【正文】 驗(yàn)算。 15 第三章 擋土墻的穩(wěn)定驗(yàn)算 第一節(jié) 擋土墻穩(wěn)定破壞形式 擋土墻穩(wěn)定檢算的目的是保證擋土墻不產(chǎn)生整體穩(wěn)定性破壞。 （二） 建成無(wú)水或施工期岸墻或翼墻的揚(yáng)壓力 建成無(wú)水或施工期墻后地下水位，可根據(jù)地質(zhì)報(bào)告 或調(diào)查報(bào)告確定。 墻前后填土地下水位以下墻面或墻背所受靜水壓力的計(jì)算方法與墻體完全浸與水中計(jì)算靜水壓力方法相同。對(duì)大型工程可采用繪制流網(wǎng)法或按阻力系數(shù)法求得。 當(dāng)墻后土層滲透系數(shù)小于地基土的滲透系數(shù)時(shí)，墻后水位可采用對(duì)應(yīng)部分的基地?fù)P壓力計(jì)算值。 一、墻后水位的強(qiáng)度確定 水工建筑物在運(yùn)用中，水流不僅通過(guò)地基向下流滲透，而且還將通過(guò)兩岸翼墻和岸墻向下游滲透，這種滲透稱為繞流滲透。 第三節(jié) 作用在擋土墻上的靜水壓力及基地?fù)P壓力 水工擋土墻多數(shù)情況下在有水情況下運(yùn)行，墻前常有水，墻后填土有滲流作用，在這種情 況下，前墻墻后不但受浸水壓力作用，其基地還受揚(yáng)壓力作用。 在地下水位處土壓力強(qiáng)度： 201 ( 4 5 )2ap zH tg ??? （ 212） 在墻底處土壓力強(qiáng)度為： 39。土壓力呈下圖折線分布。地下水位以上土壓力計(jì)算采用天然重度 ? ，地下水位以下采用浮重度 39。 13 （ 2）填料浸水后，將對(duì)強(qiáng)度指標(biāo)產(chǎn)生影響，對(duì)砂性土影響不大，但將使粘性土的強(qiáng)度指標(biāo)（ ? 、 c）有較大降低，進(jìn)而增大土壓力。 （二） 朗肯土壓力的計(jì)算（主動(dòng)） 下圖中 垂直面 AV 上任意深度 Z 上主動(dòng)土壓力強(qiáng)度 azp 為： 12 22c o s c o s c o sc o sc o s c o s c o sa z az z ap z z z kz z a?????? （ 28） 當(dāng)填土表面水平 ? =0 時(shí)，上式為： 201 s in ( 4 5 )1 s in 2a z ap tz tz tg tz ka???? ? ? ?? （ 29） 圖 24 朗肯主動(dòng)土壓力計(jì)算 AV面上作用的主動(dòng)土壓力 aE ，將由主動(dòng)土壓力強(qiáng)度按直線分布求出： 2222c o s c o s c o s11c o s22c o s c o s c o sa z ap p zp a H p a H kp p z?????? （ 210） 當(dāng)填土面水平 0?? 時(shí)， 2 2 0 211( 4 5 )2 2 2a z ap zH tg zH k?? ? ? （ 211） （三） 浸水擋土墻的土壓力計(jì)算 水工建筑物中的擋土墻，多數(shù)在有水情況下運(yùn)用，填土中的地下水對(duì)土壓力的影響主要反映在以下兩個(gè)方面。 （ 5） 關(guān)于土壓力的作用方向。1? 稱被動(dòng)狀態(tài)下的第一和第二破裂角。0 1 s in4 5 a r c s in2 2 s in 2? ? ?? ?? ? ? ? （ 27） 39。 土層壓縮足夠數(shù)量產(chǎn)生的兩簇面相交成 090 2?? 角，并與垂直線分別交成： 39。 （ 3） 為到達(dá)主動(dòng)應(yīng)力狀態(tài)，土層必須向兩側(cè)伸張；為達(dá)到被動(dòng)應(yīng)力狀態(tài)， 土層必須由兩側(cè)向內(nèi)壓縮，當(dāng)土層伸張或壓縮足夠的數(shù)量時(shí)，填土內(nèi)產(chǎn)生兩簇直線的剪裂面，兩簇剪裂面所夾的鍥體內(nèi)填土各點(diǎn)均處于塑性平衡狀態(tài)，稱為朗肯主動(dòng)或被動(dòng)土壓力狀態(tài)。 總靜止土壓力按下式計(jì)算： 20012E rH K? （ 22） 11 三、朗肯土壓力理論及其計(jì)算 （一） 朗肯理論的要點(diǎn)及基本假定 （ 1） 填土為砂性土。k ??? ， 39。 10 圖 23 土壓力分類 二、靜止土壓力的計(jì)算 靜止土壓力目前尚無(wú)精確的計(jì)算方法，通常采用下列公式計(jì)算，填土深處 Z 處土壓力強(qiáng)度。正應(yīng)為如此，在工程設(shè)計(jì)中，一般作用于擋土墻背后的土壓力多按主動(dòng)土壓力計(jì)算。此時(shí)作用與墻背的土壓力達(dá)各種土壓力的最小值，稱為主動(dòng)土壓力。 當(dāng)擋土墻在巖基上不產(chǎn)生傾斜或位移，而且墻體本身剛度很大，不易變形時(shí)，墻后填土不產(chǎn)生剪切破裂，則處于彈性平衡狀態(tài)，這時(shí)作用在擋土墻上的土壓力稱為靜止土壓力。作用于擋土墻上土壓力的大小和分布除與填土指標(biāo)和墻高等因素有關(guān)，還與擋土墻的位移方向和大小密切相關(guān)。因此將地震荷載與正常運(yùn)用荷載一起也作為特殊荷載組合。 第一種情況是必然會(huì)出現(xiàn)的；第二種情況是多數(shù)運(yùn)用情況，在荷載組合中屬基本荷載組合；第三種情況在偶然情況下出現(xiàn)，相應(yīng)的荷載組合屬于特殊荷載組合。 （ 3） 非常擋水期，上游為校核洪水位，下游為相應(yīng)低水位。 在擋土墻的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算中，一般選用以下三種計(jì)算情況： （ 1） 建筑完成期，作用于擋土墻的荷載，主有擋土墻自重力和土壓力，擋墻后地下水位高時(shí)，墻后收凈水壓力，底部受揚(yáng)壓力。 表 21 主要荷載組合 荷載 計(jì)算 計(jì)算情況 荷 載 說(shuō) 明 自重 靜水壓力 揚(yáng)壓力 土壓力 浪壓力 泥沙壓力 地震荷載 其他 8 基 本 組 合 完建情況 √ √ 也可能有靜水壓力和揚(yáng)壓力 正常情況 √ √ √ √ √ √ √ 按正常擋水位組合計(jì)算靜水壓力，揚(yáng)壓力及浪壓力 設(shè)計(jì)情況 √ √ √ √ √ √ √ 按設(shè)計(jì)洪水位組合計(jì)算靜水壓力，揚(yáng)壓力和浪壓力 特 殊 組合 施工情況 √ √ √ 有時(shí)需考慮施工期臨時(shí)荷載 檢修情況 √ √ √ √ √ √ √ 按正常擋水位組合或冬季最低水位條件計(jì)算靜水壓力，揚(yáng)壓力浪壓力，并考慮檢修時(shí)期臨時(shí)荷載 校核情況 √ √ √ √ √ 按校核洪水位組合計(jì)算靜水壓力、揚(yáng)壓力及浪壓力 地震情況 √ √ √ √ √ √ √ 按正常擋水位組合計(jì)算靜水壓 力，揚(yáng)壓力及浪壓力 注 表中的其他荷載，應(yīng)根據(jù)具體情況來(lái)決定。 荷載組合通常分基本組合和特殊組合兩種，見(jiàn)下表。 二、荷載組合 擋土墻在施工、建成、檢修和運(yùn)用時(shí)期、上述各種荷載會(huì)產(chǎn)生不同組合情況。 在不同應(yīng)用條件下，作用于擋土墻上的主要荷載如下： （ 1）擋土墻自重及填土重； （ 2）在破壞體添面上的各種恒載及汽車。一般情況下這種墻身厚度的調(diào)整對(duì)整體穩(wěn)定影響不大，可不再進(jìn)行全墻的穩(wěn)定驗(yàn)算。 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，則是對(duì)已確定的墻身截面尺寸進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算和鋼筋這幾。 四、 懸臂式擋土墻設(shè)計(jì) 懸臂式擋土墻設(shè)計(jì)分為墻 身截面尺寸擬定及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩部分。凸榫的高度，應(yīng)根據(jù)凸榫前土體的被動(dòng)土壓力能夠滿足全墻的抗滑穩(wěn)定要求而定。當(dāng)墻后地下水位較高，且地基承載力為很小的軟弱地基時(shí)， B 值可能會(huì)增大到 1倍墻高或者更 大。 墻趾板的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)全強(qiáng)的傾覆穩(wěn)定、基底應(yīng)力（即基地承載力）和偏心距等條件來(lái)確定，其厚度與墻踵板相同。 墻踵板長(zhǎng)度由墻身抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算確定，并具有一定的剛度。通常做成變厚度，底面水平，頂面則自與立臂連接處向兩側(cè)傾斜。擋墻較高時(shí)，宜在立臂下部將截面加厚。當(dāng)擋土墻墻高不大時(shí)，立臂可做成等厚度。 （ 5） 墻后填土應(yīng)在強(qiáng)身混 凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的 70％后方可進(jìn)行，填料應(yīng)分層夯實(shí)，反濾層應(yīng)在填筑過(guò)程中及時(shí)施作。 （ 3） 當(dāng)墻背填料為細(xì)粒土?xí)r，應(yīng)在最低排泄水孔至墻頂以下 高度以內(nèi)，填筑不小于 厚的沙礫石或土工合成材料作為反濾層，反濾層頂部與下部應(yīng)設(shè)置隔水層。 （ 2） 擋土墻上應(yīng)設(shè)置泄水孔，按上下左右每隔 2～ 3m 交錯(cuò)布置。在基地的地層變化處，應(yīng)設(shè)置沉降縫，伸縮縫合沉降縫可合并設(shè)置。 懸臂式擋土墻高度不宜大于 6m，當(dāng)墻高大于 4m時(shí)，宜在墻面板前加助。這種擋土墻在水工建筑物中應(yīng)用廣泛， 6m 以下高度范圍內(nèi)應(yīng)用較多。其穩(wěn)定性主要靠底板以上填土重來(lái)保證。各類擋土墻的適用范圍取決于墻址地形、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、建筑材料、墻的用途、施工方法、技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件及當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)等因素。細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)包括合理設(shè)置溫度和沉陷縫、止水、排水和反濾等設(shè)計(jì)。由于鋼筋混凝土擋土墻局部尺寸改變，對(duì)總體穩(wěn)定性影響不大，故可不必重新進(jìn)行穩(wěn)定檢算。對(duì)鋼筋混凝土擋土墻應(yīng)對(duì)各部分進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算，并選擇控制截面進(jìn)行強(qiáng)度檢算和配筋計(jì)算，同時(shí)還要進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。 （ 8）截面強(qiáng)度檢算和配筋計(jì)算 選擇最不利的設(shè)計(jì)和荷載組合情況對(duì)各部分截面進(jìn)行驗(yàn)算和配筋計(jì)算。根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，對(duì)各種設(shè)計(jì)情況分別進(jìn)行抗滑、抗傾覆穩(wěn)定和地基 應(yīng)力檢算，要求穩(wěn)定安全系數(shù)、地基應(yīng)力等滿足設(shè)計(jì)要求。 （ 6）根據(jù)正常應(yīng)用、設(shè)計(jì)、校核、施工及建成等各種情況分別進(jìn)行荷載計(jì)算，然后列表計(jì)算各種荷載組合情況下的水平力、垂直力及對(duì)前趾端點(diǎn)產(chǎn)生的力矩。水工擋土墻不同部位其墻高、水位等條件不同，設(shè)計(jì)中通常在翼墻全長(zhǎng)范圍內(nèi)選用幾個(gè)有代表性的斷面進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)擋土墻的運(yùn)用、布置、墻高、地基巖土層結(jié)構(gòu)、當(dāng)?shù)夭牧霞笆┕さ葪l件，通過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較選擇擋土墻的結(jié)構(gòu)形式。 （ 2）根據(jù)總體建筑物對(duì)兩岸連接，擋土，水流、防滲排水等要求進(jìn)行平面和立面布置。 （三）擋土墻的細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì) 3 擋土墻的細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)主要包括合理分縫及止水、排水設(shè)計(jì)等。 （二）擋土墻的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 對(duì)于混凝土、漿砌石擋土墻應(yīng)進(jìn)行截面壓應(yīng)力。 （ 3）根據(jù)正常運(yùn)用、設(shè)計(jì)、校核、施工和建成等情況進(jìn)行荷載計(jì)算和組合，并在穩(wěn)定和強(qiáng)度檢算中根據(jù)有關(guān)規(guī)定要求，確定合理的穩(wěn)定和強(qiáng)度安全系數(shù)。在擋土墻設(shè)計(jì)中，應(yīng)考慮以下各種條件： （ 1）填土及地基指標(biāo)的合理選取。 第 二 節(jié) 擋土墻設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和一般步驟 一、擋土墻設(shè)計(jì)的基本要求 為做出合理的擋土墻設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足以下兩項(xiàng)基本要求： （一）選擇合理的結(jié)構(gòu)形式 擋土墻的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)建筑物總體布置要求、墻的高度、地基條件、當(dāng)?shù)夭牧霞笆┕l件等通過(guò)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較確定。 （ 3）建造擋土墻材料的重度及各種強(qiáng)度指標(biāo)。其他有關(guān)資料如下： （ 1）在凍土地區(qū)要提供凍結(jié)深度，地基土及回填土的凍脹性指標(biāo)，如凍脹量等?；靥钔恋奈锢砹W(xué)為指標(biāo)如摩擦角、粘聚力、重度等是決定土壓力的關(guān)鍵指標(biāo)，對(duì)于大中型或重要工程應(yīng)通過(guò)室內(nèi)或室外試驗(yàn)取得。 （ 2）提供天然狀態(tài)下的地下水位資料。 三、地質(zhì)和水文地質(zhì)資料 擋土墻設(shè)計(jì)需提供以下地質(zhì)和水文地質(zhì)資料 （ 1）擋土墻地基的巖土層結(jié)構(gòu)及其工程性質(zhì)如承載力、基地摩擦系數(shù)和強(qiáng)度指標(biāo)等。 （ 4） 根據(jù)總體防滲排水要求提出對(duì)擋土墻需滿足的側(cè)向防滲排水要求。 （ 1） 建筑物的工程等級(jí)及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) （ 2） 建筑物總體布置圖，并根據(jù)總體布置要求提出對(duì)擋土墻平面和立面的布置及基本尺寸的要求。 目 錄 第一章 概 述 ......................................................... 1 第 一 節(jié) 擋土墻設(shè)計(jì)基本資料 ............................................. 1 一 、 建筑物總體設(shè)計(jì)資料 ............................................ 1 二 、 地形資料 ...................................................... 1 三 、 地質(zhì)和水文地質(zhì)資料 ............................................ 1 四 、 回填土的 物理性 質(zhì) .............................................. 1 第 二 節(jié) 擋土墻設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容和一般步驟 ................................. 2 一 、 擋土墻設(shè)計(jì)的基本要求 .......................................... 2 二 、 擋土墻設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 .......................................... 2 三 、 擋土墻設(shè)計(jì)的一般步驟 .......................................... 3 第 三 節(jié) 擋土墻 的結(jié)構(gòu)形式 ...........................................