基坑与边坡工程第8章-边坡支护设计与施工

制作人：周勇LanzhouUniversityofTechnology第1章绪论LanzhouUniversityofTechnology8.1.1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。§8.1概述第8章边坡支护设计与施工LanzhouUniversityofTechnology第1章绪论边坡支护分类方法（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LanzhouUniversityofTechnology第1章绪论本章主要内容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LanzhouUniversityofTechnology第1章绪论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LanzhouUniversityofTechnology第1章绪论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LanzhouUniversityofTechnology第1章绪论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LanzhouUniversityofTechnology第1章绪论悬臂式挡土墙第8章边坡支护设计与施工LanzhouUniversityofTechnology第1章绪论§8.2重力式挡土墙设计第8章边坡支护设计与施工俯斜式挡墙直立式挡墙仰斜式挡墙LanzhouUniversityofTechnology第1章绪论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。§8.2重力式挡土墙设计第8章边坡支护设计与施工LanzhouUniversityofTechnology第1章绪论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LanzhouUniversityofTechnology第1章绪论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nansatt()1.3GEFEG≥n0cosGGt0sinGGata0sin()EEana0cos()EE图8-3挡墙炕滑移稳定性验算LanzhouUniversityofTechnology第1章绪论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。aEsFG0nansatt()1.3GEFEG≥n0cosGGt0sinGGata0sin()EEana0cos()EELanzhouUniversityofTechnology第1章绪论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0azftaxf1.6GxExFEz≥axasin()EEazacos()EEfcotxbzf0tanzzb图8-4挡墙抗倾覆稳定性验算LanzhouUniversityofTechnology第1章绪论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）。tFb0xz0azftaxf1.6GxExFEz≥axasin()EEazacos()EEfcotxbzf0tanzzbLanzhouUniversityofTechnology第1章绪论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。LanzhouUniversityofTechnology第1章绪论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0n2bez0azfaxfnaZGxEZEXzGEymax0min61GEpepbbmaxa1.2pfLanzhouUniversityofTechnology第1章绪论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。maxmina2ppfafnzb0eGmaxPminPLanzhouUniversityofTechnology第1章绪论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。azmax23EGplalamaxP6eb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。LanzhouUniversityofTechnology第1章绪论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做法目的在挡土墙基础底面设置混凝土凸榫，与基础连成整体利用榫前土体所产生的被动土压力来增加挡土墙的抗滑稳定性使应使榫前被动土楔不超过墙趾增加榫前被动阻力使凸榫后缘与墙踵的连线同水平线的夹角不超过φ角防止因设凸榫而增大墙背的主动土压力LanzhouUniversityofTechnology第1章绪论8.2.2重力式挡土墙设计（5）设置凸榫基础45。－2bTbT1bTbT2b1b212hTEp'3第8章边坡支护设计与施工图8-5墙底凸榫设置LanzhouUniversityofTechnology第1章绪论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β=0(填土表面水平)，α=0(墙背垂直)，δ=0(墙背光滑)时，榫前的单位被动土压力σp按朗金（Rankine）理论计算:232sax2TpbhFE2223ptan(45)tan(45)222zLanzhouUniversityofTechnology第1章绪论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凸榫宽度bT根据以下两方面的要求进行计算，取其大者。根据凸榫根部截面的抗拉强度计算根据凸榫根部截面的抗剪强度计算式中：ft——混凝土抗拉强度设计值（kN/m2）2TpTTtt36hMbffpTTthbfLanzhouUniversityofTechnology第1章绪论（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β和轴向力的偏心距e对受压构件承载力的影响系数。NfA≤NAfLanzhouUniversityofTechnology第1章绪论第8章边坡支护设计与施工02110.0015（6）墙身承载力验算按下式计算当≤3时当＞3时式中：e——按荷载标准值计算的轴向力偏心距，不宜超过0.7y；β——构件的高厚比，对矩形截面β=H0/h；H0——受压构件的计算高度；h——轴向力偏心方向的边长；y——截面重心到轴向力所在方向截面边缘的距离；φ0——轴心受压稳定系数：21112eh20111112112ehLanzhouUniversityofTechnology第1章绪论（6）墙身承载力验算第8章边坡支护设计与施工当0.7≤e≤0.95y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。tkk1fANAeW≤LanzhouUniversityofTechnology第1章绪论（6）墙身承载力验算第8章边坡支护设计与施工当e≥0.95y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；σk——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。t1fANAeW≤vk0.18VfA≤LanzhouUniversityofTechnology第1章绪论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LanzhouUniversityofTechnology第1章绪论8.2.3重力式挡土墙的构造第8章边坡支护设计与施工地基情况最小埋入深度（m）距斜坡地面的最小水平距离（m）硬质岩石0.600.60～1.50软质岩石1.001.50～3.00土质1.003.00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。LanzhouUniversityofTechnology第1章绪论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20m～25m，对混凝土挡墙宜为10m～15m。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20mm～30mm，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