6.3.2 硬质岩石地基上的挡土墙基底应力计算应满足下列要求: 1在各种计算情况下,挡土墙昀大基底应力不大于地基允许承载力; 2除施工期和地震情况外,挡土墙基底不应出现拉应力;在施工期和地震情况下,挡土墙基底 拉应力不应大于 100kPa。
6.3.3挡土墙基底应力应按公式 (6.3.3)计算:
∑G ∑ M
Pmax =± (6.3.3)min AW
式中 Pmax ──挡土墙基底应力的昀大值或昀小值(kPa); min
∑G──作用在挡土墙上全部垂直于水平面的荷载(kN); ∑ M──作用在挡土墙上的全部荷载对于水平面平行前墙墙面方向形心轴的力矩之和
(kN-m); A──挡土墙基底面的面积(m2); W──挡土墙基底面对于基底面平行前墙墙面方向形心轴的截面矩(m3)。
6.3.4 挡土墙沿基底面的抗滑稳定安全系数不应小于本规范表 3.2.7规定的允许值。
6.3.5土质地基上挡土墙沿基底面的抗滑稳定安全系数,应按公式 (6.3.5-1)或(6.3.5-2)计算:
f ∑G
Kc = (6.3.5-1) ∑ H
K= tgθ0∑G+c0 A (6.3.5-2)
c ∑ H 式中 Kc──挡土墙沿基底面的抗滑稳定安全系数;
f──挡土墙基底面与地基之间的摩擦系数,可由试验或根据类似地基的工程经验确定; ∑ H──作用在挡土墙上全部平行于基底面的荷载(kN); θ0 ──挡土墙基底面与土质地基之间的摩擦角(°),可按本规范 6.3.8条的规定采用;
c0──挡土墙基底面与土质地基之间的粘结力(kPa),可按本规范 6.3.8条的规定采用。
粘性土地基上的 1、2级挡土墙,沿其基底面的抗滑稳定安全系数宜按公式 (6.3.5-2)计算。 6.3.6岩石地基上挡土墙沿基底面的抗滑稳定安全系数,应按公式 (6.3.5-1)或公式(6.3.6)计算: Kc =f ′∑G+c′A (6.3.6)
∑ H 式中 f ′──挡土墙基底面与岩石地基之间的抗剪断摩擦系数,可按本规范 6.3.9条的规定选用;
c′──挡土墙基底面与岩石地基之间的抗剪断粘结力(kPa),可按本规范 6.3.9条的规定选用。
6.3.7 当挡土墙基底面向填土方向倾斜时,沿该基底面的抗滑稳定安全系数可按公式 (6.3.7)计算: Kc = f (∑G cosα+∑ H sinα) (6.3.7)
∑ H cosα-∑ G sinα 式中 α──基底面与水平面的夹角( °),土质地基不宜大于 7°,岩石地基不宜大于 12°。
6.3.8挡土墙基底面与土质地基之间摩擦角 θ 0值和粘结力c0值可根据土质地基类别按表6.3.8的规
定采用。
表 6.3.8 θ、C 0值 0
注:θ为室内饱和固结快剪试验测得的内摩擦角(°),c为室内饱和固结快剪试验测得的粘结力(kPa)。
按表 6.3.8的规定采用θ0值和c0值时,应按公式(6.3.8)折算挡土墙基底面与土质地基之间的综合摩擦系数。
f0= tgθ0 ∑G+c0 A (6.3.8)∑G 式中 f0 ──挡土墙基底面与土质地基之间的综合摩擦系数。对于粘性土地基,如折算的综合摩擦系数大于 0.45;或对于砂性土地基,如折算的综合摩擦系数大于 0.50,采用的 θ0值和c0值均应有论证。对于特别重要的 1、2级挡土墙,采用的 θ0值和c0值宜经现场地基土对混凝土板的抗滑强度试验验证。
6.3.9 挡土墙基底面与岩石地基之间的抗剪断摩擦系数 f ′值和抗剪断粘结力 c′值可根据室内岩石
抗剪断试验成果,并参照类似工程实践经验及表 6.3.9所列数值选用。但选用的 f ′、c′值不应超过挡土墙基础混凝土本身的抗剪断参数值。 表 6.3.9 f ′、c′值
注:如岩石地基内存在结构面、软弱层 (带)或断层的情况, f ′、c′值应按现行的国家标准 GB 50287-99的规定选用。
6.3.10对于板桩式挡土墙,应验算板桩入土深度以保证其自身稳定性。有锚碇墙的板桩式挡土墙还应验算锚碇墙的稳定性。计算公式见附录 B。
6.3.11对于采用桩基础的挡土墙,其抗滑稳定性应按桩体材料的变形限制条件控制,并应考虑挡土墙底板对桩顶的嵌固作用,按群桩计算桩基的允许水平承载力。 6.3.12对于采用沉井基础的挡土墙,其稳定计算宜按以下规定进行: 1当沉井埋置深度小于等于 5m时,可将沉井与墙体视为一整体挡土墙进行计算。其埋深部位的土压力,井前侧可按被动土压力计算,井后侧可按主动土压力计算;
2当沉井埋置深度大于 5m时,可按深埋刚性基础计算,并考虑井侧土的弹性抗力,分别验算基底竖向应力和井侧水平应力。计算公式见附录 B。
6.3.13当沿挡土墙基底面抗滑稳定安全系数计算值小于允许值时,可采用下列一种或几种抗滑措
施: 1适当增加底板宽度; 2适当加深基底齿墙的深度; 3墙后增设阻滑板或锚杆 (但此时墙身的自身抗滑稳定安全系数应大于 1.0); 4墙后改填摩擦角较大的填料,并增设排水;5在回填土层间敷设土工合成材料; 6在不影响挡土墙正常运用的条件下,适当限制墙后的填土高度,或在墙后采用其它减载措施。 6.4 抗倾覆稳定计算
6.4.1挡土墙的抗倾覆稳定安全系数,应按公式 (6.4.1)计算。抗倾覆稳定安全系数的计算值不应小于本规范 3.2.12条和 3.2.13条规定的允许值。 ∑ MV K0 = (6.4.1)
∑ MH
式中 K0──挡土墙抗倾覆稳定安全系数; ∑ MV──对挡土墙基底前趾的抗倾覆力矩(kN-m);
∑ MH──对挡土墙基底前趾的倾覆力矩(kN-m)。
6.4.2对于衡重式挡土墙,应验算衡重平台板向后倾覆的稳定性。抗倾覆稳定安全系数的计算值不应小于本规范 3.2.12条和 3.2.13条规定的允许值。计算公式见附录 B。
6.4.3土质地基上的挡土墙,在满足本规范 6.3.1条 2款规定的要求时,可不进行抗倾覆稳定计算。
6.5 抗浮稳定计算
6.5.1当沉井采用混凝土封底时,应按公式 (6.5.1)进行施工期沉井抗浮稳定计算。抗浮稳定安全系数的计算值不应小于本规范 3.2.14条规定的允许值。 ∑V
Kf = (6.5.1)∑U
式中 Kf──施工期沉井抗浮稳定安全系数;
∑V──作用在沉井上全部向下的垂直力之和(kN); ∑U──作用在沉井基底面上的扬压力(kN)。 6.5.2当空箱式挡土墙检修时,应按公式 (6.5.1)进行抗浮稳定计算,此时式中 Kf为空箱式挡土墙抗
浮稳定安全系数;∑V为作用在空箱式挡土墙上全部向下的垂直力之和(kN);∑U为作用在空箱式
挡土墙基底面上的扬压力(kN)。抗浮稳定安全系数的计算值不应小于本规范 3.2.14条规定允许值。
6.6 地基整体稳定计算
6.6.1岩石地基和碎石土地基的允许承载力可根据岩石类别、岩石风化程度和碎石土的密实度按现行的有关标准的规定确定。 6.6.2 在竖向对称荷载作用下,可按限制塑性区开展深度的方法计算土质地基的允许承载力;在竖向荷载和水平向荷载共同作用下,可按 CK法验算土质地基的整体稳定,也可按汉森公式计算土质地基的允许承载力。地基允许承载力可按现行有关标准的规定计算。 6.6.3 土质地基上挡土墙的地基整体抗滑稳定可采用瑞典圆弧滑动法计算。当持力层内夹有软弱土层时,应采用折线滑动法 (复合圆弧滑动法)对软弱土层进行地基整体抗滑稳定验算。地基整体抗滑稳定安全系数的计算值不应小于本规范表 3.2.7规定的允许值。 6.6.4 当岩石地基持力层范围内存在软弱结构面时,应对软弱结构面进行整体抗滑稳定验算。 6.6.5对于地质条件较差或结构复杂的 1、2级挡土墙,其地基整体抗滑稳定计算应作专门研究。
6.7 地基沉降计算
6.7.1土质地基上挡土墙的地基沉降可只计算昀终沉降量,应选择底板的角点进行计算,计算时应考虑相邻结构的影响。
6.7.2土质地基上挡土墙的昀终地基沉降量可按公式 (6.7.2)计算: n e ? e
S∞= ms ∑ i hi (6.7.2)
式中 S∞──昀终地基沉降量(m); i= iie+11211 n──地基压缩层计算深度范围内的土层数; e1i──基底面以下第i层土在平均自重应力作用下,由压缩曲线查得的相应孔隙比; e2i──基底面以下第i层土在平均自重应力加平均附加应力作用下,由压缩曲线查得的
相应孔隙比; hi──基底面以下第i层土的厚度(m); ms ──地基沉降量修正系数,可采用 1.0~1.6(坚实地基取较小值,软土地基取较大值 )。
6.7.3对于一般土质地基,当挡土墙基底压力小于或接近于地基未开挖前作用于该基底面上土的自
重压力时,土的压缩曲线宜采用 e~ p回弹再压缩曲线;但对于软土地基,土的压缩曲线宜采用 e~ p压缩曲线。
6.7.4 土质地基压缩层计算深度可按计算层面处土的附加应力与自重应力之比为 0.10~0.20(软土地基取小值,坚实地基取大值)的条件确定。地基附加应力可按现行的水利行业标准 SL 265-2001的规定计算。
6.7.5 土质地基允许昀大沉降量和昀大沉降差,应以保证挡土墙安全和正常使用为原则,根据具体情况研究确定。土质地基上挡土墙地基昀大沉降量不宜超过 150mm,相邻部位的昀大沉降差不宜超过 50mm。
6.7.6对于软土地基上的挡土墙,当地基昀大沉降量或相邻部位昀大沉降差的计算值大于本规范
6.7.5条规定的允许值时,宜采用下列一种或几种措施: 1变更结构型式 (采用轻型结构或板桩式结构等)或加强结构刚度; 2调整基础尺寸与埋置深度; 3必要时对地基进行人工加固。
7 结构计算 7.1 一般规定
7.1.1水工挡土墙的结构计算内容应包括:建筑材料的选择和结构应力分析等。
7.1.2挡土墙应根据结构挡土高度、工程地质、建筑材料来源及施工条件等,经综合分析后选用砌石、混凝土、钢筋混凝土或其他建筑材料。
7.1.3当挡土墙挡土高度不大、地基条件较好、且当地石料供应或开采便利时,其墙身可采用以条石、块石或混凝土预制块为主材的砌石结构。土质地基上的砌石挡土墙宜采用混凝土或钢筋混凝土底板结构,且墙身底部砌石应嵌入混凝土或钢筋混凝土底板内。
7.1.4当挡土墙挡土高度较大、地基条件较好、但当地石料供应困难,或挡土高度较大、地基条件
较差、需要采用轻型结构时,挡土墙宜采用混凝土或钢筋混凝土结构。位于 8度及 8度以上地震区的挡土墙宜采用钢筋混凝土结构。 7.1.5当挡土墙墙身采用砌石结构时,选用的条石或块石应能抗风化,冻融损失率应小于 1%,单块重量不宜小于 30kg。砌石结构的粘结材料应采用砂浆或灌砌混凝土,砌筑用砂浆强度等级不应低于 M 7.5,灌砌混凝土强度等级不应低于C 10。砌石结构应采取有效的防渗排水措施;严寒、寒冷地区建在冻胀土地基上的砌石结构,应根据气温及冻胀土级别等情况,采取必要的防冻措施。
7.1.6当挡土墙采用混凝土或钢筋混凝土结构时,除应满足强度和抗裂 (或限裂)要求外,还应根据工作条件、地区气候和环境等情况,分别满足抗渗、抗冻等要求。
7.1.7 当地基土质较差、需采用板桩作为挡土构筑物时,可根据施工方法和材料供应条件,选用钢筋混凝土或钢质材料。选用的钢筋混凝土材料应能满足结构强度、抗裂 (或限裂)、抗渗、抗冻等要求;选用的钢质材料除应符合国家现行有关标准的规定外,还应根据使用要求满足结构变形及耐久性要求,并采取有效的防腐蚀措施。 7.1.8 当采用钢筋混凝土和钢质材料的组合结构时,选用的钢筋混凝土或钢质材料应分别符合本规范 7.1.6条和 7.1.7条的规定。
7.1.9位于地震区地震设防烈度为 7度及 7度以上的挡土墙,应符合抗震设计规范规定的要求。
7.1.10为减少挡土墙的温度裂缝,宜采用下列一种或几种防裂措施: 1适当减小挡土墙分段长度; 2在可能产生温度裂缝的部位增设插筋或构造补强钢筋; 3结合工程具体情况,采取控制和降低混凝土浇筑温度的工程措施,并加强混凝土养护; 4严寒、寒冷地区的挡土墙,其冬季施工期和冬季运用期均应采取适当的保温防冻措施。 7.2 结构应力分析

