利用被动土压力锚固挡土墙.docx

          利用被动土压力锚固挡土墙                    摘要：某地要建挡土墙，由于原设计的挡土墙踵板构件与现有建筑物、构筑物基础发生冲突，为了使挡土墙能够安全可靠，设计人员找到一种因地制宜的办法，这种办法，利用土壤可以提供抗剪强度的特性，通过设置锚墙系统，利用被动土压力平衡挡土墙受到的主动土压力关键字：主动土压力；被动土压力1、绪论中安联合煤化工项目，要在码头液体罐区南侧位置修建挡土墙2、挡土墙的方案形成原设计挡土墙采用悬臂式钢筋混凝土式，挡土墙所在局部位置，坡顶已经建有建构筑物，坡顶有一座房屋，是框架式结构，大放脚基础，相邻位置还有一座管廊，管廊也是框架式结构，大放脚基础施工前现场勘察发现，挡土墙的踵板若按原设计施工，必须伸入坡脚，如果施工中削坡，有可能造成滑坡，对坡顶建构筑物产生危害为了避免对坡顶建构筑物产生影响，同时施工挡土墙，提出了三种方案，第一种方案打桩，沿挡土墙中心线，每隔3米打一根桩，桩端进入持力层，施工挡土墙时在土坡不利位置缩短踵板，方案优点:挡土墙坐落在桩顶，土产生主动土压力，对墙的推力，可以由桩提供的抗拔力抵抗，桩在土里受到的摩擦力限制了桩顶的位移，从而也固定了挡土墙的墙脚，挡土墙不需要完全依靠踵板上的抗倾覆力矩，挡土墙结构安全可靠。

缺点：打桩施工必须使用专门的设备，需要专业的施工队伍，费用昂贵，难以临时组织施工第二种方案设锚杆，在挡土墙面向填土一侧设置锚杆，拉住墙身，这样一来尽管踵板上的抗倾覆力矩不足，墙身被锚杆拉住，仍然安全此方案优点：如能实现，挡土墙结构安全可靠方案缺点：锚杆必须锚入基岩才能发挥锚固作用，根据本项目岩土工程勘察报告数据发现，距离地表40米以下地层有风化岩层，基岩距离地表过深，难以施工为了挡土墙可以正常施工，现场技术人员提出了第三种方案，设置锚墙方案，现场地表土层为杂填土，层厚0.8米，表层土以下有两层土层，标号为2号土层属于黏性土层，厚度2.8米，地质报告评价2号土层地质条件良好，适合作为天然地基持力层；标号为3号土层在2号层下，属于粉土层，层厚3.9米，地质报告评价3号土层工程地质条件一般根据现场开挖情况，2号土层的土有韧性，晒干后硬度较大，这样的土抗剪强度比松散的土要大很多，能否在2号土层内设置一个锚固装置拉住挡土墙？见方案示意图：这一结构形式能够起作用，关键在于锚墙受拉时压缩前侧区域土壤，产生的被动土压力大于挡土墙受到的主动土压力，从而拉住挡土墙土体推墙使墙移动时的土压力叫主动土压力，与此相反，墙推土体产生的土压力叫被动土压力。

3锚墙方案的分析原设计挡土墙结构形式是钢筋混凝土悬臂式，墙背垂直光滑，符合朗肯土压力计算条件，因此决定使用朗肯土压力理论计算根据地质报告的内容，工程所在位置自然地面至挡土墙底有三层土，分别是①层素填土；②层黏土；③层粉土土层的参数 ，c表示土的粘聚力单位千帕（Kpa），由于施工挡土墙是短期开挖土壤，所以摩擦角、粘聚力取用直接快剪测定值1号土层勘探单位没有做力学性质实验，地质报告中仅给出了建议值黏性土的主动土压力计算公式仅有一层土时：，是一个三角形面积，它是总主动土压力Pa是土层底部极限应力，一部分是由土重产生的土压力，另一部分是粘聚力C产生的抗力，表现为土的收缩，由于土层和挡土墙接触部位没有办法提供拉力，所以土层会收缩开裂Ka是朗肯主动土压力系数工程所在位置有三层土，挡土墙后由性质不同的土层组成，土压力受到不同性质土的影响，与单一土层计算方式不同在第一层土的底面位置：，Pa1是一个三角形面积在第二土层的顶面位置：；；Pa2是一个梯形面积，，在第三层土的顶面位置：，Pa3也是一个梯形面积，挡土墙后总主动土压力：力的作用点可根据力矩平衡求出，即以墙角为原点，合力到原点的力矩，等于各分力到原点的力矩和。

正常工况时的分析：计算结果显示1号土层和2号土层粘聚力很大，由于墙和土之间不能提供拉力，土壤会收缩产生裂缝，1号土层和2号土层没有对墙产生推力，土压力为零墙体受到的总主动土压力：(26.98+53)X2.03X1X0.5=81.797KN作用点位置距离墙底0.898米锚墙被动土压力的计算：锚墙大部分都落在2号土层，前方出现拉力时，锚墙将沿拉力方向向前移动，挤压前方的土，前方的土会产生被动土压力，利用被动土压力去平衡拉力，锚住前方的挡土墙由于锚墙大部分都落在2号土层所以2号土层提供了主要的被动土压力，计算时仅认为2号土层是起作用的土层被动土压力的计算公式：，Kp是被动土压力系数总被动土压力计算：=0.5X（131.5+177.74）X1.325X1=204.87KN作用点距离墙底0.629米挡土墙可以被锚住在锚墙前侧有管廊基础，管廊基础对土层产生压力，如果要计入管廊基础对被动土压力的影响，则计算时:这时被动土压力计算结果会增大，这是对结构有利的，所以不计入管廊基础的影响，可以做为安全储备有地下水工况时的分析根据地质报告相关章节，本场地地下水位在雨季时为地表附近，设计时最高地下水位按整平后地面标高考虑。

本场地主要是黏性土，地下水对填土的强度指标 会有影响，由于地勘单位未提供饱和土状态下的 ，同时本场地内有排水设施，下雨后，地表雨水可以及时排出，填土不会长期在水里浸泡，故而仍然采用正常状态下的 数值有水工况下土压力的计算,按照《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)版9.3.3条建议，作用于支护结构的土压力和水压力，黏性土宜按水土合算，砂性土土颗粒之间空隙大，水压力可以透过孔隙作用在墙壁上，黏性土土颗粒之间空隙小，水压力很难透过孔隙直接作用在墙壁上，水以自由水、结合水的方式存在于土颗粒之间，所以水土合算就是原有土壤重度加上水的重度形成的混合体对墙壁产生的压力根据现场观察，场地内地表1米以下的土下雨以后粘性很大，雨停以后，由于毛细蒸发作用，土又会变得很硬水的密度是10kn/m 3,水土合算时各层土的密度计算：主动土压力系数 和被动土压力系数 与正常工况时相同有水工况下的土压力的计算方法与正常工况下相同0.288X7X0.5+(78+118)X2.03X0.5=199.778KN，根据力矩平衡原理，以锚墙内侧墙踵为支点，合力矩等于分力矩的和，可以求得 作用点距离墙底0.94米。

171 +241.8)X1.325X0.5=274.01KN，根据力矩平衡原理，以锚墙内侧墙踵为支点，合力矩等于分力矩的和，可以求出 距离墙底0.625米场地内暴雨期间，挡土墙安全地震工况时的分析挡土墙在地震时是否安全，是一个重要问题，工程所在地属于6度区域，地震时挡土墙上部受到的水平力大，墙角受到的水平力可以视为零，因为墙顶位置的位移最大，墙角位移微小，位移大则加速度就大，所以受到的水平力就大《构筑物抗震设计规范》GB50191-2012，第25章提供了挡土墙的地震分析方法，在25.2.3条中提供的主动土压力和被动土压力计算公式仅适合一层土的地质条件，本工程墙后有三层土，无法使用规范公式为此，设计人员找到一种简便的判断方法，利用《土力学与挡土墙》（亨廷顿著，人民交通出版社，1964年版）一书中提供的观点，即正常工况时的土压力增加百分之10，作为地震工况下的挡土墙受力，按此方法正常工况时主动土压力81.797X1.1=89.98KN仍小于被动土压力204.87KN，故而挡土墙在地震时安全4施工图设计本工程构筑物由前方挡土墙，中间连接部位的拉梁，后方的锚墙组成一个系统，设计施工图时分别对构件进行混凝土强度设计，对平面布置做合理调整。

5、挡土墙施工过程挡土墙上部墙体施工期间，部分地段土体开裂，为了避免不测，不得不加快施工进度6建成以后的情况本工程在2019年3月开始施工，2019年6月完成施工，2019年7月至9月经历第一个雨季，2020年3月施工单位曾对墙体进行墙体变形测定，未出现异常情况，2020年7月至9月淮河大洪水期间，挡土墙外侧河道涨水至挡土墙外侧二分之一高度，2020年10月水退以后 ，再次对挡土墙观测，情况正常 7结论本工程方案利用土的抗剪强度，也就是土受压时产生的被动土压力锚固挡土墙，实现了预期目的参考文献：《土力学》（日）松岗元著；罗汀 姚仰平 翻译 中国水利水电出版社 2001年5月第一版《挡土墙设计手册》顾慰慈著 中国水利水电出版社 2018年8月第一版《土力学》李广信 张丙印 于玉贞著 2013年10月第二版 清华大学出版社《土力学与挡土墙》亨廷顿著 人民交通出版社 1964年  -全文完-。