路基及挡土结构物设计毕业设计

1、 目 录第1章 绪论11.1 挡土墙的现状和发展11.2 挡土墙的形式1重力式挡土墙1悬臂式和扶墙式挡土墙2加筋土挡土墙2土钉墙3锚定板挡土墙3锚固式挡土墙31.3地基处理方式4重型碾压法加固地基4三七灰土换填，基底铺复合土工膜法加固地基5强夯加基底铺设土工格栅的方法加固地基6碎石桩加固地基7石灰桩加固地基81.4设计内容9第2章 设计基本资料102.1 地质勘察报告102.2 设计范围132.3 基本资料13第3章 设计过程153.1 设计计算理论153.1.1 墙身构造153.1.2 荷载组合163.1.3 土压力计算163.1.4 墙身尺寸计算183.1.4.1 踵板和趾板长度183.1

2、.4.2 立壁和底板厚度193.1.5 基础设计及整体稳定性验算223.1.5.1 基础设计223.1.5.2 地基计算233.1.5.3 稳定性验算253.1.6 作用(或荷载)效应的组合设计值283.1.7 轴向力偏心距计算283.1.8 承载力计算293.1.9 墙身配筋和裂缝开展宽度计算313.1.9.1 配筋计算313.1.9.2 裂缝开展宽度验算323.2 设计计算343.2.1 土压力计算343.2.2 墙身尺寸计算343.2.3 墙体稳定性和基底应力验算383.2.3.2 验算抗滑动稳定性系数393.2.3.3 验算抗倾覆稳定性系数403.2.3.4 验算偏心距403.2.3.

3、5 验算基底应力403.2.4 墙身配筋和裂缝开展宽度计算403.2.4.1 内力计算403.2.4.2 配筋计算443.2.4.3 裂缝开展宽度计算473.2.4.4 斜截面抗剪强度验算503.2.4.5 箍筋配置计算51第4章 地基处理524.1 地基处理概述524.2 砂石桩法524.2 设计理论534.2 设计计算55 复合地基承载力特征值55第5章 理正验算565.1 理正软件介绍565.2 理正验算结果56第6章 挡土墙施工656.1 施工准备656.2 挡土墙基础656.3 防水和排水676.4 沉降缝与伸缩缝676.5 墙背填料676.6 悬臂式挡土墙686.6.1 混凝土68

4、6.6.2 钢筋696.6.3 模板696.6.4 施工工艺要求706.7 砂石桩法地基处理施工72第7章 结论与展望747.1 结论747.2 展望74参考文献75致 谢76附录A 外文翻译78附录B 相关图纸87第1章 绪论1.1 挡土墙的现状和发展随着社会的快速发展，交通运输业也紧紧伴随其后，使得这个大社会紧紧的联系在一起其中不可或缺的是高速铁路业的发展，一条条高速铁路遍布中华大地，贯通南北，链接东西。随着速度的不断提升，对铁路的各方面性能也提出了更高的要求。路基便是其中至为关键的一部分。铁路路基要求按土工构筑物设计，应具有足够的强度、刚度、稳定性，满足耐久性要求，并强调与相邻构筑的变形

5、与刚度协调、统一，满足高速列车安全、平稳运行，以及旅客乘坐的舒适度要求。因此，高速铁路路基与常规铁路相比，具有以下特点：路基变形控制标准高；路基强度高、刚度大，且均匀性要求高；在高速运行以及自然条件下能保持长期稳定。对高速铁路路基来说，必须在路基结构、填筑材料、路基施工工艺、质量控制标准、工后沉降的控制、抵御各种不良环境的加固和防护方面，采取比常规铁路更高的技术指标，满足去要求。现如今，实验技术有了很大的飞跃，控制指标多样化，新材料不断涌现，都促进了路基建设的发展与进步。1.2 挡土墙的形式 能够保持结构物两侧的土体、物料有一定高差的结构成为支护结构。支撑路堤填土或山坡土体，防止填土或土体变形

6、失稳，承受侧向土压力的建筑物称为挡土墙。1.2.1重力式挡土墙 重力式挡土墙是依靠墙身自重来抵抗土压力、防止土体坍塌的支挡结构，它是我国目前常用的一种挡土墙形式。重力式挡土墙墙身材料应用混凝土或片石混凝土，其强度等级和使用范围应符合现行的设计规范。一般不配钢筋或只在局部位置配置少量钢筋。这种挡土墙形式简单、施工方便，可就地取材，适应性强，因而应用广泛。一般地区、浸水地区、地震地区和特殊岩土地区的路肩、路堤和路堑等部位都可采用重力式 挡土墙，路肩、路堤和土质路堑的挡土墙高度不宜大于10m，石质路堑挡土墙高度不宜大于12m。由于重力式挡土墙靠自身重力来维持平衡稳定，因此墙身断面大，圬工数量也大，在

7、软弱地基上修建时往往受到承载力的限制。当墙身过高时，材料耗费也高，因而也不经济。 重力式挡土墙，当墙身只有单一坡率时，成为直线型墙背；当多于一个坡率，则称为折线形墙背。直线型墙背可做成俯斜、仰斜、垂直三种，墙背向外倾斜时称为俯斜，墙背向填土一侧倾斜时称为仰斜，墙背垂直时称为垂直；折线形墙背有凸形折线墙背和衡重式墙背两种。1.2.2悬臂式和扶墙式挡土墙 悬臂式挡土墙和扶墙式挡土墙均采用钢筋混凝土结构，设计使用年限为60年。悬臂式挡土墙一般由立壁和墙底板组成，呈倒“T”字形，具有三个悬臂，即立壁、墙趾板和墙踵板。扶墙式挡土墙由墙面板、墙趾板、墙踵板及扶助组成。扶助把立壁同墙踵板连接起来，起加筋的作

8、用，以改善立壁和墙踵板的受力条件，提高结构的刚度和稳定性，减少立壁的变形。扶墙式挡土墙不宜在不良地质地段或设计地震动峰值加速度大于0.2g以上的地区采用。 由于受墙踵板的施工条件限制，他们一般用于较平坦的填方路段做路肩墙或路堤墙使用。悬臂式挡土墙高度不宜大于6m，墙顶宽度不宜小于0.2m，当墙高大于4m时，宜在墙面板前加贴角。扶墙式挡土墙墙高不宜大于10m，墙顶宽度不应小于0.3m。 悬臂式和扶墙式挡土墙的结构稳定性是依靠墙身自重和墙踵板上方填土的重力来保证的，而且墙趾板的设置也显著的增大了挡土墙的抗倾覆稳定性，并大大减小了基地接触应力。 悬臂式和扶墙式挡土墙的主要特点是结构简单，施工方便，墙

9、身断面较小，自身重量轻，可以较好地发挥材料的强度性能，能适应承载力较低的地基。当时需消耗一定数量的刚才和水泥，特别是墙高较大时，钢材用量极具增加，影响其经济性能。所以宜在石料缺乏、地基承受力较低的填方中采用，其轻型美观的造型也适合城市。1.2.3加筋土挡土墙 加筋土挡土墙是利用加筋技术修建的一种轻型支挡结构物，是由墙面板、拉筋、填料和基础组成的柔性符合结构物。它依靠填料和拉筋之间的摩擦力作用，平衡调料作用于墙面上的水平土压力，使之形成整体，抵抗其后部填料产生的土压力。1.2.4土钉墙 土钉墙由被加围岩土体、放置在土中的土钉体和护面板组成。 土钉墙是从隧道新奥法发展起来的一种用于增加挖方边坡稳定

10、性的边坡支挡技术，是一种在原位土体中安置钢筋等高强度长条材料，使土体的力学性能得以改善，从而提到原位岩土体的“视凝聚力”及其强度，使被加固土体形成性质与原来大为不同的复合材料的“视重力式挡土墙”。土钉墙适用于一般地区土质及破碎软弱岩质路堑地段，特别适合于有一定粘性的砂土和硬粘土，不宜用于腐蚀性底层、膨胀土地段及地下水较发育或边坡土质松散地段。1.2.5锚定板挡土墙锚定板挡土结构是一种适用于一般地区填方的轻型支挡结构，可以用作挡土墙、桥台、港口护岸工程。锚定板结构是我国铁路部门首创的一种支挡结构形式，它发展于20世纪70年代初期，1974年首次在太焦铁路上使用，目前在铁路部门已广泛使用，公路、水

11、利、煤矿等部门也在立交桥台、边坡支挡、边脚防护等多种工程中使用。锚定挡土墙是由墙面系、拉杆、锚定板以及充填墙面以及锚定板之间的填土所共同组成的一个整体。在这个整体结构的内部，存在着作用于墙面上的土压力、拉杆的拉力和锚定板的抗拔力等相互作用的内力，还存在着从边界外部传来的土 压力、活载以及结构自重产生的作用力和摩擦力，这些外力也必须相互平衡，以保证锚定板挡土墙的整体稳定性，防止发生滑动或蠕动。1.2.5锚固式挡土墙锚固式挡土墙包括锚杆挡土墙、桩板式挡土墙、抗滑桩和预应力锚索，设计使用年限为60年。（1） 锚杆挡土墙 锚杆挡土墙适用于一般地区岩质路堑地段，但其他具有锚固条件的路堑墙也可使用，还可以

12、应用于陡坡路堤。在不良地质地段使用时，必须采取相应的措施、锚杆挡土墙是利用锚杆技术形成的一种挡土结构物。锚杆是一种新型的受拉构件，它的一端与工程结构物连接，另一端锚固在稳定的地基中，以承受土压力对结构物所施加的推力，从而利用锚杆与地层间的锚固力来维持结构物的稳定。（2） 桩板式挡土墙桩板式挡土墙由锚固桩和挡土板组成，适用于一般地区、浸水地区和地震地区的路堑和路堤，也可用于滑坡等特殊路基的支挡结构。锚固桩之间设置的挡土板或采取其他措施维持岩土稳定。板桩式挡土墙的桩间距、桩长和横截面尺寸用综合考虑确定，桩的自由悬臂长度不宜大于58m。桩板墙顶位移应小于悬臂长度的1，且不宜大于10cm。锚固桩应锚固

13、在稳定的底层中，确保桩后土体不超过桩顶或从桩间滑走，不产生新的敦敦实实滑动。加锚索的锚固桩应保证桩与锚索的变性协调。锚固桩和挡土板的混凝土强度等级不应低于C30，灌注锚索孔的水泥浆强度等级不宜低于M30.（3） 抗滑桩抗滑桩适用于稳定滑坡、加固身体及加固其他特殊路基。抗滑桩的桩位应设在滑坡体较薄、锚固段地基强度较高的地段，其平面布置、桩间距、桩长和截面尺寸应综合考虑确定。桩间距宜为610m。抗滑桩的截面形状宜为矩形。截面尺寸应根据滑坡推力的大小、桩间距以及锚固段地基的横向容许承载力等因素确定。桩最小边宽度不宜小于1.25m。抗滑桩的设计应保证滑坡体不超过桩顶或从桩间滑动，不产生新的深层滑动。桩

14、身混凝土的强度等级应为C30。当地下水有侵蚀性时，水泥应符合有关规定，且耐久性设计应满足铁路混凝土结构耐久性设计的有关要求。抗滑桩井口应设置锁口，桩井位于土层和风化破碎的岩层时宜设置护壁，一般地区锁口和护壁混凝土强度等级宜为C15，严寒和软弱地基地段宜为C20.作用于抗滑桩的外力有滑坡推力、桩前滑体抗力和锚固地段底层抗力。桩侧摩阻力和黏聚力以及桩身重力和桩底反力可以不计。（4） 预应力锚索预应力锚索适用于土质、岩质地层的边坡及地基加固，其锚固段宜置于稳定岩层内，腐蚀环境中不宜采用预应力锚索，必须使用时，应采取严格的防腐措施。对极软岩、风化岩，宜采用压力分散型锚索。预应力锚索有锚固段、自由段和禁

15、固头三部分组成。紧固头由垫墩、钢垫板和锚具组成。预应力锚索应采用高强度低松弛钢绞线制作，采用的钢绞线应符合预应力混凝土用钢绞线扥规定。施工中不得采用有机械损伤、严重腐蚀、点烧伤等造成降低强度的锚索材料。1.3地基处理方式1.3.1重型碾压法加固地基施工工艺：1、将原地面用人工配合推土机进行平整，对地表松土较厚处进行适当清除。2、用15T振动式压路机碾压，碾压23遍后再取样检验其干密度或压实度达到97以上时方可合格。3、若取样检验不合格，则需继续碾压，达规范验标要求为止。1.3.2.三七灰土换填，基底铺复合土工膜法加固地基（1）灰土材料选择及要求1、石灰a.采用熟石灰，并应予过筛，其粒径不得大于

16、5mm。熟石灰中不得夹有未熟化的生石灰块，也不得含有过多的水分。b.采用的熟石灰粉末其质量应符合级以上的标准，活性CaO+MgO含量不低于50%，若要拌制强度较高灰土，宜选用I或II级石灰。当活性氧化物含量不高时，应相增加石灰的用量。c.石灰的贮存时间不宜超过三个月，长期存放将会使其活性降低。2、土料a.采用施工现场就地挖出的粘性土（塑性指数大于4）拌制灰土。b.淤泥、耕土、冻土、膨胀土以及有机物含量超过8%的土料，都不得使用。c.土料应予过筛，其粒径不得大于15mm。3、石灰用量对灰土强度的影响a.灰土中石灰用量在一定范围内，其强度随用灰量的增大而提高，但当超过一定限值后，则强度增加很小，并

17、有逐渐减小的趋势。如3：7的灰土，一般作为最佳含灰率，但与石灰的等级有关，通常应以CaO+MgO所含总量达到8%左右为佳。b.石灰应以生石灰块消解（闷透）34天后过筛使用。（2）施工工艺：1、将原地面平整，清除表面松土。2、选择质量好的粘性土，石灰集中拌和，搅拌时要确保拌好的灰土色泽一致，含水量控制在最佳含水量±2%的范围。3、搅拌达标后再用人工配合小型机具铺摊，铺摊碾压采用分段、分层进行。4、每层铺设厚度根据夯实方法选定，采用轻型夯实机械一般为2025cm厚，夯实遍数不少于4遍，上、下垫层灰土接缝相错不小于0.5m，当时拌和，当日铺垫，当日夯实。不得隔日使用，隔日夯打。5、夯实的灰

18、土层3天内不得受水浸泡。若刚筑完毕或尚未夯实的灰土如遭受雨淋浸泡，则应将积水及松软灰土除去并补填夯实。6、换填达设计标高后再在其上铺设复合土工膜。（3）铺设复合土工膜应符合下列规定：1、复合土工膜的品种、规格和性能应符合设计要求。2、砂料应采用含泥量不大于5%的中、粗砂，砂中不得含有尖石、树根等杂物。3、铺设复合土工膜前先整平，压实底层，将换填层顶面做成有24%的排水坡，且坡面平整。4、铺设时应理伸、拉直、绷紧，不得有褶皱和破损。接口处搭接长度不小于0.3m。5、铺设多层复合土工膜时，应使上、下层接头互相错开，错开距离不应小于0.5m。6、铺好后应及时上砂覆盖，不得在其上走行车辆和其他机械。7

19、、在复合土工膜上填第一层土时，应先填两边，后填中间，避免挤动面砂，使土工膜松弛。压实应先用轻型压路机碾压34遍后改用重型压路机械压至合格。1.3.3.强夯加基底铺设土工格栅的方法加固地基（1）机械设备选用1、据设计单级夯能4000KN·m的要求，选用起重力为50T履带式起重机。2、夯锤选用20T夯锤，锤底面为圆形，直径为2.0m，下部为圆柱，上部为圆台的钢筋混凝土构件。（2）强夯法施工步骤：1、人工配合推土机将现场平整、碾压以利吊机作业。2、根据各夯点设计位置进行测量放线，定出各夯点位置。用白灰或小木桩标出确保每遍施夯位置准确。3、测量定位后，吊机可就位进行龙门架安装，试吊重锤，试验

20、脱钩器开启情况，测定起锤高度，确定脱钩缆绳长度等工作。4、待一切试验性施工完成，取得有关数据后方可正式进行强夯。5、强夯时每个夯点的各次夯击都要记录其平均下沉量，夯击一遍后用推土机将夯坑填平，并测量计算出场地的平均沉落量。6、一次夯击完成后，根据坑外控制桩再次放线定点，再进行下一遍夯击，两次间隔时间在一周以上。7、最后一遍是低落距的满拍，之后，清理场地，撤出夯机。8、强夯结束后，需进行一次夯后检验，准确测出场地最终沉降量与地基承载力等。（3）施工过程详见图3-1强夯施工程序框图。（4）强夯地基有部分地段需铺设土工格栅，土工格栅铺设应符合下列规定：1、土工格栅的品种、规格和性能应符合设计要求。2

21、、砂料应采用含泥量不大于5%的中、粗砂，砂中不得含有尖石、树根等杂物。3、铺设土工格栅应使其长幅沿线路横断面方向铺设，并应从一端向另一端一幅一幅地向前推进，幅与幅间采用搭接，搭接宽度为10cm，并用U型钉缝合。4、铺设多层土工格栅时，应使上、下层接头互相错开，错开距离不应小于0.5m。5、铺前应先整平、压实底层，铺设时应理伸、拉直、绷紧，不得有褶皱和破损，紧贴地面。做好锚头后及时上砂覆盖，不得在其上走行车辆和其他机械。6、在土工格栅上填第一层时，应先填两边，后填中间，避免挤动面砂，使土工格栅松弛；压实时应先用轻型压路机碾压34遍后，改用重型压路机械压至合格。1.3.4.碎石桩加固地基（1）施工

22、准备1、测量放线：根据该段路基宽度及桩距画出施工桩位平面布置图，用路基中线放出路基宽度，用经纬仪穿出桩位平面纵横轴线，定出桩位，用石灰粉作出标记。2、地面处理：首先挖除0.3m厚的地表种植土（挖除地表植物根系），用土回填至原地面，其顶面做成三角形，中心比两侧高0.2m，以利施工时排水，地面处理宽度不小于路堤加护道宽度。用15t震动碾碾压7遍，检测密度达K=0.91。然后再进行碎石桩施工。3、材料要求及级配选定：碎石选用未风化的干净碎石，含泥量不能大于5，设计时碎石粒径选用1030mm，35；2040mm，65。并根据成桩试验每米所需碎石用量。4、碎石的含水量：根据以往施工经验及试验数据，碎石含

23、水量为5.1时达到最佳状态，即为碎石最佳含水量，施工时以此数据经试验可适当调整至最佳状态。（2）机械选用选用DZ-30Y型电震动打桩机，打桩机下端装有活瓣钢桩靴桩管。（激振力234KN、管长10m）。成孔方法为重复压管、振动成孔。1.3.5.石灰桩加固地基（1）机械、材料的选用1、采用YKC-20冲击成桩机；卷扬机。2、夯锤为直径30cm的钢筋混凝土重锤，重为150kg。3、生石灰选用粒径为15cm，其含粉量不得超过总重量的10%，CaO含量不得低于80%，其中夹石不大于5%。4、选用灰砂体积比为（24）：1的砂填充石灰桩孔隙。（2）施工顺序先外排后内排，先周边后中间；单排桩应先施工两端后中间

24、，并按每间隔12孔的施工顺序进行，不允许由一边向另一边平行推移。对很软的粘性土地基，应先在较大距离打石灰桩，过四个星期后再按设计间距补桩。（3）成桩1、成孔采用冲击钻机将0.63.2T锥形钻头提升0.5m2.0m高度后自由落下，反复冲击，使土层成孔。2、填夯成孔检验合格后应立即填夯成桩，一般都是人工填料，机械夯实。3、封顶可在桩身上段夯入膨胀力小，密度大的灰土或粘土将桩顶捣实，亦称桩顶土塞，也可用C7.5素混凝土封顶捣实。封顶长度一般在1.0m左右，对于直径500mm的石灰桩，封顶长度取1.5m。（4）质量检验1、桩身质量的保证与检验。控制灌灰量。静探测定桩身阻力，并建立ps与s关系。挖桩检验

25、与桩身取样试验。载荷试验。轻便触探法进行检验。2、桩周土检验采用静探、十字板和钻孔取样方法进行检验。3、复合地基检验采用大面积载荷板的载荷试验进行检验。1.4 设计内容路基支护工程类型较多，包括各种类型的挡土墙与其他具有承重作用的支撑结构物。就挡土墙而言，按其设置的位置可以分为路堑挡土墙和路肩挡土墙，路堤挡土墙，山坡挡土墙等。根据实际的勘测数据，知道其所在区域缺乏石料，所以决定在此处修建一座悬臂式挡土墙。悬臂式挡土墙设计主要包括土压力计算、墙身尺寸计算、墙身稳定性和基底应力验算，以及墙身配筋计算和裂缝宽度验算等。第2章 设计基本资料2.1 地质勘察报告一、地层结构及空间分布经钻探揭露，场地岩土

26、层依据成因、物质组成不同自上而下可划分为杂填土、卵石土、卵石、粉砂岩四层。各土层的工程特征分述如下：1、 杂填土（Qml）：黄褐色，结构松散，主要成分为粘性土混碎石块、卵石、红砖等。局部填土厚的地段是由于上世纪40年代的弹坑回填形成。本层在场地内均有分布，厚度为1.58.5m，一般厚度为1.5m。 2、卵石土（Q4al+pl）：黄褐色，稍密，卵石含量为50%左右，卵石成分以石英砂岩、石灰岩及花岗岩构成，磨圆度较好，分选性差，卵石之间主要被粘性土充填，随着深度增加粘土充填物减少，砾砂充填物增加。卵石直径一般在26cm，最大卵石粒径大于10cm。本层在场地内分布均匀，层厚为6.312.6m，平均厚

27、度为11.5m；层面埋深为1.58.5m，平均埋深为3.5m。3、卵石（Q4al+pl）：本层土根据卵石的密实度、颗粒大小分为2个亚层，其特征分述如下：3-1：黄褐色，稍密-中密，卵石含量为5070%，卵石成分以石英砂岩及花岗岩构成，卵石之间充填着砾石、砂，分选性差，颗粒级配较好，卵石磨圆度较好，粒径一般为25cm，个别大于 20cm。本层在场地内分布均匀，层厚为1.84.0m，平均厚度为3.5m；层面埋深为14.517.3m，平均埋深为15.0m。3-2：黄褐色及灰色，中密-密实，卵石含量为7080%，卵石成分以石英砂岩、石灰岩及花岗岩构成，卵石之间充填着砾石、砂，颗粒级配较好，卵石磨圆度较

28、好，卵石之间排列紧密，粒径一般为36cm，偶含大于 10cm的卵石。局部地方有卵石胶结层。本层在场地内分布均匀，有2个钻孔钻穿本层，层厚为16.0m左右；层面埋深为17.920.1m，平均埋深为18.5m。4、粉砂岩（K1wl）:为白垩纪下统五龙组地层，依据风化程度分为强风化和中风化二个亚层。4-1：强风化：棕红色，稍湿，散体状结构，结构形态为碎屑状，裂隙发育，手可捏碎，岩芯呈片状，饼状，原岩结构清晰。本次勘察有2个钻孔揭露出本层，层厚为1.6m左右；层面埋深为一般为34.4m。4-2：中风化，互层状，主要由灰褐色钙质胶结的粉砂岩组成，夹薄层的紫红色的粘土岩，岩石具层理构造，碎屑结构，主要矿物

29、成分为石英、长石和白云母等，试验结果表明，岩石属于软岩，岩体较完整，岩体基本质量等级为IV级。根据宜昌地区区域资料，本层岩体呈中厚层状构造，产状平缓，岩层稳定。本次勘察有2个钻孔揭露出本层，揭露层面埋深36.1m左右。三、场地地层主要特征及其说明根据室内实验及野外原位测试试验成果，各岩土层的主要特征及工程性能如下：1、杂填土：结构松散，均匀性差，不宜作为基础持力层。2、卵石土：稍密，分布均匀，承载力较高，中等压缩性土，可作为天然地基基础持力层。3-1、卵石：稍密，分布均匀，埋藏较深，承载力较高，中等压缩性土，一般可作为基础持力层。3-2、卵石：中密，分布均匀，承载力高，低压缩性，为良好的基础持

30、力层。4-1、强风化砂岩：埋藏深，承载力较高，为卵石与中风化岩石的过渡层，一般不作为基础持力层。4-2、中风化砂岩：坚硬，分布均匀，承载力高，可认为不可压缩，为良好的基础持力层。 场地水文地质条件场地地下水主要为孔隙潜水，场地内表层素填土为强透水层，第2层卵石土为相对弱透水层，第3层卵石为强透水层，泥质粉砂岩为隔水层。勘察期间测得场地地下水平均稳定水位为地面下 10.5m。场地内地下水与长江水相通，地下水位随着长江水位的升降而变化。由于场地地下水和长江水相通，且场地附近无污染源，由此可以判定环境土对建筑材料无腐蚀性。根据附近地区的资料表明，地下水对建筑材料无腐蚀性，对钢结构有弱腐蚀性。根据邻近

31、高层建筑物基坑开挖的经验，本工程的基础施工和基坑开挖只要避开洪水期（7月、8月），地下水对基础和基坑开挖没有影响。因此，建议在枯水季节进行基础和基坑的施工。如果在汛期间开挖基坑，一定要做好地下水的降水工作，根据场地地质条件，降水方法可采用管井或大口井，进行降水设计时可按表8取值。各土层渗透系数取值表 表1-11杂填土2卵石土3-1卵石3-2卵石渗透系数(m/d)2075120100 地震效应评价本次勘察布置了2个波速测试孔（ZK5、ZK7）。测试结果表明：在20m 深度范围内，ZK5等效剪切波速se=341.7m/s；ZK8等效剪切波速se=308.7m/s，场地内各土层的等效剪切波速见表9各

32、土层的等效剪切波速见 表1-21杂填土2卵石土3-1卵石3-2卵石平均波速(m/s)186.6193.4366.0372.7406.7415.8452.5458.2按照最不利条件，计算土层的等效剪切波速，根据地质条件，应计算ZK3孔，由于20m以下土层剪切波速更高，因此计算深度取20m，计算结果如下：se=(8.5×186.6+6.3×366.0+3.1×406.7+2.1×452.5)/20=305.1 m/s。根据抗震设计规范，本场地类型为中硬场地土。根据建筑物场地类别和场地覆盖层厚度划分为II类建筑场地。建筑场地稳定，属于抗震有利地段。建筑场地附近

33、没有滑坡、滑移、崩塌、塌陷、泥石流、采空区等不良地质作用。建筑场地内没有可液化土层，可不考虑液化影响。杭州市地区地壳比较稳定，无震源构造，地震影响主要受外围波及，基本烈度为6度，抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.05g。结论、建议与说明一、结论1、本场地未发现不良地质现象，场地较稳定，适宜本工程建设。2、场地地下水主要为孔隙潜水。场地环境水和土对建筑材料无腐蚀性。3、建筑场地属于抗震有利地段，无可液化土层。场地地震基本烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，特征周期为0.35s。二、建议1、根据场地岩土工程条件和建筑物特点，建议采用天然地基方案，以第2层

34、卵石土为基础持力层。2、建议基础和基坑开挖避汛期施工，以避免地下水的影响。3、建议基坑支护采用喷锚支护与土钉墙的形式。4、建议基坑开挖后进行静载荷试验，以确定和检验地基土的承载力值。6、建议基坑开挖施工和建筑施工阶段均应按相关规范进行变形观测。 7、基坑开挖后应通知岩土工程师验槽。三、说明本报告使用的高程为黄海高程系统。2.2 设计范围本设计是以上述岩土工程勘察报告为基础，设计一座挡土墙。随着经济的快速发展，交通量势必快速增长，早期修建的高速公路势必将不能满足交通量快速增长的要求。根据国家政治、经济发展的需要高速公路在当今社会发挥着重要的作用，随着社会经济的发展，生产建设项目逐年增加，由此带来

35、的生态环境破坏、安全生产隐患等逐渐增多，而挡土墙在其中发挥了重要作用。2.3 基本资料表2-1 土层参数含水量16.9%摩擦角(°)35天然重度(kN/m3)18.5容许承载力(kPa)150压缩模量(MPa)5表2-2 挡土墙基本资料墙身填料及地基挡土墙类型路肩挡土墙填土种类砂类土墙高H(m)6.00填土重度(kN/m3)18.5墙顶宽b(m)0.30填土内摩擦角(°)35墙背坡度1:0.05基础埋置深度(m)0.70墙面坡度1:0.00地基土类别粘土混凝土等级C20地基土内摩擦角(°)35钢筋混凝土重度(kN/m3)25基底摩擦系数0.50钢筋种类HRB335

36、(主筋)地基容许承载力(KPa)400HPB235(箍筋)表2-3 挡土墙设计参数公路等级及荷载强度混凝土设计数据公路等级一级抗压设计强度(KPa)9200抗拉设计强度(MPa)1.06汽车荷载标准公路-级弹性模量(KPa)2.55×裂缝容许宽度(mm)0.2路基宽度(m)26钢筋设计数据等代土层高度(m)0.70抗拉设计强度(KPa)2.8×弹性模量(KPa)2.0×第3章 设计过程3.1 设计计算理论悬臂式挡土墙的设计内容主要包括土压力计算、墙身尺寸计算、墙身稳定性和基地应力验算，以及墙身配筋计算和裂缝宽度验算等3。3.1.1 墙身构造图3-1 悬臂式挡土墙悬

37、臂式挡土墙(图3-1所示)，由立壁和墙底板组成。墙高一般不大于6m，且墙高大于4m时，应在立壁前设置加劲肋。当墙高较大时，立壁下部的弯矩大，钢筋和混凝土用量剧增，影响这种结构形式的经济效果，此时可采用扶壁式挡土墙。另为，为了增加挡土墙的抗滑稳定性，减少墙踵板的长度，通常在墙踵板的中部设置凸榫(防滑键)。(1) 立壁立壁为锚固于墙底板的悬臂梁。为了便于施工，立壁的背坡一般为竖直，胸坡应根据强度和刚度确定，一般为1：0.021：0.05。墙顶的最小厚度通常采用1525cm，路肩挡土墙不宜小于20cm。当墙身较高时，宜在立壁的下部将截面加厚。(2) 墙底板墙底板通常为水平设置。当墙身受抗滑稳定控制时

38、，多采用凸榫基础。墙底板由墙踵板和墙趾板两部分组成。墙踵板顶面水平，其长度由全墙的抗滑稳定验算确定，并应具有一定的刚度，通常为墙高的1/121/10，且不应小于30cm。墙趾板的长度根据全墙的倾覆稳定、基底应力和偏心距等条件确定。墙趾板与立壁衔接处的厚度与墙踵板相同，朝墙趾方向一般设置向下倾斜的坡度，墙趾端的最小厚度为30cm。(3) 凸榫为使凸榫前的土体产生最大的被动土压力，墙后的主动土压力不致因设置凸榫而增加，通常将凸榫置于通过墙趾与水平成45°-/2角线和通过墙踵与水平成角线的范围之内。凸榫的高度应根据凸榫前土体的被动土压力能够满足全墙的抗滑稳定要求而定。凸榫的厚度除了满足混凝

39、土的直剪和抗弯的要求以外，为了便于施工，还不应小于30cm。3.1.2 荷载组合悬臂式挡土墙所承受的作用力(或荷载)及其组合如表3-1所示，本设计采用荷载组合。表3-1 常用作用力(或荷载)组合表组合作用力(或荷载)名称挡土墙结构重力、墙顶上的有效永久荷载、填土重力、填土侧压力及其他永久作用(或荷载)相组合组合与基本可变作用(或荷载)相组合组合与其他可变作用(或荷载)相组合3.1.3 土压力计算(1)填土表面为折线性或有局部荷载作用时，如图3-2所示。图3-2 悬臂式挡土墙的库仑土压力为了简化计算，车辆荷载按车道宽度均摊的方法计算当量土层厚度，作用于挡土墙的土压力，可按第二破裂面库仑公式计算。

40、不能形成第二破裂面时，用墙踵下缘与墙背上缘的连线作为假想墙背按库仑公式计算。(2)填土表面为一平面或其上有均布荷载作用时，如图3-3所示。一般采用朗金公式计算作用于墙踵垂直面上的土压力，土压力的作用方向平行于墙顶地面。在墙身结构验算中，将土压力分为和，分别作用于垂直面AB上和竖直面BC上；填土ADFG的重量W作用在踵板上。图3-3 臂式挡土墙的朗金土压力(3-1) (3-2) (3-2) (3-4) (3-5) (3-6)其中，K为朗金土压力系数，当地面水平时，=0，3.1.4 墙身尺寸计算3.1.4.1 踵板和趾板长度(1)踵板长度(m)66路肩墙，墙顶有均布荷载，立壁面坡度为0时，如图3-

41、4a所示。 (3-7)路堑墙或路堤墙，墙顶地面与水平线成角，立壁面坡的坡度为0时，如图3-4b所示。 (3-8)由上式通过试算法求出。当立壁面坡的坡度为1:m时，以上两式应加上立壁面坡修正长度(m)，如图3-4c所示。 (3-9)a)b)c)图3-4 臂式挡土墙的尺寸式中，滑动稳定系数，对于加设凸榫的挡土墙，在未设凸榫前，要求1.0；基地摩擦系数；填土重度(kN/m3)；活荷载的换算土层高(m)；重度修正系数，由于未考虑趾板及其上部土重对滑动的作用，因而将填土的重度根据不同的和提高3%20%，见表3-2。表3-2 重度修正系数填土重度(kN/m3)摩擦系数0.300.350.400.450.5

42、00.600.700.841.00161.071.081.091.101.121.131.151.171.20181.051.061.071.081.091.111.121.141.16201.031.041.041.051.061.071.081.101.12(2) 趾板长度(m)趾板长度一般情况下由基底应力或偏心距控制，高端时由倾覆稳定性控制。路肩墙，如图3-5a所示。 (3-10a)式(3-10a)中，路堤墙或路堑墙，如图3-5b所示。 (3-10b)底板宽度如果由计算出的基底应力，或时，应采用加宽基础的方法加大，使其满足要求。3.1.4.2 立壁和底板厚度(1) 立壁和底板厚度取决于墙

43、身构造要求和截面强度要求(配筋或斜裂缝宽度)。一般配筋率采用0.3%0.8%，截面厚度由式(3-11)确定。 (3-11a)式中，截面有效厚度(m)； 根据公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62-2004)(以下简称桥规)计算的弯矩(kN·m)； 混凝土安全系数，采用1.25； 矩形截面宽度，取1.0m； 计算系数； (3-11b) 计算系数； (3-11c) 配筋率； 纵向受拉钢筋设计强度(kPa)； 混凝土抗压设计强度(kPa)。 (2)为了防止斜裂缝开展过大和斜压破坏，截面有效厚度应满足关系式(3-12)： (3-12)图3-5 弯矩和剪力计算图式中，截面有效

44、厚度(cm)；根据桥 规计算的最大剪力 (kN)； 混凝土截面宽度，取100cm。 立壁和底板有效厚度取式(3-11)、(3-12)计算结果中的最大者。 (3) 弯矩和剪力计算 如图3-5所示，将挡土墙分为立壁、趾板和踵板三个悬臂梁，同时固着于夹块ABCB上，且夹板处于平衡状态。趾板当趾板埋深为h时，趾板AB截面处的剪力(kN)和弯矩(kN·m)为： (3-13) (3-14)式中，趾板计算长度(墙趾至立壁根部的距离) (cm)； 、墙趾和墙踵处的地基应力(kPa)； 墙趾与立壁根部处趾板厚度的平均值(m)； 趾板端部厚度(m)； 钢筋混凝土重度(kN/m3)； 墙后填土重度(kN/

45、m3)。立壁 (3-15) (3-16)式中，、计算截面以上(从立壁顶部算起墙高为时)的主动土压力及其水平分力(kN)； 主动土压力系数； 墙顶地面倾角； 活荷载的换算土层高度(m)； 主动土压力对计算截面中心的弯矩(kN·m)； 计算截面处的剪力(kN)。踵板 (3-17) (3-18)式中，、计算截面处的剪力(kN)和弯矩(kN·m)； 踵板计算长度(踵板端至计算截面的距离) (m)； 作用在踵板上的主动土压力(kN)； 作用在踵板上的主动土压力的垂直分力对计算截面的力臂(m)； (3-19) 踵板厚度(m)。当采用极限状态法时，用式(3-13)(3-19)计算出的内力

46、，需按桥规换算成相应计算内力。为简化计算过程，将车辆产生的附加土压力当作永久荷载处理，荷载安全系数取为1.25。3.1.5 基础设计及整体稳定性验算3.1.5.1 基础设计(1)挡土墙的基础类型，除特殊地基情况需采用桩基础外，宜采用明挖基础。明挖基础宜设置在地质情况较好的地基上，当地基为松软土层时，可采用换填、砂桩、搅拌桩等方法处理地基。挡土墙采用刚性基础时，基础底部的扩展部分不应超过材料的刚性角。对于混凝土基础，刚性角不应大于40°；对于片石、块石、粗料石砌体基础，当用M5以上砂浆砌筑时，刚性角不应大于35°，当用M5及低于M5砂浆砌筑时，刚性角不应大于30°。

47、挡土墙的基础采用钢筋混凝土条形扩展基础时，应按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62-2004)的规定进行设计。(2)基础的埋置深度应符合下列规定：当冻结深度小于或等于1.00m时，基底应在冻结线以下不小于0.25m，并应符合基础最小埋置深度不小于1.00m。当冻结深度超过1.00m时，基底最小埋置深度不小于1.25m，还应将基底至冻结线0.25m深度范围的地基土换填为弱冻胀材料。受水流冲刷时，应按路基设计洪水频率计算冲刷深度，基底置于局部冲刷线以下不小于1.00m。路堑式挡土墙的基础顶面应低于路堑边沟底面不小于0.50m。在风化层不厚的硬质岩石地基上，基底宜置于基岩表面风

48、化层以下；在软质岩石地基上，基底最小埋置深度不小于1.00m。(3)建筑在斜坡地面的挡土墙，基础前趾埋入地面的深度和距地表的水平距离应符合表3-3。表3-3 斜坡地面基础埋置条件土层类别最小埋入深度h(m)距地表水平距离l(m)较完整的硬质岩石0.250.250.50一般硬质岩石0.600.601.50软质岩石1.001.002.00土层1.001.502.50(4)挡土墙采用倾斜基底时，其倾斜度应符合表3-4表3-4 基底倾斜度地层类别基底倾斜度tan一般地基岩石0.3土质0.2浸水地基0.50.00.50.60.10.60.2注：为基底倾斜角，为基底面与水平线的夹角；为基底与地基土的摩擦系

49、数。(5)明挖基础的基坑面，应设置不小于4%的排水横坡。在湿陷性黄土地区，应采取消除湿陷或防止水流下渗的措施。3.1.5.2 地基计算(1)挡土墙地基承载力计算时，传至基础底面上的作用(或荷载)效应，宜按正常使用极限状态下作用(或荷载)效应标准组合，相应的抗力采用地基承载力特征值。计算挡土墙及地基稳定时，荷载效应应按承载能力极限状态下的作用(或荷载)效应组合。计算基础结构的作用(或荷载)效应、配置钢筋、验算材料强度时，作用(或荷载)效应应按承载能力极限状态下的作用(或荷载)效应组合。(2)挡土墙明挖基础底面的压应力可按下列公式计算： (3-20) (3-21) (3-22)公式(3-20)及公式(3-21)的使用条件为 (3-23)式中，标准组合时，作用于基底上的垂直力(kN/m)； 基础地面每延米的面积，即基础宽度； 基础底面宽度，对于倾斜地基为其斜宽(m)； 基底合力的偏心距(m)；