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岩土研究院

钢板桩挡土墙设计依据

311 2021-08-25 10:42:57

一般规定

挡土结构必须能在两类特殊条件下工作;一类是结构使用过程中所能想到的最坏条件,还有一类就是正常使用条件,这两类条件分别代表承载力极限状态和正常使用极限状态。

承载力极限状态要考虑结构的整体稳定,包括土的力学性质、结构失效、墙体过度变形以及土体变化对相邻结构的影响。

结构的失效模式包括移动或转动。挡土墙的稳定性依赖于土压力的调动程度,土压力只有在结构快失效时才能全部调动起来,此时即承载力极限状态。

岩土工程

正常使用极限状态设计考虑墙体变形以及土体移动,必须保证两者都不会超出允许范围。与正常使用极限状态下的土体变形相比,土压力全部调动时的土体变形要大很多。由于作用在挡土墙上的力和土体中的力与墙体变形量是成反比的,因而,正常使用极限状态下的变形是墙体平衡的控制标准。虽然不能直接计算墙体变形量,但可以通过控制土压力的调动程度来达到正常使用极限状态。实际设计中,通常引入一个安全系数。

缺少经验的设计师经常会忽略设计前期的准备工作,即需要采用什么型号的钢板桩,打桩比较困难的地方通常采用高强度钢板桩,这样可以少设一道或多道支撑,从而减少工作量。

设计师必须充分了解挡土墙在使用中将遇到什么情况以及由此产生的影响。

3.3.2 作用在挡土墙上的水压力

挡土墙设计中,水压力是非常重要的,水压的选择也是最困难的。

排水状态下,桩端的渗流会增大主动压力,降低被动压力,这两项对墙体稳定都是不利的。 2.4.1论述了黏性土中产生张拉裂缝时,如何选择合适的水压。

为了降低挡土墙两侧水位差形成的水压,需要在墙上设置排水孔,防止地下水堆积。排水孔通常位于墙体外露部分的底部,从而最大限度地发挥它们降低水位的作用。需要注意的是,只有当自由排水时才能充分发挥排水孔的作用,而且要保证排水孔不被地下水流带来的树根、石头或细砂堵塞。黏性土中,排水孔对减轻墙后的水压力不起作用。;

流网是分析渗流的一种非常有效的工具,不仅可以计算特殊环境下的水压,也可以直观地表示水在土中的渗流途径;

3.3.3 作用在挡土墙上的超载

施工期间开挖面周围有施工机械,因此,建议在挡土侧的地表面采用最小地面超载。超载的大小取决于设备的尺寸和预期活动。当设备的尺寸和质量较大时,超载大小也许会限制设备的类型,目前欧洲普遍采用最低 20kPa的地面超载。

在英国,推荐的最小超载值是10kPa,但是以下情况中应增大这个值∶围堰附近有重型机械或挖出的土石、建材的堆放点离板桩墙很近——1m 高的土石会导致大约 20kPa的超载。如果挡土高度小于3m,英国规范允许在结构使用期间不会出现最小 10kPa 的地面超载的前提下,适当降低这一数值。

在港口等地面超载或集中荷载很大的地方,使用承重桩更经济,它可以将荷载传递到较低-的土层,那里的挡土结构上没有侧向压力。

3.3.4 超挖补偿

计算采用的挡土高度是主动侧最高地面与被动侧最低地面高程之差。承载力极限状态计算中,对墙前超开挖要有补偿,悬臂式挡土墙要增加 10%的挡土高度,支撑式挡土墙增加的高度是最低支撑点到坑底距离的10%,但最大不能超过0.5m。需要注意的是,如果在被动区埋置管道或电缆,那么槽口的深度应包含在开挖深度内,而不是超开挖的补偿,超开挖深度不用于正常使用极限状态计算。 3.3.5 材料特性

在永久结构中,必须考虑钢材的长期性能以及腐蚀影响,选用的板桩截面要比计算得到的截面大。

3.3.6 矿穴沉陷

考虑结构的容许变形。 

3.3.7 打桩条件

密实土中需要的板桩截面要比满足构造要求的板桩截面大。在设计前期就要考虑打桩条件,因为在满足打桩条件的前提下,板桩截面越小,支撑发挥的作用就越大。