短卸荷板式擋土墻及邊坡加固

精品文檔 1歡迎下載 邊坡加固技術綜述邊坡加固技術綜述 隨著我國鐵道建設及公民建設的發(fā)展 邊坡加固技術日新月異 20 世紀 80 年代 我國公路建設主要為低級道路建設 沒有進行大量的高削低填工程 邊 坡加固技術處于相對落后的水平 而此時 歐洲一些國家經(jīng)過了工業(yè)革命 大 興土木建設 由此邊坡加固技術登上了歷時的舞臺 20 世紀 90 年代 國民經(jīng) 濟迅速發(fā)展 交通發(fā)達程度控制著區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展 公路 高速公路 鐵路 隧 道及城市地鐵等設施建設穿越各種地形地貌 克服各類地質(zhì)條件 布滿我國大 西南北 成為這個時代實現(xiàn)小康社會 建設現(xiàn)代化國家的主導力量 然而邊坡 穩(wěn)定性問題也開始大量滲入這個領域 滑坡 崩塌 地面沉降 地面塌陷等治 理工程不斷優(yōu)化 成為邊坡加固技術發(fā)展的核心時期 跨入 21 世紀 新型的高 架橋 高鐵 地下商場等重大工程的建設成功 一次次證明了我國迅速發(fā)展的 科技力量和現(xiàn)代化建設的趨勢 邊坡加固技術也跨入了新的臺階 對我國主要的邊坡加固技術進行討論 深入掌握邊坡加固各項技術適用的 地理條件 地質(zhì)條件 環(huán)境條件 了解邊坡破壞機制 深刻認識邊坡加固目的 和必然性 1 1 支擋式工程 支擋式工程 鐵路路基支擋結構設計規(guī)范 將邊坡加固支擋工程分為重力式擋土墻 衡 重式擋土墻 卸荷板 懸臂式擋土墻 扶壁式擋土墻 錨桿擋土墻 錨定板擋 土墻 加筋土擋土墻 抗滑樁 樁板式擋土墻 土釘墻 預應力錨索 下面對 主要的工程結構做定義 使用條件及檢算方法等方面概述 1 1 重力式擋土墻 重力式擋土墻 重力式 含衡重式 gravity retaining wall 擋土墻按墻背的坡度 分為仰斜 俯斜 直立三種類型 圖 1 當墻前原有地形比較平坦 用仰斜墻比 較合理 若原有地形較陡 用仰斜墻會使墻身增高很多 此時宜采用垂直墻或 圖 1 重力式擋墻 精品文檔 2歡迎下載 俯斜墻 重力式擋墻適用于一般地區(qū) 浸水地區(qū)和地震地區(qū)的路肩 路堤和路 塹等 其墻身材料可采用石砌體 片石混凝土或混凝土 計算作用在擋土墻上 的力 一般可只計算主力 在浸水地區(qū) 地震動峰值加速度為 0 2g 原為 8 度 及以上地區(qū)及有凍脹力等情況下 尚應計算附加力合特殊力 墻身結構設計參數(shù)是在掌握區(qū)域地質(zhì)條件基礎上結合相關規(guī)范而得出 擋 墻截面強度一般需進行以下檢算 檢算截面的合心偏心距 e 檢算截面的法向壓應力 不應大于所用材料的容許壓應力 必要時墻身截面應作剪應力檢算 另外 根據(jù)不同情況 擋墻埋深 墻頂寬度 泄水孔 墻背填土等都有具 體規(guī)定 在不同地質(zhì)環(huán)境條件下 應采用合理的 符合地質(zhì)條件且滿足抗滑 抗傾覆檢算的墻身截面參數(shù)作為設計尺寸 2 2 短卸荷板式擋土墻 短卸荷板式擋土墻 地基強度較大 墻高大于 6m 小于等 于 12m 的路肩墻可采用短卸荷板式擋土墻 圖 2 當墻高大于 12m 時不宜采用 短 卸荷板式擋土墻由上 下墻和卸荷板組成 上下墻高度比例一般為 4 6 墻身可采用 石砌體 短卸荷式擋土墻需進行墻背上的 主 動土壓力計算 其中上墻可按第二破裂面 法計算 下墻可按多邊形法計算 土壓力 強度按矩形分布 作用點為下墻墻高的 1 2 處 在進行墻身截面強度檢算中 需獲得上墻墻背土壓力值 3 3 懸臂式和扶壁式擋土墻 懸臂式和扶壁式擋土墻 懸臂式擋土墻 cantilever retaining wall 由立壁 趾板 踵板 三個鋼筋混凝土懸臂構件組成 鋼筋混 凝土懸臂式擋土墻和扶壁式擋土墻 宜在 圖 2 卸荷板式擋土墻 a 卸荷板重力式 碼頭 b 混合式 c 拉桿卸荷板式擋土墻 d 短卸荷板路肩擋土墻 e 長卸荷板式擋土墻 f 短卸荷板 高托盤路肩擋土墻 圖 3 懸臂式 扶壁式擋土墻 精品文檔 3歡迎下載 石料缺乏較低的路堤段采用 能適應較松軟的地基 懸臂式擋土墻高度不宜大于 6m 當墻高大于 4m 時 宜在墻面板前加肋 墻高在 6 9m 之間時 墻高較大 力壁下部的彎矩較大 鋼筋與混凝土的用量劇 增 影響這種結構形式的經(jīng)濟效益 宜采用扶壁式擋土墻 扶壁式擋土墻 counter retaining wall 強高度不宜大于 10m 墻頂寬 度不應小于 0 2m 懸臂式擋土墻各部分均按懸臂梁計算 防滑鍵嵌固在地基中 主要承受在滑動過程中的剪力作用 故只需檢算剪應力 鍵的前面承受被動土 壓力 鍵的高度應確保鍵前面的土體不被擠出 計算鍵的被動土壓力時應考慮 底板豎向壓力的影響 4 4 錨桿擋土墻 錨桿擋土墻 錨桿擋土墻 可用于一般地區(qū)巖質(zhì)路塹地段 設計錨桿擋土墻時 根據(jù) 地質(zhì)及工程具體情況 可選用肋柱式結構形式 肋柱式擋土墻根據(jù)地形可采用 單級或多級 在多級墻上 下兩級墻之間應設置平臺 平臺寬度不宜 2m 肋柱式錨桿擋土墻的肋柱間距宜 為 2 0 2 5m 肋柱可采用預制單根整 柱 也可采用分段拼裝或就地灌注 每級肋柱上的錨桿層數(shù) 可設計為多 層或多層 錨桿可按彎矩相等或支點 反力相等的原則布置 向下傾斜 每 層錨桿與水平面的夾角不宜大于 45 一般在 15 20 之間 間距不小于 2 0m 擋土墻主動土壓力可按庫倫理 論計算其水平分力 錨桿擋土墻為多級時 應分別計算墻背土壓力 肋柱截面 可采用矩形或 T 形 截面寬度不得小于 30cm 5 5 錨定板擋土墻 錨定板擋土墻 錨定板擋土墻 anchor slab wall 由基礎 立柱 擋土板 拉桿 錨定 板及填料組成 圖 5 錨定板擋土墻可用于一般地區(qū) 墻高不大于 10m 的路肩 或路堤墻 錨定板擋土墻可選用肋柱式或無肋柱式結構形式 錨定板擋土墻可 根據(jù)地形采用單級或雙級 單級墻的高度不宜大于 6m 雙級墻的高度不宜大于 圖 4 錨桿擋土墻 精品文檔 4歡迎下載 10m 雙級墻上 下兩級之間設置平臺 平臺寬度不宜小于 2 0m 墻面板所受的土壓力按重力式擋土墻有關規(guī)定計算 錨定板擋土墻的整體 穩(wěn)定性可采用折線裂面方法或整體土墻方法計算 穩(wěn)定系數(shù)不應小于 1 8 肋 柱設計荷載的計算跨度為兩相鄰肋柱中至中的距離 肋柱接受彎構件計算 承 受由墻面板傳來的土壓力 肋柱與拉桿及肋柱與基礎連接為反力支點 6 6 加筋土擋土墻 加筋土擋土墻 加筋土擋土墻 reinforced soil wall 由墻面系 拉筋和填土共同組成 的擋土結構 圖 6 加筋土擋土墻是在土中加入拉筋 利用拉筋與土之間的摩 擦作用 改善土體的變形條件和提高土體的工程特性 從而達到穩(wěn)定土體的目 的 加筋土擋土墻可在一般地區(qū)用作 路肩墻 高度在一級干線上不宜大于 10m 當墻高大于 10m 時應作特殊設計 加筋土擋土墻的拉筋材料宜采用鋼筋 混凝土板條 鋼帶 復合土工帶或土 工格柵 拉筋材料有以下性能 抗拉強度大 拉伸變形和蠕變小 且不易產(chǎn)生脆性破壞 與填料之間有足夠的摩擦力 有一定的柔性 有較好的耐腐蝕性和耐久性 作用在加筋土擋土墻整體假想墻背上的荷載及土壓力計算應符合公式 圖 5 錨定板擋土墻 圖 5 錨定板擋土墻 精品文檔 5歡迎下載 式中 為填料產(chǎn)生的水平土壓力 kpa 為填料重度 kN m hi 為墻頂填土距第 i 層墻面板中心的高度 m i 為加筋土擋土墻內(nèi) hi 深度處的土壓力系數(shù) o 為靜止 土壓力系數(shù) a 為主動土壓力系數(shù) 7 7 土釘墻 土釘墻 soilsoil nailingnailing retainingretaining wallwall 在土質(zhì)或破碎軟弱巖質(zhì)路塹邊坡中設置鋼筋土釘 靠土釘拉力維持邊坡穩(wěn) 定的擋土結構 圖 6 在地下水較發(fā)育或邊坡土質(zhì)松散時 不宜采用土釘墻 土釘墻高度控制在 20m 以內(nèi) 根據(jù)地形地質(zhì)條件 邊坡較高時宜設多級 作用于土釘墻墻面板上 的土壓應力呈梯形分布 墻 高上部三分之一和墻高下部 三分之二處計算公式不同 土釘拉力 土釘錨固去與非 錨固區(qū)分界面距墻面距離計 算 土釘墻內(nèi)部穩(wěn)定性計算 包括土釘抗拉斷檢算 土 釘抗拔穩(wěn)定檢算 均有特定 的公式進行驗算 土釘墻實 測受力為中部大 上下小 且中部呈現(xiàn)膨肚子特征 數(shù)值分析結果表明 土釘 墻坡腳存在應力集中問題 故提出 保住中部 穩(wěn)定坡腳 的設計施工原則 并強調(diào)邊坡中部土釘宜適當加強 8 8 抗滑樁 抗滑樁 slide resistantslide resistant pilepile 由錨固段側向地基抗力來抵抗懸臂段的土壓力或滑坡下滑力的橫向受力樁 圖 7 8 抗滑樁可用于穩(wěn)定滑坡 加固山體及加固其他特殊路基 抗滑樁 圖 6 土釘墻 精品文檔 6歡迎下載 的設置必須滿足 提高滑坡體的穩(wěn)定系數(shù) 達到規(guī)定的安全值 保證滑 坡體不越過樁頂或樁間滑動 不產(chǎn)生新的深層滑動 抗滑樁的樁位應設在滑 坡體較薄 錨固段地基強度較高的地段 其平面布置 樁間距 樁長和截面尺 寸等的確定 應綜合考慮達到經(jīng)濟合理 樁間距宜為 6 10m 作用于抗滑樁的應力 應計算滑坡推力 樁前滑體抗力和錨固段地層的抗 力 樁側摩阻力和粘聚力以及樁身重力和樁底反力可不計算 作用于每根樁上 的滑坡推力應按設計的樁間距計算 滑坡推力應根據(jù)其邊界條件和滑帶土的強 度指標由計算確定 抗滑樁上滑坡推力的分布圖形 可為矩形 梯形或三角形 應根據(jù) 滑體的性質(zhì)和厚度等因素確定 滑 坡推力可采用傳遞系數(shù)法計算 滑 動面以上樁前的滑體抗力 可由極 限平衡時滑坡推力曲線或樁前被動 土壓力確定 設計時選用其中小值 當樁前滑坡體可能滑動時 不應計及其抗 力 滑坡面以下的地基系數(shù)應根據(jù)地層的性質(zhì)和深度按下列條件確定 樁前 滑動面以上無滑坡體和超載時 地基系數(shù)應為三角形分布 樁前滑動面以上 有滑坡體和超載時 地基系數(shù)應為梯形分布 抗滑樁樁底支承可采用自由端或 鉸支端 抗滑樁錨固深度計算 主要應根據(jù)地基 的橫向容許承載力確定 當樁的變位需要控制時 應考慮最大變位不超過容許值 抗滑樁推力的分布對抗滑樁的設計影響很大 由于影響因素很多 很難給出各類滑坡推力的分 布圖形 在計算滑坡推力時 通常假定滑坡體沿 滑動面均勻下滑 當滑體為礫石類土或塊石類土 時 下滑力采用三角形分布 當滑體為黏性土時 采用矩形分布 介于兩者之 間時 采用梯形分布 9 9 樁板式擋土墻 樁板式擋土墻 pile sheetpile sheet retaniningretanining wallwall 圖 7 抗滑樁示意圖 圖 8 錨索抗滑樁 精品文檔 7歡迎下載 在樁間設擋土板或土釘?shù)绕渌Y構來穩(wěn)定土體的擋土結構 圖 9 樁板式 擋土墻可用于一般地區(qū) 侵水地區(qū)和地震區(qū)的路塹和路堤支擋 也可用于滑坡 等特殊路基的支擋 樁板式擋土墻的樁間 距 樁長和截面尺寸的確定 應考慮綜合 因素 樁的自由懸臂長度不宜大于 15m 樁 的截面尺寸不宜小于 1 25m 截面形式可采 用矩形或 T 型 樁間距宜為 5 8m 樁板墻 頂位移應小于樁懸臂端長度的 1 100 且不 大于 10cm 錨固樁必須錨固在穩(wěn)定的地層中 加錨索 桿 的錨固樁必須保證樁與錨 索 桿 的變形協(xié)調(diào) 設計荷載計算中 作用于樁板式擋土墻的荷載包括活載 和巖 土 產(chǎn)生的土壓力或滑坡推力 水的浮力 地下水的滲透壓力 地震力 施工臨時荷載 滑坡路基上的樁板式擋土墻按滑坡推力和土壓力的最不利者作 為計算荷載 樁的重力可不記算 樁設計荷載的附加安全系數(shù)為 1 05 1 10 設置于路肩 堤 的錨索 桿 樁防止由于填料下沉而使錨索 桿 產(chǎn)生 次應力是十分重要的 從理論上說 只要很小一個荷載豎向壓在錨索 桿 上 在其上產(chǎn)生的拉力就是無窮大 因此要力求避免填料壓在錨索 桿 上 1010 預應力錨索 預應力錨索 prestressedprestressed anchoredanchored callescalles 通過對錨索施加張拉力以加固巖土體使其達到穩(wěn)定狀態(tài)或改善結構內(nèi)部應 力狀況的支擋結構 圖 10 11 預應力錨索可用于土質(zhì) 巖質(zhì)地層的邊坡及 地基加固 其錨固段宜屬于穩(wěn)定巖層內(nèi) 預應力錨索注漿水泥應采用硅酸鹽水 泥或普通硅酸鹽水泥 作用在錨索結構物上荷載種類有 土壓 水壓 上覆荷載 滑坡荷載 地 震荷載 其他荷載等 進行預應力錨索設計時 一般情況可只計算主力 在浸 水和地震等特殊情況下 尚應計算附加力和特殊力 圖 9 樁板式擋土墻 精品文檔 8歡迎下載 錨固力 錨固間距都有其 特定的公式進行計算 錨固體設計計算主要應確定錨索錨固段長度 孔徑和錨 固類型 錨固體的承載能力由錨固體與錨孔壁的抗剪強度 鋼絞線束與水泥砂 漿的粘結強度及鋼絞線強度 3 部分控制 設計時應取其小值 錨索錨固段形成棗核狀后 可以改善錨固體受力性狀 確保錨固段有足夠 的摩阻力 采用分次逐級張拉 可使錨索逐步受力 均勻受荷 同時可減少地 層徐變引起的預應力損失 當單孔錨索束數(shù)較小時 錨索張拉可采用整體張拉 但必須分次逐級進行 2 2 護坡工程 護坡工程 1 1 錨桿噴射混凝土 錨桿噴射混凝土 錨桿設計應根據(jù)隧洞圍巖地質(zhì)情況 工程斷面和使用條件等 分別選用下 列類型的錨桿 全長粘結型錨桿 端頭錨固型錨桿 摩擦型錨桿 預應力錨桿 自鉆式錨桿 噴射混凝土法分為素噴法和錨噴法 素噴法為直接將高標號砂漿噴射在大 致平整的巖面上 使坡面易松散的顆粒得以穩(wěn)固 它用于表層易松散的風化巖 面 錨噴法其工作原理是利用錨桿將滑動體固定在山體上 以錨桿約束山體的 滑動 并在滑動體表面錨頭上加掛鋼筋網(wǎng)并噴射混凝土 在滑動體表面形成鋼 筋混凝土板體結構 錨噴法適用于大部分巖石土和碎石土等地質(zhì)結構山體和易 產(chǎn)生滑坡地段 2 2 拱式 網(wǎng)格防護 拱式 網(wǎng)格防護 圖 11 預應力錨索 圖 10 錨索示意圖 精品文檔 9歡迎下載 這種防護方式最大限度的綠化坡面 外觀較好 在高填方 長直線的護坡 段 能達到美化 綠化的雙重效果 是近年來公路防護常用的方法之一 缺點 是施工較繁瑣 勞動強度大 對坡面要求嚴格 拱內(nèi)必須填土植草或進行其他 工程防護 否則易被雨水沖蝕 格構形式主要為四種混合方式 方型 指順邊坡傾向和沿邊坡走向設置方格狀格構 圖 12 菱型 沿平整邊坡坡面斜向設置格構 圖 13 人字型 按順邊坡傾向設置漿砌塊石條帶 沿條帶之間向上設置人字型 漿砌塊石拱或鋼筋混凝土 圖 14 弧型 按順邊坡傾向設置漿砌塊石或鋼筋混凝土條帶