边坡工程第四章挡土墙

第4章抗滑挡土墙的设计与施工4.1概述原则：挡,排,削,护,绕支撑滑坡体，阻止滑坡体在重力下发生滑动挡土墙抗滑桩墙后墙前墙顶墙底(基底)墙趾墙跟(踵)墙背墙面第4章抗滑挡土墙的设计与施工静止土压力挡土墙在土压力作用下，不向任何方向发生位移和转动时，墙后土体处于弹性平衡状态，作用在墙背上的土压力。主动土压力当挡土墙沿墙趾向离开填土方向转动或平行移动，且位移达到一定量时，墙后土体达到主动极限平衡状态，填土中开始出现滑动面，这时在挡土墙上的土压力。被动土压力当挡土墙在外力作用下向墙背填土方向转动或平行移动时，土压力逐渐增大，当位移达到一定量时，潜在滑动面上的剪应力等于土的抗剪强度，墙后土体达到被动极限平衡状态，填土内开始出现滑动面，这时作用在挡土墙上的土压力增加至最大，称为被动土压力。第4章抗滑挡土墙的设计与施工1类型、特点及适用条件重力式抗滑挡土墙锚杆式抗滑挡土墙加筋土抗滑挡土墙板桩式抗滑挡土墙竖向预应力锚杆式抗滑挡土墙等型式结构型式第4章抗滑挡土墙的设计与施工(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)钢筋混凝土式抗滑挡土墙(4)加筋土抗滑挡土墙材料(1)小型滑坡，可直接在滑坡下部或前缘修建抗滑挡土墙(2)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。适用条件第4章抗滑挡土墙的设计与施工滑坡的性质滑坡的类型自然地质条件当地的材料供应情况，抗滑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抗滑挡土墙类型选取整治滑坡降低整治工程的建设费用目的第4章抗滑挡土墙的设计与施工2抗滑挡土墙布置原则(1)对于中、小型滑坡，一般将抗滑挡土墙布置在滑坡前缘。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、滑动面位置形状、基础地质条件等因素，综合分析(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。(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。(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。第4章抗滑挡土墙的设计与施工(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)对于滑坡的前缘面向溪流、河岸、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。第4章抗滑挡土墙的设计与施工(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2—3级或更多级抗滑挡土墙。第4章抗滑挡土墙的设计与施工4.2抗滑挡土墙设计与计算基本力系附加力系力系滑坡推力自重基底反力基底摩擦力滑体上其他建筑物水压力地震力土压力1作用力系及载荷确定第4章抗滑挡土墙的设计与施工NTWEPE（Ea）第4章抗滑挡土墙的设计与施工计算滑坡推力时，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。滑坡推力的确定第4章抗滑挡土墙的设计与施工如果滑动面为单一平面(如图4．6所示)时第4章抗滑挡土墙的设计与施工滑坡推力为：)cos(sincLtgWKWE下滑力抗滑力滑坡推力=安全系数*下滑力-抗滑力不平衡下滑力第4章抗滑挡土墙的设计与施工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所示如果滑动面为折线时з1i第4章抗滑挡土墙的设计与施工11)cos(siniiiiiiiiiiELctgWKWE由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。iiiiiitg)sin()cos(11P32(2-46)P32(2-47)第i-1块传递来的不平衡力第i块产生的不平衡力第4章抗滑挡土墙的设计与施工EP、Ea的确定根据土力学理论计算第4章抗滑挡土墙的设计与施工注意a滑坡推力=安全系数*下滑力-抗滑力c当滑坡推力小于主动土压力时，应把主动土压力作为设计推力进行设计，但当滑坡推合力作用点位置较主动土压力的作用点高时，挡土墙的抗倾覆稳定性取其力矩较大者计算。因此，抗滑挡土墙设计既要满足抗滑挡土墙的要求，又要满足普通挡土墙的要求。e计算只考虑了力的平衡，而没有考虑力矩平衡的问题。虽有缺陷，但因计算简便，工程上应用较广。d反坡：Wisinαi为负下滑力，此时，不乘KbEi0(拉力)，不传递。第4章抗滑挡土墙的设计与施工2平面尺寸与高度拟订抗滑挡土墙承受的是滑坡推力，由于滑坡推力大，合力作用点高墙面坡度缓外形矮胖平面尺度大基底做成反坡或锯齿状要求有利于挡土墙自身稳定平面尺寸第4章抗滑挡土墙的设计与施工高度合理墙高应保证滑坡体不发生越过墙顶的滑动，可采用试算的方法确定第4章抗滑挡土墙的设计与施工3基础埋深挡土墙的破坏，很多是由于地基不良，或者是基础设计和地基处理不当而应起的．设计时应当充分掌握地基的地质条件，再确定基底的类型和埋置深度．到完整稳定的岩（土）层满足抗滑、抗剪和抗倾覆条件不出现新的滑动面第4章抗滑挡土墙的设计与施工4基底应力及地基强度验算σmax/min：基底最大及最小应力B:表示墙底宽度；VK:表示作用的基底面上的竖向合力，e:基底面上的合力作用点的偏心距基底应力直线分布，按偏心受压公式计算。对于矩形墙底矩形墙底)61(minmax/BeBVk第4章抗滑挡土墙的设计与施工e＜B/6时，基底压力成梯形分布；e=B/6时，基底压力为三角形分布；e＞B/6时，基底压力σmin＜0,出现拉应力，但墙体和地基间不能承受拉应力rrmax0mineB2/设计要求32maxkVσr：地基承载力设计值第4章抗滑挡土墙的设计与施工截面强度的验算5挡土墙稳定性及强度验算抗倾覆抗滑移（1）墙体稳定性][)(sPksKHEVK抗滑移偏心压缩承载力弯曲承载力墙体稳定性验算第4章抗滑挡土墙的设计与施工抗倾覆][000KMMKR（2）截面强度的验算第4章抗滑挡土墙的设计与施工偏心压缩AfNN：由荷载设计值所产生的轴向力f：砌体抗压强度设计值A：截面面积φ：承载力影响系数2)(1211heh:挡土墙厚度砌体对于石砌体挡土墙，偏心距按荷载标准值时不宜超过0.7ｙ，ｙ为截面中心到轴向力所在偏心方向截面边缘距离。当时，应按正常使用极限状态算yey95.07.01,WAeAfNktmkNK：轴向力标准值ftm,k：截面弯曲抗拉强度标准值W：截面抗弯刚度当　　　　时，按下式计算ye95.01WAeAfNtmN：轴向力设计值对于混凝土灌注的挡土墙，则应按素混凝土偏心受压计算。此时，不考虑弯矩，但应考虑稳定系数φ的影响。受压承载力应按公式计算：当　　　　　时，应在混凝土受拉区配置钢筋，否则必须满足下式方可不配置钢筋)2(0ebbfNccye45.010hbebhfNetm混泥土对于石砌或砌块砌筑的挡土墙尚应验算其抗剪承载力。按受弯构件受剪承载力计算。bzfVv：剪力设计值：砌体的抗剪强度设计值：截面宽度：内力臂Vvfbz对于挡土墙，特别是重力式挡土墙截面大，剪应力很小，通常可不做剪力承载力计算。如计算可用：vhfV32第4章抗滑挡土墙的设计与施工6设计步骤第4章抗滑挡土墙的设计与施工7注意①若在墙后有两层以上滑动面存在时，则应视其活动情况，将沿各层滑动面的滑坡推力制出综合推力图形(取各图形之包络线)进行各项验算，特别应注意上面中央几层滑动面处挡土墙截面的验算。②如原建挡土墙不足以稳定或已被滑坡破坏而需要加固时，可经过验算另加部分圬工，使新旧墙成一整体共同抗滑。加固墙的设计计算与新墙基本相同，但应特别注意新旧墙的衔接与截面验算，必要时可另加钢筋及其他材料，以保证新旧墙联成整体共同发挥作用。③原滑坡的滑动面受挡土墙的阻止后，应防止滑动面向下延伸，致使挡土墙结构失效，必要时，应对墙基以下可能产生的新滑动面进行稳定性验算。第4章抗滑挡土墙的设计与施工4．3抗滑挡土墙的施工1填料选择由土压力理论知道，填土容重越大，土压力也越大；填土的内摩擦角越大，土压力则越小。①选择容重小，而内摩擦角又大的填料，一般以块石、砾石为好。②因粘性土的压实性和透水性都较差，并且又常具有吸水膨胀性和冻胀性，产生侧向膨胀压力，影响挡土墙的稳定性。当不得不采用粘性土作填料时，应适当加以块石或碎石。③任何时候都不能采用淤泥、膨胀土、冻胀性材料作墙后填料。第4章抗滑挡土墙的设计与施工④填土必须分层夯实，达到要求强度，保证质量。⑤为降低工程造价，选择填料时，宜就近取材，充分利用刷方减载的弃土，必要时可对弃土进行改善处理，以满足墙后填料的需要。2墙身材料选择墙身材料的选择应与抗滑挡土墙的结构型式相适应。重力式抗滑挡土墙：墙身材料一般采用条石、块石或块石混凝土或素混凝土。条石或块石应质地坚实，未风化，强度较高，一般应选择Mu30号以上的条石或块石；采用混凝土时，混凝土强度等级一般不应低于C15。第4章抗滑挡土墙的设计与施工锚杆式抗滑挡土墙、板桩式抗滑挡土墙、竖向预应力锚杆式抗滑挡土墙等：其墙身材料最好采用混凝土或钢筋混凝土，混凝土强度等级不宜低于C20。对预应力锚杆的锚固区域，其混凝土等级不宜低于C30，锚固区域的大小应通过计算合理确定，防止施加预应力时锚固区域被压坏。加筋土抗滑挡土墙：其墙身材料一般采用级配良好的砂卵石或级配良好的碎石土作为加筋体部分的填料，筋带最好采用钢塑复合带，加筋挡土墙的面板宜采用钢筋混凝土面板。第4章抗滑挡土墙的设计与施工(1)抗滑挡土墙应尽可能在滑坡变形前设置，或在坡脚土体尚未全面开挖前，以较陡的临时边坡分段开挖设置。根据施工过程中建筑物的受力情况，施工时采取“步步为营’’分段、跳槽、马口开挖，并及时进行抗滑挡土墙的修建。一般跳槽开挖的长度不宜超过总长的20％。切忌中途停工或冒进。在雨季施工时要有切合实际的防范措施，防止雨水的侵蚀加剧滑坡的发展。对于变形剧烈的滑坡，宜从两端向中间分段施工，逐段稳定滑坡，减小滑坡规模，控制滑坡运动。要防止大面积开挖(尤其在坡脚)而造成土体滑动，加剧滑坡体运动，影响抗滑的稳定性，甚至破坏已修建的抗滑挡土墙。(2)在滑坡地段修建挡土墙前，应事先作好排水系统，合理编制施工组织设计，集中施工力量，作好施工准备，尽量缩短施工工期。3施工注意事项第4章抗滑挡土墙的设计与施工(3)注意掌握施工季节，尽可能避免雨季滑坡正在急剧发展时在滑坡脚开挖基坑和修建建筑物。由于开挖、填土而使地形有相当大的变化，因此要充分注意排除地表水，也应注意排除地下水，以防水的滞留。同时，对施工用水也应特别注意。(4)施工时应先对滑坡体上(后)部进行刷方减载，以减小滑坡体产生的下滑力。刷方减载应按自上而下的原则进行。对刷方减载的弃土可作为抗滑挡土墙后的填料或抗滑挡土墙前的压载体。若滑坡体前缘极为松散，有时需将其清除，在这种情况下，也应采用自上而下的原则进行施工。第4章抗滑挡土墙的设计与施工(5)当地下水丰