53挡土墙.ppt
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1、5-3挡土结构,常见的挡土结构的形式有:重力式、扶壁式、悬臂式、锚杆式、锚钉板式、土锭墙、加劲土档墙、桩板式及地下连续墙。 一、重力式档土墙 1、重力式档土墙的稳定性 A.抗倾覆稳定性以墙趾为转动中心:,3,54,B.抗滑动稳定性: 2、增加档土墙的稳定性的措施 (1)档土墙作成逆坡。 (2)档土墙底部增设防滑键。 (3)基底铺砂或碎石垫层。 (4)作成仰斜,作卸荷台、伸长墙前趾。,3、墙背地下水对档土墙的稳定性的影响: A.使土的内摩擦角减小,重度增大,土的抗剪强度降低。 B.土压力增大,同时增加动水压力,地基软化。 C.必须设排水措施。 二、锚杆档土墙与锚钉墙 锚杆档土墙由钢筋混凝土面板和
2、锚杆组成的支挡结构物。 可分为柱板式和板壁式两种。,1、锚杆的布置与长度确定 锚杆之间的水平距离不小于1.5m,垂直距离不小于2.0m。 锚杆倾角:一般水平向下10-45度之间的值。 锚杆层数取决于土压力分布,应考虑变形和施工条件。 锚杆长度:包括有效锚固段和非锚固段两部分。非锚固段长度由建筑物与稳定土层之间的距离来定。有效锚固长度由抗拔力需要而定。,锚杆自由段的长度计算: O点为土压力零点,虚线 为假想滑裂面,角等于 45/2,则虚线以外 部分: 自由段的长度应取超过滑裂面0.5-1.0m的长度。,锚固段长度按下式: 土的抗剪强度。 2、锚钉墙 1)土钉墙:由放置在土体中的土钉体,被加固的土
3、体和喷射混凝土面板组成。类似重力式挡土墙。 土钉支护的加固机理: 土钉对复合土体起箍束作用。变形特征表现为持续的渐进破坏。,钉支护是近年来发展起来的用于土体开挖和边坡稳定的一种新型挡土结构,由于经济、可靠且施工快速简便,已在我国得到迅速推广和应用。在基坑开挖中,土钉支护现已成为桩、墙、撑和锚支护之后又一项较为成熟的支护技术(如图2-19)。,土钉体 支护面层基坑底面 支护土体 图2-19 土钉支护示意,所谓“土钉”(Soil Nails,源自法文Clouage de Sol),就是置入于现场原位土体中以较密间距排列的细长杆件,如钢筋或钢管等,通常还外裹水泥砂浆或水泥净浆浆体,土钉的特点是沿通长
4、与周围土体接触,以群体起作用,与周围土体形成一个组合体。在土体发生微小变形的条件下,通过与土体接触界面上的粘结力或磨擦力,使土钉被动受拉变形,并主要通过受拉工作给土体以约束加固或使其稳定。 土钉支护不仅可以用于临时筑物,而且也可以用于永久性构筑物。当用于永久性构筑物时,宜增加喷射混凝土层厚度或敷设预制板,并有必要考虑外表的美观。 目前土钉墙的应用领域主要有: (1)基坑或竖井的支挡;(2)斜坡面的挡土墙; (3)斜坡面的稳定; (4)与锚杆相结合的斜坡面防护;(5)永久性坡面(路轨)的支挡。,1 土钉分类及适用范围,土钉主要分为钻孔注浆钉与打入钉两类。 钻孔注浆是最常用的土钉类型。即先在土中钻
5、孔,置入钢筋,然后沿全长注浆,为使土钉钢筋处于孔的中心位置,周围有足够的浆体保护层,需沿钉长每隔23m设对中支架。土钉外露端宜做成螺弦并通过螺母、钢垫板与配筋喷射混凝土面层相连,在注浆体硬结后用板手拧紧螺母,使在钉中产生约为土钉设计拉力10%左右的预应力。 打入钉,在土体中直接打入角钢、圆钢或钢筋等,不再注浆。由于打入钉与土体间的粘结磨擦阻强度低,钉长又受限制,所以布置较密,可用人力或振动冲击钻、液压锤等机具打入钉。打入钉的优点是不需要预先钻孔,施工快速,但不宜用于铄石土和密度胶结土,也不宜用于服务年限大于2年的永久支护工程。,土钉墙适用于地下水位以上或经人工降水后的人工填土、粘性土和弱胶砂土
6、的基坑支护或边坡加固。 土钉墙宜用于深度不大于15m的基坑支护或边坡维护,当土钉墙与有限放坡、预应力锚杆联合使用时,深度可增加。 土钉墙不宜用于含水丰富的粉细砂层、砂砾卵石层和淤泥质土,不能用于没有自稳能力的淤泥和饱和软弱土层。,2 土钉墙整体稳定性分析,土钉墙的整体稳定分析分为内部整体稳定分析和外部整体稳定分析。前者发生失稳的破裂面穿过土钉墙支护体的内部,后者发生失稳的破坏面则是在土钉加固体的外部。,1内部稳定分析,土钉支护的内部整体稳定性分析是指边坡土体中可能出现的破坏面发生在支护内部并穿过全部或部分土钉。假定破坏面按园弧破坏面采用普通条分法对支护作整体稳定性分析(图2-20)。,图2-2
7、0 内部整体稳定性分析,取单位长度支护进行计算,按下式算出内部整体稳定性安全系数 为:,(2-20),式中, Wi、Qi作用于土条i的自重和地面、地下荷载; 土条i圆弧破坏面切线与水平面的夹角; i土条i的宽度; 土条i圆弧破坏面所处第j层土的内磨擦角; Cj土条i圆弧破坏面所处第j层土的粘聚力; Rk破坏面上第k排土钉的最大抗力; 第k排土钉轴线与该处破坏面切线之间的夹角; Shk第k排土钉的水平间距。,2外部整体稳定分析,土钉支护的外部整体稳定性分析与重力式挡土墙的稳定分析相同(图2-21),可将由土钉加固的整个土体视作重力式挡土墙,分别验算:,图2-21 支护外部稳定性分析,(1)整个支
8、护沿底面水平滑动; (2)整个支护绕基坑底角倾覆,并验算此时支护底面的地基承载力;,以上验算时可近似取墙体背面的土压力为水平作用的朗肯主动土压力,取墙体的宽度等于底部土钉的水平投影长度。抗水平滑动的安全系数应不小于1.2;抗整体倾覆的安全系数应不小于1.3,且此时的墙体底面最大竖向压应力不应大于墙底土体作为地基持力层的地基承载力设计值f的1.2倍。 (3)整个支护连同外部土体沿深部的圆弧破坏面失稳 当土体中有较薄弱的土层或薄弱层面时,还应考虑上部土体在背面土压作用下沿薄弱土层或薄弱层面滑动失稳的可能性(图2-22)。,图2-22 沿薄弱土层或层 面滑动失稳,3 土钉设计计算,在土体自重和地表均
9、匀荷载作用下,每一土钉中所受的最大拉力或设计内力N,可按图2-23所示的侧压力分布图形用下式求出:,(2-21),式中 土钉的倾角; p 土钉长度中点所处深度位置上的侧压力; 土钉竖向各排间距; 土钉水平间距; p1 土钉长度中点所处深度位置上由支护土体自重引起的侧压力,据图2-23压力分布图求出; pq地表均布荷载引起的侧压力。,图2-23 土钉侧压力的分布,图中土体自重引起的侧压力峰压pm: 对于 的砂土和粉土:,对于 的一般粘性土:,粘性土pm的取值应不小于0.2H。 图中地表均布荷载引起的侧压力取为,以上各式中的为土的重度,H为基坑深度,ka用下式计算:,对性质相差不远的分层土体,上式
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