挡土墙的设计和土坡稳定

挡土墙形式的选择
挡墙选用应该综合考虑场地地形、 工程地质、水文地质、建筑材料、挡 墙用途、施工方法、技术经济条件及 施工单位的经验积累等因素,各种挡墙 的支护特点及适用范围列表如下：.
重力式挡墙类型
重力式挡土墙是以挡土墙自身重力来维持挡土墙在 力的作用下的平衡和稳定.
➢ 6.8.2. 重力式挡土墙的设计
c
H
i A
ab
土坡稳定 安全系数
滑动土体 分为若干 垂直土条
各土条对滑弧 圆心的抗滑力 矩和滑动力矩
一般要求K=1.20~1.30
3、滑坡的防治 合理选择场址 避免大填大挖 消除或减轻水害 改善滑坡体受力条件
项目六 挡土墙的设计
6.7 挡土墙的类型 6.8 重力式挡土墙的设计 6.9 重力式挡土墙的构造
建成后的坡间挡土墙
类型
支护特点
适用范围
重力式挡 墙
悬臂式挡 墙
扶臂式挡 墙
锚杆式挡 墙
锚碇板式 挡墙
加筋土式 挡墙
A、依靠墙体自重承受压力，保持平衡； B、一般用毛石砌筑，缺乏石料地区可用混凝土； C、形式简单，取材容易，施工方便； D、地基承载力低时，可在墙底放置钢筋混凝土板， 减少开挖量； E、砌体用量大、地基沉降大。
挡土墙应用举例
应用：支撑路堤、路堑、隧道洞口、桥梁两端及河岸等.
3. 挡土墙的使用场合
1> 路堑挡墙
用于陡峭山坡的路堑底部,降低边坡高度、减少开挖 或者边坡防止地质不良地段的滑坡.
2> 路堤挡墙
收缩坡脚,减少填方量；防止边坡或基底<对于陡 坡路堤>滑动,保证沿河路堤不受水流冲刷.
3> 路肩挡墙
2.地基承载力验算
基底平均应力p≤f 基底最大压应力pmax≤1.2f
f为地基承载 力设计值
3.墙身强度验算
根据墙身材料分别按砌体结构、素混凝土 结构或钢筋混凝土结构的有关计算方法进行.
6.9 重力式挡土墙的构造
1.墙背倾斜形式 仰斜、直立和俯斜
仰斜
E2 E1
直立
E3
俯斜
E1＜E2＜E3
2.墙后排水措施
A、结构特点与锚杆式挡墙相似，区别在于拉杆端部 采用锚碇板固定与稳定区； B、填土压实时，钢拉杆易弯曲产生次应力。
A、由墙面板、拉条及填料组成，结构简单，施工方 便； B、对地区承载力要求低。
一般适用于高度较低（一 般不超过6m）的挡墙和地 质情况较好的石料丰富地 区。
适用于石料缺乏、地基承 载力低的地区；墙高可取 6m左右。 适用于石料缺乏地区，当 度墙高度可高达10m，较 悬臂式挡墙更为经济。
➢特殊力： ➢偶然出现的力,如地震力、水面物撞击力 等.
在一般地区,挡土墙设计仅考虑主要力系,在浸水 地区还应考虑附加力,而在地震区应考虑地震对 挡土墙的影响.各种力的取舍,应根据挡土墙所处 的具体工作条件,按最不利的组合作为设计的依 据.
➢9.2 重力式挡土墙的构造
扶壁式挡土墙<Counterfortretaining wall > 1. 当悬臂式挡墙的立臂较高时,沿墙长方 向每隔一定距离加一道扶壁把墙面板和 墙踵板连接起来,以减小立臂下部的弯矩 2. 扶壁式挡墙宜在石料缺乏、地基承载 力较低的地段使用,墙高不宜大于10m.
锚定板挡土墙<Anchored bulkhead retaining wall>
锚定板挡土墙是由钢筋混凝土墙面板和 锚杆及锚定板共同组成,靠固定在稳定区的 锚定板提供的抗拔力来维持墙体的稳定.
加筋土挡土墙<Reinforced earth retaining wall> 1. 由墙板、拉筋和填料共同组成的挡土结 构,由拉筋和填土间的摩阻力来抵抗侧向土 压力； 2. 加筋土挡土墙适用于石料缺乏地区,由于 其为柔性结构,对地基承载力的要求不高,能 适应地基轻微的变形,一般对墙高没有限制.
项目六 挡土墙的设计 6.6 土坡稳定性分析
土坡稳定性简介
※土坡滑动的定义 ※土坡的失稳的因素
由于地质作用而自然 形成的土坡
在天然土体中开挖或 填筑而成的土坡
天然土坡
人工土坡 坡顶
山坡、江河 岸坡
路基、堤坝
坡底
坡脚
坡角
坡高
土坡稳定分析问题
坡肩 坡顶
坡底 坡脚 坡角
简单土坡
坡高
土坡的顶面和 底面都是水平 的,并伸至无穷 远,土坡由均质 土组成.
粘性土的土坡稳定分析条分法12roa??0圆心位置由圆心位置由1122确定o最危险滑动面圆心的确定b对于均质粘性土土坡其最危险滑动面通过坡脚对于均质粘性土土坡其最危险滑动面通过坡脚ob12ahe2h45habcdiiocrabh滑动土体分为若干垂直土条滑动土体分为若干垂直土条a各土条对滑弧圆心的抗滑力矩和滑动力矩各土条对滑弧圆心的抗滑力矩和滑动力矩土坡稳定安全系数土坡稳定安全系数一般要求k1201303滑坡的防治合理选择场址避免大填大挖消除或减轻水害滑坡的防治合理选择场址避免大填大挖消除或减轻水害改善滑坡体受力条件项目六挡土墙的设计?67挡土墙的类型?68重力式挡土墙的设计?69重力式挡土墙的构造67挡土墙的类型1
6.1 滑坡防治
➢1、滑坡分类 ➢2、边坡的设计与施工 ➢3、滑坡的防治 ➢合理选择场址 ➢避免大填大挖 ➢消除或减轻水害 ➢改善滑坡体受力条件
6.2 简单土坡的稳定性分析
1.无粘性土坡稳定性分析
无粘性土的简单土坡
滑动力为 抗滑力为
TWsin
Tf Wcotsg
抗滑力与滑动力之比称为稳定安全系数K
③布置各段挡土墙的基础.
挡土墙土压力计算
一、作用在挡土墙上的力系
➢主要力系： ➢挡土墙自重及位于墙上的衡载； ➢墙后土体的主动土压力〔包括超 载〕； ➢基底的支撑力与摩阻力； ➢墙前土体的被动土压力； ➢浸附水加墙力的：常水位静水压力及浮力. ➢季节性或规律性作用于墙的 作用在挡土墙上的力系 各种力,如波浪冲击、洪水.
1．天然土坡
• 江、河、湖、海岸坡
2．人工土坡
¤ 挖方：沟、渠、坑、池
露 天 矿
2．人工土坡
¤ 填方：堤、坝、路基、堆料
小浪底土石坝
土坡失稳：
又称滑坡,是指土坡在一定范围
内整体地沿某一滑动面向下和向
造 成 土 坡 失 稳
的 因 素
外滑动而丧失稳定性.
外在因素：剪应力的增加
内在因素：土体自身抗剪强度 的降低
A、采用钢筋混凝土现浇而成，有竖臂、墙趾板、墙 踵板组成，断面尺寸较小； B、墙较高，竖臂根部弯矩大，钢筋用量大。
A、由墙面板、墙趾板、墙踵板和扶壁组成； B、墙可做的很高，下部弯矩大，采用钢筋混凝土现浇 而成。
A、由肋柱、挡土板、锚杆组成，肋柱下部通常设置 基础； B、锚杆式挡墙靠锚杆的拉力维持挡墙的平衡； C、结构轻、柔性大； D、墙面可预制构件现场拼装； E、能适应承载力低的不良地基。
用于支挡陡坡路堤下滑；抬高公路路基高程；收 缩坡脚,减少占地,减少填方量.
4> 山坡挡墙 用于支挡山坡覆盖层或滑坡下滑.
填土
E5>
堤岸挡土墙
桥头挡墙
填土
E
用作支承桥梁上部建筑及保证桥头填土稳定.
填土
地下室
拱桥桥台
E
地下室侧墙
二、挡土墙的类型
➢按挡土墙位置分: ➢路堑挡墙,路堤挡墙,路肩挡墙和山坡挡墙等. ➢按挡土墙的墙体材料分: ➢石砌挡墙,混凝土挡墙,钢筋混凝土挡墙,砖砌挡 墙,木质挡墙和钢板墙等. ➢按挡土墙的结构形式分: ➢重力式,半重力式,衡重式,悬臂式,扶壁式,锚杆式, 拱式,锚定板式,板桩式和垛式等.
重力式挡土墙<Gravity retaining wall> 1. 依靠墙身自重承受土侧压力 2. 一般用浆砌片石砌筑,在缺乏石料地区或 墙身较高时也用混凝土灌注 3. 形式简单、取材容易、施工简便,但对地 基的承载能力要求较高
悬臂式挡土墙<Cantilever retaining wall> 1. 采用钢筋混凝土材料、由立臂、墙趾 板、墙踵板三部分组成,墙的断面尺寸较 小 2. 墙高时立臂下部的弯矩较大,需设置较 多钢筋 3. 宜在石料缺乏、地基承载力较低的填 方地段位用 4. 墙高不宜大于7m
二 挡土墙的稳定性验算内容
1.稳定性验算：抗倾覆稳定和抗滑稳定
抗倾覆稳定验算
G
Eaz Ea
d
O
a0
a
x0 xf b
Eax
zf z
挡土墙在土压力作用下可能绕墙趾O 点向外倾覆
抗倾覆稳定条件
Kt
G0xEa Eaxzf
zxf
1.6
EazEacoasd()
EaxEasia n(d)
xf bzcoat
zf zbtaan0
沉降缝与伸缩缝
二、挡土墙的布置
〔一〕挡土墙的横向布置
主要是在路基横断面图上进行挡土墙位置的选定, 确定出是路堑墙、路肩墙、路堤墙或浸水挡墙, 并确定断面形式及初步尺寸.
〔二〕挡土墙的纵向布置
①确定挡土墙的起讫点和墙长,选择挡土墙与路基或 其他结构物的衔接方式.
②按地基及地形情况进行分段,确定伸缩缝与沉降缝 的位置.
式
2. 墙面 考虑墙趾处地面的横坡度.
3. 墙顶
石砌挡土墙墙顶的最小宽度,浆砌的不小于 50cm,干砌的不小于60cm.
4. 护栏
为保证交通安 全,在地形险峻 地段,或过高过 长的路肩墙的 墙顶应设置护 栏.
护栏 墙面
墙顶
墙背倾角α
〔二〕基础
1. 基础形式的选择
➢挡土墙通常采用浅基础,只有在特殊情况下,才使 用桩基.
考虑冲刷线及冻结深度.
〔三〕排水设施 1. 排水设施的作用 2. 排水设施包括地面排水和墙身排水两部分
泄水孔
〔四〕沉降缝与伸缩缝
为防止因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂,应根据 地基地质条件及墙高墙身断面的变化情况,设置沉 降缝；为了减少圬工砌体因硬化收缩和温度变化 作用而产生的裂缝,须设置伸缩缝.
抗滑稳定验算
挡土墙在土压力作用下可能沿基础
底面发生滑动
抗滑稳定条件
Ks
(GnEan)1.3
EatGt
O
a0
Gt
Ean
Gn G
d Ea
Eat
a
为基底摩 擦系数,根据 土的类别查 表得到
GnGcoas0
Gt Gsina0
E a nE aco a sa0 ( d) E a t E asia n a (0 d)
滤水层 泄水孔
粘土夯实 截水沟
粘土夯实
粘土夯实
泄水孔
3.填土质量要求
墙后填土宜选择透水性较强的填料,若采用粘土,应混入一 定量的块石,增大透水性和抗剪强度,墙后填土应分层夯实.
6.9.2 挡土墙的构造与布置
一、挡土墙的构造 〔一〕墙身
挡土墙的组成示意图
1. 墙背
石砌挡土墙断面形式图 a> 仰斜；b> 垂直；c> 俯斜；d> 凸形折线式；e> 衡重
适用于挡墙高度大于12m 的情况以及减少开挖量的 地区和石料缺乏的地区。
适用于缺乏石料的大型填 方工程，原状土中施工时， 可用机械穿孔布置拉、重力式挡墙设计 一.挡土墙设计的基本原则 ①挡土墙必须保证结构安全正常使用, 因此应满足以下要求： a.挡土墙不能滑移； b.挡土墙不能倾覆； c.挡土墙墙身要有足够的强度； d.挡土墙的基础要满足承载力的要求. ②根据工程要求以及地形地质条件,确 定挡土墙结构的平面布置和高度,选择 挡土墙的类型及截面尺寸.
KT Tf GcGo sistnantta a n n
一般要求K>1.25~1.30.
2.粘性土的土坡稳定分析——条分法
最危险滑动面圆心的确定
O β2 A R
β1
=0
β
B
对于均质粘性土 土坡,其最危险滑
动面通过坡脚
β1 β
B
圆心位置由β1， β2确定
O β2 A
H 2H
4.5H
E
O
C
R
βi
B d
➢绝大多数挡土墙的基础直接设置在天然地基上. 当地基软弱,墙身较高时,为减少基底压应力,增加 稳定性,墙趾可做成台阶,以拓宽基底.
➢地基为较弱土层时,可用砂砾、碎石、矿渣或石 灰土等质量较好的材料换填,以提高地基承载力.
a〕扩大基础；b>钢筋混凝土底板；c>台阶形基础； d>拱形基础〔纵断面〕
2. 基础埋置深度的确定
6.7 挡土墙的类型
一、挡土墙<Retaining Wall>的用途
1. 挡土墙的含义
➢用来支挡天然边坡或人工填土边坡以保持土体稳定的建 筑物. ➢为防止土体滑塌而修筑的,主要承受侧向土压力的墙式建 筑物.
2. 挡土墙的作用
1〕防止路基边坡或基底滑动； 2〕收缩坡脚,减少占地面积,保护重要建筑物； 3〕防止水流冲刷和浸蚀,防止压缩河床等作用； 4〕支挡滑坍,缩短涵洞长度,保护桥台及连接路堤等作用.