悬臂式挡土墙设计.docx

1、悬臂式挡土墙设计悬臂式挡土墙设计课 程 设 计课程名称： 设计题目： 学 院：专 业： 年 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 日 期： 岩土锚固与支挡工程课程设计书题F-(悬臂式挡土墙设计) 1.滑坡概况1.1地形地貌 该滑坡位于成都地区某河左岸某村，海拔高程位于189335m之间，相对高差146m，坡度变化较大，约530，呈阶梯状，前缘、后缘及台地之间交接部位较陡，发育多条“V”型冲沟，深度110m。滑坡区纵向长约200m，横向宽约300m，面积约2.8104m2，平均厚度约10m，体积约28104m3。设计基本地震加速度为0.10g（抗震设防烈度为7度）。1.2气象水文 该区域属亚热带

2、季风气候区，春早、夏热、秋雨绵、冬暖而多雾，无霜期长，气候温暖湿润，雨量充沛。多年平均气温16.618.7，极端最低气温-4.5（1961年1月17日），极端最高温42（1961年7月24日），相对湿度80%左右；年降雨量1149.31213.5mm，其中59月降雨量占全年降雨量的70%，9月份出现高峰值，占全年降雨量的15.6%，冬季（12月至次年2月）降雨量最少，仅占全年降雨量的4.2%，日最大雨量220.5mm(1982年7月11日)，三日最大雨量357.7mm。根据当地水文资料，设计暴雨强度为0.153mm/min。1.3地层岩性 勘察区地层由坡积物、滑坡堆积物及侏罗系上统沙溪庙组（J

3、2s）组成。 坡积物（Q4dl）：厚约13m，为紫红色粉质粘土夹块碎石，块碎石直径0.10.5m，含量约1520，主要分布于山间凹地、平台及斜坡坡脚地带。 滑坡堆积（Q4del）：粘性土夹碎石或碎块石夹粘性土，厚度不均，约830m。 侏罗系中统上沙溪庙组（J2S）砂岩：青灰-灰绿色、灰白色、黄灰色，主要矿物成分为长石、石英，及少量白云母，细-中粒结构，中厚层-厚层状构造，较坚硬，产状：3305。1.4滑坡边界特征 滑坡后缘以处于陡坡上部的平缓台地与田坎交界处为界，陡坡上部平缓处可见地面裂缝；前缘直至坡脚；两侧以冲沟为界。 滑坡范围内，田地里可见长度约50m，宽约3-5cm裂缝，走向185；某居

4、民住宅地坪可见裂缝长7.0m，宽宽1-3cm，走向175，地面下沉约210cm，该裂缝于2004年9月出现，以后逐年加宽；某居民房屋可见拉张裂缝、地面裂缝等现象，裂缝走向约195。1.5滑体物质组成 含碎块石粉质粘土：表层为耕植土，含少量碎石及植物根系，褐黄色褐红色，硬塑可塑状，结构略显松散，韧性干强度中等，刀切面稍有光泽，碎石主要成分为强风化砂岩，棱角状，粒径0.20.5cm，块石主要成分为砂岩，棱角状，直径0.33m不等。该层土石比一般8:27:3，大重度平均值为19.68kN/m3。 块碎石土：紫红色、褐色、灰色，块石主要成分为砂岩，偶见中风化泥岩，碎石主要成分为强风化砂岩，块碎石间充填

5、有褐黄色红棕色，粉质粘土呈可塑硬塑状，结构较密实。该层土石比一般4:62:8，大重度平均值为20.80kN/m3。1.6滑带特征滑带土为含碎石角砾粉质粘土，呈紫红色、褐黄色，褐灰色，厚0.10.3m。粉质粘土以可塑状为主，局部呈软塑状，干强度中等，韧性中等，手捻滑感明显。分布在滑体底部与基岩接触面之间。其主要物理力学指标如下：表1-1 土体设计参数表序号项 目单 位滑带土滑体土1重度天然kN/m3-19饱和kN/m3-202抗剪强度天然CkPa15（剖面1）14（剖面2）32度13（剖面1）12（剖面2）20饱和CkPa13.5（剖面1）13（剖面2）24度11.5（剖面1）10.5（剖面2）

6、133地基承载力kPa-3004基底摩擦系数0.30 天然含水量在18.122.8%之间，平均值为19.96%；天然重度19.621.2kN/m3，平均值为20.47kN/m3；饱和重度20.421.3kN/m3，平均值为20.81kN/m3；天然孔隙比在0.5110.665之间，塑性指数10.316.8，液限指数0.120.48。 滑带土天然抗剪峰值强度：内聚力C=2466kPa，内摩擦角=11.216.5；天然抗剪残余强度：内聚力C=1536kPa，内摩擦角=7.111.9；饱和快剪峰值强度：内聚力C=1436kPa，内摩擦角=6.710.8；饱和快剪残余强度：内聚力C=1128kPa，内

7、摩擦角=4.07.0。1.7滑床特征 滑床为侏罗系中统上沙溪庙组中风化砂岩，较完整，强风化层基本不可见。砂岩天然重度23.23-25.19kN/m3。 表1-2 岩石设计参数表序号项 目单 位中风化砂岩1重度天然kN/m324饱和kN/m3252抗压强度天然MPa17饱和MPa133锚固体与砂岩粘结强度kPa10004地基承载力MPa2.005锚杆与砂浆粘结强度kPa砂浆标准抗压强度10%6地基系数（K）MN/m31507岩石侧应力容许值kPa30008基底摩擦系数0.401.8滑坡潜在危害 危害人数为1200人，可能直接经济损失约1100万元。2.治理工程总体设计2.1等级划分、工况及安全系

8、数本工程是针对于位于成都地区某河左岸某村的一个滑坡体而言，该滑坡体呈阶梯状，前缘、后缘及台地之间交接部位较陡，发育多条“V”型冲沟，深度110m。采用悬臂式挡土墙进行支护处理。表2-1 一般滑坡防治工程分级表级别危害对象县级和县级以上城市主要集镇。或大型工矿企业、重要桥梁、国道专项设施一般集镇。县级或中型工矿企业、省道及一般专项工程受灾程度危害人数/人1000100050010001000500100001000050001000100500500根据上表，危害等级为级。表2-2 防治工程等级及安全系数说明表工程等级级级级工况1.351.251.15工况1.251.201.10工况1.151.

9、101.05所以采用工程等级为级，工况1：1.35，工况2：1.25，工况3:1.15。2.2设计依据规范及相关教材及参考书（1）滑坡防治工程勘查规范（DZ/T 0218-2006）；（2）滑坡防治工程设计与施工技术规范（DZ/T 0219-2006）；（3）岩土工程勘察规范（GB 50021-2001）；（4）建筑边坡工程技术规范（GB 50330-2002）；（5）建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）；（6）公路路基设计规范(JTG D30-2004)；（7）铁路路基支挡结构设计规范（TB 10025-2006）；（8）混凝土结构设计规范(GB 50010-2010)；（9）

10、岩土支挡与锚固工程（教材）2.3设计标准荷载强度标准在1级滑坡在第二种工况下，暴雨强度重现期为50年，安全系数为1.25。2.4设计参数对于该滑坡而言，挡土墙位于滑坡体的前缘，挡土墙的墙高为H=5.4m，在墙背后将坡面填平，使滑坡表面与水平面之间水平,可假定墙背与滑坡体之间的摩擦角=0,土体内摩擦角因滑坡土所处的状态以及剖面的位置而不同，又因为参考的是滑体2的工况最危险，所以=10.5。挡土墙在主动土压力作用下向前移动。滑体的重度为20 kN/m3，滑坡体表面没有上部荷载，地基承载力为300MPa，基地摩擦系数取0.3。2.5稳定性计算2.5.1剖面计算针对于剖面1，按条分法对滑坡体进行分块，

11、具体分为16个竖直条块，具体分块情况如图2-1：图2-1 剖面1分块图针对于剖面2，按条分法对滑坡体进行分块，具体分为15个竖直条块，具体分块情况如图2-2：图2-2 剖面2分块图2.5.2计算模型一般的利用地质勘探的方法来确定滑面的位置后，即可进行稳定性评价和滑坡推力计算。如果沿着潜在滑面上的滑体的滑动力大于滑面上的抗滑力，就会发生滑坡。这时推力的计算结果可为所需设置的支挡结构提供设计荷载。稳定性分析和滑坡推力计算的简便实用的方法就是条分法。在该法中，将滑裂面以上土体分成若干垂直土条，对作用在各土条上进行力与力矩的平衡分析。传递系数法基本假定：1、滑坡体不可压缩并整体下滑，不考虑条块之间挤压

12、变形；2、条块时间只传递推力不传递拉力，不出现条块之间的拉裂3、块间作用力以集中力表示，它的作用线平行于前一块的滑面方向，作用在分解面的中点；4、垂直滑坡主轴单位长度（一般为1m）宽的岩土体作计算的基本断面，不考虑滑块两侧摩擦力。对于传递系数的分析：在滑坡横断面图中，将滑坡体依据滑块倾角等原则将滑体进行划分，并确定出各条块的倾角大小，并记录数值，然后依据传递系数的计算公式： 式中： 、分别为第n-1、第n块条块的倾角； 为第n块滑体沿滑动面土的内摩擦角标准值。通过该公式就可以得出各条块的传递系数。对于剩余下滑力的分析：式中，第n块、n-1块滑体的剩余下滑力； 传递系数； 第n块滑块的自重力；

13、第n块滑块沿滑动面土的内摩擦角标准值； 第n块滑块沿滑动面土的粘聚力标准值； 第n块滑块沿滑动面的长度。2.5.3计算结果剖面1、剖面2关于不同工况的剩余下滑力计算结果如下表：表2-3 剖面剩余下滑力 剖面号剖面1剖面2工况I工况II工况III工况I工况II工况III剩余滑坡推力-524.3246.40-687.60-438.7885.03-615.44由上表可知，对于剖面2的分块分析处理，在工况的剩余下滑力最大，也就在该种情况最危险，在滑坡体的最前缘，剩余下滑力为85.03kN。2.6治理工程总体布置本次设计采用挡土墙来治理该滑坡，挡土墙设置在滑坡前端，埋置深度为1.5m，墙后填土为水平，具

14、体布置详见附图。2.7治理工程分项设计2.7.1分项工程设计对于该滑坡，其滑坡前缘为响水村6组，有大量民用建筑，有大量人群居住，对于广大人民的生命财产安全有这种大威胁。综合考虑滑坡体的滑坡推力大小、滑坡体的地形条件以及安全经济方面等的影响，在滑坡体前缘的适宜位置修建一挡土墙，其位于滑坡体前缘位置，大部分挡土墙位于民用建筑之后。详细布图见附图之工程地质平面图。 挡土墙的剖面结构选择参考岩土支挡与锚固工程及建筑边坡工程技术规范（GB 50330-2002）等规范，其挡土墙高为5.4m，其为悬臂式挡土墙，相应的结构尺寸见附图之工程地质剖面图。由支挡结构计算书可知，其抗倾覆稳定验算、抗滑稳定验算以及地

15、基承载力验算据满足要求，其相应的计算可从设计计算书中得到。 挡土墙施工不当回应其滑坡体的活动加剧或者局部复活。因此，为确保施工安全，达到预期的治理效果，应该特别注意挡土墙施工操作机相关安全要求。1、施工现场准备（1）复查和了解响水村6组周边地形、地质、文化、气象、水源、电源、料源或料场、交通运输、通讯联络以及农田水利设施、森林生态、环境保护有关情况；（2）根据挡土墙工程地质平面图和施工临时设施的需要确定用地范围，设立标志；（3）对施工现场内的障碍物清除，以利于施工的全面展开；（4）按照施工平面位置修建临时房屋，安装供水管道、架设供电线路，设置料场及混凝土搅拌场，修建临时排水设施等；（5）根据施

16、工设备的配置情况，确定进出现场的施工通道，修建临时施工便道，保证大型机械设备、车辆的安全通行，同时选择适当的场地作为材料临时堆放场。2、基础工程采用人工配合挖掘机开挖基槽。开挖时，根据设计要求，10m15m为一个施工段，先进行基槽开挖，挖槽时注意轴线、标高及基底尺寸，当挖至设计标高后，对基底进行碾压，然后进行地基承载力试验，试验结果不符合设计要求，则由业主、监理、设计及施工方共同现场确认该不合格部位的处理方案（换填或继续开挖），按确认的方案处理以后用压路机碾压，并进行地基承载力试验，直至符合设计要求为止。达到设计承载力后尽快封底，进行下一道工序。3、模板工程（1）模板采用组合钢模板或者木，使用

17、钢模板前进行修理，做到表面除锈工作；（2）模板间隙用密封条封闭，模板要安设牢固，上部模板安装时，要用滑轮提开；（3）墙体模在一定位置预留洞口，混凝土灌注后，要及时封口；（4）支模过程中，如需中途停止，应将支撑，搭头，柱头板等钉牢；（5）拆除模板一般用长撬棍，防止整块模板掉下，以免伤人；（6）拆除模板从上至下，不得上、下同时作业。注意事项：（1）施工人员戴安全帽、安全带，不得赤脚或穿拖鞋；（2）不得从高处抛掷模板、卡扣、联结零件；（3）拆模作业区内，严禁闲杂人员逗留。4、钢筋工程 本工程采用HR335钢筋。（1）钢筋按设计长度量测后，用画石笔划印，然后用钢筋切断机切断，按规格分堆码放，做好标识、

18、底部放木方与地面隔离;（2）钢筋按设计尺寸弯制，弯曲的钢筋要平顺、光滑、无扭曲、翅曲;（3）钢筋焊接采用单面搭接焊或双面搭接焊;（4）钢筋骨架组装采用焊接、绑扎相结合的方法。注意事项：（1）钢筋接头在受拉区、同一截面上不得超过25，同一根钢筋在同一截面上不得有两个以上接头；（2）同品牌钢筋不能以细代粗，可以以粗代细；（3）钢筋焊接接头，必须先对焊接试件作拉伸试验，试验合格后方准进行批量焊接；（4）钢筋弯制需在常温下进行，不得加热弯制；（5）钢筋骨架与模板间垫脚石块要呈梅花形布置。材料采用同保护层等厚的片石或混凝土垫块；（6）绑制完的钢筋骨架要平顺，位置要正确； （7）钢筋骨架安置后，不得在其上

19、行走，堆放料具。5、混凝土工程（1）混凝土采用C30商品混凝土，用专用混凝土搅拌运输车;（2）混凝土采用泵送入模的方式、分层浇筑，每层浇筑高度不大于0.3m ;（3）混凝土采用插入式振捣棒振捣，每个振捣棒配2人，计划用3台振捣棒;（4）墙体、底板一次浇注成型;（5）墙体浇注、施工缝设在不同高度;（6）振捣时，必须保证混凝土震捣密实，不得出现蜂窝、麻面;（7）随时检查钢筋骨架，确保保护层厚度，确保不露筋;（8）混凝土入模时的速度要严格控制，避免胀模;（9）混凝土浇注过程中要随时检查、模板有无变形、离缝现象，一旦出现问题，要立即停止浇注，加固模板;（10）混凝土浇注要连续，中间不得停顿，停歇时间超

20、过1.5小时要做施工缝处理;（11）随时检查混凝土的坍落度。6、边坡工程（1）挡土墙混凝土强度达到设计强度的75后，回填边坡；(2)靠近墙背1.5m范围内用小型振捣器分层捣填密灾，每层厚度不大于20cm，其它范围内用压路机碾压密实。（3）墙背后设30cm厚砂夹卵石反滤层，反滤层由15cm厚中砾（粒径4-6mm，平均粒径4.6mm）和15cm厚小卵石（粒径30-40mm，平均粒径34mm）组成，粗粒径填在靠墙一侧，挡土墙最低排泄水孔的下部设隔水层；（4）沉降缝缝宽2cm，用沥青麻絮填实或用防水性能好的材料充实，并用40cm土工布沿缝铺一层，以防粉土流失。 2.7.2工程量本次工程立板与结构均采用

21、C20混凝土和HR335钢筋，挡土墙墙高为5.4m,立板高度为5m，为便于施工，立板内侧做成竖直面，外侧做成有一定角度的斜坡。底板为4.05m,墙踵板为3m，墙底板为0.65m。立板选用16110，实际配筋面积为As=1828mm2，墙踵板选用1670，实际配筋面积为As=2872mm2，其受力钢筋位于墙踵板的顶面。墙趾板受力钢筋位于墙趾板的底面。故，总共所需要的钢筋数为： 288.183t；总共混凝土量为：1503m3,总共需要挖方体积为：1403m3，填方量：14525m3。设计计算书1.稳定性计算1.1概述对于该滑坡，将滑裂面以上土体分成若干垂直土条，对作用在各土条上进行力与力矩的平衡分

22、析。其中剖面1分成15个条块，而剖面2分成15个条块，每个条块之间相互不影响，只传递推力的作用。针对于两个剖面的三种不同的工况条件，应用条分法的原则，计算出每种工况条件下的各个条块之间的下滑力和抗滑力，从而得出剩余下滑力的大小。式中，第n块、n-1块滑体的剩余下滑力； 传递系数； 第n块滑块的自重力； 第n块滑块沿滑动面土的内摩擦角标准值； 第n块滑块沿滑动面土的粘聚力标准值； 第n块滑块沿滑动面的长度。1.2剖面1的滑坡推力计算分块图如土1-1：图1-1 剖面1分块图结算结果如图：表1-1 工况安全系数条块号面积容重rL滑面iciWi传递F下滑F抗滑剩余下滑力Eim2kN/m3mkN/m2k

23、NkNkNkN1.3519.98196.6933.761513189.62142.26-136.735.531.35249.221910.4721.531513935.180.93468.45-357.78110.671.353127.071918.8918.1815132414.330.981125.92-812.64313.281.3541691921.8116.7415133211.000.991559.92-1036.68523.241.35586.551910.115.415131644.450.991109.81-517.33592.491.356100.091911.1814.5

24、815131901.711.001236.74-592.38644.361.357197.361920.1113.9415133749.841.001862.19-1141.43720.761.358171.171915.6816.2915133252.231.011958.51-955.521002.991.359190.031918.7214.0215133610.570.992173.88-1089.111084.771.3510153.61915.3212.6515132918.400.991941.28-886.871054.421.351161.13195.779.09151311

25、61.470.981284.99-351.19933.801.3512116.791911.115.9715132219.010.991232.26-675.90556.361.3513128.781916.834.9915132446.821.00841.40-814.9126.501.351457.11912.924.8115131084.901.00149.29-443.26-293.971.351530.22198.225.881513574.181.00-215.78-255.09-470.871.35163.27193.159.6151362.131.01-462.94-61.39

26、-524.32表1-2 工况安全系数条块号面积容重rL滑面iciWi传递F下滑F抗滑剩余下滑力Eim2kN/m3mkN/m2kNkNkNkN1.2519.98206.6933.7613.511.5199.60 138.65 -124.06 14.59 1.25249.222010.4721.5313.511.5984.40 0.93 465.21 -327.55 137.66 1.253127.072018.8918.1813.511.52541.40 0.99 1126.95 -746.00 380.94 1.2541692021.8116.7413.511.53380.00 0.99 15

27、95.80 -952.62 643.18 1.25586.552010.115.413.511.51731.00 0.99 1214.54 -475.70 738.84 1.256100.092011.1814.5813.511.52001.80 1.00 1366.51 -544.88 821.63 1.257197.362020.1113.9413.511.53947.20 1.00 2008.34 -1050.49 957.84 1.258171.172015.6816.2913.511.53423.40 1.01 2165.35 -879.87 1285.48 1.259190.032018.7214.0213.511.53800.60 0.99 2425.04 -1002.54 1422.50 1.2510153.62015.3212.6513.511.53072.00 0.99 2256.12