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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 目 錄</b></p><p><b> 第1章 緒論1</b></p><p> 1.1 擋土墻的發(fā)展1</p><p> 1.2 加筋土擋土墻的介紹1</p><p> 1.3 設(shè)計(jì)的內(nèi)容2</p><p>
2、第2章 設(shè)計(jì)基本資料3</p><p> 2.1 工程概況3</p><p> 2.2 設(shè)計(jì)范圍3</p><p> 2.3 基本資料3</p><p> 第3章 計(jì)算內(nèi)容5</p><p> 3.1 設(shè)計(jì)資料5</p><p> 3.2 設(shè)計(jì)計(jì)算理論5&
3、lt;/p><p> 3.2.1 荷載組合5</p><p> 3.2.2 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及整體穩(wěn)定性驗(yàn)算6</p><p> 3.2.3 軸向力偏心距11</p><p> 3.2.4 內(nèi)部穩(wěn)定性驗(yàn)算12</p><p> 3.3 設(shè)計(jì)計(jì)算18</p><p> 3.3.
4、1 筋帶受力計(jì)算18</p><p> 3.3.2 內(nèi)部穩(wěn)定計(jì)算19</p><p> 3.3.3 外部穩(wěn)定計(jì)算21</p><p> 第4章 地基處理26</p><p> 4.1 石灰樁的原理及分類26</p><p> 4.2 加固機(jī)理26</p><p>
5、; 4.2.1 樁間土加固機(jī)理27</p><p> 4.2.2 樁身加固機(jī)理28</p><p> 4.2.3 復(fù)合地基29</p><p> 4.3 理論設(shè)計(jì)29</p><p> 4.4 設(shè)計(jì)過(guò)程31</p><p> 4.5 施工工藝31</p><p&g
6、t; 4.5.1 施工準(zhǔn)備31</p><p> 4.5.2 施工順序32</p><p> 4.5.3 成樁32</p><p> 第5章 理正驗(yàn)算33</p><p> 5.1 理正軟件介紹33</p><p> 5.2 計(jì)算結(jié)果33</p><p>
7、5.2.1 墻身尺寸及筋帶資料33</p><p> 5.2.2 物理參數(shù)34</p><p> 5.2.3 一般情況墻體驗(yàn)算35</p><p> 5.2.4 各組合最不利結(jié)果37</p><p> 第6章 擋土墻施工38</p><p> 6.1 施工準(zhǔn)備38</p>
8、<p> 6.2 擋土墻基礎(chǔ)38</p><p> 6.3 排水40</p><p> 6.4 沉降縫與伸縮縫40</p><p> 6.5 墻背填料40</p><p> 6.6 加筋土擋土墻41</p><p> 第7章 結(jié)論與展望44</p><
9、p> 7.1 結(jié)論44</p><p> 7.2 展望44</p><p><b> 參考文獻(xiàn)46</b></p><p><b> 致 謝47</b></p><p> 附錄A 外文資料翻譯55</p><p> 附錄B 有關(guān)圖紙
10、60</p><p> B.1 墻面板圖60</p><p> B.2 擋土墻橫斷面圖60</p><p> B.3 基底樁位圖60</p><p><b> 第1章 緒論</b></p><p> 1.1 擋土墻的發(fā)展</p><p> 擋土墻
11、是公路工程中廣泛采用的一種構(gòu)造物。隨著我國(guó)高等級(jí)公路建設(shè)的飛速發(fā)展,特別是高等級(jí)公路建設(shè)向中西部地區(qū)的推進(jìn),路基擋土墻越來(lái)越顯得重要,應(yīng)用越來(lái)越多,而且其結(jié)構(gòu)形式日新月異,設(shè)計(jì)理論也在不斷發(fā)展。</p><p> 重力式擋土墻是最古老的結(jié)構(gòu)形式,因其料源豐富、取材方便、形式簡(jiǎn)單、施工簡(jiǎn)便,所以仍然是目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)形式。為了適應(yīng)不同的使用要求如:建筑高度穩(wěn)定性等,以及不同地區(qū)的建筑條件如:地基、料源、地形等
12、。研究開(kāi)發(fā)了各種形式的擋土墻如懸臂式、扶壁式、加筋土式、錨桿式和錨定板式等這些形式都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。懸臂式和扶壁式擋土墻在國(guó)外應(yīng)用十分廣泛但在我國(guó)應(yīng)用尚未普及不過(guò)隨著高等級(jí)公路向中西部地區(qū)推進(jìn),其應(yīng)用會(huì)越來(lái)越多。懸臂式和扶壁式擋土墻適用于缺乏石料的地區(qū)。它通過(guò)墻趾板和墻踵板寬度來(lái)調(diào)節(jié)控制基底應(yīng)力[1]。</p><p> 從實(shí)際使用來(lái)看,在我國(guó),加筋土技術(shù)的應(yīng)用范圍已由單一的擋墻發(fā)展到橋臺(tái)、護(hù)岸、貨場(chǎng)站臺(tái)、水
13、運(yùn)碼頭等方面。開(kāi)展這項(xiàng)研究工作的也已擴(kuò)展到公路、鐵路、煤炭、林業(yè)、城市建設(shè)、高等學(xué)校等各個(gè)部門。從理論研究來(lái)看。既有作用機(jī)理的研究,這就是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室模型試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)原型試驗(yàn)、分析,又有基本設(shè)計(jì)參數(shù)試驗(yàn)和拉筋材質(zhì)的試驗(yàn)。所有這些反映了我國(guó)在加筋土技術(shù)的研究和應(yīng)用上已出見(jiàn)成效。可以預(yù)計(jì)加筋土技術(shù)在我國(guó)是有很大發(fā)展前途的。</p><p> 1.2 加筋土擋土墻的介紹</p><p> 加筋
14、土擋土墻指的是由填土、拉帶和鑲面砌塊組成的加筋土承受土體側(cè)壓力的擋土墻。</p><p> 加筋土擋土墻是在土中加入拉筋,利用拉筋與土之間的摩擦作用,改善土體的變形條件和提高土體的工程特性,從而達(dá)到穩(wěn)定土體的目的。加筋土擋土墻由填料、在填料中布置的拉筋以及墻面板三部分組成。一般應(yīng)用于地形較為平坦且寬敞的填方路段上,在挖方路段或地形陡峭的山坡,由于不利于布置拉筋,一般不宜使用[2]。</p><
15、;p> 加筋土是柔性結(jié)構(gòu)物,能夠適應(yīng)地基輕微的變形,填土引起的地基變形對(duì)加筋土擋土墻的穩(wěn)定性影響比對(duì)其他結(jié)構(gòu)物小,地基的處理也較簡(jiǎn)便;它是一種很好的抗震結(jié)構(gòu)物;節(jié)約占地,造型美觀;造價(jià)比較低,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。加筋土擋土墻指的是由填土、拉帶和鑲面砌塊組成的加筋土承受土體側(cè)壓力的擋土墻。</p><p> 加筋土擋土墻是在土中加入拉筋,利用拉筋與土之間的摩擦作用,改善土體的變形條件和提高土體的工程特性,
16、從而達(dá)到穩(wěn)定土體的目的。加筋土擋土墻由填料、在填料中布置的拉筋以及墻面板三部分組成。一般應(yīng)用于地形較為平坦且寬敞的填方路段上,在挖方路段或地形陡峭的山坡,由于不利于布置拉筋,一般不宜使用。</p><p> 加筋土是柔性結(jié)構(gòu)物,能夠適應(yīng)地基輕微的變形,填土引起的地基變形對(duì)加筋土擋土墻的穩(wěn)定性影響比對(duì)其他結(jié)構(gòu)物小,地基的處理也較簡(jiǎn)便;它是一種很好的抗震結(jié)構(gòu)物;節(jié)約占地,造型美觀;造價(jià)比較低,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益[3
17、]。</p><p> 1.3 設(shè)計(jì)的內(nèi)容</p><p> 青銀高速公路(或G035,035國(guó)道,青銀線),是橫貫中國(guó)大陸北部一條國(guó)道主干線,為中國(guó)高速公路規(guī)劃五縱七橫的一條橫向線。起點(diǎn)為山東青島市,終點(diǎn)為寧夏回族自治區(qū)銀川市,全長(zhǎng)1610km,是中國(guó)“十五”在建投資最大、線路最長(zhǎng)的國(guó)家級(jí)高速動(dòng)脈。該路雙向四車道,設(shè)計(jì)時(shí)速100km。途經(jīng)山東、河北、山西、陜西、寧夏5個(gè)省區(qū),是中國(guó)
18、能源東送及出口的主要通道,對(duì)于加強(qiáng)西北內(nèi)陸和東部沿海之間的資源互通,促進(jìn)沿線地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮著巨大作用。目前有部分建成高速公路,其它為一級(jí)或二級(jí)公路。</p><p> 根據(jù)青銀高速公路的路況,設(shè)計(jì)一段路堤式加筋土擋土墻。主要內(nèi)容包括;墻體選型,內(nèi)部穩(wěn)定性驗(yàn)算及外部穩(wěn)定性驗(yàn)算,地基處理,理正驗(yàn)算,施工方法,外文翻譯等。</p><p> 第2章 設(shè)計(jì)基本資料</p>
19、<p><b> 2.1 工程概況</b></p><p> 青銀高速公路(或G035,035國(guó)道,青銀線),是橫貫中國(guó)大陸北部一條國(guó)道主干線,為中國(guó)高速公路規(guī)劃五縱七橫的一條橫向線。起點(diǎn)為山東青島市,終點(diǎn)為寧夏回族自治區(qū)銀川市,全長(zhǎng)1610km,是中國(guó)“十五”在建投資最大、線路最長(zhǎng)的國(guó)家級(jí)高速動(dòng)脈。該路雙向六車道,設(shè)計(jì)時(shí)速120km。途經(jīng)山東、河北、山西、陜西、寧夏5個(gè)省區(qū)
20、,是中國(guó)能源東送及出口的主要通道,對(duì)于加強(qiáng)西北內(nèi)陸和東部沿海之間的資源互通,促進(jìn)沿線地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展發(fā)揮著巨大作用。目前有部分建成高速公路,其它為一級(jí)或二級(jí)公路。</p><p> 青銀線河北段,全長(zhǎng)181.859km,主線以石家莊為中心,西接太原,東達(dá)濟(jì)南,是冀中平原的經(jīng)濟(jì)大動(dòng)脈和運(yùn)輸主。該路段東起冀魯交界的清河縣,西至石太高速公路鹿泉立交橋,途徑邢臺(tái)、石家莊兩個(gè)市的清河、南宮、威縣、新河、寧晉縣、趙縣、欒城縣
21、、元氏縣、鹿泉9個(gè)縣。</p><p><b> 2.2 設(shè)計(jì)范圍</b></p><p> 本設(shè)計(jì)是以青銀高速公路(K46+099.06)巖土工程勘察報(bào)告為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)一座擋土墻。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,交通量勢(shì)必快速增長(zhǎng),早期修建的高速公路勢(shì)必將不能滿足交通量快速增長(zhǎng)的要求。根據(jù)國(guó)家政治、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要高速公路在當(dāng)今社會(huì)發(fā)揮著重要的作用,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,生產(chǎn)建
22、設(shè)項(xiàng)目逐年增加,由此帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境破壞、安全生產(chǎn)隱患等逐漸增多,而擋土墻在其中發(fā)揮了重要作用。</p><p><b> 2.3 基本資料</b></p><p> 按一次建成雙向4車道高速公路的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),路基寬度為28m,計(jì)算行車速度為100km/h,公路一級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)橫斷面尺寸如下表所示:</p><p><b> 第3章
23、計(jì)算內(nèi)容</b></p><p><b> 3.1 設(shè)計(jì)資料</b></p><p> (1)擋土墻不受浸水影響,墻高m,頂部填土0.6m</p><p> (2)路基寬28m,路面寬19.5m</p><p> (3)荷載標(biāo)準(zhǔn):公路一級(jí)</p><p> (4)面板規(guī)格:
24、0.8m0.56m十字型混凝土板。板厚300mm ,混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30;</p><p> (5)筋帶:采用聚乙烯土工帶,帶寬為18mm,厚1.0mm,斷裂極限強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值MPa,抗拉容許應(yīng)力=50MPa,摩擦系數(shù);</p><p> (6)筋帶節(jié)點(diǎn)間距:,;</p><p> (7)填料:礫碎石類土,重度,內(nèi)摩擦角;</p><p>
25、 (8)地基:黃土,重度,內(nèi)摩擦角,黏聚力,地基承載力特征值;</p><p> (9)墻體采用矩形斷面,加筋體寬為10.0m;</p><p> (10)墻頂填料與加筋土填料相同。</p><p> 3.2 設(shè)計(jì)計(jì)算理論</p><p> 3.2.1 荷載組合</p><p> 加筋土擋土墻所承受的作
26、用(或荷載)及其組合如表3-1所示,本設(shè)計(jì)采用荷載組合Ⅱ。</p><p> 表3-1 常用作用(或荷載)</p><p> 3.2.2 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及整體穩(wěn)定性驗(yàn)算</p><p> 3.2.2.1 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)</p><p> (1)擋土墻的基礎(chǔ)類型,除特殊地基情況需采用樁基礎(chǔ)外,宜采用明挖基礎(chǔ)。明挖基礎(chǔ)宜設(shè)置在地質(zhì)情況較好的地基上
27、,當(dāng)?shù)鼗鶠樗绍浲翆訒r(shí),可采用換填、砂樁、攪拌樁等方法處理地基。擋土墻采用剛性基礎(chǔ)時(shí),基礎(chǔ)底部的擴(kuò)展部分不應(yīng)超過(guò)材料的剛性角。對(duì)于混凝土基礎(chǔ),剛性角不應(yīng)大于40°;對(duì)于片石、塊石、粗料石砌體基礎(chǔ),當(dāng)用M5以上砂漿砌筑時(shí),剛性角不應(yīng)大于35°,當(dāng)用M5及低于M5砂漿砌筑時(shí),剛性角不應(yīng)大于30°。擋土墻的基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土條形擴(kuò)展基礎(chǔ)時(shí),應(yīng)按照《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D62-2004
28、)的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)[4]。</p><p> (2)基礎(chǔ)的埋置深度應(yīng)符合下列規(guī)定:</p><p> 當(dāng)凍結(jié)深度小于或等于1.00m時(shí),基底應(yīng)在凍結(jié)線以下不小于0.25m,并應(yīng)符合基礎(chǔ)最小埋置深度不小于1.00m。</p><p> 當(dāng)凍結(jié)深度超過(guò)1.00m時(shí),基底最小埋置深度不小于1.25m,還應(yīng)將基底至凍結(jié)線0.25m深度范圍的地基土換填為弱凍脹材料。<
29、;/p><p> 受水流沖刷時(shí),應(yīng)按路基設(shè)計(jì)洪水頻率計(jì)算沖刷深度,基底置于局部沖刷線以下不小于1.00m。</p><p> 路塹式擋土墻的基礎(chǔ)頂面應(yīng)低于路塹邊溝底面不小于0.50m。</p><p> 在風(fēng)化層不厚的硬質(zhì)巖石地基上,基底宜置于基巖表面風(fēng)化層以下;在軟質(zhì)巖石地基上,基底最小埋置深度不小于1.00m。</p><p> (3
30、)建筑在斜坡地面的擋土墻,基礎(chǔ)前趾埋入地面的深度和距地表的水平距離應(yīng)符合表3-2。</p><p> 表3-2 斜坡地面基礎(chǔ)埋置條件</p><p> (4)明挖基礎(chǔ)的基坑面,應(yīng)設(shè)置不小于4%的排水橫坡。在濕陷性黃土地區(qū),應(yīng)采取消除濕陷或防止水流下滲的措施。</p><p> 3.2.2.2 地基計(jì)算</p><p> (1)擋土墻
31、地基承載力計(jì)算時(shí),傳至基礎(chǔ)底面上的作用(或荷載)效應(yīng),宜按正常使用極限狀態(tài)下作用(或荷載)效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合,相應(yīng)的抗力采用地基承載力特征值。計(jì)算擋土墻及地基穩(wěn)定時(shí),荷載效應(yīng)應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下的作用(或荷載)效應(yīng)組合。計(jì)算基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的作用(或荷載)效應(yīng)、配置鋼筋、驗(yàn)算材料強(qiáng)度時(shí),作用(或荷載)效應(yīng)應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)下的作用(或荷載)效應(yīng)組合。</p><p> (2)擋土墻明挖基礎(chǔ)底面的壓應(yīng)力可按下列公式計(jì)算:&
32、lt;/p><p><b> (3-1)</b></p><p><b> (3-2)</b></p><p><b> (3-3)</b></p><p> 公式(3-1)及公式(3-2)的使用條件為:</p><p><b> (3-
33、4)</b></p><p> 式中:——采用作用(或荷載)效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合的基底邊緣最大壓應(yīng)力值(kPa);</p><p> ——采用作用(或荷載)效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合的基底邊緣最小壓應(yīng)力值(kPa);</p><p> ——采用作用(或荷載)效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí),作用于基底上的垂直力(kN/m);</p><p> ——基礎(chǔ)地面每延米
34、的面積,即基礎(chǔ)寬度;</p><p> ——基礎(chǔ)底面寬度,對(duì)于傾斜地基為其斜寬(m);</p><p> ——基底合力的偏心距(m);</p><p> ——采用作用(或荷載)效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)組合時(shí),作用于基底形心的彎矩(MPa)。</p><p> (3)設(shè)置在巖石地基上的擋土墻明挖基礎(chǔ),當(dāng)時(shí),不計(jì)基底承受拉應(yīng)力,僅按受壓區(qū)計(jì)算最大壓應(yīng)力,
35、可按下列公式計(jì)算:</p><p><b> (3-5)</b></p><p><b> (3-6)</b></p><p> 垂直于基底面的合力對(duì)受壓邊緣的力臂,可按下式計(jì)算:</p><p><b> (3-7)</b></p><p>
36、 (4)垂直于基礎(chǔ)底面的合力偏心距應(yīng)符合表3-3的規(guī)定。</p><p> 表3-3 垂直于基礎(chǔ)底面的合力的偏心距限制</p><p> 注:巖石地基上的擋土墻,在荷載組合Ⅰ作用下,當(dāng)滿足地基承載力特征值與穩(wěn)定性要求時(shí),合力的偏心不受限制。</p><p> (5)擋土墻地基的承載力特征值,應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)、原位測(cè)試、荷載試驗(yàn),調(diào)查、對(duì)比鄰近已建構(gòu)造物的地基承載
37、力資料及經(jīng)驗(yàn)、理論公式的計(jì)算數(shù)據(jù),綜合分析后確定。</p><p> (6)擋土墻基礎(chǔ)底面置于軟土地基上時(shí),可按下式計(jì)算基底最大壓應(yīng)力值:</p><p><b> (3-8)</b></p><p> 式中:h——基底埋置深度(m),當(dāng)受水流沖刷時(shí),由一般從沖刷線算起;</p><p> z——基底到軟土層頂面
38、的距離(m);</p><p> p——基底平均壓應(yīng)力(kPa);</p><p> ——土中附加壓力系數(shù);</p><p> ——深度(h+z)之間各土層的換算重度(kN/m³);</p><p> ——基底以上土的重度(kN/m³),地下水位以下為浮重度;</p><p> P——基礎(chǔ)
39、寬度(m)。</p><p> (7)地基承載力特征值提高系數(shù)k,可按表3-4的規(guī)定確定。</p><p> 表3-4 地基承載力特征值的提高系數(shù)</p><p> 注:地基承載力特征值小于150kPa的地基,對(duì)于序號(hào)第二項(xiàng)情況,k=1.0;對(duì)于序號(hào)第三項(xiàng)情況k=1.25。</p><p> (8)基礎(chǔ)底面最大壓應(yīng)力值,應(yīng)符合下式要求
40、:</p><p><b> (3-9)</b></p><p> 式中:——經(jīng)基礎(chǔ)埋深修正后的地基承載力特征值(kPa);</p><p> k——地基承載力特征值提高系數(shù)。</p><p> 3.2.2.3 穩(wěn)定性驗(yàn)算</p><p> (1)擋土墻的滑動(dòng)穩(wěn)定方程與抗滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)可
41、按下列公式計(jì)算:</p><p><b> ①滑動(dòng)穩(wěn)定方程:</b></p><p><b> (3-10)</b></p><p> 式中:G——墻身重力、基礎(chǔ)重力、基礎(chǔ)上填土的重力及作用于墻頂?shù)钠渌Q向荷載的標(biāo)準(zhǔn)值(kN),浸水擋土墻的浸水部分應(yīng)計(jì)入浮力;</p><p> Ey——墻后
42、主動(dòng)土壓力標(biāo)準(zhǔn)值的豎向分量(kN);</p><p> ——墻后主動(dòng)土壓力標(biāo)準(zhǔn)值的水平分量(kN);</p><p> ——墻前被動(dòng)土壓力標(biāo)準(zhǔn)值的水平分量(kN),當(dāng)為浸水擋土墻時(shí),0;</p><p> ——基底傾斜角(°),基底水平時(shí);</p><p> ——基底與地面間摩擦系數(shù),當(dāng)缺乏可靠試驗(yàn)資料時(shí),可按表3-5的規(guī)定
43、采用;</p><p> 、——主動(dòng)土壓力分項(xiàng)系數(shù)、墻前被動(dòng)土壓力分項(xiàng)系數(shù)。</p><p> ?、诳够瑒?dòng)穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算公式:</p><p><b> (3-11)</b></p><p> 式中:N——基底上作用力的合力標(biāo)準(zhǔn)值的豎向分量(kN),浸水擋土墻應(yīng)計(jì)入浸水部分的浮力;</p><p&
44、gt; ——墻前被動(dòng)土壓力標(biāo)準(zhǔn)值水平分量的0.3倍(kN)。</p><p> 表3-5 基底與基底土間的摩擦系數(shù)</p><p> (2)采用傾斜基底的擋土墻,還需驗(yàn)算沿墻踵處地基土水平面滑動(dòng)的穩(wěn)定性,其滑動(dòng)穩(wěn)定方程與抗滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)可按下列公式計(jì)算:</p><p><b> ?、倩瑒?dòng)穩(wěn)定方程:</b></p><p
45、><b> (3-12)</b></p><p> 式中:——擋土墻基底水平投影寬度(m);</p><p> ——地基土的內(nèi)摩擦系數(shù),;</p><p> ——地基土的內(nèi)摩擦角;</p><p> c——地基土的粘聚力(kN/m);</p><p> G——作用于基底水平滑動(dòng)面
46、上的墻身重力、基礎(chǔ)重力、基礎(chǔ)上填土的重力、作用于墻頂?shù)钠渌Q向荷載及傾斜基底與滑動(dòng)面間的土楔的重力(kN)的標(biāo)準(zhǔn)值,浸水擋土墻的浸水部分應(yīng)計(jì)入浮力。</p><p> ?、诳够瑒?dòng)穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算公式:</p><p><b> (3-13)</b></p><p> 傾斜基底與水平滑動(dòng)面間的土楔重力標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計(jì)算:</p>&
47、lt;p><b> (3-14)</b></p><p> 式中:N——基底上作用力的合力標(biāo)準(zhǔn)值的豎向分量(kN),浸水擋土墻應(yīng)計(jì)入浸水部分的浮力;</p><p> ——地基土(巖)的重度,透水性的水下地基土為浮重(kN/m3)。</p><p> (3)擋土墻的傾覆穩(wěn)定方程與抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)可按下列公式計(jì)算:</p>
48、<p><b> ①傾覆穩(wěn)定方程:</b></p><p><b> (3-15)</b></p><p> 式中:——墻身重力、基礎(chǔ)重力、基礎(chǔ)上填土的重力及作用于墻頂?shù)钠渌Q向荷載的合力重心到墻趾的距離(m);</p><p> ——墻后主動(dòng)土壓力的豎向分量到墻趾的距離(m);</p>
49、<p> Zy——墻后主動(dòng)土壓力的水平分量到墻趾的距離(m);</p><p> ——墻前被動(dòng)土壓力的水平分量到墻趾的距離(m)。</p><p> ?、诳箖A覆穩(wěn)定系數(shù)計(jì)算公式:</p><p><b> (3-16)</b></p><p> (4)驗(yàn)算擋土墻的抗滑動(dòng)和抗傾覆穩(wěn)定時(shí),穩(wěn)定系數(shù)不應(yīng)小于
50、表3-6的規(guī)定。</p><p> 表3-6 抗滑動(dòng)和抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)</p><p> 注:①大于適宜墻高時(shí),穩(wěn)定系數(shù)宜大于表中所列值,相同填料下,穩(wěn)定系數(shù)宜隨墻高增大而增大;</p><p> ?、诖笥谶m宜墻高時(shí),相同墻高下,穩(wěn)定系數(shù)宜根據(jù)填料的粘聚力c取值:粘聚力小者取較小值;粘聚力大者取較大值。</p><p> (5)適宜于不良
51、土質(zhì)地基、表土下為傾斜基巖地基及斜坡上的擋土墻,應(yīng)對(duì)擋土墻地基及填土的整體穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算,其穩(wěn)定系數(shù)不應(yīng)小于1.25。</p><p> (6)擋土墻設(shè)計(jì)為滑動(dòng)穩(wěn)定控制時(shí),可采取下列增加抗滑動(dòng)穩(wěn)定性措施:</p><p><b> ?、俨捎脙A斜基底;</b></p><p> ?、诓捎猛够祝箲?yīng)設(shè)置在堅(jiān)實(shí)地基上;</p>&l
52、t;p> ?、劭捎?jì)入墻前被動(dòng)土壓力;</p><p><b> ?、懿捎脴痘A(chǔ)。</b></p><p> (7)擋土墻設(shè)計(jì)為傾覆穩(wěn)定控制時(shí),可采用下列增加抗傾覆穩(wěn)定措施:</p><p> ①擴(kuò)展擋土墻基礎(chǔ)的前趾,當(dāng)剛性基礎(chǔ)的前趾擴(kuò)展受到剛性角限制時(shí),可采用配筋擴(kuò)展基礎(chǔ);</p><p> ②調(diào)整墻面、墻背
53、坡度;</p><p> ?、鄹淖儔ι硇问剑刹捎煤庵厥?、扶壁式等抗傾覆穩(wěn)定性較強(qiáng)的擋土墻形式。</p><p> 3.2.3 軸向力偏心距</p><p> (1)擋土墻墻身或基礎(chǔ)為圬工構(gòu)件時(shí),偏心受壓構(gòu)件計(jì)算截面上的軸向力偏心距e0(m),應(yīng)符合表3-7的規(guī)定:</p><p><b> (3-17)</b>
54、</p><p> 式中:Md——在某一類作用(或荷載)組合下,作用(或荷載)對(duì)計(jì)算截面形心的總力矩設(shè)計(jì)值(kN·m);</p><p> Nd——在某一類作用(或荷載)組合下,作用于計(jì)算截面上的軸向力合力的設(shè)計(jì)值(kN)。</p><p> 表3-7 圬工擋土墻截面上軸向力合力偏心距的限值</p><p> 注:B為沿力矩
55、轉(zhuǎn)動(dòng)方向的矩形計(jì)算截面寬度(m)。</p><p> (2)在巖土地基上,垂直于擋土墻墻長(zhǎng)方向的基礎(chǔ)為臺(tái)階形布置,可按臺(tái)階基礎(chǔ)底面的水平投影計(jì)算基底應(yīng)力及作用于基底上軸向合力的偏心距。</p><p> 3.2.4 內(nèi)部穩(wěn)定性驗(yàn)算</p><p> (1)加筋體頂面上填土的計(jì)算分界面,應(yīng)為通過(guò)加筋體墻面頂端的水平面(如圖3-1),該面以上的填土自重應(yīng)作為加筋
56、體上的填土重力,其大小可按下式換算成等待均布土層厚度計(jì)算:</p><p><b> (3-18)</b></p><p> 式中:——墻頂填土重力換算等代均布土層厚度(m),當(dāng)時(shí),應(yīng)??;</p><p> ——加筋體頂面填土的邊坡坡率;</p><p><b> ——加筋體墻高;</b>&
57、lt;/p><p> ——邊坡坡腳至面板的水平距離();</p><p> ——加筋體以上路堤的高度()。</p><p> (2)車輛荷載作用在擋土墻墻后填土上所引起的附加土體側(cè)壓力,可按下式換算成等代均布土層厚度計(jì)算:</p><p><b> (3-19)</b></p><p> 式
58、中:——車輛荷載換算等代均布土層厚度(m);</p><p> ——墻后填料的重度();</p><p> ——車輛附加荷載標(biāo)準(zhǔn)值(),可按表3-8的規(guī)定采用;</p><p> (3)浸水加筋土擋土墻設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)入水的浮力:</p><p> ①筋帶斷面設(shè)計(jì)采用低水位時(shí)的浮力。</p><p>
59、②地基應(yīng)力驗(yàn)算采用低水位時(shí)的浮力或不考慮浮力;加筋體的滑動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)算、傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算,采用設(shè)計(jì)水位時(shí)的浮力。</p><p> ?、燮渌闆r采用最不利水位時(shí)的浮力。</p><p> (4)加筋體活動(dòng)區(qū)與穩(wěn)定區(qū)的分界面可采用簡(jiǎn)化破裂面。簡(jiǎn)化破裂面上部的豎直部分與墻面板背面的距離為;簡(jiǎn)化破裂面下部的傾斜面部分與水平面的夾角β為,簡(jiǎn)化破裂面上、下兩部分的高度、,可按下式計(jì)算:</p>
60、<p><b> (3-20)</b></p><p><b> (3-21)</b></p><p> 式中:——簡(jiǎn)化破裂面前的破棱體頂面寬度;</p><p> ——加筋體填料的內(nèi)摩擦角(°),當(dāng)填料為細(xì)粒土?xí)r,采用綜合內(nèi)摩擦角;</p><p> H——加筋體
61、高度(m)。</p><p> (5)加筋體頂面有水平荷載作用時(shí),深度處,面板后的水平向壓應(yīng)力及水平荷載影響深度,可按下式計(jì)算:</p><p> 式中:——水平荷載作用下,深度處的水平向的壓應(yīng)力(kPa),時(shí),;</p><p> ——單位墻長(zhǎng)頂面的水平荷載(kN/m);</p><p> ——水平荷載影響深度(m);</p&
62、gt;<p> ——第i單元結(jié)點(diǎn)至加筋體頂面的豎直距離(m)。</p><p> (6)加筋體內(nèi)部穩(wěn)定驗(yàn)算時(shí),土壓力系數(shù)可按下式計(jì)算:</p><p> 式中:——加筋體內(nèi),深度處土壓力系數(shù);</p><p> ——靜止土壓力系數(shù);</p><p> ——主動(dòng)土壓力系數(shù);</p><p> —
63、—第i單元結(jié)點(diǎn)至加筋體頂面的垂直距離(m)。</p><p> (7)加筋土填料作用于墻面板上的水平土壓應(yīng)力,可按下式計(jì)算:</p><p> 墻后非浸水加筋體時(shí):</p><p><b> (3-25)</b></p><p> 墻后為浸水加筋體時(shí):</p><p><b>
64、 (3-26)</b></p><p> 式中:——第i層筋帶距墻頂?shù)母叨?m);</p><p> ——加筋體填料重度();</p><p> ——加筋體填料飽和重度();</p><p> ——深度處的水平土壓應(yīng)力(kPa);</p><p> ——計(jì)算土壓力系數(shù)。</p>&l
65、t;p> (8)加筋體頂面以上,填土重力換算均布土層厚度所引起的墻面板上的水平土壓應(yīng)力(kPa),可按下式計(jì)算:</p><p><b> (3-27)</b></p><p> 式中:——墻頂填料重度換算等代均布土層厚度(m);</p><p> ——墻頂填土的重度(kN/m³)。</p><p&g
66、t; (9)永久荷載重力作用下,拉筋所在位置的豎直壓應(yīng)力可按下式計(jì)算:</p><p><b> (3-28)</b></p><p> 式中:——在層深度處,作用于筋帶上的豎直壓應(yīng)力(kPa);</p><p> ——加筋體的重度(),當(dāng)為浸水擋土墻時(shí),應(yīng)按最不利水位上下的不同重度分別計(jì)入。</p><p>
67、 (10)車輛(或人群)附加荷載作用下,墻面板上的附加水平土壓應(yīng)力(kPa),可按下式計(jì)算:</p><p><b> (3-29)</b></p><p> 附加荷載作用下,加筋體深度處的附加豎直壓應(yīng)力(kPa),可按下式計(jì)算。</p><p> 附加荷載邊緣在填土內(nèi)的擴(kuò)散線與加筋體深度處的水平線的交點(diǎn)為D點(diǎn)。當(dāng)D點(diǎn)進(jìn)入加筋體活動(dòng)區(qū)時(shí):
68、</p><p><b> (3-30)</b></p><p> 當(dāng)D點(diǎn)未進(jìn)入加筋體活動(dòng)區(qū)時(shí):</p><p><b> (3-31)</b></p><p> 加筋體深度處,附加豎直壓應(yīng)力的擴(kuò)散寬度(m),可按下式計(jì)算:</p><p> 式中:——車輛(或人群
69、)附加荷載換算等代均布土層厚度(m);</p><p> ——加筋體計(jì)算時(shí),附加荷載的布置寬度(m),可取路基全寬;</p><p> ——面板背面至路基邊緣的水平距離(m)。</p><p> (11)計(jì)算筋帶抗拔力時(shí),不計(jì)基本可變荷載的作用效應(yīng)。一個(gè)筋帶結(jié)點(diǎn)的抗拔穩(wěn)定性,可按下列公式驗(yàn)算:</p><p> 式中:——結(jié)構(gòu)重要性系
70、數(shù);</p><p> ——層深度處,筋帶所承受的水平拉力設(shè)計(jì)值(kN);</p><p> ——層深度處,筋帶所承受的水平拉力(kN);</p><p> ——層深度處,面板上的水平土壓力(kPa)及水平壓應(yīng)力,包括和,墻頂有水平荷載作用時(shí),還包括;</p><p> ——加筋體及墻頂填土主動(dòng)土壓力或附加荷載土壓力的分項(xiàng)系數(shù);<
71、;/p><p> ——永久荷載重力作用下,層深度處,筋帶有效長(zhǎng)度所提供的抗拔力(kN);</p><p> ——筋帶抗拔力計(jì)算調(diào)節(jié)系數(shù),可按下表3-9的規(guī)定采用;</p><p> ——筋帶結(jié)點(diǎn)水平間距(m);</p><p> ——筋帶結(jié)點(diǎn)垂直間距(m);</p><p> ——填料與筋帶間的似摩擦系數(shù),由實(shí)驗(yàn)
72、確定;</p><p> ——結(jié)點(diǎn)上的筋帶總寬度(m);</p><p> ——筋帶在穩(wěn)定區(qū)內(nèi)的有效錨固長(zhǎng)度(m)。</p><p> 表3-9 筋帶抗拔力計(jì)算調(diào)節(jié)系數(shù)表</p><p> (12)筋帶長(zhǎng)度可按下式計(jì)算:</p><p><b> (3-34)</b></p>
73、<p> 活動(dòng)區(qū)的筋帶長(zhǎng)度可按下式計(jì)算:</p><p><b> (3-35)</b></p><p> 式中:——第i層筋帶總長(zhǎng)度;</p><p> ——第i層筋帶在加筋體活動(dòng)區(qū)內(nèi)的長(zhǎng)度(m);</p><p> ——簡(jiǎn)化破裂面的上段高度(m);</p><p>&l
74、t;b> ——加筋體高度;</b></p><p> ——填料內(nèi)摩擦角(°)。</p><p> (13)筋帶截面的抗拉承載力驗(yàn)算宜符合下式:</p><p><b> (3-36)</b></p><p> 式中:A——筋帶截面的有效凈截面積();</p><p
75、> ——筋帶材料抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(MPa);</p><p> ——各類筋帶材料的抗拉性能分項(xiàng)系數(shù),均取等于1.25;</p><p> ——筋帶材料抗拉計(jì)算調(diào)節(jié)系數(shù), 當(dāng)為鋼筋混凝土帶時(shí),受拉鋼筋的含筋率應(yīng)小于2.0%。</p><p> (14)墻面板設(shè)計(jì)宜符合下列規(guī)定:</p><p> ?、僮饔糜趩螇K墻面板上的土壓力,可按
76、均布分布;</p><p> ?、趬γ姘蹇勺鳛閮啥送馍斓暮?jiǎn)支板,應(yīng)沿豎直方向和水平方向分別計(jì)算作用效應(yīng);</p><p> ?、蹓γ姘迮c筋帶聯(lián)結(jié)部分的鋼筋布置或構(gòu)建強(qiáng)度宜適當(dāng)加強(qiáng);</p><p> ?、茕摻罨炷撩姘宓呐浣钣?jì)算,應(yīng)按相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。</p><p> (15)全墻抗拔穩(wěn)定性驗(yàn)算宜按以下規(guī)定執(zhí)行:</p><
77、;p> ①當(dāng)墻高小于或等于12m時(shí),應(yīng)符合下式的規(guī)定:</p><p><b> (3-37)</b></p><p> 式中:——全強(qiáng)抗拔穩(wěn)定系數(shù);</p><p> ——各層拉筋所產(chǎn)生的摩擦力總和;</p><p> ——各層拉筋承擔(dān)的水平拉力總和。</p><p> 本計(jì)算
78、公式的作用(或荷載)分項(xiàng)系數(shù),均取等于1.0。</p><p> ?、诋?dāng)墻高大于12m時(shí),除應(yīng)符合上式的規(guī)定,還應(yīng)符合下式的規(guī)定:</p><p><b> (3-38)</b></p><p> 加筋體破裂鍥體及其上荷載作用下的水平滑力(kN),按下式計(jì)算:</p><p><b> (3-39)<
79、;/b></p><p> 被潛在破裂面所截割的第j層筋帶的抗拔力容許值(kN),按下式計(jì)算:</p><p><b> (3-40)</b></p><p> 被潛在破裂面所截割的第j層筋帶容許拉力(kN),按下式計(jì)算:</p><p><b> (3-41)</b></p&g
80、t;<p> 式中:——被潛在破裂面所截割的第j層筋帶的有效拉力,應(yīng)取與中的較小者(kN);</p><p> ——加筋體上的附加荷載(kN/m);</p><p> ——加筋體破裂楔體重力(kN/m);</p><p> ——破裂面與墻角的夾角(°);</p><p> ——加筋體內(nèi)深度處的豎直壓應(yīng)力(kP
81、a);</p><p> ——第j單元筋帶的有效截面積();</p><p> ——筋帶寬度(m);</p><p> ——第j單元筋帶的有效錨固長(zhǎng)度(m)。</p><p> (16)加筋土擋土墻的抗滑動(dòng)整體穩(wěn)定系數(shù),可按下式計(jì)算:</p><p><b> (3-42)</b><
82、;/p><p> 式中:——第i土條的黏結(jié)力(kPa);</p><p> ——第i土條弧長(zhǎng)(m);</p><p> ——第i土條重力(kN);</p><p> ——第i土條滑動(dòng)弧的法線與豎直線的夾角(°);</p><p> ——第i土條滑動(dòng)面處的內(nèi)摩擦角(°)。</p>
83、<p> 作用(或荷載)組合Ⅰ~Ⅲ時(shí),加筋土擋土墻的整體滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)均應(yīng)符合下式規(guī)定:</p><p><b> (3-43)</b></p><p><b> 3.3 設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p> 本例加筋土擋土墻墻高不大于12m,內(nèi)部穩(wěn)定性可采用應(yīng)力分析法計(jì)算。</p><
84、p> 3.3.1 筋帶受力計(jì)算</p><p> (1)加筋體上填土重力換算為等代均布土層厚度的計(jì)算</p><p> 由圖可知:m,m,,m,則等代均布土層厚度按公式(3-18)計(jì)算:</p><p><b> 因,故取。</b></p><p> (2)車輛荷載換算為等代均布土層厚度按公式(3-19
85、)計(jì)算:</p><p> 當(dāng)墻高時(shí),;當(dāng)墻高時(shí),;當(dāng)墻高,由內(nèi)插法可得,則。</p><p> (3)筋帶所受拉力計(jì)算</p><p> 本設(shè)計(jì)中,筋帶所受拉力包括三部分,即車輛荷載、墻頂路堤填土和墻后填料引起的筋帶拉力(如圖3-2),計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3-10:</p><p> 3.3.2 內(nèi)部穩(wěn)定計(jì)算</p><
86、;p> 3.3.2.1 筋帶設(shè)計(jì)斷面計(jì)算</p><p> 已知筋帶斷裂強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為220MPa,筋帶厚度為1mm,則取筋帶抗拉計(jì)算</p><p> 調(diào)節(jié)系數(shù),筋帶抗拉性能分項(xiàng)系數(shù),計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3-11:</p><p><b> (2)筋帶長(zhǎng)度計(jì)算</b></p><p> 按公式(3-20)、(3
87、-21)計(jì)算各層筋帶在活動(dòng)區(qū)、錨固區(qū)的長(zhǎng)度及總長(zhǎng)。本例設(shè)加筋體為矩形斷面,各層筋帶長(zhǎng)度均為10m。</p><p> 簡(jiǎn)化破裂面的垂直部分距面板背部的水平距離為:;</p><p> 簡(jiǎn)化破裂面下段高度:(m);</p><p> 簡(jiǎn)化破裂面上段高度:(m)。</p><p> (3)抗拔穩(wěn)定性計(jì)算</p><p&
88、gt; 由表3-12可知,各層筋帶的作用效應(yīng)組合值均小于抗力值,滿足筋帶抗拔穩(wěn)定的需要。</p><p> 表3-12 抗拔穩(wěn)定性計(jì)算</p><p> 由于墻高等于8m<12m,故取分項(xiàng)系數(shù)均為1,按公式(3-37)計(jì)算全墻抗拔穩(wěn)定系數(shù):</p><p> 滿足對(duì)全墻抗拔穩(wěn)定性的規(guī)定。</p><p> 3.3.3 外部穩(wěn)
89、定計(jì)算 </p><p> 3.3.3.1 基礎(chǔ)底面地基應(yīng)力驗(yàn)算</p><p> 路堤式擋土墻上的車輛附加荷載的布置范圍為路堤全寬度,地基應(yīng)力驗(yàn)算時(shí)的作用力系(如圖3-3)。</p><p> 地基應(yīng)力驗(yàn)算時(shí),地基上的作用效應(yīng)采用正常使用極限狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)組合,地基承載力采用特征值[6]。</p><p> 作用于地基的力系計(jì)算如下
90、:</p><p><b> ?、倩酌嫔洗怪绷</b></p><p> 由圖3-3算出各填土分塊的重量:</p><p><b> (kN/m)</b></p><p><b> (kN/m)</b></p><p><b> (
91、kN/m)</b></p><p><b> 基底面上垂直力為:</b></p><p><b> (kN/m)</b></p><p> ②墻背AB上的水平土壓力E</p><p> 路基頂面A處的水平土壓力:</p><p><b> (k
92、Pa)</b></p><p> 基底面B點(diǎn)處水平土壓應(yīng)力:</p><p><b> (kPa)</b></p><p><b> 水平土壓力:</b></p><p><b> (kN/m)</b></p><p><b&g
93、t; 水平土壓力作用點(diǎn):</b></p><p><b> (m)</b></p><p> ?、矍蟾髁?duì)基地重心O點(diǎn)的力矩</p><p> ④基底合力偏心距及地基應(yīng)力按公式(3-1)、(3-2)計(jì)算:</p><p> 地基承載力特征值的提高系數(shù)在組合I時(shí)取1.0,故修正后黃土的地基承載力特征值為
94、:。因?yàn)?,所以故地基承載力不滿足要求,必須對(duì)地基進(jìn)行處理。</p><p> 3.3.3.2 基底滑動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)算</p><p> 荷載組合II時(shí)抗滑穩(wěn)定系數(shù);加筋體與地基的摩擦系數(shù);不計(jì)墻前被動(dòng)土壓力。</p><p> ?、倩瑒?dòng)穩(wěn)定方程按公式(3-10)計(jì)算:</p><p> ②抗滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)按公式(3-11)計(jì)算:</p&
95、gt;<p> 由上①、②驗(yàn)算結(jié)果知:加筋體基底滑動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)算滿足要求。</p><p> 3.3.3.3 傾覆穩(wěn)定驗(yàn)算</p><p> 作用于墻體的力系與基底滑動(dòng)驗(yàn)算時(shí)相同。當(dāng)為荷載組合II時(shí),要求的傾覆穩(wěn)定系數(shù);不計(jì)墻前被動(dòng)土壓力(如圖3-4)。</p><p> ?、偾蟾髁?duì)墻趾點(diǎn)的力矩</p><p> ?、趦A覆
96、穩(wěn)定方程按公式(3-15)計(jì)算:</p><p> ?、蹆A覆穩(wěn)定系數(shù)按公式(3-16)計(jì)算:</p><p> 由上②、③驗(yàn)算結(jié)果知:加筋體的抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算滿足要求。</p><p> 3.3.3.4 整體滑動(dòng)穩(wěn)定驗(yàn)算</p><p> 最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的位置,由經(jīng)驗(yàn)得知,設(shè)定圓弧滑動(dòng)面時(shí),最不利圓心位置常位于如圖所示區(qū)域內(nèi),但比較精確
97、的位置需試算確定。一般采用網(wǎng)格法,逐步逼近最不利圓心位置,求出其整體穩(wěn)定系數(shù),即滿足整體滑動(dòng)穩(wěn)定性。對(duì)于本設(shè)計(jì),任取一點(diǎn)作為假定最危險(xiǎn)滑動(dòng)面的圓心如圖3-4。計(jì)算結(jié)果如表3-13所示。</p><p> 整體滑動(dòng)穩(wěn)定系數(shù)按公式(3-43)計(jì)算:</p><p> 整體滑動(dòng)穩(wěn)定性滿足要求。</p><p><b> 第4章 地基處理</b>
98、;</p><p> 4.1 石灰樁的原理及分類</p><p> 石灰樁施工方法是在軟土地基中成孔之后填入適當(dāng)粒度的生石灰并逐段夯實(shí)成為柱狀樁體的一種地基加固方法。由于生石灰與地基中的水、土產(chǎn)生一系列化學(xué)、物理作用,使土的結(jié)構(gòu)得到改良,土中水含量大大降低,并伴隨膨脹壓力擠密土體。又由于樁體結(jié)硬后強(qiáng)度遠(yuǎn)高于樁間土,從而使樁間土與樁體構(gòu)成的復(fù)合地基的承載力提高,沉降減少。因此,石灰樁施
99、工方法是一種較簡(jiǎn)易而又經(jīng)濟(jì)的地基加固方法[7]。</p><p> 按用料特征和施工工藝分類的方法如下:</p><p> (1)石灰樁法(或叫塊灰灌入法)</p><p> 石灰樁法是采用鋼套管成孔,然后在孔中灌入新鮮生石灰塊,或在生石灰塊中摻入適量的水硬性摻合料粉煤灰和火山灰,一般的經(jīng)驗(yàn)配合比為8:2或7:3。在拔管的同時(shí)進(jìn)行振密或搗密。利用生石灰吸取樁周
100、土中水分進(jìn)行水化反應(yīng),此時(shí)生石灰的吸水、膨脹、發(fā)熱及離子交換作用,使樁四周土體的含水量降低、孔隙比減小,使土體擠密和樁柱體硬化。樁和樁間土共同承受荷載,稱為一種復(fù)合地基。</p><p> (2)石灰柱法(也叫粉灰攪拌法)</p><p> 石灰柱法是粉體噴射攪拌法的一種。所用的原料是石灰粉,通過(guò)特制的攪拌機(jī)將石灰粉與原位軟土攪拌均勻,促使軟土硬結(jié),形成石灰柱。</p>
101、<p> (3)石灰漿壓力噴注法</p><p> 石灰漿壓力噴注法是壓力注漿法的一種,它是采用壓力將石灰漿或石灰——粉煤灰漿噴注于地基土的孔隙內(nèi)或預(yù)先鉆好的鉆孔內(nèi),使灰漿在地基中擴(kuò)散和硬凝,形成不透水的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層,從而達(dá)到加固目的。此法可用于處理膨脹土,借以減少膨脹潛勢(shì)和隆起,加固破壞的堤岸岸坡,整治易松動(dòng)下沉的鐵路路基等。</p><p> 本設(shè)計(jì)采用第一種方法:石灰樁
102、法[8]。</p><p><b> 4.2 加固機(jī)理</b></p><p> 石灰樁的加固機(jī)理可從樁間土、樁身和復(fù)合地基三方面進(jìn)行分析。</p><p> 4.2.1 樁間土加固機(jī)理</p><p> 石灰樁成孔過(guò)程中,對(duì)樁間土的擠密及生石灰吸水發(fā)生的消化反應(yīng)、膠凝反應(yīng),均能改善樁間土的結(jié)構(gòu),提高土體強(qiáng)度
103、。</p><p><b> (1)成孔擠密</b></p><p> 石灰樁施工時(shí)是由振動(dòng)鋼管下沉而成孔,使樁間土產(chǎn)生擠壓和排土作用,其擠密效果與土質(zhì)、上覆壓力及地下水狀況等有密切關(guān)聯(lián)。一般地基土的滲透性愈大,打樁擠密效果愈好;地下水位以上比地下水位以下吉米效果更好。然而,對(duì)靈敏度高的飽和軟弱粘土,成樁過(guò)程中非但不能擠密樁間土,而且還會(huì)破壞土的結(jié)構(gòu),促使土的強(qiáng)度
104、降低。室內(nèi)模擬試驗(yàn)表明:對(duì)于飽和軟粘土,石灰樁成樁后,地面隆起占總灌灰體積的70%~90%,如加上側(cè)向擠出,則成樁過(guò)程中樁對(duì)軟粘土擠密效果更小[9]。</p><p><b> (2)膨脹擠密</b></p><p> 生石灰樁打入土中,首先發(fā)生消化反應(yīng),吸水、發(fā)熱、產(chǎn)生體積膨脹,直到樁內(nèi)的毛細(xì)吸力達(dá)到平衡為止,使樁間土產(chǎn)生強(qiáng)大的擠壓力,這對(duì)地下水位以下軟粘土的擠
105、密起主導(dǎo)作用。生石灰體積膨脹的主要原因是故體崩解和孔隙體積增大、顆粒比表面積增大,表面附著物增多,使固體顆粒體積也增大。體積膨脹與生石灰磨細(xì)度、水灰比、熟化溫度高時(shí)體積膨脹也大;有效鈣含量高的石灰體積膨脹大。測(cè)試結(jié)果表明:根據(jù)生石灰質(zhì)量高低,在自然狀態(tài)下熟化后其體積增到原來(lái)的1.5~3.5倍。</p><p><b> (3)脫水?dāng)D密</b></p><p> 軟
106、粘土的含水量一般為40%~80%,即每公斤CaO需要0.64kg水才能使CaO水化完全。同時(shí),由于反應(yīng)中放出大量熱量提高了地基土的溫度,實(shí)測(cè)樁間土的溫度在以上,使土產(chǎn)生一定的汽化脫水。從而使土中含水量下降,孔隙比減小,土顆??繑n擠密,加固區(qū)內(nèi)的地下水位也有一定的下降。</p><p><b> (4)膠凝作用</b></p><p> 膠凝作用是生石灰加固土的主要
107、作用,是土和生石灰中的、、CaO反應(yīng)生成水化物,使生石灰中產(chǎn)生硅酸鹽材料、土產(chǎn)生化學(xué)固結(jié)現(xiàn)象,石灰樁的長(zhǎng)期強(qiáng)度得到增長(zhǎng)。</p><p> 石灰樁加固地基后,含量與pH值明顯增加,它的礦物組成和有機(jī)質(zhì)含量不變。某些物質(zhì)與粘土顆粒產(chǎn)生水化硅酸鈣鹽,它使顆粒間膠凝,并使土團(tuán)粒變得較大,原是顆粒大小為1~4μ,加固后為10μ。這些都說(shuō)明土的結(jié)構(gòu)得到變化,并隨時(shí)間增加而強(qiáng)度增長(zhǎng)。</p><p>
108、;<b> (5)離子交換</b></p><p> 生石灰的與土顆粒陽(yáng)離子之間的交換及吸附現(xiàn)象,使土的物理性能發(fā)生變化,土的力學(xué)強(qiáng)度有所增長(zhǎng),產(chǎn)生使土加固[10]。</p><p> 4.2.2 樁身加固機(jī)理</p><p> 對(duì)單一的以生石灰作原料的石灰樁,當(dāng)生石灰水化后,石灰樁的直徑可膨脹到原來(lái)所填的生石灰塊屑體積的一倍,如充填
109、密實(shí)和純氧化鈣的含量很高,則生石灰密度可達(dá)1.1~1.2。</p><p> 生石灰吸水膨脹后仍存在著相當(dāng)多的孔隙,當(dāng)將脹發(fā)后相當(dāng)硬的石灰團(tuán)用手揉捏時(shí),水分就會(huì)被擠出來(lái),石灰塊會(huì)變成稠糊狀,這現(xiàn)象說(shuō)明過(guò)多地依靠石灰樁本身的強(qiáng)度,但很多試驗(yàn)證明石灰樁膨脹后的擠密作用使樁周土的孔隙比減少,土的含水量降低,形成一圈類似空心樁的較硬土外殼,它使土的強(qiáng)度提高。所以對(duì)這類樁其作用是使土擠密加固,而不是使樁起承重作用[11]
110、。</p><p> 在古老建筑中所挖出來(lái)的石灰樁里,曾發(fā)現(xiàn)過(guò)樁周呈硬殼而中間呈軟膏狀態(tài)。因此,對(duì)形成石灰樁的要求,應(yīng)能把四周土中的水吸干,而又要防止樁自身的軟化。所以防止石灰樁的軟化,就成為保證石灰樁質(zhì)量的中心研究課題。</p><p> 試驗(yàn)證明,為保證石灰樁樁身不產(chǎn)生軟化,必須要求石灰樁應(yīng)具有一定的初始密度,而且吸水過(guò)程中有一定的壓力限制其自由脹發(fā)。當(dāng)填充初始密度為1.17,上覆
111、壓力大于50kPa時(shí),石灰吸水并不軟化。也有采用較大的充盈系數(shù)(如1.6~1.7),提高石灰含量或縮短樁距來(lái)進(jìn)一步約束樁的脹發(fā)作用,也可以提高樁身的密實(shí)度;用砂填充石灰樁的孔隙,使脹發(fā)后的石灰樁本身比脹發(fā)前密實(shí);樁頂采用粘土封頂,可限制由于石灰膨脹而隆起,同樣可起到提高樁身的密實(shí)度的作用;采用摻合料(粉煤灰、火山灰、鋼渣或粘性土料)也可防止石灰樁軟心,粉煤灰的摻入量一般占石灰樁重量的15%~30%。</p><p&g
112、t; 當(dāng)樁身由生石灰和粉煤灰組成時(shí),由于生石灰與含有較多的、和的粉煤灰混合后,生石灰吸水膨脹,放熱及離子交換作用,促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)生成具有強(qiáng)度和水硬性的水化硅酸鈣,水化鋁酸鈣和水化鐵酸鈣,埋在土中的強(qiáng)度隨齡期增長(zhǎng)。這種方法既利用了工業(yè)廢料,又克服了石灰樁樁心軟化,還解決了石灰樁在地下水位以下的硬化問(wèn)題。</p><p> 試驗(yàn)分析結(jié)果,石灰樁樁體的滲透系數(shù)一般在之間。亦即相當(dāng)于細(xì)沙。由于石灰樁樁距較小(一般為2~
113、3倍樁體直徑);水平排水路徑很短,具有較好的排水固結(jié)作用。從建筑物沉降觀測(cè)記錄表明,建筑竣工開(kāi)始適使用,其沉降已基本穩(wěn)定,沉降速率在0.04mm/d左右[12]。</p><p> 4.2.3 復(fù)合地基</p><p> 由于石灰樁樁體具有較樁間土有更大的強(qiáng)度(抗壓強(qiáng)度約500kPa),在與樁間土形成復(fù)合地基中具有樁體作用。當(dāng)承受荷載時(shí),樁上將產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。根據(jù)國(guó)內(nèi)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),石灰
114、樁復(fù)合地基的樁間土應(yīng)力為2.5~5.0。</p><p><b> 4.3 理論設(shè)計(jì)</b></p><p><b> (1)樁徑</b></p><p> 石灰樁的樁徑一般在150mm~400mm,具體樁徑取決于成孔機(jī)管徑。常有200mm、300mm、350mm、400mm等。</p><p&
115、gt;<b> (2)樁距及布置</b></p><p> 樁距一般為3倍樁徑,樁距太大則約束力太小。平面布置可為梅花形或正方形。一般離樁的3~4倍樁徑外,原狀土得不到加固,故對(duì)大面積加固通常至少需要兩排護(hù)樁。</p><p><b> (3)樁長(zhǎng)</b></p><p> 樁的長(zhǎng)度取決于石灰樁的加固目的和上部結(jié)構(gòu)
116、條件。</p><p> 若石灰樁加固只是為了形成一個(gè)壓縮性較小的墊層,則樁長(zhǎng)可較小,一般可取2~4m。</p><p> 若加固目的是為了較少沉降,則就需要較長(zhǎng)的樁。如果為了解決深層滑動(dòng)問(wèn)題,也需較長(zhǎng)的樁,保證樁長(zhǎng)穿過(guò)滑動(dòng)面。</p><p><b> (4)樁數(shù)</b></p><p> 一般按中心受壓樁基礎(chǔ)
117、確定樁數(shù)n,</p><p><b> (4-1)</b></p><p> 式中:Q——作用于樁基上的垂直荷載;</p><p> G——樁基承臺(tái)自重和承土臺(tái)的土重;</p><p> ——單樁垂直允許承載力。</p><p><b> (5)承載力計(jì)算</b>&
118、lt;/p><p> ?、賳螛洞怪痹试S承載力</p><p><b> 當(dāng)樁身應(yīng)力時(shí),</b></p><p><b> (4-2)</b></p><p><b> (4-3)</b></p><p> 式中:——單樁荷載試驗(yàn)的允許承載力;<
119、/p><p> ——樁端土的允許承載力;</p><p> ——膨脹后單樁橫斷面面積;</p><p> ——樁周土的允許摩擦強(qiáng)度;</p><p> F——按土層分段的樁周表面積;</p><p> ——縱向彎曲系數(shù),對(duì)于中心受壓樁??;</p><p> ——樁料在四星期后的軸心抗壓強(qiáng)
120、度;</p><p> ——安全系數(shù),取1.5~2.0。</p><p> 試比較與的大小,取兩者較小值為單樁垂直允許承載力。</p><p> 對(duì)于樁身材料的組成不同,膨脹斷面積不同,且與壓載的大小有關(guān)。在4.9~14.7壓載下的膨脹率如下:</p><p> 純石灰樁:30%~50%;</p><p>
121、摻入20%或30%粉煤灰:26%~40%或22%~34%;</p><p> 摻入20%或30%火山灰:21.2%~35%或12%~26%;</p><p> 當(dāng)樁身應(yīng)力時(shí),,單樁垂直允許承載力</p><p><b> (4-4)</b></p><p> 式中:——綜合系數(shù),為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。</p>
122、<p><b> ?、趶?fù)合地基的承載力</b></p><p> 實(shí)踐證明,石灰樁加固軟弱地基可按一般復(fù)合地基的理論計(jì)算。設(shè)計(jì)時(shí)可考慮樁身四周的早期強(qiáng)度,后期強(qiáng)度作為安全儲(chǔ)備。</p><p> 石灰樁復(fù)合地基的承載力標(biāo)準(zhǔn)值,應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)單樁復(fù)合地基荷載視線確定。有經(jīng)驗(yàn)時(shí)也可按下式估算:</p><p><b> (4
123、-5)</b></p><p> 式中:——石灰樁復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值;</p><p> ——樁間土承載力標(biāo)準(zhǔn)值;</p><p> ——石灰樁水化膨脹后的面積置換率;</p><p> ——樁體比例界限,可通過(guò)單樁靜力荷載試驗(yàn)求得,也可取kPa。</p><p> 也可根據(jù)孔隙比和地基加固后的
124、含水量可計(jì)算樁間土承載力標(biāo)準(zhǔn)值,通過(guò)下式計(jì)算:</p><p><b> (4-6)</b></p><p> 式中:——石灰樁復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值;</p><p> ——成樁中擠壓系數(shù),通常在 1.3~1.6之間;</p><p> ——實(shí)際樁徑,通常,d為設(shè)計(jì)樁徑;</p><p>
125、 ——布樁的行距和列距;</p><p> ——天然地基土的承載力標(biāo)準(zhǔn)值。</p><p> (3)石灰樁水化膨脹后的面積置換率m計(jì)算式如下:</p><p><b> (4-7)</b></p><p> 4.4 設(shè)計(jì)過(guò)程 </p><p> 設(shè)計(jì)樁徑φ400mm,樁距800mm,
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