云南山区重力式挡土墙设计方案.docx
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云南山区重力式挡土墙设计方案
中国云南保山至缅甸支那公路保山至腾冲段高速公路第Ⅴ合同段
龙江特大桥A标
料场挡土墙设计方案
中交第二公路工程局有限公司
龙江特大桥项目经理部
2011年9月
1料场挡土墙概况
1.1概况
拌和站及料场拟布置于桥位北侧的龙江边，主塔北侧。
除主塔地势较高外，整个料场地势均由村道向龙江侧陡变，村道地势高，靠近龙江侧地势地，且场地高差较大，最大高差为14.5m，从主塔方向往北依次递减，最小高差亦有十米左右，为了拌和站和料场的施工的需要和安全，需在靠近龙江侧修筑挡土墙。
1.2工程内容
拌和站及料场场地的建设包括：
场地清表，挡土墙修筑，场地平整填筑，场地表面硬化，拌和站及料场建设。
1.3自然条件
桥址处雨水多，雨季时间长。
腾龙桥水文站以下龙川江汇水面积3487km²。
龙川江平均水位4.33m，最高水位与最低水位相差5.24m，水位变幅较大；年平均流量47.2亿m³，属典型的山区性河流，为降雨补给，河水流量与降雨量在时间上相一致，雨季河水流量占全年流量的80%，为汛期，6～8月份流量为峰期，最小流量出现3～4月。
桥位处位于地震带，地震频繁。
2场地建设
2.1场地平整
场地植被均为茶叶和树林，征地后，采用挖掘机进行清表，将植被挖除，清理。
由于高差较大，便道以下地形突变，填筑场地需从靠近便道侧修筑道路进入场地里填筑土石方，并分层压实。
由于料场面积较大，为11000㎡左右，需将靠近龙江侧填筑平做为料场，方量较大，拟采用将便道侧场地标高降至低于便道2m左右，同时采用5%左右降坡的方式填筑场地，以降低龙江侧填筑高度。
填筑压实土方至设计标高后，浇筑15cmC25砼，料场中间便道浇筑20cmC25砼，料场设置4~5°的横坡。
2.2挡土墙设计
⑴挡土墙截面设计
挡土墙采用浆砌片石重力式挡土墙设计。
挡土墙根据地势的变化按不同的高度不同的截面设计，同时为了降低挡土墙高度，保证安全，采用俯斜式路堤挡土墙类型的截面设计。
挡土墙墙背侧填土采用30°缓坡降低1.5m高度。
图1.挡土墙截面设计图
由于靠近龙江侧修筑挡土墙位置高差较大，不同高度设计不同的挡土墙截面形式，具体布置详见附图。
挡土墙根据截面形式和长度共分为9种类型，具体参数见表1。
表1.挡土墙截面形式参数表
名称
长度（m）
高度（H）
H1（m）
b（m）
B（m）
b1（m）
m1
m2
hn（m）
挡土墙L1
19
4.3
4
0.5
2.04
1.54
0.01
0.25
0.3
挡土墙L2
22
5.9
5.5
0.6
2.7
2.2
0.04
0.25
0.4
挡土墙L3
22
7
6.5
0.65
3.17
2.67
0.06
0.25
0.5
挡土墙L4
18
8.1
7.5
0.6
3.8
3.3
0.06
0.3
0.6
挡土墙L5
15
7.6
7
0.6
3.62
3.12
0.06
0.3
0.6
挡土墙L6
26
7
6.5
0.65
3.17
2.67
0.06
0.25
0.5
挡土墙L7
22
7.6
7
0.6
3.62
3.12
0.06
0.3
0.6
挡土墙L8
19
7
6.5
0.65
3.17
2.67
0.06
0.25
0.5
挡土墙L9
9
5.35
5
0.55
2.5
2
0.04
0.25
0.35
表2.挡土墙工程量数量表
名称
长度（m）
高度H1（m）
墙身片石（m³）
基础片石（m³）
挖基（m³）
墙顶抹面（㎡）
挡土墙1
19.0
4.0
77.5
11.4
25.7
9.5
挡土墙2
22.0
5.5
169.4
24.2
46.2
13.2
挡土墙3
22.0
6.5
237.6
35.2
63.8
14.3
挡土墙4
18.0
7.5
262.8
262.8
41.4
70.2
挡土墙5
15.0
7.0
195.0
33.0
55.5
9.0
挡土墙6
26.0
6.5
280.8
41.6
75.4
16.9
挡土墙7
22.0
7.0
286.0
48.4
81.4
13.2
挡土墙8
19.0
6.5
205.2
30.4
55.1
12.4
挡土墙9
9.0
5.0
57.6
8.1
16.2
5.0
总计
172.0
1771.9
495.1
460.7
163.6
⑵挡土墙验算
⑴L1挡土墙验算H1=4m
1）参数选定
填料容重γ=18KN/m³填料内摩擦角φ=40°破裂面与垂直线夹角θ=22°
墙顶地面活荷载q=5kpa墙顶至墙身底的高度H=4.3m
土对挡土墙基底摩擦系数µ=0.5填料外摩擦角δ=20°墙背选用俯斜m1=0.25
m2=0.01m3=0墙顶宽b=0.5m墙底宽B=2.04m墙趾宽b1=0.3m
墙趾高度hj=0.3m
墙背与垂直面夹角α=14°砌体容重γ=22KN/m³上覆土倾角β=20°
挡土墙截面面积A=5.29㎡
2）主动土压力计算土压力计算采用库仑理论公式
①荷载换算土柱h0=q/γ=0.28m总计算高度H=4.3+0.28=4.58m
②破裂角A=-tgα=-0.25Ψ=α+δ+φ=1.2922（弧度）
tgθ=（ctgφ+tgΨ）（tgΨ+A）^1/2-tgΨ=0.4049
θ=22°破裂棱体上部宽度C=2.82m
③主动土压力系数K
K=cos（θ+φ）（tgθ+tgα）/sin（θ+φ）=0.4052
④主动土压力E
K1=1+2h0/H=1.13
E=γ*H^2*K*K1*1/2=72.39KN
Ex=Ecos（α+δ）=59.99KN
Ey=Esin（α+δ）=40.52KN
⑤土压力作用位置Z
Z=H/3+h0/3K1=1.52m
3）滑动稳定计算
墙重W=（（B+b1）H/2+b2*hj-hn*（b3+b4+b5）/2）*22=116.45KN
滑动稳定安全系数Kc=（W+Ey）µ/Ex=（116.45+40.52）×0.5/59.99=1.31≥1.30
满足要求
4）倾覆稳定计算
Zw-W力臂0.77米
Zx-Ex力臂1.54米
Zy-Ey力臂1.52米
倾覆稳定系数K0=∑My/∑M0=（W*Zw+Ey*Zy）/（Ex*Zx）=1.64≧1.50
满足要求
5）地基承载力计算
地基容许承载力fa=200kpa
轴心荷载作用Pk=1.35（Fk+Gk）/A=1.35×（40.5+116.45）/2.04=103.9≤200
满足要求
⑵L2挡土墙验算H1=5.5m
1）参数选定
填料容重γ=18KN/m³填料内摩擦角φ=40°破裂面与垂直线夹角θ=22°
墙顶地面活荷载q=5kpa墙顶至墙身底的高度H=5.9m
土对挡土墙基底摩擦系数µ=0.5填料外摩擦角δ=20°墙背选用俯斜m1=0.25
m2=0.04m3=0墙顶宽b=0.6m墙底宽B=2.7m墙趾宽b1=0.3m
墙趾高度hj=0.4m
墙背与垂直面夹角α=14°砌体容重γ=22KN/m³上覆土倾角β=20°
挡土墙截面面积A=9.56㎡
2）主动土压力计算土压力计算采用库仑理论公式
①荷载换算土柱h0=q/γ=0.28m总计算高度H=4.3+0.28=6.18m
②破裂角A=-tgα=-0.25Ψ=α+δ+φ=1.2922（弧度）
tgθ=（ctgφ+tgΨ）（tgΨ+A）^1/2-tgΨ=0.4049
θ=22°破裂棱体上部宽度C=3.87m
③主动土压力系数K
K=cos（θ+φ）（tgθ+tgα）/sin（θ+φ）=0.4052
④主动土压力E
K1=1+2h0/H=1.095
E=γ*H^2*K*K1*1/2=132.05KN
Ex=Ecos（α+δ）=109.4KN
Ey=Esin（α+δ）=73.9KN
⑤土压力作用位置Z
Z=H/3+h0/3K1=2.05m
3）滑动稳定计算
墙重W=（（B+b1）H/2+b2*hj-hn*（b3+b4+b5）/2）*22=210.3KN
滑动稳定安全系数Kc=（W+Ey）µ/Ex=（210+74）×0.5/109.4=1.3≥1.30
满足要求
4）倾覆稳定计算
Zw-W力臂1.07米
Zx-Ex力臂2.09米
Zy-Ey力臂2.05米
倾覆稳定系数K0=∑My/∑M0=（W*Zw+Ey*Zy）/（Ex*Zx）=1.65≧1.50
满足要求
5）地基承载力计算
地基容许承载力fa=200kpa
轴心荷载作用Pk=1.35（Fk+Gk）/A=1.35×（74+210.3）/2.7=147.6≤200
满足要求
⑶L3、L6、L8挡土墙验算H1=6.5m
1）参数选定
填料容重γ=18KN/m³填料内摩擦角φ=40°破裂面与垂直线夹角θ=22°
墙顶地面活荷载q=5kpa墙顶至墙身底的高度H=7m
土对挡土墙基底摩擦系数µ=0.5填料外摩擦角δ=20°墙背选用俯斜m1=0.25
m2=0.06m3=0墙顶宽b=0.65m墙底宽B=3.12m墙趾宽b1=0.3m
墙趾高度hj=0.4m
墙背与垂直面夹角α=14°砌体容重γ=22KN/m³上覆土倾角β=20°
2）主动土压力计算土压力计算采用库仑理论公式
①荷载换算土柱h0=q/γ=0.28m总计算高度H=4.3+0.28=7.28m
②破裂角A=-tgα=-0.25Ψ=α+δ+φ=1.2922（弧度）
tgθ=（ctgφ+tgΨ）（tgΨ+A）^1/2-tgΨ=0.4049
θ=22°破裂棱体上部宽度C=4.58m
③主动土压力系数K
K=cos（θ+φ）（tgθ+tgα）/sin（θ+φ）=0.4052
④主动土压力E
K1=1+2h0/H=1.08
E=γ*H^2*K*K1*1/2=183.3KN
Ex=Ecos（α+δ）=151.9KN
Ey=Esin（α+δ）=102.6KN
⑤土压力作用位置Z
Z=H/3+h0/3K1=2.42m
3）滑动稳定计算
墙重W=（（B+b1）H/2+b2*hj-hn*（b3+b4+b5）/2）*22=291.3KN
滑动稳定安全系数Kc=（W+Ey）µ/Ex=（210+74）×0.5/109.4=1.3≥1.30
满足要求
4）倾覆稳定计算
Zw-W力臂1.3米
Zx-Ex力臂2.49米
Zy-Ey力臂2.42米
倾覆稳定系数K0=∑My/∑M0=（W*Zw+Ey*Zy）/（Ex*Zx）=1.66≧1.50
满足要求
5）地基承载力计算
地基容许承载力fa=200kpa
轴心荷载作用Pk=1.35（Fk+Gk）/A=1.35×（102.6+291.33）/3.12=172≤200
满足要求
⑷L3、L6、L8挡土墙验算H1=6.5m
1）参数选定
填料容重γ=18KN/m³填料内摩擦角φ=40°破裂面与垂直线夹角θ=22°
墙顶地面活荷载q=5kpa墙顶至墙身底的高度H=7m
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