筑物連接處設(shè)置伸縮縫，重力式和半重力式擋土墻伸縮縫間距宜為1015m。懸臂式和扶壁式擋土墻伸縮縫間距宜為1020m。擋土墻高度突變或基底地質(zhì)、水文情況變化處，應(yīng)設(shè)沉降縫。沉降伸縮縫寬度宜取2030mm，縫內(nèi)沿墻內(nèi)、外、頂三邊填塞瀝青麻筋或?yàn)r青

15、木板，塞入深度不應(yīng)小于0.15m。當(dāng)墻背為填石且凍害不嚴(yán)重時(shí)，可僅留空縫，不塞填料。 干砌擋土墻可不設(shè)伸縮縫與沉降縫。位于巖石地基上的整體式墻身?yè)跬翂?，設(shè)縫間距可適當(dāng)增長(zhǎng)，但不應(yīng)大于25m。32擋土墻的布置擋土墻橫向布置（橫斷面圖上進(jìn)行） 布置內(nèi)容：1.確定擋土墻形式； 路堤（肩）墻：在地形陡峻時(shí)可采用俯斜式或衡重式；在地形平坦時(shí)可采用仰斜式。 路塹墻：宜采用仰斜式或折線式。2.選擇擋土墻的位置； 路堤墻與路肩墻可依據(jù)墻高、圬工數(shù)量、基礎(chǔ)、填方數(shù)量、占地?cái)?shù)量和使用要求等進(jìn)行比較確定。3.確定墻高；依據(jù)地形和地質(zhì)等條件，分析計(jì)算確定。4.確定墻身斷面、基礎(chǔ)形式和埋置深度；依據(jù)地質(zhì)與水文地質(zhì)及沖刷

16、情況進(jìn)行分析計(jì)算確定。5.布置排水設(shè)施。依據(jù)地形及墻背填料情況分析確定。33縱向布置（在墻趾處縱斷面圖進(jìn)行）布置內(nèi)容與要求：1)確定擋土墻的起迄點(diǎn)、墻長(zhǎng)，選擇擋土墻與路基或其它結(jié)構(gòu)物的銜接方式。2)按地基及地形情況進(jìn)行分段，確定伸縮縫與沉降縫。3)布置各擋土墻的基礎(chǔ)。4)布置泄水孔的位置（包括數(shù)量、間隔和尺寸）。（三）平面布置對(duì)于個(gè)別復(fù)雜的擋土墻，例如高的、長(zhǎng)的沿河擋墻和曲面擋墻，繞避建筑物擋墻，除了橫、縱向布置外，還應(yīng)作平面布置，并繪制平面布置圖。34擋土墻土壓力 土推墻，極限平衡狀態(tài)墻推土，極限平衡狀態(tài)墻體不動(dòng)，彈性平衡狀態(tài)35K0h hzK0zzh/3靜止土壓力系數(shù)靜止土壓力分布 土壓力

17、作用點(diǎn)三角形分布 作用點(diǎn)距墻底h/3 靜止土壓力計(jì)算36兩種土壓力理論郎肯土壓力理論庫(kù)倫土壓力理論適用條件墻背豎直光滑填土面水平擋墻填土為砂性土墻背可傾斜填土面可傾斜墻背可粗糙主動(dòng)土壓力對(duì)于非粘性土，c=0，被動(dòng)土壓力對(duì)于粘性土c=037幾種常見情況下土壓力計(jì)算填土表面有連續(xù)均布荷載：把荷載q視為虛構(gòu)的填土rh的自重產(chǎn)生的。換算當(dāng)量土層高度墻后填土分層：土壓力要分層計(jì)算，擋土墻后有幾層不同類的土層，先求豎向自重應(yīng)力，然后乘以該土層的主動(dòng)土壓力系數(shù)，得到相應(yīng)的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度交界處土層要分別用不同的土壓力系數(shù)計(jì)算兩次。填土中有地下水：應(yīng)將土壓力和水壓力分別進(jìn)行計(jì)算?？煞肿鲀蓪佑?jì)算，一般假設(shè)地下水位

18、上下土層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)相同，地下水位以下土層用浮重度計(jì)算。zqHABzqAABCD1，12，23，3paB上paB下paC下paC上paDh1h2h338幾種常見情況下土壓力計(jì)算 ABCwh2h1h2h以上幾種情況的組合39擋土墻設(shè)計(jì)擋土墻的設(shè)計(jì)基本原則（1）擋土墻結(jié)構(gòu)必須保證安全正常使用，因此應(yīng)滿足以下條件： 擋土墻結(jié)構(gòu)不能滑移； 擋土墻結(jié)構(gòu)不能傾覆； 擋土墻結(jié)構(gòu)本身要有足夠的強(qiáng)度； 擋土墻結(jié)構(gòu)要有足夠的剛度； 擋土墻結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)要滿足地基承載力的要求。（2）根據(jù)工程要求以及地形地質(zhì)條件，確定擋土墻結(jié)構(gòu)的類型以及各構(gòu)件的截面尺寸、平面布置和高度。（3）在滿足規(guī)范規(guī)定的條件下盡量使擋土墻結(jié)構(gòu)與環(huán)

19、境協(xié)調(diào)，減少對(duì)環(huán)境的破壞。（4）為保證結(jié)構(gòu)的耐久性，應(yīng)對(duì)永久性擋土墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行耐久性設(shè)計(jì)，并在設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)使用過(guò)程中的維修給出相應(yīng)的措施。（5）對(duì)擋土墻結(jié)構(gòu)的施工提出指導(dǎo)性意見。40重力式擋土墻設(shè)計(jì)重力式擋土墻設(shè)計(jì)步驟： 當(dāng)擋土墻的位置、墻高和斷面形式確定后，擋土墻的斷面尺寸可通過(guò)試算的方法確定，其程序是：1、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或標(biāo)準(zhǔn)圖，初步擬定斷面尺寸；2、計(jì)算側(cè)向土壓力；3、進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算和基底應(yīng)力與偏心距驗(yàn)算；4、當(dāng)驗(yàn)算結(jié)果滿足要求時(shí)，初擬斷面尺寸可作為設(shè)計(jì)尺寸；當(dāng)驗(yàn)算結(jié)果不能滿足要求時(shí)，采取適當(dāng)?shù)拇胧┦蛊錆M足要求，或重新擬定斷面尺寸，重新計(jì)算，直至滿足要求為止。41抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算抗滑穩(wěn)定條件EaEanEatdGGnGtaa0O擋土墻在土壓力作用下可能沿基礎(chǔ)底面發(fā)生滑動(dòng)m為基底摩擦系數(shù)，根據(jù)土的類別查表得到421）增加抗滑穩(wěn)定性的方法 1、設(shè)置傾斜基底 2、采用突榫基礎(chǔ) 43整體滑移穩(wěn)定驗(yàn)算 當(dāng)基底下邊受力層范圍內(nèi)有軟弱土層時(shí)，應(yīng)按圓弧滑動(dòng)面法進(jìn)行驗(yàn)算：抗滑力矩：滑動(dòng)力矩44抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算zfEaEazEaxGaa0d抗傾覆穩(wěn)定條件擋土墻在土壓力作用下可能繞墻趾O點(diǎn)向外傾覆Ox0 xfbz45 不能滿足上式要求時(shí)，可按以下措施處理： （1）增大擋土墻斷面尺寸，但工程量也相應(yīng)增大； （2）加大x0，伸長(zhǎng)墻趾（墻趾較長(zhǎng)時(shí)，需要配置鋼筋）； （3）墻背做成仰斜，可減