第四章支挡结构设计概论

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章支挡结构设计概论,主讲人：阮波,中南大学土木工程学院,路基支挡工程,是一种能够抵抗侧向土压力、防止边坡或路基主体崩塌而设置在路旁的结构物。路基支挡工程的类型很多，包括各种挡土墙以及其它具有支撑作用的构造物（护肩、护脚、抗滑桩等等）。,挡土墙,是指支承路堤填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳，而承受侧向土压力的墙式构造物，也就是具有墙式构造的路基支挡结构物我们统称为挡土墙。,挡土墙的类型划分方法很多，分类标准也各不相同。,一、概念,二、挡土墙分类,路堑挡土墙,路肩挡土墙,路堤挡土墙,山坡挡土墙,1、在路基横断面上的位置,2、按建筑材料,石砌挡土墙,混凝土挡土墙,钢筋混凝土挡土墙,3 按墙背的倾斜方向,俯斜式挡土墙,仰斜式挡土墙,垂直式挡土墙,墙背只有单一坡度时，称为直线形墙背；若多于一个坡度，如衡重式挡土墙，则称为折线型墙背。,按结构特点分,重力式挡土墙,悬臂式挡土墙,扶臂式挡土墙,桩板式挡土墙,加筋土挡土墙,锚杆挡土墙,锚定板挡土墙,土钉挡土墙,衡重式挡土墙,4、按结构特点分,原理：,依靠墙身自重抵抗土体侧压力的挡土墙。,材料,：块石、片石、混凝土预制块作为砌体，或采用片石混凝土、混凝土进行整体浇筑。,优点：,是就地取材，施工方便，经济效果好。,（1）重力式挡土墙,利用衡重台上部填土重力和墙身自重共同作用维持其稳定。其断面尺寸较重力式小，可降低墙高和减少基础开挖量，但对地基承载力要求较高。,（2）衡重式挡土墙,钢筋混凝土结构由立壁、墙趾板及墙踵板三部分组成。墙身稳定主要靠墙踵板上的填土重量来维持稳定。断面尺寸较小，立壁下部的弯矩较大，钢筋与混凝土的用量大，经济性差。多用于墙高小于6m的路肩墙。适用于缺乏石料的地区和承载力较低的地基。,（3）悬臂式挡土墙,沿悬臂式挡土墙的立臂，每隔一定距离加一道扶壁，将立壁与墙踵板连接起来的挡土墙。适用于缺乏石料的地区和承载力较低的地基。墙高大于6m时，较悬臂式挡土墙经济。,（4）扶臂式挡土墙,由钢筋混凝土锚固桩和挡土板组成。利用深埋的锚固桩的锚固作用和被动抗力抵抗侧向土压力。适用于岩石地基、土压力较大，要求基础深埋的地段，墙高不受挡土墙高度的限制。开挖面小，施工较安全。,（5）板桩式挡土墙,由填土、拉筋和墙面板三部分组成，利用拉筋与土之间的摩擦作用，把土的侧压力传递给拉筋，从而稳定土体。柔性结构，可承受较大的变形。施工简便，外型美观，占地面积小，对地基的适应性墙。适用于缺乏石料的地区和大型填方工程。,（6）加筋土式挡土墙,由钢筋混凝土板、肋柱和锚杆组成。锚杆一端锚固在稳定的地层中，另一端与墙面连接，依靠锚杆与地层之间的锚固力承受土压力，维持挡土墙的平衡。土石方和圬工量较少，施工安全，较为经济。,（7）锚杆式挡土墙,（8）锚定板式挡土墙,由钢筋混凝土墙板、拉杆、锚锭板和填料组成。利用锚定板产生的抗拔力抵抗侧向土压力，维持挡土墙的稳定。基底应力小，圬工数量少，不受地基承载力限制。构建轻简，可预制拼装、机械化施工。钢拉杆表面可用沥青玻璃布包扎防锈，填料不必用砂土。,（9）土钉式挡土墙,由土体、土钉和护面板三部分组成，是一种原位土体加筋技术。利用土钉对天热土体就地实施加固，并与喷射混凝土护面板相结合，形成类似于重力式挡土墙的复合加强体，从而使得开挖坡面稳定。对土体适应性强、工艺简单、材料用量和工程量少。,锚杆支护是,主动支护,；土钉则是被动支护，土钉一般不施加预应力。,工作机理不同,：土钉支护是与土体共同作用产生相当于重力式挡墙的效果；锚杆就是相当于在土体中找个支点受力拉住边坡的效果，将拉力分散到土体深处。,土钉,全长注浆,；锚杆分自由段和锚固段。,土钉一般要求坡面有倾角，而锚杆坡面一般都直立。,土钉与锚杆相比通常,间距,小、,长度,短。,土钉与锚杆支护的区别,三、挡墙的使用条件及高度控制范围,挡土墙类型,使用条件,重力式,挡土墙,适用于一般地区、浸水地区和地震地区的路肩、路堤和路堑等挡工程。墙高不宜超过12m（与挡墙位置、地基承载力有关），干砌挡土墙的高度不宜超过6m。高速公路、一级公路不应采用干砌挡土墙。,悬臂式,挡土墙,宜在石料缺乏、地基承载力较低的填方路段采用，墙高不宜超过5m,扶壁式,挡土墙,宜在石料缺乏、地基承载力较低的填方路段采用，墙高不宜超垃15m,锚杆,挡土墙,宜用于墙高较大的岩质路堑地段，可用作抗滑挡土墙，可采用肋柱式或板壁式单级墙或多级墙，每级墙高不宜大于8m，多级墙的上、下级墙体之间应设置宽度不小于2m的平台,挡土墙类型,使用条件,锚定板,挡土墙,宜使用在缺少石料地区的路肩墙或路堤式挡土墙，但不应建筑与滑坡、坍塌、软土及膨胀土地区。可采用肋柱式或板壁式，墙高不宜超过10m。肋柱式锚定板挡土墙可采用单级墙或双级墙，每级墙高不宜大于6m，上、下级墙体之间应设置宽度不小于2m的平台，上下级墙的肋柱宜交错布置,加筋土,挡土墙,用于一般地区的路肩式挡土墙、路堤式挡上墙，但不应修建在滑坡、水流冲刷、崩塌等不良地质地段。高速公路、一级公路墙高不宜大于12m，二级及二级以下公路不宜大20m。当采用多级墙时，每级墙高不宜大于10m，上、下级墙体之间应设置宽度不小于2m的平台,桩板,挡土墙,用于表土及强风化层较薄的均质岩石地基，挡土墙高度可较大，也可用于地震区的路堑或路堤支挡及滑坡等特殊地段的治理,三、挡墙的使用条件及高度控制范围,四、挡土墙的作用,当山区地面横坡过陡时，常在路基下侧边坡设置挡土墙，或在靠山侧设置路堑挡土墙，以降低路堑高度，这样可以减少土方工程数量同时避免由于破坏天然植被而引起灾害；,在平原地区，为了节约用地，往往也在路基一侧或两侧设置挡土墙；,在滨河地段或有建筑物时，修建挡土墙可以收回坡脚，以避免冲刷威胁或避免开建筑物；,当高路堤、深路堑土石方大、取弃土困难时，也可设置挡土墙以减小土石方数量；,挡土墙还经常用来整治崩坍、滑坡等路基病害。,按照规范，,首先对实际调查及现存资料进行分析，掌握设置支挡结构地点的地质、地形概况，大致确定支挡构造物及基础的形式和尺寸，然后进行正式勘测。在施工图设计阶段应搜集加密的支挡构造物路段的路基横断面图、构造物起讫点桩号路基横断面图、墙趾纵断面图、地质纵横剖面图等资料。一般的调查项目如下：,五、挡土墙设计基本资料,建筑物总体设计：建筑物的工程等级及设计标准，建筑物总体布置图,墙趾地形、地质平面图：1:2001:500,墙趾地质纵断面图：1:2001:500,地质横断面图：1:200,挡土墙设计主要物理力学指标,水文资料：地表水和地下水位,其他资料：冻结深度、冲刷深度、地震、水质等资料,1、挡土墙的构造,挡土墙一般由墙身、基础、填料、排水设施和伸缩缝等部分组成,墙身构造,墙背,墙面,墙顶,护栏,第二节 重力式挡土墙的构造与布置,挡土墙的构造必须满足,强度,与,稳定性,的要求，同时也用考虑就地取材、经济合理、施工养护的方便与安全。,（1）墙胸（背）坡度,浆砌片石挡土墙：,墙顶宽度一般不应小于,0.5m,。,路肩挡土墙：,墙顶应以,粗料石或C15混凝土作帽石，其厚度通常为,0.4m,，,宽度不小于,0.6m，,突出墙顶的帽檐宽为,0.1m,。,路堤墙及路堑墙：,可不作帽石,，选用大块片石置于墙顶并用砂浆抹平即可。,重力式挡土墙：,墙背坡度一般,1:0.25,的仰斜；胸坡一般与背坡一致。,（2）墙顶,衡重式挡土墙墙背（胸）,下墙墙背多采用,1:0.251:0.3,仰斜,胸坡采用,1:0.05,仰斜,上墙墙背采用,1:0.251:0.45,俯斜,衡重式挡土墙,上墙与下墙高度之比，采用,4:6,较为经济合理。,缺乏石料地区：,重力式挡土墙可用C15混凝土或片石混凝土建造；严寒地区：采用C20混凝土或片石混凝土。此时墙顶宽度不应小于0.4m。,伸缩缝的作用与设置：,防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝。一般在设计时两缝合一，沿线路方向每隔1025m设置一道。缝宽可采用23cm。缝内填塞沥青麻筋或沥青木板，墙背为岩石路堑或填石路堤时，可设置空缝。,2、材料要求,有石料的地区：,重力式挡土墙尽可能采用浆砌片石。片石的极限抗压强度不得低于30MPa，在一般地区及寒冷地区，采用M7.5水泥砂浆。,3、沉降缝与伸缩缝,沉降缝的作用与设置：,避免因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，应根据地基地质条件的变化和墙高、墙身断面的变化设置。,4、排水措施,作用,：疏干墙后土体和防止地表水下渗后积水。,泄水孔的尺寸一般为0.05m0.10m、0.10m0.10m、0.15m0.20m的方孔或直径为0.05m,0.10m的圆孔。孔眼间距一般为2,3m，上下左右交错设置。最后一排泄水孔应高出地面；如为路堑挡土墙，应高出侧沟内的水位0.30m；浸水挡土墙则应高出常水位0.3m。,若墙后填料的透水性不良，为了防止孔道淤塞，应在最低一排泄水孔至墙顶以下0.5m高度内，填筑大于0.3m厚的砂砾石如图c,d所示或无砂混凝土块板或土工织物作,反滤层,。,图10-7 泄水孔与反虑层,5、基础埋置深度,基础置于,土质地基,埋深应要求,基础埋置深度不小于1m。当有冻结时，在冻结线以下0.25m，当冻结深度超过1m时，可在冻结线下0.25m内换填渗水土，但不小于1.25m。,受水流冲刷时，基础应埋置在冲刷线以下不小于1m。,路堑挡土墙基础底面在路肩以下大于1m，并应低于侧沟砌体底面不小于0.2m。,挡土墙基础置于,硬质岩石地基,上时：应置于风化层以下，置于软质岩石地基时，埋深大于1m。基础置于倾斜地面时，其趾部埋入深度和距地面的距离应符合下表的要求。,岩层类别,h,L,较完整坚硬岩层,0.25,0.250.5,一般硬质岩层,0.60,0.61.5,软质岩层,1.00,1.02.0,土,1.00,1.52.5,表10-1 墙趾埋入斜坡地面的最小尺寸(m),