重力式挡土墙设计计算

收稿日期:2010-06-19

作者简介:张志琴(1974-),女,工程师,山西国辰建设工程勘察设计有限公司,山西阳泉 045000

张志琴

摘 要:通过工程实例,从地基承载力、挡墙稳定性及强度、构造要求几方面详细介绍了重力式挡土墙的设计,对其进行了验算,经验算表明:挡土墙设计满足规范要求。

关键词:挡土墙,主动土压力,地基承载力,抗倾覆,抗滑移,抗剪强度中图分类号:T U 476.4文献标识码:A

1 工程实例

阳煤集团五矿天花池风井广场热风炉房室外,西、北部为挡

土墙,场内外高差4m~8m 不等。根据地质勘察报告,本工程场地土层自上到下依次为:¹填土层,硬杂质含量大于70%,揭露层厚0.2m~0.6m,f a k <100kPa;º砂类土,可塑状态,含大量粉质黏土,揭露层厚0.8m,f ak =150kPa;»碎石土层,中密~密实状态,揭露层厚0.2m~0.5m,f ak =240kPa;¼砂岩层,强~中等风化,揭露层厚0.7m~3m,f ak =500kPa 。

挡土墙基础采用天然地基,由于¹,º,»层土层揭露层较浅,所以以¼层砂岩层作为持力层。考虑热风炉房西北角要堆煤且西北方向有烟道、烟囱等构筑物,为了满足热风炉房四周大场地的使用要求,应尽量减小挡墙面坡度。该地区属于山区,有较多的采石场,毛石原料可就近取材。综合考虑多种因素,决定采用重力式挡土墙,取8m 墙高进行截面设计和验算。

2 结构验算2.1 基本资料

挡土墙背后填土容重r =18kN/m 3,挡土墙计算高度h =8m,土的粘聚力c =5kN/m 2,墙背填土内摩擦角U =30b ,挡土墙墙背倾角A =15b ,填土的坡度B =5b ,毛石砌体容重r 0=22kN /m 3。

2.2 假定截面尺寸

依据重力式挡土墙的构造要求:挡土墙顶宽一般为H /12,且不小于0.4m,底宽一般为(1/2-1/3)H ,高度较大的挡土墙墙趾处宜设台阶,台阶宽0.2m,高宽比3B 2或2B 1,墙趾顶部覆土厚度宜不小于0.2m,墙基底可设逆坡,坡度宜不大于1/10,受冻胀影响时,基础应在冻结深度下不小于0.25m 处按要求暂定挡土墙简图,见图1

。

2.3 主动土压力的计算

一般采用库仑理论和公式E a =U c 0.5rh 2K a ,计算简图见图2。其中,U c 为主动土压力增大系数,按规范要求取1.1;r 为填

土容重;h 为挡土墙高度;K a 为主动土压力系数,K a =cos2(U -A )/{cos2A #cos2(A +D )#[1+(

sin(U +D )#

sin2(U -B ))/

cos (A +B )#cos(A -B ))]@2},U ,A ,B 见基本资料,D 为填土与墙背间的摩擦角,依据本工程实际情况,选D =0.5U k ,U k 为墙背填土的内摩擦角标准值;计算得E a =333kN 。

2.4 稳定验算

1)抗倾覆稳定性验算,计算简图见图3。抗倾覆稳定性计算公式:

(G x 0+E ax x f )/E a z z f \\1.6。

E ax =E a sin (A -D ),E az =E a cos (A -D )。

x f =b -z ctg A ,z f =z -b tg A 0。

G x 0=466kN #m,E ax =288kN ,E az =167kN 。

x f =2.885m,z f =2.368m 。

(G x 0+E ax x f )/E az z f =2.3>1.6(满足要求)

。2)抗滑动稳定性验算,计算简图见图4。

抗滑动稳定性计算公式:

(G n +E an )L /(E at -G t )\\1.3。

G n =G cos A 0,G t =G sin A 0。

E a t =E a sin (A -A 0-D ),E an =E a cos (A -A 0-D )。其中,L 为土对挡土墙基底的摩擦系数。依据本工程实际情况,选L =0.65。

G n =320kN ,G t =27kN 。

E at =274kN ,E an =190kN 。

(G n +E an )L /(E at -G t )=1.34>1.3(满足要求)。

2.5 地基承载力验算

墙底中心处有竖向荷载和弯矩。

竖向荷载:F =G +E a z =488kN ,弯矩:M =317kN #m 。

偏心距:e =M /N =0.65m,b /6=0.6地基纠偏方案选择及处理方法

收稿日期:2010-06-24

作者简介:彭海峰(1982-),男,助理工程师,天津二十冶建设有限公司,天津 300301

郑海泽(1982-),男,助理工程师,天津华北勘察设计有限公司,天津 300000

彭海峰 郑海泽

摘 要:通过一个纠偏加固工程实例,根据实际情况,进行地基处理方案选择和论证,阐述了各种处理方案的优缺点,选

择最优方案,并对该加固地基的方法进行了比较分析,说明该方案在地基处理中的适用范围。关键词:地基处理,锚杆静压桩,地基纠偏中图分类号:T U 433

文献标识码:A

本文是对某运输公司1号主楼进行纠偏处理,该主楼为6层框架结构住宅,高21m,采用筏板基础,因其建筑物重心与形心有偏差,加上地基土超载等原因造成了地基不均匀下沉。因为建筑物倾斜已危及到建筑物的安全,需要立即处理。所以要在纠偏前先进行地基处理控制其继续下沉,然后再进行纠偏处理。

1 地基处理方案的选择

1)基础加宽托换。对本工程而言,要想采用基础加宽托换,需要先进行纠偏,显然不符合现在建筑物要起用不继续沉降的要求;加上考虑到建筑物下属于淤泥,含水量较高,加宽后基础已坐落在淤泥质上,难以保证长时间的使用不会再次沉降,基于以上原因此种方案不符合要求。2)坑式静压桩托换。利用建筑物上部结构自重作支撑反力,采用千斤顶将预制桩分节压入土中托换。虽然它的压入桩效率高,操作简单,但是它会对周围土体结构有一定的扰动影响。3)锚杆静压桩托换。在被托换的既有建筑物基础上凿出压桩孔并埋设锚杆,然后设置反力架和千斤顶,利用锚杆承受反力将桩从压桩孔内逐段压入土中托换。锚杆静压桩托换适用于既有建筑物和新建建筑物的地基处理和地基加固。施工时无振动、无噪声,设备简单、操作方便、移动灵活、可在场地和空间狭窄的条件下施工。4)灌注桩托换。利用搁置在灌注桩上的托梁或者承台支撑既有建筑物的柱和墙的托换。一般在桩管穿过存在障碍物的地层;被托换的建筑物较轻,或者上部结构条件较差,不能提供合适的千斤顶反力;桩必须埋设很深,费用高,本工程虽可以采用,但考虑经济问题加上施工的复杂程度,予以排除。5)灌浆托换。采用气压或液压将各种有机或无机化学 基底最大压力:p max =2(F +G )/3L a =300kPa 。

地基承载力特征值为500kPa,远大于300kP a,故地基承载力满足要求。

2.6 墙身强度验算

根据构造要求,对于较高的挡墙宜采用M 7.5级以上等级的砂浆,本工程毛石砌体采用M 7.5水泥砂浆砌筑M U 30毛石,查5砌体结构设计规范6抗压强度设计值f =690kPa,抗剪强度设计值为f v =190kPa 。

1)受压验算:N =488< f A =0.82@690@2.49=1408kN (满足要求)。2)受剪验算:

V =288<(f v +a LD 0)A =667kN (满足要求)。

3 变形缝,泄水孔的设置,回填土的选择及防排水

一般沿挡土墙方向10m~20m 设一变形缝,缝宽20mm~

30mm,缝内填沥青麻丝、侵沥青木板,沿内外顶三方塞入深度大于0.15m 。泄水孔一般为直径100mm 的圆孔或100mm @100mm 的方孔,外斜坡度5%,孔眼间距2m~3m,呈梅花状布置,最底层的泄水孔高出墙外地表200mm~300mm 。墙后的回

填土要选择透水性好的材料,不能用淤泥、耕填土,高度较大的挡土墙不宜用黏土作为回填土,且回填土应按施工质量验收规范分层夯实。为防止大量雨水渗入墙背回填土内,降低土的抗剪强度,增大挡土墙的侧压力,根据现场实际情况,在填土表面夯实黏土封闭地表,厚300mm,并在泄水孔处设置碎石滤水层。

4 结语

重力式挡土墙的设计一般先根据构造及抗震要求假定截面尺寸,然后进行稳定性、地基承载力、强度等验算,依据计算结果及实践经验来做截面调整。从大量工程实例来看,高度大于6m 的重力式挡土墙,其安全性、经济性均不如桩锚及悬臂,扶臂式挡墙。另外,参数的取值如填土内摩擦角,土与墙背材料间的摩擦角,墙底摩擦系数等对计算结果有很大的影响。因此,高度大于6m 的挡土墙应根据现场资料和实际经验准确选用。参考文献:

[1] GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].[2] GB 50003-2001,砌体结构设计规范[S].

[3] 许秋刚.探讨重力式挡土墙设计理论及方法[J].山西建筑,

2009,35(3):153-154.

Gravity earth -retaining wall design calculation

ZHANG Zh-i qin

Abstract:T hroug h eng ineering examples,from the foundation bearing capacity ,retaining stability and streng th,structural requirements and

ot her aspects,it intr oduces gravit y retaining w all desig n,and carries on checking calculation for it.After checking calculation,it proves t hat r etaining wall design meets the standard requirement.

Key words:r etaining wall,act ive earth pressure,foundation bearing capacit y,overturning r esistance,slip resistance,shear str ength