挡土墙施工及加固技术讲义.ppt

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挡土墙加固及施工技术北京科技大学土木与环境工程学院二零零三年五月挡土墙的作用挡土墙的作用挡挡土土墙墙是是各各类类工工程程建建设设中中常常见见的的支支挡挡结结构构形形式式,它它具具有有结结构构简简单单、占占地地少少、施施工工方方便便和和造造价价低低廉廉等等诸诸多多优优点点。

目目前前,不不仅仅广广泛泛应应用用于于公公路路、铁铁路路、城城市市建建设设,同同时时应应用用于于水水坝坝建建设设、河河床床整整治治、港港口口工工程程、水水土土保保持持、土地规划、山体滑坡防治等领域。

土地规划、山体滑坡防治等领域。

概概述述挡土墙的分类挡土墙的分类挡土墙的种类很多,按照其结构特点可以分为:

挡土墙的种类很多,按照其结构特点可以分为:

挡土墙的种类很多,按照其结构特点可以分为:

挡土墙的种类很多,按照其结构特点可以分为:

(1111)重力式挡土墙)重力式挡土墙)重力式挡土墙)重力式挡土墙;(2222)悬臂式挡土墙)悬臂式挡土墙)悬臂式挡土墙)悬臂式挡土墙;(3333)扶臂式挡土墙)扶臂式挡土墙)扶臂式挡土墙)扶臂式挡土墙;(4444)支撑式挡土墙)支撑式挡土墙)支撑式挡土墙)支撑式挡土墙;(5555)锚定板挡土墙)锚定板挡土墙)锚定板挡土墙)锚定板挡土墙;(6666)板桩墙挡土墙)板桩墙挡土墙)板桩墙挡土墙)板桩墙挡土墙;(7777)加筋土挡土墙。

)加筋土挡土墙。

)加筋土挡土墙。

)加筋土挡土墙。

概概述述挡土墙存在问题挡土墙存在问题挡挡土土墙墙的的主主要要载载荷荷是是土土压压力力和和相相关关的的外外来来载载荷荷,随随着着其其使使用用时时间间的的增增长长,挡挡土土墙墙的的稳稳定定性性就就会会减减弱弱,甚甚至至会会出出现现不不同同程程度度的的失失稳稳现现象象。

尤尤其其是是在在频频繁繁的的外外部部载载荷荷和和地地震震、水水灾灾等等自自然然因因素素作作用用下下,挡挡土土墙墙的的失失稳稳现现象象表表现现的的更更加加突突出出。

在在公公路路交交通通建建设设中中,几几乎乎所所有有的的跨跨线线大大桥桥,山山区区公公路路均均建建有有挡挡土土墙墙。

在在动动载载荷荷下下挡挡土土墙墙的的失失稳稳日日趋趋严严重,如:

重,如:

概概述述v始始建建于于8080年年代代的的滨滨州州黄黄河河大大桥桥南南北北接接线线的的挡挡土土墙墙,墙墙高高66mm,从从19911991年年开开始始,挡挡土土墙墙逐逐渐渐开开始始发发生生变变形形,墙墙体体外外倾倾,到到19971997年年墙墙体体的的最最大大变变形形达达280280mmmm,其其中中南南接接线线西西侧侧甚甚至至发发生生过过坍坍塌塌事事故故,严严重重威威胁胁到到整整座座大大桥桥的的交交通通安安全。

全。

概概述述v建建成成于于19901990年年前前后后的的104104国国道道界界河河立立交交桥桥,自自建建成成初初期期即即发发生生轻轻微微的的墙墙体体外外移移现现象象。

从从19971997年年开开始始,墙墙体体的的外外鼓鼓变变形形加加剧剧,到到20002000年年66月月份份,墙墙体体最最大大的的位位移移量量达达到到100100mmmm,绝绝对对位位移移量量超超过过200200mmmm,路路面面局局部部发发生生纵纵向向开开裂裂,墙墙体体的的顶顶部部面面板板开开始始脱脱落落,墙墙体体整整体体失失稳稳,并有进一步加剧的趋势。

并有进一步加剧的趋势。

概概述述v位位于于山山东东省省淄淄博博市市境境内内的的辛辛店店大大桥桥,纵纵向向长长度度600600mm的的挡挡土土墙墙均均出出现现不不同同程程度度的的外外倾倾和和外外鼓鼓现现象象,局局部部的的外外鼓鼓达达150150mmmm之之多多,从从而而严严重重威胁到了公路运输的安全。

威胁到了公路运输的安全。

概概述述v20012001年年99月月2727日日,洛洛阳阳-三三门门峡峡高高速速公公路路K104+940-K105+100K104+940-K105+100段段坡坡间间挡挡土土墙墙,突突然然随随坡坡体体下下滑滑,塌塌方方量量达达1212万万mm33以以上上,半半幅幅路路基基平平均均下下陷陷深深度度为为55mm,致致使使原原定定通通车车时时间间滞滞后后33个个多月。

多月。

v京京沪沪高高速速公公路路(化化临临段段)挡挡土土墙墙在在建建设设过过程程中中即即发发生生不不同同程程度度的的侧侧滑滑现现象象,不不得得不不重重新新设计和加固。

设计和加固。

概概述述图图11失稳的加筋土挡土墙失稳的加筋土挡土墙概概述述图图22失稳的坡间挡土墙失稳的坡间挡土墙概概述述图图33垮塌的重力式挡墙垮塌的重力式挡墙概概述述图图44垮塌的护坡挡墙垮塌的护坡挡墙概概述述图图55洛三线垮塌的坡间挡墙洛三线垮塌的坡间挡墙概概述述由由此此可可见见,挡挡土土墙墙的的失失稳稳问问题题不不是是个个例例,而而是是带带有有普普遍遍性性。

仅仅山山东东省省境境内内就就有有不不少少于于2020座座各各类类挡挡土土墙墙发发生生不不同同程程度度的的失失稳稳现现象象。

国国内内类类似似工工程程有有几几百百处处,严严重重者者甚甚至至有有可可能能酿酿成成墙墙体体倾倾覆覆、交交通通中中断断、人人员员伤伤亡亡的的严严重重事事故故。

因因此此,如如何何在在设设计计和和施施工工阶阶段段采采用用有有效效的的工工程程措措施施,以以消消除除挡挡土土墙墙失失稳稳的的事事故故隐隐患患是是事事关交通安全的重大工程技术难题。

关交通安全的重大工程技术难题。

概概述述失稳挡土墙的加固方法失稳挡土墙的加固方法主要有预应力锚固、重力式翼墙、后跺式主要有预应力锚固、重力式翼墙、后跺式扶臂墙、喷射混凝土和预应力锚杆联合加固扶臂墙、喷射混凝土和预应力锚杆联合加固以及加筋喷射混凝土和预应力锚杆联合加固以及加筋喷射混凝土和预应力锚杆联合加固等等。

概概述述在实际工程中,由于挡土墙所承受的外在实际工程中,由于挡土墙所承受的外部载荷环境不同、回填土性质以及挡土墙的部载荷环境不同、回填土性质以及挡土墙的类型不同,因而,结构失稳的原因和所采用类型不同,因而,结构失稳的原因和所采用的加固方法以及同一种方法所选用的加固参的加固方法以及同一种方法所选用的加固参数也不尽相同,所以,问题的研究必须有针数也不尽相同,所以,问题的研究必须有针对性。

即针对某一类型的挡土墙的失稳情况,对性。

即针对某一类型的挡土墙的失稳情况,从实际出发进行比较系统的研究,了解它的从实际出发进行比较系统的研究,了解它的失稳机理并选择一种切实可行的加固方法,失稳机理并选择一种切实可行的加固方法,从理论和实践中加以证明其可行性并进而推从理论和实践中加以证明其可行性并进而推广应用。

广应用。

概述失稳特征失稳特征据调查,加筋土挡土墙虽然建设的年代、据调查,加筋土挡土墙虽然建设的年代、应用对象甚至具体的设计参数不尽相同,但应用对象甚至具体的设计参数不尽相同,但由于基本结构是相似的,因此其失稳现象都由于基本结构是相似的,因此其失稳现象都有着共同的特征有着共同的特征:

11、墙体外鼓墙体外鼓。

这种现象约占这种现象约占70%70%,主要有以,主要有以下两种表现形式:

下两种表现形式:

加筋土挡土墙失稳的基本特征加筋土挡土墙失稳的基本特征及原因分析及原因分析v(a)a)弧弧形形外外鼓鼓(图图66a)a)。

调调查查发发现现,全全国国现现有有的的加加筋筋土土挡挡土土墙墙运运行行55年年以以上上的的,都都不不同同程程度度地地出出现现了了墙墙体体外外鼓鼓,路路面面两两侧侧护护栏栏内内倾倾,且且墙墙体体越越高高,外外鼓鼓现现象象越越严严重重,外外鼓鼓位位移移最最大大处一般发生在离地面高度的处一般发生在离地面高度的2/32/3处。

处。

v(b)Sb)S形形外外鼓鼓(图图66b)b)。

这这种种现现象象不不是是孤孤立立存存在在的的,一一般般伴伴随随着着弧弧形形外外鼓鼓出出现现(例例如如G104G104界界河河立立交交桥桥),其其主主要要特特征征是是:

总总体体仍仍属属弧弧形形外外鼓鼓,但在墙体中下部又出现另一外鼓现象。

但在墙体中下部又出现另一外鼓现象。

加筋土挡土墙失稳的基本特征加筋土挡土墙失稳的基本特征及原因分析及原因分析22、墙墙体体外外倾倾(图图66c)c)。

这这种种现现象象约约占占30%30%,主主要要特特征征是是:

墙墙体体整整体体外外倾倾、路路边边护护栏栏外外倾倾(如滨州黄河大桥北接线东侧墙体)。

(如滨州黄河大桥北接线东侧墙体)。

33、路路面面开开裂裂。

所所有有出出现现失失稳稳现现象象的的加加筋筋土土挡挡土土墙墙,一一般般都都伴伴随随着着路路面面纵纵向向开开裂裂,严严重重者者裂裂缝缝宽宽度度达达552020mmmm,路路面面有有无无裂裂缝缝,是是判判别别墙体是否整体失稳的最主要的特征。

墙体是否整体失稳的最主要的特征。

44、拉拉筋筋与与面面板板脱脱离离,造造成成墙墙体体面面板板局局部部单单块块滑落。

滑落。

加筋土挡土墙失稳的基本特征加筋土挡土墙失稳的基本特征及原因分析及原因分析加筋土挡土墙失稳的基本特征加筋土挡土墙失稳的基本特征及原因分析及原因分析快车道护栏填土失稳墙体慢车道快车道护栏填土失稳墙体慢车道快车道护栏填土失稳墙体慢车道(a)a)(b)(b)(c)(c)图图66加筋土挡土墙失稳特征示意图加筋土挡土墙失稳特征示意图原因分析原因分析加加筋筋土土挡挡土土墙墙是是国国内内外外已已广广泛泛应应用用的的成成熟熟技技术术,我我国国也也制制定定了了相相应应的的设设计计与与施施工工规规范范(JTJ015-90JTJ015-90)。

但但为为什什么么加加筋筋土土挡挡土土墙墙在在建建成成初初期期或或运运行行一一定定时时期期后后却却相相继继发发生生了了轻轻微微变变形形以以至至发发展展成成严严重重失失稳稳变变形形呢呢?

经经综综合合分析,其存在着外在和内在两方面的原因:

分析,其存在着外在和内在两方面的原因:

加筋土挡土墙失稳的基本特征加筋土挡土墙失稳的基本特征及原因分析及原因分析11、外在原因、外在原因(a)a)a)a)我我我我国国国国大大大大规规规规模模模模建建建建设设设设加加加加筋筋筋筋土土土土挡挡挡挡土土土土墙墙墙墙时时时时期期期期,交交交交通通通通流流流流量量量量远远远远不不不不及及及及现现现现在在在在大大大大。

例例例例如如如如:

滨滨滨滨州州州州黄黄黄黄河河河河大大大大桥桥桥桥81818181年年年年以以以以前前前前日日日日交交交交通通通通量量量量平平平平均均均均为为为为3085308530853085辆辆辆辆,到到到到2000200020002000年年年年已已已已增增增增至至至至14890148901489014890辆辆辆辆;山山山山东东东东省省省省G104G104G104G104界界界界河河河河立立立立交交交交桥桥桥桥建建建建成成成成初初初初期期期期(1989198919891989年年年年),日日日日均均均均交交交交通通通通量量量量为为为为2168216821682168辆辆辆辆,至至至至2000200020002000年年年年达达达达到到到到7645764576457645辆辆辆辆,且且且且大大大大型型型型运运运运输输输输车车车车辆辆辆辆增增增增多多多多,超超超超载载载载严严严严重重重重(最最最最大大大大车车车车货货货货总总总总量量量量超超超超过过过过100100100100吨吨吨吨),直直直直接接接接导导导导致致致致路路路路面面面面动动动动荷荷荷荷载载载载剧剧剧剧增增增增,超超超超过过过过了了了了原原原原设设设设计计计计路路路路基基基基的的的的承承承承载能力。

载能力。

载能力。

载能力。

加筋土挡土墙失稳的基本特征加筋土挡土墙失稳的基本特征及原因分析及原因分析(b)b)对对于于一一般般车车流流量量很很大大,动动荷荷载载相相对对较较高高的的路路段段,墙墙体体变变形形一一般般主主要要受受动动荷荷载载的的影影响响,出出现现严严重重的的外外倾倾失失稳稳,造造成成顶顶层层拉拉筋筋断断裂、面板脱落。

裂、面板脱落。

(c)c)施施工工质质量

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