【正文】 為算例，根據(jù)使用功能的要求及所提供的主要技術(shù)指標(biāo)，選定設(shè)計(jì)方案，建立模型，完成該結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 本論文將著重通過對(duì)路塹邊坡變形機(jī)理分析及下滑力計(jì)算、抗滑樁及擋板的設(shè)計(jì)理論及方法的研究,明確以下幾點(diǎn):(1)樁板式擋墻適用于大部分高差較大的邊坡支護(hù)，其施工簡(jiǎn)便，竣工后維護(hù)費(fèi)用低 。根據(jù)樁底的邊界條件，計(jì)算滑面處的水平位移、轉(zhuǎn)角和滑面下樁不同位置處地層側(cè)向彈性抗力、截面剪力和彎矩；并給出最大剪力和最大彎矩及相應(yīng)位置。雖然對(duì)于樁板式擋土墻的研究已經(jīng)取得了相當(dāng)多的成果，還須建立與我國現(xiàn)行鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范相適應(yīng)的樁板式路塹擋土墻設(shè)計(jì)方法。在鐵路工程中，大多數(shù)支擋建筑物的設(shè)計(jì)參數(shù)是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或是半經(jīng)驗(yàn)半實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)確定的．在提供這些參數(shù)的時(shí)候．除了考慮巖性、巖層的風(fēng)化程度以外，還要考慮在施工過程中及以后的變化趨勢(shì)。樁板式擋土墻樁身分自由段和錨固段，自由段承受墻后荷載的水平推力并傳遞至錨固段，故樁身錨固段必須滿足一定的長度且必須嵌入一定的穩(wěn)定巖層。4 樁板式擋土墻目前存在的問題雖然防護(hù)樁的計(jì)算理論已較為成熟，但能用于指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)和施工的防護(hù)樁通用圖或設(shè)計(jì)手冊(cè)在國內(nèi)還不充足?！　≡趯?shí)際工程中，由于山區(qū)地質(zhì)情況復(fù)雜多變，地質(zhì)勘察報(bào)告準(zhǔn)確性的保準(zhǔn)率較低，地質(zhì)勘察報(bào)告可能會(huì)與實(shí)際地質(zhì)情況不符甚至差距較大，故規(guī)范明確提出邊坡工程的設(shè)計(jì)宜采用動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)法。 ，牛腿的高度不宜小于40cm，寬度不宜小于30cm。擋土板應(yīng)作最大裂縫寬度驗(yàn)算。~，樁荷載的變異性大時(shí)應(yīng)取大值，變異性小時(shí)應(yīng)取小值。 ，且側(cè)壁應(yīng)力不應(yīng)大于地層的橫向容許承載力。 ，應(yīng)根據(jù)錨固點(diǎn)處的彎矩、剪力和地基的彈性抗力進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算時(shí)可不計(jì)樁側(cè)摩阻力。當(dāng)樁上設(shè)有錨索時(shí)。 (土)體所產(chǎn)生的土壓力或滑坡推力、水的浮力、地下水的滲透壓力、地震力以及施工產(chǎn)生的臨時(shí)荷載等。 (土)體穩(wěn)定。 :1樁應(yīng)錨固在穩(wěn)定的地層中。3 樁板式路塹擋土墻的基本研究方法樁板式擋土墻由鋼筋混凝土的樁和板組成，樁的截面一般取為矩形，根據(jù)需要也可為圓形或其他形狀，板可采用槽形板，也可采用空心板，樁板式擋土墻的計(jì)算原理與懸臂式抗滑樁的計(jì)算原理基本相同，主要分以下幾個(gè)方面： 一般規(guī)定 、漫水地區(qū)和地震區(qū)的路壁和路堤，也可用于滑坡等特殊路基的支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)使用年限為60年. 、樁長和截面尺寸應(yīng)綜合考慮確定。(5)加筋土擋土墻加筋土擋土墻是利用加筋土技術(shù)修建的支擋結(jié)構(gòu)物。(4)懸臂式和扶壁式擋土墻 懸臂式和扶壁式擋土墻在國外已廣泛采用?？够瑯兜奶攸c(diǎn)是可靈活選擇樁位, 既可單獨(dú)使用又可與其他工程配合使用, 施工方便、工作面多、挖方量小、工期短、收效快、對(duì)滑體擾動(dòng)小.(3) 預(yù)應(yīng)力錨索 中國鐵路系統(tǒng)自20世紀(jì)80年代開始將預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)應(yīng)用于路基邊坡加固防護(hù)工程中,1987年, 在寶成線首次采用預(yù)應(yīng)力錨索加固危巖邊坡, 獲得成功。短卸荷板式擋土墻由上、下墻和卸荷板組成, 在地基承載力較高的情況下, 短卸荷板式擋土墻增加了全墻的抗傾覆穩(wěn)定性。這些新型支擋結(jié)構(gòu)輕, 施工快捷, 便于預(yù)制和機(jī)械化施工, 節(jié)省材料和勞動(dòng)力, 造價(jià)較低。2鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)的發(fā)展歷程及研究現(xiàn)狀 長期以來, 重力式擋土墻在鐵路路基支擋工程中占有主導(dǎo)地位。樁板式擋土墻適宜于土壓力大，墻高超過一般擋土墻限制的情況，地基強(qiáng)度的不足可由樁的埋深得到補(bǔ)償。 蘭渝鐵路蘭廣段為重要施工路段,本段線路由北向南分別經(jīng)過黃土高原、秦嶺高中山區(qū)兩大地貌單元。題 目： 樁板式路塹擋土墻設(shè)計(jì) 文獻(xiàn)綜述：1 概述 蘭渝鐵路及其蘭廣段概述 蘭渝鐵路線路全長820公里，全線為新建雙線電氣化鐵路，支線部分為單線，線路等級(jí)為國鐵Ｉ級(jí) ,項(xiàng)目估算總投資774億元，建設(shè)工期為6年。 2008年8月1日，蘭渝鐵路西秦嶺隧道作為全線的先行工程完成招標(biāo)并開工，標(biāo)志著蘭渝鐵路的動(dòng)工興建。由于其所經(jīng)過的地形地貌復(fù)雜,路塹的邊坡設(shè)計(jì)及施工在該工程整體設(shè)計(jì)中顯得尤為重要. 路基邊坡概述 在路堤的路肩邊緣以下和路塹路基面兩側(cè)的側(cè)溝外,. 樁板式擋土墻概述 樁板式擋土墻系鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由樁及樁間的擋土板兩部分組成，利用樁深埋部分的錨固段的錨固作用和被動(dòng)上抗力維護(hù)擋土墻的穩(wěn)定。樁板式擋土墻作路塹墻時(shí)，先設(shè)置樁，后開挖路基，擋土板上而下安裝,既可保征施工安全，又可減少開挖工程量。因此,中國鐵路路基設(shè)計(jì)人員結(jié)合多項(xiàng)工程的科研試驗(yàn), 發(fā)展了各種類型的新型支擋結(jié)構(gòu), 并將相關(guān)科研成果納入《鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》,使中國鐵路路基支擋結(jié)構(gòu)形式從過去單純靠重力維持平衡的擋土墻, 發(fā)展為采用支撐、土筋復(fù)合結(jié)構(gòu)以及錨固技術(shù)等多種新型、輕型支擋的新技術(shù)。與以往的重力式擋土墻相比, , 墻身截面仍舊很大, 因此, 又出現(xiàn)了一種改進(jìn)型的結(jié)構(gòu)形式一一短卸荷板式擋土墻?？够瑯兜挠?jì)算理論由早期的單純抗剪理論發(fā)展為靜力平衡法、布魯姆法、彈性地基梁法、鏈桿法、混合法等, 其中彈性地基梁法是抗滑樁設(shè)計(jì)的常用方法。在處理山體滑坡中, 能夠充分利用巖體自身強(qiáng)度和自承能力, 大大減輕結(jié)構(gòu)自重,節(jié)省工程材料, 是高效和經(jīng)濟(jì)的加固技術(shù)。懸臂式和扶壁式擋土墻的缺點(diǎn)是耗費(fèi)鋼材、水泥較多, 施工技術(shù)要求較高。樁板式擋土墻是由錨固樁發(fā)展而來的, 按其結(jié)構(gòu)形式分為懸臂式樁板擋土墻、錨索桿樁板墻、,根據(jù)地質(zhì)地貌特征及工程需求,：在開挖基坑前主要受力結(jié)構(gòu)挖空樁已經(jīng)形成，然后在開挖過程中，逐步形成完整的樁板式擋土墻，這點(diǎn)是普通擋土墻所不具備的；當(dāng)?shù)鼗鶑?qiáng)度不足時(shí)，可由加深樁的埋深得到補(bǔ)償。樁板墻頂位移應(yīng)小于樁懸臂端長度的1/100，且不宜大于10cm。 (桿)的錨固樁應(yīng)保證樁與錨索(桿)的變形協(xié)調(diào)?！?，主動(dòng)土壓力的豎向分力及墻前被動(dòng)土壓力一般忽略不計(jì)。當(dāng)樁的設(shè)計(jì)荷載為土壓力時(shí)，~。樁間擋土板上的壓力可根據(jù)樁間巖(土)體的穩(wěn)定情況和擋土板的設(shè)置方式按全部巖(土)體壓力或按部分巖(土)體壓力計(jì)算。 。 (桿)可按容許應(yīng)力法計(jì)算，樁和擋土板的混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50010)計(jì)算。有牛腿的樁，除檢算強(qiáng)度以外，尚應(yīng)作牛腿的裂縫寬度驗(yàn)算。 。 動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì) 指根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況不斷對(duì)整個(gè)邊坡設(shè)計(jì)進(jìn)行完善和補(bǔ)充。．　　對(duì)樁板式擋墻進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，要根據(jù)每根樁開挖時(shí)揭示的地質(zhì)狀況對(duì)樁身入土深度、樁身配筋等進(jìn)行必要的調(diào)整，當(dāng)以上調(diào)整不能滿足要求時(shí)可在樁身上部施加錨索來改善樁身受力和變形。同時(shí),樁板式擋土墻兼具擋土及抗滑作用，可以有效解決地形陡峭、地質(zhì)情況不良地段的路基擋護(hù)問題，并且可以穩(wěn)定山體，其抗滑作用，是上述情況下最安全、最經(jīng)濟(jì)的擋護(hù)形式。5 樁板式擋土墻設(shè)計(jì)的優(yōu)化 5．1 提高勘測(cè)資料的準(zhǔn)確性 由于地質(zhì)條件的變化對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的影響極大,因此勘測(cè)資料的準(zhǔn)確性對(duì)設(shè)計(jì)的好壞成敗至關(guān)重要,應(yīng)提高勘探資料的準(zhǔn)確性,以確保設(shè)計(jì)的合理性. 5．2 設(shè)計(jì)參數(shù)的選取 在掌握地質(zhì)資料之后，正確選擇設(shè)計(jì)參數(shù)是保證支擋建筑物既安全又經(jīng)濟(jì)合理的重要條件之一。懸臂式的樁板墻除照用抗滑樁的設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)計(jì)外，計(jì)算抗滑樁的滑坡推力時(shí)，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況考慮安全系數(shù).6 樁板式擋土墻的研究意義 樁板式擋土墻作為一種重要的路基支擋結(jié)構(gòu)，樁板式擋土墻因其自身的優(yōu)勢(shì)正越來越被國內(nèi)工程界所重視和廣泛應(yīng)用更是激勵(lì)我國的科研人員及工程師們加緊研究這一結(jié)構(gòu)。計(jì)算樁的變形系數(shù)及計(jì)算深度，判斷剛性樁還是彈性樁。繪制樁和掛板的剪力、彎矩圖和配筋圖；進(jìn)行排水設(shè)施設(shè)計(jì)以及施工說明。(4)當(dāng)樁懸臂長度太大或樁頂位移不滿足要求時(shí)，及時(shí)調(diào)整支護(hù)方案。、彎矩及剪力，并根據(jù)結(jié)果進(jìn)行配筋計(jì)算。公路、鐵路、水利建設(shè)等進(jìn)入一個(gè)全新的飛躍發(fā)展階段，在西部山區(qū)鐵路建設(shè)中，常常要使用邊坡支擋結(jié)構(gòu)。擋土墻類型應(yīng)綜合考慮工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、沖刷深度、荷載作用、環(huán)境條件、施工條件、工程造價(jià)等因素，經(jīng)論證后選擇使用。本文結(jié)合工程實(shí)際，開展樁板墻設(shè)計(jì)計(jì)算和合理結(jié)構(gòu)形式選擇的研究，既有重要的工程實(shí)用價(jià)值，也有一定的理論探索意義。在考慮擋土墻的設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)與其他方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。按設(shè)置位置劃分：路肩墻、路堤墻、路塹墻和山坡墻等類型。一般用砌．牛石砌筑，缺乏石料地區(qū)也可用混凝土。適于石料缺乏地區(qū)及擋土墻高度不大于6m地段，當(dāng)墻高大于6m時(shí)，可用扶壁式。肋柱、擋板可預(yù)制。設(shè)計(jì)、施工簡(jiǎn)單。樁板墻頂位移應(yīng)小于樁懸臂端長度的1/100，且不宜大于10cm。3不應(yīng)產(chǎn)生新的深層滑動(dòng)。 設(shè)計(jì)荷載及計(jì)算 樁板式擋土墻的計(jì)算荷載應(yīng)包括活載和巖(土)體所產(chǎn)生的土壓力或滑坡推力、水的浮力、地下水的滲透壓力、地震力以及施工產(chǎn)生的臨時(shí)荷載等。作用于墻背上巖土產(chǎn)生的土壓力可按庫侖理論計(jì)算，軌道及列車荷載引起的土壓力可按彈性理論計(jì)算，見圖13。樁的寬度可按下式計(jì)算: Bp=b+l （11）式中Bp一一樁的寬度(m)。否則，地層上部應(yīng)采取適當(dāng)?shù)募庸檀胧?，或增加樁的埋深和加大樁的截面積。計(jì)算錨固樁樁身截面強(qiáng)度，當(dāng)無特殊要求時(shí)，可不作最大裂縫寬度驗(yàn)算。 構(gòu)造要求1. 錨固樁和擋士板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C30，樁身中主筋宜采用HRB400，箍筋和擋土板中的主筋可采用HRB335鋼或HRB400鋼。5. 當(dāng)采用拱型擋土板時(shí)，不宜采用素混凝土，應(yīng)沿徑向和環(huán)向配置一定數(shù)量的構(gòu)造鋼筋，構(gòu)造鋼筋間距不宜大于250mm，直徑不宜小于10mm?？够瑯兑彩沁吰绿幹喂こ讨谐Ｒ姵Ｓ玫奶幹畏桨钢?，從早期的木樁，到近代的鋼樁和目前在邊坡工程中常用的鋼筋混凝土樁，斷面型式有圓形和矩形，施工方法有打入、機(jī)械成孔和人工成孔等方法，結(jié)構(gòu)型式有單樁、排樁、群樁，有錨樁和預(yù)應(yīng)力錨索樁等。抗滑樁按結(jié)構(gòu)型式分類，有單樁、排樁、群樁和有錨樁，排樁型式常見的有椅式樁墻、門式剛架樁墻、排架抗滑樁墻（圖15），有錨樁常見的有錨桿和錨索，錨桿有單錨和多錨，錨索抗滑樁多用單錨。鋼筋混凝土樁是邊坡處治工程廣泛采用的樁材，樁斷面剛度大，抗彎能力高，施工方式多樣，可打入、靜壓、機(jī)械鉆孔就地灌注和人工成孔就地灌注，其缺點(diǎn)是混凝土抗拉能力有限。圖 16 單樁是抗滑樁的基本型式，也是常用的結(jié)構(gòu)型式，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單，受力和作用明確。但錨桿或錨索的錨固端需要有較好的地層或巖層，對(duì)錨索而言，更需要有較好的巖層以提供可靠的錨固力。 抗滑樁設(shè)計(jì)的基本假定：（1）滑坡推力作用于滑面以上部分的樁背上，可假定與滑面平行。（3）抗滑樁的基底應(yīng)力，主要是由自重引起的。實(shí)測(cè)資料表明，樁底應(yīng)力一般相當(dāng)小，為簡(jiǎn)化計(jì)算，通?？梢院雎圆挥?jì)，而對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)影響不大。他假定擋土墻是剛性的，墻后填土是無粘性土。假設(shè)滑動(dòng)面BC與水平面的夾角為α，不考慮楔體本身的壓縮變形。當(dāng)樁前土體能保持穩(wěn)定，此時(shí)抗滑樁按所謂的“全埋式樁”考慮，可將樁前土體(亦為滑體)的抗力作為已知的外力考慮，仍可將樁看成懸臂樁考慮。另外，樁與地基土間的摩阻力、粘著力、樁變形引起的豎向壓力一般來說對(duì)樁的安全有利，通常略去不計(jì)。目前常采用的有三種假設(shè)：①假設(shè)地基系數(shù)不隨深度而變化，即地基系數(shù)為常數(shù)的K法；②假定地基系數(shù)隨深度而呈直線變化的m法；③地基反力系數(shù)沿深度按凸拋物線增大的C法。 非巖層地基m值 表13序號(hào)土的種類M(kN/m3)序號(hào)土的種類M(kN/m3)1流塑性粘土、淤泥30005000 4半堅(jiān)硬粘性土、粗砂20000300002硬塑性粘土、粉砂5000100005礫砂，角礫砂，礫石土30000800003細(xì)沙、中砂10000200006塊石土，漂石土8000012000當(dāng)?shù)鼗翞槎鄬油習(xí)r，采用按層厚以等面積加權(quán)求平均的方法求算地基反力系數(shù)。研究表明，當(dāng)x達(dá)到一定深度時(shí)，地基反力系數(shù)漸趨于常數(shù)。 圖19第二， 嚴(yán)格控制施工工況，隨著填土高度，錨索力分次施加，而不是一次施加到設(shè)計(jì)錨索力。(2) 沿整個(gè)結(jié)構(gòu)體深層滑動(dòng)面破壞在錨索樁板墻結(jié)構(gòu)體深層有潛在滑動(dòng)面，或由于群錨效應(yīng)引起，或由于地質(zhì)資料不清楚，設(shè)計(jì)時(shí)錨固段雖然在穩(wěn)定巖土體內(nèi)，但是并沒有穿過深層潛在滑動(dòng)面。(4)樁基失效引起的破壞樁板墻作為新型支擋結(jié)構(gòu)，一般設(shè)計(jì)為截面小、樁間距小、樁長長，即支擋結(jié)構(gòu)輕型化。第二章 樁板墻的設(shè)計(jì) 工程概況 蘭渝鐵路 鐵路自蘭州東引出， 通過甘肅省榆中、 定西安定區(qū)、 渭源、 漳縣、 岷縣、 宕昌、 武都等縣市， 再經(jīng)廣元、 南充到達(dá)重慶， 建成后北與隴海線相接， 南與寶成線相連， 是甘肅省通往西南地區(qū)的主要交通干線， 是連接西南和西北兩大區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的交通樞紐。主要工程地質(zhì)問題有斷層、 滑坡、 泥石流、濕陷性黃土等。 工點(diǎn)范圍內(nèi)大部分地表出露中元古界武當(dāng)山群石英云母片巖，局部地表為第四系全新統(tǒng)洪積粉質(zhì)黏土。風(fēng)化層σ0=500kPa；風(fēng)化層以下σ0=800kPa。 主要發(fā)育兩組節(jié)理：J1：N50176。N，間距20～50cm，～，密閉。 設(shè)計(jì)內(nèi)容（1） 路塹邊坡開挖坡率的設(shè)計(jì)。；樁截面慣性距：I=1/12ba179。；樁的混凝土(C20)彈性模量：E=104MPa；樁的抗彎剛度：EI=25103MPa=104MN此時(shí)，可根據(jù)樁周土體的性質(zhì)確定彈性抗力系數(shù)，建立撓曲微分方程式，通過數(shù)學(xué)求解可得滑面以下樁段任一截面的變位和內(nèi)力計(jì)算的一般表達(dá)式。)19428737947156365574884193