路基的防護(hù)與加固擋土墻B路基路面工程

第6章路基的防護(hù)與加固——擋土墻（B）6.1擋土墻的分類6.2重力式擋土墻的構(gòu)造

6.3土壓力計(jì)算6.4重力式擋墻的設(shè)計(jì)計(jì)算

12/7/20231精品課件作用：（1）防止路基填方或挖方邊坡變形失穩(wěn)；（2）克服地形限制或地物干擾；（3）減少土方量或拆遷，減少占地面積，避免填方侵占河床；（4）防止水流沖刷岸坡；（5）整治滑坡病害。

12/7/20232精品課件6.1擋土墻的類型

按位置分:路肩墻路堤墻路塹墻12/7/20233精品課件按結(jié)構(gòu)形式分：重力式擋墻輕型擋墻重力式擋墻：重力式衡重式半重力式（墻趾）跺式輕型擋墻：薄壁式：懸臂式扶壁式柱板式錨固式：錨桿式錨定板式樁板式加筋土擋墻12/7/20234精品課件

6.1.1重力擋土墻適用：地基良好，非地震和沿河受水沖刷地區(qū)

利用衡重臺(tái)上部填土的下壓作用和全墻重心的后移，增加墻身穩(wěn)定，減小斷面尺寸。適合于山區(qū)，地面橫坡陡峭的路肩墻，路堤墻，路塹墻。12/7/20235精品課件6.1.2薄壁式擋土墻1）懸臂式：立壁、底板

2）扶壁式：主要依靠腹板上的填土量來保證。特點(diǎn)：自重輕，做工省，適用于墻高較大，地質(zhì)條件一般，需用一定量的鋼材，經(jīng)濟(jì)效果好。壓重12/7/20236精品課件3）柱板式12/7/20237精品課件6.1.3錨定式擋土墻

錨桿12/7/20238精品課件2）錨定板式：墻后土壓力由擋土板傳至立柱、鋼錨桿，構(gòu)件斷面小，工程量省。特別適用于地質(zhì)不良，石料缺乏，挖基困難，有錨固條件的路基擋土墻。提供反力12/7/20239精品課件3）樁板式：6.1.4垛式擋土墻12/7/202310精品課件6.1.5加筋式擋土墻：(填土、填土中布置拉筋條、墻面板)受力：放置拉筋材料，填土壓實(shí)，通過填土與拉筋間的摩擦作用，把土的側(cè)壓力傳給拉筋。特點(diǎn)：柔性結(jié)構(gòu)，對(duì)地基變形隨意性大，建筑高度大，適用于填土路基，節(jié)約投資30%~70%，經(jīng)濟(jì)效益大。12/7/202311精品課件6.2重力式擋土墻的構(gòu)造

擋土墻的構(gòu)造應(yīng)滿足：強(qiáng)度；穩(wěn)定性；就地取材、結(jié)構(gòu)合理、斷面經(jīng)濟(jì)；施工養(yǎng)護(hù)方便、安全。常用重力式擋土墻組成：墻身；基礎(chǔ)；排水設(shè)施；伸縮縫。直接影響穩(wěn)定性12/7/202312精品課件一、墻身1、墻背：

仰斜、垂直、俯斜、凸形折線式、衡重式。12/7/202313精品課件2、墻面：坡度1：0.05到1：0.20地面較陡；坡度1：0.20到1：0.35地面平緩

墻面坡度應(yīng)與墻背坡度相互協(xié)調(diào)；墻面坡度應(yīng)結(jié)合墻前地面橫坡合理選擇。3、墻頂：最小寬度：漿砌擋土墻不小于50cm，干砌不小于60cm。4、護(hù)欄：地形險(xiǎn)峻地段，過高過長(zhǎng)路肩墻的墻頂應(yīng)設(shè)置護(hù)欄。12/7/202314精品課件二、基礎(chǔ)基礎(chǔ)形式：一般擴(kuò)大基礎(chǔ)（地基承載力不足）

鋼筋混凝土底板擴(kuò)大基礎(chǔ)（地基承載力過?。Q填地基（軟弱土層）臺(tái)階基礎(chǔ)（擋土墻修筑在陡坡上、地基穩(wěn)固）拱形基礎(chǔ)（地基有長(zhǎng)短缺口或挖基困難時(shí)）12/7/202315精品課件基礎(chǔ)埋深：對(duì)于土質(zhì)地基，基礎(chǔ)埋置深度應(yīng)符合下列要求：(1)無沖刷時(shí)，應(yīng)在天然地面以下至少1m；(2)有沖刷時(shí)，應(yīng)在沖刷線以下至少1m；(3)受凍脹影響時(shí)，應(yīng)在凍結(jié)線以下不少于0.25m。當(dāng)凍深超過1m時(shí)，采用1.25m，但基底應(yīng)夯填一定厚度的砂礫或碎石墊層，墊層底面亦應(yīng)位于凍結(jié)線以下不少于0.25m。碎石、礫石和砂類地基，不考慮凍脹影響，但基礎(chǔ)埋深不宜小于1m。巖石地基：基礎(chǔ)嵌入巖層的深度，可查規(guī)范確定。墻趾前地面橫坡較大時(shí)，應(yīng)留出足夠的襟邊寬度（趾前至地面橫坡的水平距離），以防止地基剪切破壞。12/7/202316精品課件三、排水設(shè)施：目的：疏干墻后土體；防止地面水下滲；防止墻后積水形成靜水壓力等。1、地面排水措施：墻后地面排水溝夯實(shí)地表土或加設(shè)鋪砌加固墻趾前邊溝2、墻身排水措施：設(shè)一排或數(shù)排泄水孔（干砌擋土墻不設(shè)）12/7/202317精品課件四、沉降縫與伸縮縫地基不均勻沉陷引起墻身開裂→沉降縫；墻體伸縮產(chǎn)生裂縫→伸縮縫（溫度縫）。根據(jù)地形及地質(zhì)情況：每隔10-15米設(shè)一道沉降伸縮縫（兼作伸縮縫）。填料：膠泥填塞，瀝青麻筋或涂以瀝青的木板（滲水量大、凍寒嚴(yán)重地區(qū)），當(dāng)墻背為填石或凍寒不嚴(yán)重時(shí)，可僅留空縫，不嵌填料。12/7/202318精品課件6.3土壓力計(jì)算6.3.1、作用在擋土墻上的力系1、一般地區(qū)擋土墻受到的主要力系1）擋土墻自重G及位于墻上的恒載2）作用于墻背上的主動(dòng)土壓力Ea3）基底的法向反力N及摩擦力T4）墻面下部的被動(dòng)土壓力

2、浸水地區(qū)還包括擋土墻及墻后填料的水浮力、靜水壓力、動(dòng)水壓力；滲水性土作填料時(shí)，動(dòng)水壓力不予考慮。12/7/202319精品課件3、附加力：季節(jié)性作用于擋土墻上的各種力如：洪水時(shí)的靜水壓力和浮力，動(dòng)水壓力，波浪沖擊力，凍脹壓力，冰壓力等。4、特殊力：偶然出現(xiàn)的力如：地震力、施工荷載、水流漂浮物的撞擊力。考慮原則：根據(jù)擋土墻所處的具體工作條件、最不利組合

一般地區(qū)：僅考慮主要力系浸水地區(qū)：考慮附加力地震地區(qū)：考慮地震力

注釋：主動(dòng)土壓力：當(dāng)擋土墻向外移動(dòng)，土壓力隨之減少，直到墻后土體沿破裂下滑而處于平衡狀態(tài)時(shí)，作用于墻背的土壓力。*設(shè)計(jì)中考慮主動(dòng)土壓力12/7/202320精品課件6.3.2一般條件下庫(kù)倫主動(dòng)土壓力計(jì)算一、庫(kù)侖理論的要點(diǎn)1、假設(shè)墻背填料為均質(zhì)散粒材料，

僅有內(nèi)摩擦力，而無粘聚力。2、當(dāng)墻背向外移動(dòng)或饒墻趾轉(zhuǎn)動(dòng)，墻背填料會(huì)出現(xiàn)一通過墻踵的破裂面，滑動(dòng)面為平面。3、破裂面上的土楔，為剛性體，根據(jù)靜力平衡條件，確定土楔處于極限平衡狀態(tài)時(shí)給予墻背的主動(dòng)土壓力。12/7/202321精品課件二、庫(kù)倫主動(dòng)土壓力計(jì)算12/7/202322精品課件最危險(xiǎn)破裂面：各種邊界條件下的主動(dòng)土壓力計(jì)算：求極值！12/7/202323精品課件三、庫(kù)侖理論適用范圍：1、概念簡(jiǎn)單明了，適用范圍廣。可以解算各種墻背情況?？汕蠼獠煌瑝筇盍媳砻嫘螤詈秃奢d作用情況下的主動(dòng)土壓力。2、適用于砂性土，計(jì)算主動(dòng)土壓力與實(shí)際情況較接近。對(duì)于粘性土、采用平面代替圓弧面，誤差不大，影響因素多，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。3、庫(kù)侖理論適用于剛性擋土墻。柱板式，錨桿式和錨定板式柔性擋土墻需作假設(shè)。12/7/202324精品課件四、折線形墻背的土壓力計(jì)算總體思路：以墻背轉(zhuǎn)折點(diǎn)或衡重臺(tái)為界分為上墻、下墻，分別計(jì)算取兩者矢量和。計(jì)算上墻土壓力，不考慮下墻影響。衡重式考慮是否出現(xiàn)第二破裂面。下墻土壓力計(jì)算：

（一）延長(zhǎng)墻背法：畫出全墻應(yīng)力分布圖，截取下墻部分，即為下墻土壓力。12/7/202325精品課件（二）力多邊形法：墻背土體處于極限平衡條件下，作用于破裂棱體上的各力，構(gòu)成力多邊形。求得上墻土壓力后可繪出下墻破裂面力多邊形。12/7/202326精品課件五、粘性土土壓力計(jì)算

1、等效內(nèi)摩擦角法：通常將內(nèi)摩擦角與單位粘聚力換成為比實(shí)際摩擦角值大的“等效內(nèi)摩擦角”，按砂性土公式來計(jì)算。換算原則：抗剪強(qiáng)度相等或土壓力相等。

2、力多邊形法：12/7/202327精品課件六、不同土層的土壓力計(jì)算首先求得上一土層的土壓力及作用點(diǎn)，并近似假定：上下兩土層層面平行，計(jì)算下一土層時(shí)，將上一土層視為均布荷載，按地面為平面時(shí)的庫(kù)侖公式計(jì)算。12/7/202328精品課件七、有限范圍填土的土壓力計(jì)算墻后填土按照已知滑動(dòng)面滑動(dòng)，并非計(jì)算的破裂面。力多邊形法12/7/202329精品課件車輛荷載換算：h0=q1/γh0----換算土層厚度（m）q1----車輛荷載附加荷載強(qiáng)度（KN/m2）γ----墻背填土的重度（KN/m3）12/7/202330精品課件∑G——布置在L′×B′面積內(nèi)的輪載或履帶荷載，kN；B′——破壞棱體范圍內(nèi)路基頂面部分的寬度，m；L′——擋土墻的計(jì)算長(zhǎng)度，m，但不應(yīng)超過擋土墻分段長(zhǎng)度。當(dāng)擋土墻分段長(zhǎng)度小于13m時(shí)，取分段長(zhǎng)度，并在該長(zhǎng)度內(nèi)按不利情況布置輪重；l——車輛荷載的縱向分布長(zhǎng)度，m；H——擋墻頂面至計(jì)算截面的高度，m；a——擋墻墻頂以上路基邊坡部分的高度，m。12/7/202331精品課件6.4重力式擋墻的設(shè)計(jì)計(jì)算

設(shè)計(jì)內(nèi)容：擋土墻的選型斷面尺寸選定擋土墻的驗(yàn)算

驗(yàn)算內(nèi)容：抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算地基承載力及偏心距驗(yàn)算墻身強(qiáng)度驗(yàn)算12/7/202332精品課件6.3.4.1抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算

基底摩擦阻力抵抗擋土墻滑移的能力。12/7/202333精品課件措施：設(shè)傾斜基底；設(shè)置榫形基礎(chǔ)；其它措施（如改善地基、改變墻身斷面尺寸）等。

12/7/202334精品課件當(dāng)墻底設(shè)有逆坡時(shí)12/7/202335精品課件6.3.4.2抗傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算

為保證擋土墻抗傾覆穩(wěn)定性，應(yīng)驗(yàn)算他抵抗墻身繞墻趾向外轉(zhuǎn)動(dòng)傾覆的能力。12/7/202336精品課件措施：增大穩(wěn)定力矩，減小傾覆力矩。1）拓寬墻趾，增加穩(wěn)定力臂。2）改變墻面及墻背坡度。改緩墻面坡度→增加穩(wěn)定力臂改陡俯斜墻背，改緩仰斜墻背→減少土壓力3）改變墻身斷面類型改為衡重式或墻后設(shè)卸荷平臺(tái)。12/7/202337精品課件6.3.4.3擋土墻的地基承載力及基底偏心距驗(yàn)算

為了保證擋土墻基底應(yīng)力不超過地基承載力→基底應(yīng)力驗(yàn)算。為避免擋土墻不均勻沉陷→控制基底合力偏心矩。當(dāng)e≤B/6時(shí)當(dāng)e>B/6時(shí)基底最大壓力pmax<1.2fk12/7/202338精品課件