基坑与边坡工程第8章边坡支护设计与施工ppt课件.ppt

混凝土结构设计原理,制 作 人 ：周 勇,第8章 边坡支护设计与施工,8.1.1边坡支护设计与施工的概述 边坡工程的定义: 房屋建筑、公路和道路桥梁在施工时需开挖的坡体，即为边坡。为保证边坡施工、临坡建筑和公路桥梁等结构的安全和周围环境不受损害而采取的支护结构、土方开挖与回填，包括勘察、设计、施工和监测等，称为边坡工程。,第8章 边坡支护设计与施工,边坡支护分类方法,（1）按结构形式分类:按其结构形式和受力特点可分为重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、加筋土挡墙、土钉墙、锚定板式挡墙、框架预应力锚杆挡墙、锚杆挡土墙、悬臂式排桩挡墙、单支点和多支点排桩、抗滑桩等形式（2）按照建筑材料划分:按照建筑材料划分可分为砖、石砌、混凝土、钢筋混凝土、土体锚固体系等（3）按照环境条件划分:按照环境条件可分为一般地区、浸水地区和地震区等。,第8章 边坡支护设计与施工,本章主要内容,重力式挡土墙扶壁式挡土墙悬臂式挡土墙,第8章 边坡支护设计与施工,重力式挡土墙,（a）仰斜式 （c）俯斜式 （b）直立式,第8章 边坡支护设计与施工,重力式挡土墙示意图,重力式挡土墙,第8章 边坡支护设计与施工,西宁某衡重式挡墙工程,扶壁式挡土墙,第8章 边坡支护设计与施工,兰州某扶壁式挡墙工程,悬臂式挡土墙,第8章 边坡支护设计与施工,第8章 边坡支护设计与施工,重力式挡墙,俯斜式挡墙,直立式挡墙,仰斜式挡墙,8.2.1一般规定 采用重力式挡墙时，土质边坡高度不宜大于10m，岩质边坡高度不宜大于12m。对变形有严格要求或开挖土石方可能危及边坡稳定的边坡不宜采用重力式挡墙，开挖土石方危及相邻建筑物安全的边坡不应采用重力式挡墙。重力式挡墙类型应根据使用要求、地形、地质和施工条件等综合考虑确定。,第8章 边坡支护设计与施工,8.2.2 重力式挡土墙设计,第8章 边坡支护设计与施工,抗滑稳定性验算抗倾覆稳定性验算增加抗倾覆稳定性的方法基地承载力验算设置凸榫基础墙身承载力验算,8.2.2 重力式挡土墙设计（1）抗滑稳定性验算,第8章 边坡支护设计与施工,图8-3 挡墙炕滑移稳定性验算,8.2.2 重力式挡土墙设计（1）抗滑稳定性验算,第8章 边坡支护设计与施工,式中： 每延米主动岩土压力合力（kN/m）； 挡墙抗滑移稳定系数； 挡墙每延米自重（kN/m）； 挡墙与墙底水平投影的夹角（）； 挡墙底面倾角（）； 墙背与岩土的摩擦角（）; 挡墙底与地基岩土体的摩擦系数。,8.2.2 重力式挡土墙设计（2）抗倾覆稳定性验算,第8章 边坡支护设计与施工,图8-4 挡墙抗倾覆稳定性验算,8.2.2 重力式挡土墙设计（2）抗倾覆稳定性验算,第8章 边坡支护设计与施工,式中： 挡墙抗倾覆稳定系数； 挡墙底面水平宽度（m）； 挡墙中心到墙趾的水平距离（m）； 岩土压力作用点到墙踵的竖直距离（m）。,8.2.2 重力式挡土墙设计（3）增加抗倾覆稳定性的方法,第8章 边坡支护设计与施工,展宽墙趾,改变墙面及墙背坡度,改变墙身断面类型,在墙趾处展宽基础以增加稳定力臂，是增加抗倾覆稳定性的常用方法。但在地面横坡较陡处，会由此引起墙高的增加。,改缓墙面坡度可增加稳定力臂，改陡俯斜墙背或改缓仰斜墙背可减少土压力。,当地面横坡较陡时，应使墙胸尽量陡立。这时可改变墙身断面类型，如改用卸载台式墙或者墙后假设卸荷板等，以减少土压力并增加稳定力矩。,8.2.2 重力式挡土墙设计（4）基地承载力验算,作用于基底的合力偏心距e0为：,第8章 边坡支护设计与施工,8.2.2 重力式挡土墙设计（4）基地承载力验算,在偏心荷载作用下，基底的最大和最小法向应力应满足：,第8章 边坡支护设计与施工,式中： 为修正后的地基承载力特征值(kN/m2)； 为基底竖向合力对墙趾的力臂(m)； 为基底宽度(m)； 为合力偏心距(m)； 为基础底面边缘的最大压应力设计值； 为基础底面边缘的最小压应力设计值； 为基础自重设计值和基础上的土重标准值。,8.2.2 重力式挡土墙设计（4）基地承载力验算,第8章 边坡支护设计与施工,当偏心距 时， 按下式计算： 式中： 为垂直于力矩作用方向的基础底面边长； 为合力作用点至基础底面最大压应力边缘的距离。,当基础受力层范围内有软弱下卧层时，应验算其顶面压应力。,8.2.2 重力式挡土墙设计（5）设置凸榫基础,第8章 边坡支护设计与施工,8.2.2 重力式挡土墙设计（5）设置凸榫基础,第8章 边坡支护设计与施工,图8-5 墙底凸榫设置,8.2.2 重力式挡土墙设计（5）设置凸榫基础,第8章 边坡支护设计与施工,设置凸榫后的抗滑稳定系数为： 当=0(填土表面水平)，=0(墙背垂直)，=0(墙背光滑)时，榫前的单位被动土压力p按朗金（Rankine）理论计算:,8.2.2 重力式挡土墙设计（5）设置凸榫基础,第8章 边坡支护设计与施工,（6）墙身承载力验算,第8章 边坡支护设计与施工,构件受压承载力按下式计算： 式中： 荷载设计值产生的轴向力； 墙体单位长度截面积； 砌体抗压强度设计值； 高厚比和轴向力的偏心距e对受压构件承载力的 影响系数。,第8章 边坡支护设计与施工,（6）墙身承载力验算,第8章 边坡支护设计与施工,当 0.7e0.95y时，除按上式进行验算外，并按正常使用极限状态验算： 式中： Nk轴向力标准值； ftk砌体抗拉强度标准值； W截面抵抗矩； e按荷载标准值计算的偏心距，并不宜超过0.7y。,（6）墙身承载力验算,第8章 边坡支护设计与施工,当e0.95y 时，按下式进行计算：式中： ft砌体抗拉强度设计值。（6）受剪承载力按下式计算：式中：V剪力设计值； fv砌体抗剪强度设计值； k恒载标准值产生的平均压应力，但仰斜式挡土墙不考虑其影响，其他符号同上。,8.2.3 重力式挡土墙的构造重力式挡墙材料可使用浆砌块石、条石、毛石混凝土或素混凝土。块石、条石的强度等级不应低于MU30，砂浆强度等级不应低于M5.0；混凝土强度等级不应低于C15。重力式挡墙基底可做成逆坡。对土质地基，基底逆坡坡度不宜大于1:10；对岩质地基，基底逆坡坡度不宜大于1:5。挡墙地基表面纵坡大于5%时，应将基底设计为台阶式，其最下一级台阶底宽不宜小于1.00m。块石或条石挡墙的墙顶宽度不宜小于400mm，毛石混凝土、素混凝土挡墙的墙顶宽度不宜小于200mm。,第8章 边坡支护设计与施工,8.2.3 重力式挡土墙的构造,第8章 边坡支护设计与施工,斜坡地面墙趾最小埋入深度和距斜坡地面的最小水平距离（m）,重力式挡墙的基础埋置深度，应根据地基稳定性、地基承载力、冻结深度、水流冲刷情况以及岩石风化程度等因素确定。在土质地基中，基础最小埋置深度不宜小于0.50m，在岩质地基中，基础最小埋置深度不宜小于0.30m。基础埋置深度应从坡脚排水沟底算起。受水流冲刷时，埋深应从预计冲刷底面算起。,8.2.3 重力式挡土墙的构造重力式挡墙的伸缩缝间距，对条石、块石挡墙宜为20m25m，对混凝土挡墙宜为10m15m。在挡墙高度突变处及与其他建(构)筑物连接处应设置伸缩缝，在地基岩土性状变化处应设置沉降缝。沉降缝、伸缩缝的缝宽宜为20mm30mm，缝中应填塞沥青麻筋或其他有弹性的防水材料，填塞深度不应小于150mm。挡墙后面的填土，应优先选择抗剪强度高和透水性较强的填料。当采用黏性土作填料时，宜掺人适量的砂砾或碎石。不应采用淤泥质土、耕植土、膨胀性黏土等软弱有害的岩土体作为填料。挡墙的防渗与泄水布置应根据地形、地质、环境、水体来源及填料等因素分析确定。挡墙后的填土地表应设置排水良好的地表排水系统。,第8章 边坡支护设计与施工,8.3.1 一般规定悬臂式挡土墙设计的一般规定：（1）钢筋混凝土悬臂式挡土墙宜在石料缺乏、地基承载力较低的路堤地段采用。（2）悬臂式挡土墙高度不宜大于6m，当墙高大于4m时，宜在墙面板前和墙踵板相交处加纵向肋。,第8章 边坡支护设计与施工,8.3.1 一般规定（3）悬臂式挡土墙的基础埋置深度应符合下列要求：1）一般情况下不小于1.0m。2）当冻结深度不大于1.0m时，在冻结深度线以下不小于0.25m（弱冻胀土除外）同时不小于1.0m。当冻结深度大于1.0m，不小于1.25m时，还应将基底至冻结线下0.25m深度范围内的地基土换填为弱冻胀土或不冻胀土。3）受水流冲刷时，在冲刷线下不小于1.0m。4）在软质岩层地基上，不小于1.0m。,第8章 边坡支护设计与施工,8.3.1 一般规定（4）其他规定1）伸缩缝的间距不应小于20m。在基底的地层变化处，应设置沉降缝。伸缩缝和沉降缝可合并设置。其缝宽均采用23cm。缝内填塞沥青麻筋或沥青木板，塞入深度不得小于0.2m。2）挡土墙上应设置泄水孔，按上下左右每隔23m交错布置。孔径一般为50100mm，泄水孔的坡度为4%向墙外为下坡，其进水侧应设置反滤层，厚度不得小于0.3m。在最低一排泄水孔的进水口下部应设置隔水层，在地下水较多的地段或有大股水流处，应加密泄水孔或加大其尺寸，其出水口下部应采取保护措施。,第8章 边坡支护设计与施工,8.3.1 一般规定（4）其他规定3）当墙背填料为细粒土时，应在最低排泄水孔至墙顶以下0.5m高度以内，填筑不小于0.3m厚的砂砾石或土工合成材料作为反滤层。反滤层的顶部与下部应设置隔水层。4）墙身混凝土强度等级不宜低于C30，受力钢筋直径不应小于12mm。5）墙后填土应在墙身混凝土强度达到设计强度的70%后方可进行，填料应分层夯实，反滤层应在填筑过程中及时施作。,第8章 边坡支护设计与施工,8.3.2 悬臂式挡土墙设计（1）墙身截面尺寸的拟定,第8章 边坡支护设计与施工,初步拟定出试算的墙身截面尺寸，墙高H是根据工程需要确定的；墙顶宽可选用20cm。墙背取竖直面，墙面取10.0210.05斜坡的倾斜面,定出立壁的截面尺寸,根据构造要求，参考以往成功的设计,底板在与立臂相接处厚度为1/121/10H而墙趾板与墙踵板端部厚度不小于30cm其宽度B可近似取0.60.8H，当地下水位高或软弱地基时，B值应增大。,8.3.2 悬臂式挡土墙设计（1）墙身截面尺寸的拟定,第8章 边坡支护设计与施工,1）墙踵板长度的估算 墙踵板长度的确定应以满足墙体抗滑稳定性的需要为原则，如图8-6所示，即：,当有凸榫时,式中：,为滑动稳定系数；,为底板与地基土之间相互作用的摩擦系数；,主动土压力水平分力(kN/m)；,墙身自重力、墙踵板以上第二破裂面(或假想墙背)与墙背之间的土体自重力,8.3.2 悬臂式挡土墙设计（1）墙身截面尺寸的拟定,第8章 边坡支护设计与施工,图8-6 墙踵板长度计算简图,8.3.2 悬臂式挡土墙设计（1）墙身截面尺寸的拟定,第8章 边坡支护设计与施工, 当立臂墙顶填土面有均布活荷载q、且立臂面坡度为零时，如图8-6a所示，可将均布荷载q转化为具有墙后填土性质的等代土层厚度h0，并考虑到墙趾板上一般无荷载作用，因而不考虑墙趾板长度B1范围内的抗滑效应，则：,式中： 填土重度(kN/m3)； 均布活荷载q的等代土层厚度(m)； 主动土压力竖向分力(kN/m)； 为抗滑安全系数。 为重度修正系数，由于未虑墙趾板及其上部 土重对抗滑动的作用，因而将填土的重度根据不 同的和提高3%20%，见表8-4。,8.3.2 悬臂式挡土墙设计（1）墙身截面尺寸的拟定,第8章 边坡支护设计与施工, 当立臂墙顶填土面与水平线呈角，立臂面坡的坡度为零时，如图8-6b所示：, 当立臂墙顶填土面与水平线呈角，且立臂面坡的坡度为1:m时，上两式应加上立臂面坡修正长度B3，如图8-6c所示：,8.3.2 悬臂式挡土墙设计（1）墙身截面尺寸的拟定,第8章 边坡支护设计与施工,2）墙趾板长度 当立臂墙顶填土面有均布活荷载q、且立臂面坡度为零时，如图8-6a所示,式中：0=h0K； H=HK。,8.3.2 悬臂式挡土墙设计（1）墙身截面尺寸的拟定,第8章 边坡支护设计与施工, 当立臂墙顶填土面与水平线呈角，立臂面坡的坡度为零时，如图8-6b所示：,如果由B=B1+B2+B3计算出的墙体底板基底应力大于修正后的地基承载力特征值fa，即fa；或偏心距eB/6时，应采取加宽基础的方法加大B1，使其满足要求。,8.3.2 悬臂式挡土墙设计（2）土压力计算,第8章 边坡支护设计与施工,铁路列车活载、公路汽车荷载以及其他地面堆载等,按等效的均布荷载,将其转化为具有墙后填土性质的等代土层厚度h0,计算作用于挡土墙上的土压力,简化,图8-6 墙踵板长度计算简图,8.3.2 悬臂式挡土墙设计（2）土压力计算,第8章 边坡支护设计与施工,8.3.2 悬臂式挡土墙设计（2）土压力计算,第8章 边坡支护设计与施工,图8-7 悬臂式挡土墙土压力计算简图,8.3.2 悬臂式挡土墙设计（2）土压力计算,第8章 边坡支护设计与施工,8.3.2 悬臂式挡土墙设计（2）土压力计算,第8章 边坡支护设计与施工,图8-8 墙背出现第二破裂面的情况,8.3.2 悬臂式挡土墙设计8.3.2.1内壁的内力立臂为固定在墙底板上的悬臂梁，主要承受墙后的主动土压力与地下水压力。假定不考虑墙前土压力作用，而立臂厚度较薄，自重可略去不计，立臂按悬臂梁受弯构件计算。根据立臂受力情况，如图8-9所示,第8章 边坡支护设计与施工,图8-9 立壁结构内力计算简图,8.3.2 悬臂式挡土墙设计8.3.2.1内壁的内力,第8章 边坡支护设计与施工,8.3.2 悬臂式挡土墙设计8.3.2.2 墙踵板的内力墙踵板是以立臂底端为固定端的悬臂梁。墙踵板上作用有第二破裂面(或假想墙背)与墙背之间的土体的自重力、墙踵板自重力、主动土压力的竖直分量、地基反力、地下水浮托力、板上水重和静水压力等荷载作用。在不考虑地下水作用时，其内力计算如图8-10所示。,第8章 边坡支护设计与施工,图8-10 踵板结构内力计算简图,8.3.2 悬臂式挡土墙设计8.3.2.2 墙踵板的内力,第8章 边坡支护设计与施工,式中：V2x、M2x距墙踵为x截面处的墙踵板剪力(kN/m)、弯矩(kNm/m)； G钢筋混凝土墙踵板的重度(kN/m3)；h1为墙踵板的厚度(m)；h1立臂高度(m)； 1x、2x出现第二破裂面或假想墙背上土压力的竖直分量(kPa/m)；cx当第二破裂面出现时第二破裂面与墙踵板之间土体自重应力(kPa/m)； 1d、2d墙踵板后缘、前缘处地基压力(kPa/m)；B3墙踵板长度(m)。,8.3.2 悬臂式挡土墙设计8.3.2.3 墙趾板的内力 墙趾板的内力计算类似于墙踵板，被视为以立臂底端为固定端的悬臂梁。墙踵板上作用有墙趾板自重、上覆土体自重应力、地基反力等荷载作用。在不考虑地下水作用时，其内力计算如图8-12所示。,第8章 边坡支护设计与施工,图8-11 趾板结构内力计算简图,8.3.2 悬臂式挡土墙设计8.3.2.3 墙趾板的内力,第8章 边坡支护设计与施工,式中：V3x、M3x距墙趾为x截面处的墙趾板剪力(kN/m)、弯矩(kNm/m)； hp墙趾板的厚度(m)； 3x、4x墙趾板上覆土体自重应力(kPa/m)； 3d、4d分别为墙趾板前缘、墙踵板后缘处地基压力(kPa/m)； B1墙趾板长度(m)。,8.3.2 悬臂式挡土墙设计8.3.2.4凸榫设计,第8章 边坡支护设计与施工,8.3.2 悬臂式挡土墙设计8.3.2.4 凸榫设计（3）凸榫宽度 其中： 式中：K混凝土受弯构件的强度设计安全系数(取2.65)； MT凸榫所承受的总弯矩(kNm/m)； ft混凝土抗拉设计强度(MPa)。,第8章 边坡支护设计与施工,8.3.2 悬臂式挡土墙设计8.3.2.4凸榫设计,第8章 边坡支护设计与施工,图8-12 凸榫的结构设计,8.3.2 悬臂式挡土墙设计8.3.2.5 墙身钢筋混凝土配筋设计（1） 立臂配筋设计经钢筋计算，已确定钢筋的面积。钢筋的设计则是确定钢筋直径和钢筋的布置。,第8章 边坡支护设计与施工,8.3.2 悬臂式挡土墙设计8.3.2.5 墙身钢筋混凝土配筋设计,第8章 边坡支护设计与施工,因立臂承受弯矩越向上越小，可根据材料图将钢筋切断。当墙身立臂较高时，可将钢筋分别在不同高度分两次切断，仅将1/41/3受力钢筋延伸到板顶。钢筋切断部位，应在理论切断点以上再加一钢筋锚固长度，而其下端插入底板一个锚固长度。对于特别重要的悬臂式挡土墙，在立臂的墙面一侧和墙顶，也按构造要求配置少量钢筋或钢丝网，以提高混凝土表层抵抗温度变化和混凝土收缩的能力，防止混凝土表层出现裂缝。,图8-13 悬臂式挡土墙配筋,8.3.2 悬臂式挡土墙设计8.3.2.5 墙身钢筋混凝土配筋设计（2）底板配筋设计墙踵板受力钢筋，设置在墙踵板的顶面。受力筋一端插入立臂与底板连接处以左不小于一个锚固长度；另一端按材料图切断，在理论切断点向外伸出一个锚固长度。墙趾板的受力钢筋，应设置于墙趾板的底面，该筋一端伸人墙趾板与立臂连接处以右不小于一个锚固长度；另一端一半延伸到墙趾，另一半在B1/2处再加一个锚固长度处切断。配筋如图8-13所示。在实际设计中，常将立臂的底部受力钢筋一半或全部弯曲作为墙趾板的受力钢筋。立臂与墙踵板连接处最好做成贴角予以加强，并配以构造筋，其直径与间距可与墙踵板钢筋一致，底板也应配置构造钢筋。钢筋直径及间距均应符合有关规范的规定。,第8章 边坡支护设计与施工,8.3.2 悬臂式挡土墙设计8.3.2.5 墙身钢筋混凝土配筋设计（3）裂缝宽度验算 悬臂式挡土墙的立臂和底板，按受弯构件设计。除构件正截面受弯承载能力、斜截面承载力需要验算之外，还要进行裂缝宽度验算。其最大裂缝宽度可按下列公式计算：,第8章 边坡支护设计与施工,8.3.2 悬臂式挡土墙设计8.3.2.5 墙身钢筋混凝土配筋设计,第8章 边坡支护设计与施工,式中：cr构件受力特征系数，对于钢筋混凝土受弯构件取2.1； 裂缝间纵向受拉钢筋应变不均匀系数，当 1时，取 =1。对直接承受重复荷载的构件，取 =1； sk按荷载效应标准组合计算的钢筋混凝土构件纵向受拉钢筋的应力(kN/m2)； Es钢筋弹性模量(kN/m2)； c最外层纵向受拉钢筋外边缘至受拉区底边的距离(m)； te按有效受拉混凝土截面面积计算的纵向受拉钢筋配筋率，当te0.01时，取te=0.01；,8.3.2 悬臂式挡土墙设计8.3.2.5 墙身钢筋混凝土配筋设计,第8章 边坡支护设计与施工,式中：ftk混凝土轴心抗拉强度标准值(kN/m2)； Ate有效受拉混凝土截面面积(m2)； As受拉区纵向钢筋截面面积(m2)； deq受拉区纵向钢筋的直径(m)；di为受拉区第i种纵向钢筋的直径(m) ni受拉区第i种纵向钢筋的根数； vi受拉区第i种纵向钢筋的相对粘结特性系数，光面钢筋取0.7，螺纹 钢筋取1.0； Mk按荷载效应标准组合计算的弯矩值(kNm)； h0截面的有效高度(m)。,8.3.2 悬臂式挡土墙设计8.3.2.5 墙身钢筋混凝土配筋设计钢筋面积计算可按下列公式计算： 式中： fck混凝土轴心抗压强度标准值(kN/m2)； fy钢筋的抗拉强度设计值(kN/m2)；b为截面宽度，取单位长度(m)； M截面设计弯矩(kNm)。,第8章 边坡支护设计与施工,8.3.3 悬臂式挡土墙的构造8.3.3.1 立臂,第8章 边坡支护设计与施工,悬臂式挡土墙是由立臂、墙趾板和墙踵板三部分组成，为便于施工，立臂内侧（即墙背）做成竖直面，外侧（即墙面）可做成10.0210.05的斜坡，具体坡度值将根据立臂的强度和刚度要求确定。当挡土墙墙高不大时，立臂可做成等厚度。墙顶的最小厚度通常采用20cm。当墙较高时，宜在立臂下部将截面加厚。,8.3.3 悬臂式挡土墙的构造8.3.3.2 墙趾板和墙踵板墙趾板和墙踵板一般水平设置。通常做成变厚度，底面水平，顶面则自与立臂连接处向两侧倾斜。当墙身受抗滑稳定控制时，多采用凸榫基础。墙踵板长度由墙身抗滑稳定验算确定，并具有一定的刚度。靠近立臂处厚度一般取为墙高的1/121/10，且不应小于30cm。墙趾板的长度应根据全墙的倾覆稳定、基底应力（即地基承载力）和偏心距等条件来确定，其厚度与墙踵板相同。通常底板的宽度B 由墙的整体稳定来决定，一般可取墙高度H的0.60.8倍。当墙后地下水位较高，且地基承载力为很小的软弱地基时，B值可能会增大到#倍墙高或者更大。,第8章 边坡支护设计与施工,8.3.3 悬臂式挡土墙的构造8.3.3.2凸榫,第8章 边坡支护设计与施工,为提高挡土墙抗滑稳定性，底板可设置凸榫，如图8-14所示。凸榫的高度，应根据凸榫前土体的被动土压力能够满足全墙的抗滑稳定要求而定。凸榫的厚度除了满足混凝土的抗剪和抗弯的要求以外，为了便于施工，还不应小于30cm。,图8-14 凸榫基础,8.4.1 一般规定扶壁式挡土墙设计的一般规定：（1）钢筋混凝土扶壁式挡土墙，宜在石料缺乏#地基承载力较低的路堤地段采用。装配式的扶壁式挡土墙不宜在不良地质地段或地震动峰值加速度为0.2g及以上地区采用；（2）扶壁式挡土墙高度不宜大于10m；（3）扶壁式挡土墙的基础埋置深度应符合下列要求：1）一般情况下不小于1.0m；2）当冻结深度不大于1.0m时，在冻结深度线以下不小于0.25m（弱冻胀土除外）同时不小于1.0m。当冻结深度大于1.0m，不小于1.25m时，还应将基底至冻结线下0.25m深度范围内的地基土换填为弱冻胀土或不冻胀土。,第8章 边坡支护设计与施工,8.4.1 一般规定（3）扶壁式挡土墙的基础埋置深度应符合下列要求：3）受水流冲刷时，在冲刷线下不小于1.0m；4）在软质岩层地基上，不小于1.0m； （4）其他规定1）伸缩缝的间距不应小于20m。在基底的地层变化处，应设置沉降缝。伸缩缝和沉降缝可合并设置。其缝宽均采用23cm。缝内填塞沥青麻筋或沥青木板，塞入深度不得小于0.2m；,第8章 边坡支护设计与施工,8.4.1 一般规定（4）其他规定2）挡土墙上应设置泄水孔，按上下左右每隔23m交错布置。孔径一般为50100mm，泄水孔的坡度为4%向墙外为下坡，其进水侧应设置反滤层，厚度不得小于0.3m。在最低一排泄水孔的进水口下部应设置隔水层，在地下水较多的地段或有大股水流处，应加密泄水孔或加大其尺寸，其出水口下部应采取保护措施。3）当墙背填料为细粒土时，应在最低排泄水孔至墙顶以下0.5m高度以内，填筑不小于0.3m厚的砂砾石或土工合成材料作为反滤层。反滤层的顶部与下部应设置隔水层。4）墙身混凝土强度等级不宜低于C30，受力钢筋直径不应小于12mm。5）墙后填土应在墙身混凝土强度达到设计强度的70%后方可进行，填料应分层夯实，反滤层应在填筑过程中及时施作。,第8章 边坡支护设计与施工,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.1 土压力的计算同悬臂式挡土墙。8.4.2.2 土压力的计算 同悬臂式挡土墙。,第8章 边坡支护设计与施工,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.3 墙身内力计算 由于扶壁式挡土墙为多向结构的组合，结构类型为空间结构。在墙身内力计算时，一般采用简化的平面问题，按近似的方法计算各个构件的弯矩和剪力。 （1）墙趾板 同悬臂式挡土墙 （2）墙面板 墙面板为三向固结板。在计算时，通常将墙面板沿墙高和墙长方向划分为若干个单位宽度的水平和竖直板条，分别计算两个方向的弯矩和剪力。 1）墙面板的计算荷载 在计算墙面板的内力时，为考虑墙面板与墙踵板之间固结状态的影响，采用如图8-15所示的替代土压应力图形。,第8章 边坡支护设计与施工,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.3 墙身内力计算,第8章 边坡支护设计与施工,按土压力公式计算的法向土压应力,替代土压应力图形,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.3 墙身内力计算,第8章 边坡支护设计与施工,土压力由墙面板传至扶壁，在墙面板的水平板条内产生水平弯矩和剪力 在计算跨中水平正弯矩时也采用此图形,替代土压应力图形,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.3 墙身内力计算,第8章 边坡支护设计与施工,土压力通过墙面板传至墙踵板，在墙面板竖直板条的下部产生较大的弯矩,替代土压应力图形,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.3 墙身内力计算,第8章 边坡支护设计与施工,在计算扶壁两侧固结端水平负弯矩时，采用此图形,替代土压应力图形,式中：H1墙面板底端由填料引起的法向土压应力(kN/m2)；0均布荷载引起的法向土压应力(kN/m2)。,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.3 墙身内力计算,第8章 边坡支护设计与施工,图8-15 墙面板的等代土压应力,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.3 墙身内力计算2）墙面板的水平内力 在计算时，假定每一水平板条为支承在扶壁上的连续梁，荷载沿板条按均匀分布，其大小等于该板条所在深度的法向土压应力。各板条的弯矩和剪力按连续梁计算，其计算方法见建筑结构设计手册（静力计算）。为了简化设计，也可按图8-16中给出的弯矩系数，计算受力最大板条跨中和扶壁两端的弯矩和剪力，然后按此弯矩和剪力配筋。其中：跨中正弯矩： 扶壁两端负弯矩 式中：M中、M端受力最大板条跨中和扶壁两端的弯矩； L扶壁之间的净距； pj墙面板受力最大板条的法向土压应力。,第8章 边坡支护设计与施工,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.3 墙身内力计算,第8章 边坡支护设计与施工,水平板条的最大剪力发生在扶壁的两端，其值可假设等于两扶壁之间水平板条上法向土压力之和的一半。受力最大板条扶壁两端的剪力为：,图8-16 墙面板的水平弯矩,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.3 墙身内力计算3）墙面板的竖直弯矩 作用于墙面板的土压力(图8-15中的afb部分)，在墙面板内产生竖直弯矩。墙面板跨中竖直弯矩沿墙高的分布如图8-17a所示。负弯矩使墙面板靠填土一侧受拉，发生在墙面板的下H1/4范围内，最大负弯矩位于墙面板的底端，其值按下述经验公式计算：,第8章 边坡支护设计与施工,图8-17 墙面板的竖直弯矩,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.3 墙身内力计算 式中：M底墙面板底端的竖直负弯矩； H1墙面板的高度。 最大正弯矩位于墙面板的下H1/4分点附近，其值等于最大竖直负弯矩的1/4。板的上H1/4弯矩为零。 墙面板竖直弯矩沿墙长方向呈抛物线分布，如图8-17b所示，设计时，可采用中部2L/3范围内的竖直弯矩不变，两端各L/6范围内的竖直弯矩较跨中减少一半的简化办法。,第8章 边坡支护设计与施工,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.3 墙身内力计算（3）墙踵板 1）墙踵板的计算荷载 作用于墙踵板的外力，除了作用在悬臂式挡土墙墙踵板上四种外力以外。尚需考虑墙趾板弯矩在墙踵板上引起的等代荷载。墙趾板弯矩引起的等代荷载的竖直压应力可假设为抛物线分布，如图8-18a所示。该应力图形在墙踵板内缘点的应力为零，墙踵处的应力口根据等代荷载对墙踵板内缘点的力矩与墙趾板弯矩M3B相等的原则求得，即： 式中：M3B墙趾板在与墙面板衔接处的弯矩； B3墙踵板的长度。,第8章 边坡支护设计与施工,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.3 墙身内力计算 将上述荷载在墙踵板上引起的竖直压应力叠加，即可得到墙踵板的计算荷载，如图8-18b所示。图中图形CD (或CDE)为叠加后作用于墙踵板的竖直压应力。由于墙面板对墙踵板的支撑约束作用，在墙踵板与墙面板衔接处，墙踵板沿墙长方向板条的弯曲变形为零，向墙踵方向变形逐渐增大，故可近似地假设墙踵板的计算荷载为三角形分布，如图8-18b中的CFE。墙踵处的竖直压应力为：,第8章 边坡支护设计与施工,式中：y2墙踵处的竖直土压应力； k钢筋混凝土的重度； h1墙踵板的厚度； 2墙踵处地基压力。,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.3 墙身内力计算,第8章 边坡支护设计与施工,图8-18 墙面板的计算荷载,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.3 墙身内力计算2）墙踵板的内力计算 由于假设了墙踵板与墙面板为铰支连接，作用于墙面板的水平土压力主要通过扶壁传至墙踵板，故不计算墙踵板横向板条的弯矩和剪力。墙踵板纵向板条弯矩和剪力的计算与墙面板相同。计算荷载取墙踵板的计算荷载即可。(4) 扶壁 扶壁承受相邻两跨墙面板中点之间的全部水平土压力，扶壁自重和作用于扶壁的竖直土压力可忽略不计。另外，虽然在计算墙面板内力时，考虑图8-15中图形afb所示的土压力通过墙面板传至墙踵板，但在计算扶壁内力时，可不考虑这一影响。各截面的弯矩和剪力按悬臂梁计算，计算方法与悬臂式挡土墙的立板相同。,第8章 边坡支护设计与施工,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.3 墙身内力计算 (5) 墙身钢筋混凝土配筋设计 扶壁式挡土墙的墙面板、墙趾板和墙踵板按一般受弯构件(板)配筋，扶壁按变截面的T型梁配筋。1）墙趾板 同悬臂式挡土墙。 2）墙面板 （a）水平受拉钢筋 墙面板的水平受拉钢筋分为内侧和外侧钢筋两种。内侧水平受拉钢筋N2，布置在墙面板靠填土的一侧，承受水平负弯矩。该钢筋沿墙长方向的布置情况如图8-18b所示；沿墙高方向的布筋，从图8-15所示的计算荷载abde图形可以看出，距墙顶H1/4至7H1/8范围，按第三个H1/4墙高范围板条的固端负弯矩M端配筋，其他部分按M端/2配筋。,第8章 边坡支护设计与施工,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.3 墙身内力计算 外侧水平受拉钢筋N3，布置在中间跨墙面板临空一侧，承受水平正弯矩。该钢筋沿墙长方向通长布置，如图8-19所示，但为了便于施工，可在扶壁中心切断，沿墙高方向的布筋，从图8-15所示的计算荷载abce图形可以看出，从距墙顶H1/8至7H1/8范围，应按图中H1/2墙高范围板条也即受力最大板条的跨中正弯矩M中配筋。如图8-19中其他部分按M中/2配筋。,第8章 边坡支护设计与施工,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.3 墙身内力计算（b）竖直纵向受力钢筋 墙面板的竖直纵向受力钢筋，也分为内侧和外侧钢筋两种。内侧竖直受力钢筋布置在墙面板靠填土一侧，承受墙面板的竖直负弯矩。该钢筋向下伸入墙踵板不少于一个钢筋锚固长度，向上在距墙踵板顶面H1/4加钢筋锚固长度处切断，如图8-19a所示。沿墙长方向的布筋从图8-19b可以看出，在跨中2L/3范围内按跨中的最大竖直负弯矩M底配筋，其两侧各L/6部分按M端/2配筋。两端悬出部分的竖直内侧钢筋可参照上述原则布置。 外侧竖直受力钢筋N3，布置在墙面板的临空一侧，承受墙面板的竖直正弯矩，按M底/4配筋。该钢筋可通长布置，兼做墙面板的分布钢筋之用。,第8章 边坡支护设计与施工,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.3 墙身内力计算,第8章 边坡支护设计与施工,图8-19 墙面板钢筋布置示意图,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.3 墙身内力计算（c）墙面板与扶壁之间的U型拉筋 钢筋N6(图8-19b)为连接墙面板和扶壁的水平U型拉筋，其开口朝扶壁的背侧。该钢筋的每一肢承受宽度为拉筋间距的水平板条的板端剪力V端，在扶壁的水平方向通长布置(图8-20a)。,第8章 边坡支护设计与施工,图8-20 墙踵板与扶壁钢筋布置示意图,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.3 墙身内力计算,第8章 边坡支护设计与施工,图8-20 墙踵板与扶壁钢筋布置示意图,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.3 墙身内力计算3) 墙踵板（a）顶面横向水平钢筋 墙踵板顶面横向水平钢筋从，是为了使墙面板承受竖直负弯矩的钢筋N4得以发挥作用而设置。该钢筋位于墙踵板顶面，并与墙面板垂直，如图8-20a所示，承受与墙面板竖直最大负弯矩相同的弯矩。钢筋N7沿墙长方向的布置与N4相同，在垂直于墙面板方向，一端伸入墙面板一个钢筋锚固长度，另一端延长至墙踵，作为墙踵板顶面纵向受拉钢筋N8的定位钢筋。如果钢筋N7较密，其中一半可以在距墙踵板内缘B3/2加钢筋锚固长度处切断。 钢筋N8和N9(图8-20)为墙踵板顶面和底面的纵向水平受拉钢筋，承受墙踵板扶壁两端负弯矩和跨中正弯矩。该钢筋沿墙长方向的切断情况与N2和N3相同；在垂直墙面板方向，可将墙踵板的计算荷载划分为2-3个分区，每个分区按其受力最大板条的法向压应力配置钢筋。,第8章 边坡支护设计与施工,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.3 墙身内力计算 （b）墙踵板与扶壁之间的U型拉筋 钢筋N10为连接墙踵板和扶壁的U型拉筋，其开口朝上。该钢筋的计算方法与墙面板和扶壁之间的水平拉筋N6相同；向上可在距墙踵板顶面一个钢筋锚固长度处切断，也可延至扶壁顶面，作为扶壁两侧的分布钢筋之用；在垂直墙面板方向的分布与墙踵板顶面的纵向水平钢筋N8相同。 4)扶壁 钢筋N11为扶壁背侧的受拉钢筋。在计算N11时，通常近似地假设混凝土受压区的合力作用在墙面板的中心处。扶壁背侧受拉钢筋的面积可按下式计算：,第8章 边坡支护设计与施工,8.4.2 扶壁式挡土墙设计8.4.2.3 墙身内力计算 式中：As扶壁背侧受力钢筋面积； M为计算截面的弯矩； fy钢筋的抗拉强度设计值； h0扶壁背侧受拉钢筋重心至墙面板中心的距离； 扶壁背侧受拉钢筋与竖直方向的夹角。,第8章 边坡支护设计与施工,8.4.3 扶壁式挡土墙的构造 在配置钢筋N11时，一般根据扶壁的弯矩图(图8-20b)选择取23个截面，分别计算所需受拉钢筋的根数。为了节省混凝土，钢筋N11可按多层排列，但不得多于三层，而且钢筋间距必须满足规范的要求，必要时可采用束筋。各层钢筋上端应较按计算不需要此钢筋的截面处向上延长一个钢筋锚固长度，下端埋入墙底板的长度不得少于钢筋的锚固长度，必要时可将钢筋沿横向弯入墙踵板的底面。,第8章 边坡支护设计与施工,8.4.3 扶壁式挡土墙的构造,第8章 边坡支护设计与施工,扶壁式挡土墙,墙面板,墙趾板,墙踵板,扶壁,凸榫,墙面板通常为等厚的竖直板，与扶壁和墙路板团结相连。其厚度，低墙决定于板的最小厚度，高墙则根据配筋要求确定。墙面板的最小厚度与悬臂式挡土墙相同。,墙踵板与扶壁的连接为固结，与墙面板的连接考虑铰接较为合适，其厚度的确定方式与悬臂式挡土墙相同。,扶壁为固结于墙踵板的T型变截面悬臂梁，墙面板可视为扶壁的翼缘板。扶壁的经济间距与混凝土钢筋、模板和劳动力的相对价格有关，应根据试算确定，一般为墙高的1/31/2。其厚度取决于扶壁背面配筋的要求，通常为两扶壁间距的1/81/6，但不得小于30cm。扶壁两端墙面板悬出端的长度，根据悬臂端的固端弯矩与中间跨固端弯矩相等的原则确定，通常采用两扶壁间净距的0.41倍。,8.5.1 兰州某扶壁式挡墙工程实例 拟建围墙墙位于兰州某小区1#地块南侧在建围墙休息平台处。原设计为框架预应力锚杆支护，后变更设计为C30扶壁式挡土墙，扶壁式挡土墙是一种钢筋混凝土薄壁式挡土墙，相对于框架预应力锚杆支护其主要特点是构造简单、施工方便，墙身断面较小，自身质量轻，可以较好的发挥材料的强度性能，能适应承载力较低的地基，适用于缺乏石料及地震地区。一般在较高的填方路段采用来稳定路堤，以减少土石方工程量和占地面积。扶壁式挡土墙，断面尺寸较小，踵板上的土体重力可有效地抵抗倾覆和滑移，竖板和扶壁共同承受土压力产生的弯矩和剪力。该案例中设计墙高4.50m9.75m，填料内摩擦角 =30，填料重度=20kN/m3，粘聚力c=16.8kPa，墙身设计配筋如图8-21所示。,第8章 边坡支护设计与施工,8.5.1 兰州某扶壁式挡墙工程实例,第8章 边坡支护设计与施工,图8-21 扶壁式挡墙配筋图,8.5.2 西宁某衡重式挡墙工程实例 西宁某中学由于学校操场边坡原土钉墙支护工程出现裂缝、地表渗水等现象，已影响到边坡的安全和正常使用，需对操场西侧边坡进行长久性支护。边坡设计要求安全合理、经济美观。边坡支护设计采用衡重式挡土墙方案。衡重式挡土墙的最大优点是可利用衡重平台上的填土重、使得墙身整体重心后移，使基底应力趋于均衡，增加墙身的稳定性、这样可适当提高挡土的高度。挡土墙断面设计如图8-22所示，完工照片见图8-23。,第8章 边坡支护设计与施工,8.5.2 西宁某衡重式挡墙工程实例,第8章 边坡支护设计与施工,图8-22 衡重式挡墙断面示意图