擋土墻基本知識

一、擋土墻根本知識（擋墻分類）

1、擋土墻的分類

擋土墻指的是為防止路基填土或山坡巖土坍塌而修筑的、承受土體側(cè)壓力的墻式構(gòu)造

物；或者說是用來支撐路基填土或山坡土體，防止填土或土體變形失穩(wěn)的一種構(gòu)造物。

重力式擋土墻

衡重式擋土墻

懸臂式擋土墻

扶臂式擋土墻

樁板式擋土墻

加筋土式擋土

錨桿式擋土墻

錨定板式擋土

土釘式擋土墻

1.1按位置分的擋土墻

?路肩墻:墻頂同路肩一樣平

?路堤墻:用于路堤坡腳，墻頂以上有一定填土高度

?路塹墻:用于穩(wěn)定路塹邊坡

根據(jù)墻背坡的傾斜方向，分俯斜、仰斜、垂直三種形式；當墻背坡只有一個的為直線形墻

背，多于一個的為折線形墻背。

直線型墻背折線現(xiàn)墻背

1.2按結(jié)構(gòu)特點分的擋土墻

(1)重力式擋土墻

重力式擋土墻是以墻身自重來維持擋土墻在土壓力作月下的穩(wěn)定，它是我國目前最常用的

一種擋土墻形式。重力式擋墻多用漿砌片石砌筑，缺乏石料地區(qū)有時可用混凝土預(yù)制塊作

為砌體，也可直接用混凝土澆筑，一般不配鋼筋或只在局部范圍配置少量鋼筋。

半重力式擋土墻由立壁和底板組成，按受力需要，不設(shè)鋼筋或在受拉區(qū)應(yīng)力較大處局部設(shè)

置鋼筋而將墻背建造成折線型的重力式擋土墻。在地下水位較高或較軟弱的地基上，不適

宜采用重力式擋墻，可采用半重力式擋土墻。

主要依靠埼身自鰥雕

定3它取材容易，形式簡單，

施工簡便,適用范圉廣泛。多

用漿聞片（塊）石，增高較低

<^6m）時也可用干倒，在缺

乏石科他區(qū)可用濕凝土法

策。其斷面尺寸較大,墻身較

重，對地基承載力的要求較

高

半重力式擋土地示意圖

（2）衡重式擋土墻

墻背設(shè)有衡重臺（減荷臺）的重力式擋土建筑物。

上下墻背間有衡重合，利

用衡重臺上填土重力和墻身

自重共同作用維持其穩(wěn)定。

其斷面尺寸較重力式小，F(xiàn)I

因墻面陡直、下墻墻背仰斜，

可降低墻高和減少基礎(chǔ)開挖

量，但地基承載力要求較高。

多用在地面橫坡陡峻的路肩

墻，也訶作路堤墻或路望墻。

由于的重臺以上有較大的容

納空間，上墻墻背加緩沖埼

后，可作為攔截崩墜石之用

（3）懸臂式擋土墻

由底板及固定在底板上的懸臂式直墻構(gòu)成，主要依靠底板上的填上重量維持穩(wěn)定的擋上建

筑物。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由立壁、

墻趾板和墻踵板三個懸臂部

分組成，墻身穩(wěn)定主要依靠

墻踵板上的填土重力來保

證。斷面尺寸較小，但墻較高

時，立壁下部的彎矩大，鋼筋

與混凝土用量大，經(jīng)濟性差*

多用效墻高s6m的路肩墻，

適用于缺乏石料的地K和承

載能力較低的地基

（4）扶壁式擋土墻

由底板及固定在底板上的直墻和扶臂構(gòu)成的，主要依靠底板上的填土重量維持穩(wěn)定的擋土

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)由墻面板

（立壁）、墻趾板、墻建板和扶

肋（扶壁）組成，即沿懸臂式

擋土墻的墻長，每隔一定矩

高增設(shè)扶肋，把墻面板與墻

躥板連接起來。適用于缺乏

石料的地區(qū)和地基承播力較

低的地段，墻較高（〉6m）

時,較懸臂式擋土墻經(jīng)濟

（5）板樁式擋土墻

利用板樁擋土，依靠自身錨固力或設(shè)帽梁、拉桿及固定在可靠地基上的錨釘墻維持穩(wěn)定的

擋土建筑物。

由鋼筋混凝土錨固樁和擋

土板組成。利用深埋的錨固

段的錨固作用和被動抗力抵

抗偏向上壓力，從面維護擋

土墻的穩(wěn)定。適用于巖質(zhì)地

基、土壓力較大、要求基礎(chǔ)深

埋的地段，墻高不受一般擋

t.墻高度的限制。開校面小.

施工較為安全

(6)加筋土式擋土墻

利用較薄的墻身結(jié)構(gòu)擋土，依靠墻后布置的土工合成材料減少土壓力以維持穩(wěn)定的擋土建

筑物。

由墻面板、拉筋和填土三

部分組成，借助于拉筋與填

加士間的摩擦作用，把土的值I

壓力傳給拉筋，從而穩(wěn)定土

筋體。既是柔性結(jié)構(gòu)，可承受地

基較大的變形；又是重力式

±結(jié)構(gòu)，可承受荷載的沖擊、振

動作用。施工簡便、外形美

式觀、占地面積少，而且對地基

的適應(yīng)性強。適用丁缺乏石

料的地區(qū)和大型填方工程

(7)錨桿式擋土墻

利用板肋式、格構(gòu)式或排樁式墻身結(jié)構(gòu)擋土，依靠固定巖石在可靠地基上的錨桿維持穩(wěn)

定的擋土建筑物。

由錨桿和鋼筋混凝土墻面

組成。錨桿一端錨固在穩(wěn)定

的地層中，另一端與墻面連

接，依指錨桿與地層之間的

錨固力(即錨桿抗拔力)承受

土壓力，維持擋土墻的平衡。

土石方和月工量都較少，施

工安全.較為經(jīng)濟。適用于墻

高較大，缺乏仃料的地區(qū)或

挖基困難的地段，具有錨固

條件的路望墻，對地基承載

力要求不高

由錨定板、拉桿、鋼筋混凝

土墻面和填土組成。錨定板

埋置于燧后的穩(wěn)定土層內(nèi)，

利用錨建板產(chǎn)生的抗拔力抵

抗向土壓力，維持擋土墻

的穩(wěn)定“基底應(yīng)力小，用工數(shù)

量少，不受地基承載力的限

制，構(gòu)件輕簡.可預(yù)制拼裝、

機械化施工。適用于缺乏石

料的路堤墻和路肩墻，墻高

時口f分級修建

(9)土釘式擋土墻

由上體、土釘和護囪板三

部分組成。利用土燈對天然

上體就地實施加固，井與噴

射盤凝土護面板相結(jié)合，形

成類似于重力式擋土墻的復(fù)

合加強體，從而使開花坡面

穩(wěn)定，對土體適應(yīng)性強、工藝

荷單、材料用量與工程量較

少用自上而下分級施，。常

用于穩(wěn)定挖方邊坡，也可作

為挖方工程的臨時支護

土釘與錨桿支護的區(qū)別:

1、錨桿支護是主動支護；上釘那么是被動支護，上釘一般不施加預(yù)應(yīng)力。

2、工作機理不同：土釘支護是與土體共同作用產(chǎn)生相當于重力式擋墻的效果；錨桿就

是相當于在土體中找個支點受力拉住邊坡的效果，將拉力分散到土體深處。

3、土釘全長注漿；錨桿分自由段和錨固段

4、土釘一般要求坡面有傾角，而錨桿坡面一般都直立

5、土釘與錨桿相比通常間距小、長度短

2、高邊坡根本知識

2.1高邊坡問題的提出

（一）高邊坡的界定

一般認為邊坡高度大于20m的土質(zhì)邊坡，或高度大于30m的巖質(zhì)邊坡。

（二）高邊坡的變形、破壞及其造成的損失

高邊坡早已存在，也曾造成過變形和損失。近生來，高邊坡數(shù)量越來越多，高度越

來越高。變形量大，增加投資、延誤工期、造成災(zāi)害。

舉例：

云南瀾滄江小灣電站邊坡高達500m

云南元江一磨黑高速公路K259高110m的砂泥巖高邊坡

深圳一汕頭高速公路K101滑坡推倒樁板墻山西長治一晉城高速公路K31砂泥巖順層

滑坡，體積達25萬m3

北京一珠海高速公路粵北段K108高邊坡滑坡，三次變更設(shè)計，治理費用2000余萬元

（三）高邊坡的特征

1、高邊坡是將地質(zhì)體的一局部改造成人為工程設(shè)施，因此其穩(wěn)定性取決于自然山坡的

穩(wěn)定狀況（穩(wěn)定、不穩(wěn)定、極限平衡）、地質(zhì)條件（地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、坡體結(jié)構(gòu)、巖體結(jié)

構(gòu)、水文地質(zhì)條件、風化程度等）和人為改造的程度（開挖深度、坡形、坡率等）。

2、由不同的地層、巖性、風化程度的巖土體構(gòu)成的自然山坡，受地質(zhì)構(gòu)造影響程度不

同，水文地質(zhì)條件不同，在自然應(yīng)力作用下形成了各種形態(tài)的斜坡，如直線坡、凸形坡、

凹形坡、階梯狀坡，且具有不同的穩(wěn)定狀態(tài)，這是在漫長的地質(zhì)歷史時期形成的，是動態(tài)

的、變化的。自然斜坡是人工邊坡的根底。

3、人工邊坡是對自然斜坡的改造，它也有直線坡、凸形坡、凹形坡，更多的是階梯狀

邊坡。人工邊坡改變了自然山坡的應(yīng)力狀態(tài)和地下水的滲流條件，而且是在短短幾個月內(nèi)

改造完成的。自然山坡的應(yīng)力調(diào)整有一個過程，強度低的軟弱巖層調(diào)整較快，常在施工期

就發(fā)生變形；強度高的堅硬巖層調(diào)整較慢，或可自身穩(wěn)定，或在1?3年后發(fā)生變形。只有

當人工邊坡順應(yīng)自然，對其改變不大時，才可保持穩(wěn)定，否那么就會發(fā)生失穩(wěn)，甚至引起

自然山坡的破壞。

4、自然山坡和人工邊坡都處在各種自然應(yīng)力的作用之下，如陽光照射、降雨沖刷和下

滲、風化和地震等。但人工邊坡所造成的自然狀態(tài)的改變使這種作用更強烈，如開挖暴露

風化加劇、破壞植被地表水容易下滲、坡體松弛、爆破震動等都使邊坡更容易發(fā)生變形。

5、自然條件千差萬別，所以高邊坡設(shè)計也變得十分復(fù)雜，每個工點都需單獨分析和計

算，這也許就是目前高邊坡設(shè)計尚無標準可循的原因。

2.2高邊坡的設(shè)計方法

高邊坡設(shè)計目前尚無統(tǒng)一的方法，一般采用三種方法相結(jié)合：

1、工程地質(zhì)比較法——從自然穩(wěn)定坡的調(diào)查中尋找可供比較的坡形、坡率和坡高。

2、力學(xué)計算法——選擇符合坡體結(jié)構(gòu)和破壞模式的計算方法對設(shè)計的坡形進行穩(wěn)定性

i一算，調(diào)整坡形或增加支擋工程以到達合理的設(shè)計。既保整體穩(wěn)定，又保局部穩(wěn)定。

3、經(jīng)驗比照法——以類似地質(zhì)條件下穩(wěn)定的人工邊坡作參考設(shè)計新的邊坡。

4、坡形坡率的設(shè)計：一般采用臺階狀坡形。

每級臺階的高度：8?10m。

臺階（卸荷平臺）寬度：一般2?3m；高度大于30m的邊坡，在中部留4?6m的寬

平臺。

坡率：土質(zhì)邊坡：1:1?1:1.5（黃土邊坡除外）；類土質(zhì)邊坡：1:1?1:1.5；

強風化巖邊坡：1:0.75?1:1；弱風化巖邊坡：1:0.5?1:0.75；

微風化巖邊坡：1:0.37:0.5。

對巖層順傾地段的高邊坡，當巖層傾角大于40°時，可采用順層面刷方。但當傾角

較緩時，不宜順層刷方，那樣會增大邊坡高度，破壞植被，增大征地和棄方，丁環(huán)境保護

不利，還可能留下不穩(wěn)定隱患。

5、加固工程的設(shè)計：對計算評價不穩(wěn)定和欠穩(wěn)定的邊坡必須設(shè)置一定的加固工程措施,

常用者有擋土墻、抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索抗滑樁、預(yù)應(yīng)力錨索框架(地梁、墩)，錨桿框架(地

梁)等，可根據(jù)邊坡的具體情況單獨或組合使用。

6、排水系統(tǒng)設(shè)計：(1)地面排水系統(tǒng)；(2)地下排水。

以下用一些圖片實例作一說明。

邊坡變形示意圖:

d.錯落e.傾倒

邊境變形類型示意圖

表防治滑坡的工程措施

1.改移線路1.地表排水系統(tǒng)1.減重工程1.滑帶注漿

2.用隧道避開滑坡(1)滑體外截水溝2.反壓工程2.滑帶爆破

3.用橋跨越滑坡(2)滑體內(nèi)排水溝3.支擋工程3.旋噴樁

4.清除滑坡(3)自然溝防滲(1)抗滑擋墻4.石灰樁

2.地下排水工程(2)挖孔抗滑樁5.石灰砂樁

(1)截水盲溝(3)鉆孔抗滑樁6.焙燒

⑵盲(隧)洞(4)錨索抗滑樁

(3)水平鉆孔群排水(5)錨索

(4)垂直孔群排水(6)支撐盲溝

(5)井群抽水(7)抗滑鍵

(6)虹吸排水(8)排架樁

(7)支撐盲溝(9)剛架樁

(8)邊坡滲溝(10)剛架錨索樁

(9)洞一孔聯(lián)合排水(11)微型樁群

(10)井一孔聯(lián)合排水

1

g■用架枇

抗滑樁結(jié)構(gòu)形式

懸臂式抗滑樁

錨索抗滑樁

錨索地梁

坡腳樁板墻

般腳錨索抗滑樁，中部錨索框架

坡腳錨索抗滑樁，以上錨索地梁

坡腳錨索樁，以上錨索地梁

路下錨索抗滑樁，路上錨索框架

錨索框架與地梁結(jié)合

錨索框架

兩排抗滑樁與錨桿框架結(jié)合

錨桿框架

六棱磚植草防護

仰斜孔排水

I主動網(wǎng)防落石

二、擋土墻相關(guān)技術(shù)標準及要求

1、對路肩和路堤墻的均布荷載按可變荷載計，使用中也可以是永久荷載，取qk=10>30KPa

兩個等級。（30KPa相當于3噸）

路肩墻路堤墻路望墻

2、擋土墻每間隔10?20m應(yīng)設(shè)置一道變形縫（或伸縮縫）。當墻身高度不一、墻后變化荷

載較大或地基條件較差時，應(yīng)采用較小的變形縫間隔。另在地基巖性變化處，墻高突變處

和與其它建（構(gòu)）筑物連接處應(yīng)設(shè)沉降縫。變形縫寬度為20?30mm。

圖例

I壓實粒狀填土排土區(qū)

密壓實回填土

府注壓實粒狀填土地基

注釋

標準普氏擊實95%

墻后排水區(qū)最小寬度為30cm

提供惻向排水

遵循相關(guān)建筑規(guī)范

3、墻背填料盡量選用抗剪強度高和透水性強的礫石或砂土。中選用粘性土作填料時，宜滲

入適量的砂礫或碎石；不得選用膨脹土、淤泥質(zhì)土、耕種土等作填料。

4、加筋體的橫截面形式宜采用矩形，當受地形、地質(zhì)條件限制時，可采用vb＞、vc＞的形

式，截面尺寸由計算確定。

、土工格柵的強度要250KN/m(80KN/m)

延伸率W5%

需抗腐蝕和酸堿化、抗蠕變

6、碎石排水層：由5?40mm的中碎和小碎組成，含泥量v3%。碎石排水層假設(shè)改為無砂

混凝土，無砂混凝土可以把擋土塊聯(lián)結(jié)成一整體。既可以起到排水的功能，又能加強土工

格柵與擋上塊的連接強度和增加擋墻的寬度。

7、在正常運行工況下，擋土墻墻前、墻后的水位差可取0.5m~L0m。水位差過大容易發(fā)生

管涌和流沙。當水位差較大時，在擋土墻的底板下宜設(shè)置垂直防滲體。

8、因較大水位差引起地基的滲透破壞而影響擋土墻的穩(wěn)定性。這時，需采取措施延長滲

流路徑。

管涌形成的原因是多方面的。一般來說，堤防根底上層是相對不透水的粘性土或壤土，下

面是粉沙、細沙，再下面是砂礫卵石等強透水層。在汛期高水位時，由于強透水層滲透水

頭損失很小，堤防背水側(cè)數(shù)百米范圍內(nèi)表土層底部仍承受很大的水壓力。如果這股水壓力

沖破了粘土層，在沒有反濾層保護的情況下，粉沙、細沙就會隨水流出，從而發(fā)生管涌。

反

濾大6F20?30cm

料小石F20?瓦m

貨橫井

t.粗沙20?30cm

堤身

，排水管

:灌水沙層

沙石反濾圍井示意圖

一般透木料40?50cm

艮工織物油層

1次僻井

堤身排水管

發(fā)上片A

沙層

土工織物反濾圍井示意圖

9、土工格柵嵌固在塊體中不易搭接，土工布需搭接，搭接長度不小于100mm。

10、墻趾頂部的土層厚度不小于200mm

11、在凍土區(qū)，當凍結(jié)深度W1000時，其埋置深度在凍結(jié)深度線以下不小于250mm（弱凍

脹土除外），同時，不小于lOOOmiu。

無砂混凝土

-無砂碎就是粗骨料］碎石）和水泥拌和再一起加水澆注而成，配比由化驗室根據(jù)需

要配制而成。

?粗骨料分別采用5mm~10mm、10mm~20mm的單一粒級的碎石，嚴格控制針片狀顆

粒。

-無砂混凝土，也叫大孔混凝土，就是裹了一層水泥砂漿的石子，其強度僅僅依靠石

子與石子接觸界面的水泥漿的膠結(jié)，因此強度一般只有C10或C15

?配制時通常使用單一級配的石子，水泥漿的水灰比要低，太稀時石子裹漿效果不好,

水泥漿的用量不能大，以裹漿后稍有盈余即可，否那么水泥漿會填滿下部空隙，影

響透水效果。

動荷載對擋墻的作用

對于重力式擋土墻，假設(shè)其墻背填料及位移處于理想狀態(tài)，土壓力在理論上應(yīng)當是線性分

布的。但對于加筋土擋土墻卻不同，墻面板并非剛性整體結(jié)構(gòu)，且擋土墻的側(cè)向位移受到

拉筋的約束，因此，其墻背上壓力的分布呈曲線型。實測結(jié)果已經(jīng)證明了這種規(guī)律。根據(jù)

土力學(xué)計算理論，車輛動荷載引起的側(cè)壓力沿墻高的分布應(yīng)是倒梯形的；而主動土壓力沿

墻高那么呈三角形分布，因此面板墻受力最大部位為墻高1/2?2/3之間（圖3）。所以設(shè)

干的土工格柵強度和布設(shè)規(guī)律要表達出以上的原那么。

土壓力汽車荷載加筋墻所受合力

自嵌式擋墻在車輛荷載的作用下，雖然外荷載使加筋土體在一定范圍內(nèi)增加了豎向應(yīng)力，

但同時由于拉筋與填料間的摩擦約束作用，也增加了拉筋與填料間的摩擦力，從而更有效

地約束了拉筋位移，因而可以抵消車輛荷載所產(chǎn)生的一局部.蟒向應(yīng)力。另外當墻后填土頂

面外荷載距墻背到達一定距離時，其大小對擋土墻的側(cè)向土壓力影響不大。

L戢寬民

路而

自貶擋土增

lll

加筋土體

頂部有珞面的情況

設(shè)置構(gòu)力柱的做法

在挖方區(qū)即無法鋪設(shè)土工格柵的條件下，擋墻宜設(shè)置構(gòu)力柱來到達擋墻的穩(wěn)定。

1、在擋墻走向方向每隔一定距離設(shè)置一根鋼筋混凝土構(gòu)力柱，構(gòu)力柱之間的擋土塊所承受

的側(cè)向土壓力傳給構(gòu)力柱，構(gòu)力柱再將力傳給根底，根底再將力傳給地基，從而將力進

行轉(zhuǎn)移來確保擋墻的穩(wěn)定。擋土塊后面的級配碎石的寬度加大，除了能起到更好的排水

效果以外，能起到緩沖擋墻后面的土壓力起到釋放土壓的作用。

III

H

r

二

■

=

高度為2.5m時

構(gòu)造柱間距為4m

2、另外在擋墻較高時采取間接降低擋墻高度的方法來進行修賃，即在構(gòu)力柱上設(shè)置鋼筋混

凝土梁，梁承當梁上擋土塊的重量，梁所承當?shù)牧D(zhuǎn)移給構(gòu)力柱，同時在底層擋土塊后

澆筑高L的混凝土，L的大小根據(jù)擋墻的高度而定，通過這兩種方式來間接降低擋墻的

高度。即假設(shè)原先擋墻的高度為H,加固修復(fù)后混凝土梁以上擋土塊的高度為hl,混

凝土梁以下?lián)跬翂K的高度即構(gòu)力柱的高度為h2,hl+h2=H。采取間接降低擋墻高度

后，擋土墻的間接高度為H0=h2-L。通過間接降低擋墻高度后，擋墻的受力更簡單、

更趨于平安。

3、通過設(shè)置鋼筋混凝土構(gòu)力柱和鋼筋混凝土梁的方式，來轉(zhuǎn)移力的作用形式和間接降低擋

墻高度，能夠滿足經(jīng)濟節(jié)約從而到達穩(wěn)定的目的。

三、地基承載力

1、概敘

(1)地基承載力的概念

(2)如何滿足地基設(shè)計的條件？

承載力？

變形？

(3)確定承載力的三種方法

載荷試驗

理論公式計算

經(jīng)驗方法(標準表格法)

建筑物地基設(shè)計的根本要求：

1)穩(wěn)定要求：荷載小于承載力(抗力)p<pu/Fs=f

2)變形要求：變形小于設(shè)計允許值S<[S]

(1)沉降量(2)沉降差

(3)傾斜(4)局部傾斜

載荷試驗成果：

p

荷載沉降曲線

s

2、地基破壞的形式

(1)、豎直荷載下地基破壞的形式

☆整體破壞密實砂土，堅硬粘土，淺埋

☆局部剪切破壞土質(zhì)較軟

☆沖剪破壞軟粘土，深埋

☆液化飽和松砂

(2)、豎直和水平荷載下地基破壞形式

★外表滑動水平力大

★深層滑動豎直荷載大

地基土的破壞是由于抗剪強度的缺乏引起的剪切破壞，試驗研究成果說明，地基的剪

切破壞隨著土的性狀而不同，一般可分為整體剪切、局部剪切和沖剪等三種破壞形式

a.p-s曲線上有兩個明顯的轉(zhuǎn)折點，可區(qū)分地基變形的三個階段

b.地基內(nèi)產(chǎn)生塑性變形區(qū)，隨著荷載增加塑性變形區(qū)發(fā)展成連

續(xù)的滑動面

c.荷載達到極限荷載后，基礎(chǔ)急劇下沉，并可能向一側(cè)傾斜，

基礎(chǔ)兩側(cè)地面明顯隆起

2.局部剪切破壞地面隆起

破壞線

a.p-s曲線轉(zhuǎn)折點不明顯，沒有明顯的直線段1-------

b.塑性變形區(qū)不延伸到地面，限制在地基內(nèi)部某一區(qū)域內(nèi)

c.荷載達到極限荷載后，基礎(chǔ)兩側(cè)地面微微隆起

3.沖剪破壞

a.p-s曲線沒有明顯的轉(zhuǎn)折點

b.地基不出現(xiàn)明顯連續(xù)滑動面

c.荷載達到極限荷載后，基礎(chǔ)兩側(cè)地面不隆起，而是下陷

3、臨塑荷載、臨界荷載和極限荷載

J四臨塑荷載Per

、

地

基

土

連

開

續(xù)

始

滑

出

動

現(xiàn)

剪

切

破

地基極限承載力：地基在發(fā)生剪切破壞時的荷載強度

極限狀態(tài)：

1極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一局部超過某一特定狀態(tài)而不能滿足設(shè)計規(guī)定的某一功能要求

時這一特定狀態(tài)稱為結(jié)構(gòu)對于該功能的極限狀態(tài)

2承載能力極限狀態(tài)一般是結(jié)構(gòu)的內(nèi)力超過其承載能力

3正常使用極限狀態(tài)一般是以結(jié)構(gòu)的變形、裂縫和振動參數(shù)超過設(shè)計允許的限值為依據(jù)

根據(jù)承載能力極限狀態(tài)確定地基的承載力

一、地基承載力一理論公式法

（一）極限平衡理論

1.平衡方程：

2.極限平衡條件

3.假設(shè)與邊界條件

（二）普朗特?瑞斯納承載力公式

1.條形根底地基的滑裂面形狀

2.極限承載力pu

二、其它半經(jīng)驗承載力公式

（一）太沙基公式

（二）漢森公式

（三）其它承載力公式

5、地基的容許承載力和地基承載力特征值

容許承載力f

f<pu/Fs

s4[s]

極限承載力和容許承載力的區(qū)別

?極限承載力PU地基到達完全剪切破壞時的荷載

?容許承載力f同時滿足強度和變形要求的荷載

確定地基承載力特征值的方法：

1.現(xiàn)場試驗法：載荷試驗、標準貫入試驗、靜力觸探等。要進行修正。

2.標準公式計算法，不做寬度深度修正

3.根據(jù)經(jīng)驗確定承載力特征值，做寬度深度修正

四、地基與根底工程

（天然地基上的淺根底設(shè)計）

一、根底設(shè)計內(nèi)容與一般步驟

?相關(guān)地質(zhì)資料的收集

?選擇根底類型

?確定根底埋置深度

?確定地基承載力

?設(shè)計根底尺寸

?按標準進行強度、變形、穩(wěn)定性檢算

?繪制根底設(shè)計圖、施工圖

?編寫設(shè)計說明書

?工程概預(yù)算

二、天然地基上淺根底的類型

按建材分類

磚根底:

毛石根底:

素混凝土根底:

毛石混凝土根底:I剛性根底

灰土根底:

三合土根底:

鋼筋混凝土根底1

從基底面積開展過程分

?A：單獨根底：

?B：條形根底：

?C：聯(lián)梁根底；

?D：交叉梁根底：

?E：片筏根底：

?F：箱形根底：

單獨根底一條形根底一交叉梁根底一筏式根底

平板式

梁板式

A：單獨剛性根底：

倒置的兩邊外伸的懸臂梁；在靠近柱邊或斷面高度突變處容易產(chǎn)生彎折破壞；根底具有一

定的高度，使彎折點產(chǎn)生的拉應(yīng)力不超過材料的抗拉強度

剛性角：b/HWtga（俗稱大放腳）

應(yīng)用：剛性根底按剛性角設(shè)計的寬、高一般具有足夠的剛度，不需要再做抗彎、抗剪檢算。

且材料易得，施工簡單、運用廣泛。

?a取決于建筑材料

?BWbO+2Htga，對建材為標準

?磚的，墻厚一般為240mm、

?370mm、490mm等。

高度大、體積大、用料多，自重大，一般適合于6層和6層以下（三合土不宜超過4層）

的一般民用建筑物和輕型廠房。

bb0

-B

B：擴展式（柔性）獨立根底

?1、一般為鋼筋磴根底

?2、適用于柱載荷較大或有偏心作用、地基土層較軟弱、地下水位較高、根底埋深又

受到一定限制等情況。不受剛性角的限制。

?3、根底內(nèi)部配置一定數(shù)量的鋼筋，依靠鋼筋承受拉應(yīng)力，根底可以產(chǎn)生一定的彎曲

而不破壞。

?4、初步厚度確定：

?H=(L—a)m

?m為經(jīng)驗系數(shù)，一般取0.3~0.5

獨立根底

擴展式根底斷面的類型

?階梯形錐臺形杯口形殼體形

?每級臺階300?500,墊層厚度100,兩邊伸出100,墊層混凝土C15以上

獨立柱下根底

?1、有很多的構(gòu)造形式，現(xiàn)澆臺階形、現(xiàn)澆錐形、預(yù)制杯口形。

?2、杯口形根底又可分為單肢形、雙肢形、低杯口、高杯口幾種。

?3、計算屬于平面應(yīng)變問題

?4、墻下條形根底和柱下條形根底，排柱條基可以調(diào)整不均勻沉降

擴展根底的構(gòu)造要求：

?1、錐形根底邊緣高度一般不小于200mln,

?階梯型根底的每階高度一般為300mm?500mm。

?2、墊層厚度一般為100mm,兩邊各伸出100mm,混凝土強度等級一般取CIO。

?3、底板受力筋的最小直徑不宜小于8mm，間距不宜大于200mm,當有墊層時鋼筋

保護層厚度不宜小于70mm

?4、根底混凝土強度等級不宜低于C15。

柱下條形根底

?當?shù)鼗^軟弱，為減小柱基之間的不均勻沉降，或柱距較小而載荷較大，使各柱基

底面靠近或重疊時，可在整棟柱下作一條鋼筋混凝土底梁，將各單獨根底連接成柱

下條形根底。

-柱下條形根底的構(gòu)造除應(yīng)參考擴展根底的規(guī)定外，尚應(yīng)符合以下要求：

?1、梁高應(yīng)根據(jù)計算確定，一般可在柱距1/4?1/8范圍內(nèi)選擇。

?2、底板厚度不宜小于200mm,當?shù)装搴穸刃∮诨虻扔?50mm時，以采用變厚度

底板，其坡度小于或等于1:3。

C：十字交叉梁條形根底：

?1、當單向條形根底的基底仍不能承受上部結(jié)構(gòu)載荷的作用，可以把縱橫柱根底均連

在一起，成為十字交叉條形根底?？沙惺?0層以下的民用住宅。

?2、地梁一般設(shè)在建筑物的縱向，可增加建筑物的縱向根底剛度。柱下條形根底常用

于框架結(jié)構(gòu)的根底。當根底壓縮性很高且載荷較大時，為增加建筑物根底的整體性,

可在縱橫墻向均設(shè)置柱下條形根底而成為十字交叉條形根底。

?3、條形根底梁頂面和底面的縱向受力鋼筋，應(yīng)有2?4根通長配置，且其面積不得

少于縱向鋼筋總面積的1/3。

?4、柱下條形根底的混凝土強度等級一般采用C20o

D：筏板根底：

?1、一般為等厚度的鋼筋混凝土板，整個根底連成一塊，適應(yīng)于土層均勻軟弱具有較

硬表層的地基。

?2、分為平板式：等厚度的鋼筋混凝土平板，厚度0?5?2.5m,

-分不埋式（四周加邊梁）和潛埋式（一般做架空地板）

?梁板式：柱距較大時，縱橫向柱間設(shè)置連接橫梁，多層建筑每層增加50mm

?3、墻下筏板根底墊層厚度一般為100mm,筏板配筋除符合計算要求外，縱橫方向

支座應(yīng)尚分別0?15%、0.10%有配筋率的鋼筋連通。

E：箱形根底

?1、由鋼筋混凝土頂板、底板、縱橫交叉梁的隔墻組成的空間結(jié)構(gòu)。

?2、地基軟弱、載荷很大、上部結(jié)構(gòu)對變形有嚴格的限制。隔熱、隔潮層。在箱基內(nèi)

設(shè)置非承重內(nèi)墻可以利用空間又可以利用空氣夾層解決“結(jié)露”或者“滲漏”現(xiàn)象

?3、施工技術(shù)復(fù)雜、基坑降水對相鄰建筑物的影響、深基坑支護技術(shù)

F：殼體根底

?1、可用于一般工業(yè)與民用房屋柱基和筒形構(gòu)造物（煙囪、水塔、料倉、高爐等）根底。

很適用于軟弱地基及需要大尺寸的擴展基底的情況。

?2、可分為M型組合殼、正圓錐殼、內(nèi)球外錐組合殼。

?3、節(jié)省建材、造價低。

?4、基坑開挖復(fù)雜、殼體施工技術(shù)高，計算理論未臻完善。但是施工時不必支模，±

方挖運量較少。

三、根底建筑材料的根底知識

1、簡單分類：

「天然石料

?礦物質(zhì)材料：燒土制品

Y無機膠凝材料

混凝土及砂漿等。

'木材

有機質(zhì)材料：r瀝青

I合成高分子材料等

?金屬材料：鋼鐵及各種有色金屬材料

2、材料的物理性質(zhì)

?①比重

?②容重

?③孔隙率

?④吸水性和軟化系數(shù)

?⑤抗?jié)B性

?⑦材料的耐久性

?⑧材料的導(dǎo)熱性

3、材料的力學(xué)性質(zhì)

?變形性質(zhì)：

?塑性材料和脆性材料

?強度：分為抗壓、抗拉、抗剪、抗彎

?對脆性材料：f抗壓〉f抗彎〉f抗拉

?對塑性材料：f抗壓弋f抗剪弋f抗拉

?根據(jù)材料強度的上下劃分為假設(shè)干個標號

?脆性材料一般按抗壓強度劃分

?建筑鋼那么按照抗拉強度劃分

4、常用的根底建筑材料

?①水泥、氣硬性膠凝材料

?②混凝土、混凝土外加劑

?③結(jié)構(gòu)鋼材及焊接材料

?④建筑用天然石料、石沙、

?⑤木材、人造板材

?⑥磚和其他燒土制品、熔融制品

砂漿簡介：

?水泥砂漿：MU2.5、MU5、MU7.5、MU10、MU15

?白灰、水泥混合砂漿：最高MU5

磚砌體：

?普通磚砌成的砌體厚度：

?砌體構(gòu)件必須遵循內(nèi)外搭接、上下錯縫的砌式規(guī)那么，不得出現(xiàn)連續(xù)的垂直貫穿縫。

磚砌體的錯縫搭接長度不小丁60uuu,砂漿灰縫厚度不小丁1()山山。

?砌筑類型：實心墻和空斗墻

石料

?1、天然石材：

?2、卵石：

?卵石規(guī)格應(yīng)根本一致，并應(yīng)無脫層、蜂窩，外形應(yīng)呈扁平狀。呈圓球狀、針狀、薄

片狀及外表特別光滑者不得使用。

?3、毛石

?亂毛石系指形狀不規(guī)那么的石塊；平毛石系指形狀不規(guī)那么，但有兩個平面大致平

行的石塊。毛石砌體所用的毛石，包括亂毛石和平毛石，其外形應(yīng)呈塊狀，中部厚

度不宜小于15cm(砌擋土墻的毛石，中部厚度不小于20cm)。

?4、料石

?5、混凝土用石子

6、輕集料

7、建筑用砂

水泥

?1、硅酸鹽水泥：

?普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復(fù)合

硅酸鹽水泥。

?2、局鋁水泥

?3、火山灰質(zhì)水泥

?4、磯土水泥

?5、其它品種水泥：快硬硅酸鹽水泥、白色及彩色硅酸鹽水泥、膨脹水泥、I型低堿

度硫鋁酸鹽水泥及快硬硫鋁酸鹽水泥

混凝土：

?1、以水泥、砂及石子為主要原材料，按適當?shù)谋壤柚贫傻幕旌衔?。?jīng)過一定時

間的硬化以后形成的人造石材。

?2、水和水泥形成水泥漿是碎中的膠結(jié)成分。

?3、特點：隨著配合比例的不同，碎可以具有不同的物理力學(xué)性質(zhì)，以滿足不同工程

的不同要求。

?4、碎的可塑性、整體性、不透水性和抗凍性。

?5、碎拌合物的和易性:

?6、碎的抗壓強度：

?200X200X200的試樣，在20℃±3℃相對濕度95%環(huán)境中養(yǎng)護28天所得試樣的抗

壓強度標號。c

氏28=Ax3灰x(--B)

?7、強度標號比照：

?1J10-74(kg/cm2)與GBJ10-89(kpa)對照

75100150200300400500550600

C5.5C8C13C18C28C38C48C53C58

其中：A、B為經(jīng)驗系數(shù)，對不同的水泥取不同的值

B灰是水泥標號

C/W是灰水比即水灰比的倒數(shù)。一般取1:0.6

8、碎的抗拉強度：保證碎的整體性不產(chǎn)生裂縫，一般僅為R28的7%?10%,也可

用下式求解：

9、碎的耐久性:

包括抗?jié)B性和抗凍性?？?jié)B性：28齡期的標準試件在標準試驗方法下所能承受的最

大水壓力(kg/cm2)o

10、碎中的材料：

水泥：砂：0.15?5.0mm石子>5.0mm

配合比：G水泥：G砂：G石子=1:2.4:40

混凝土的外加劑

1、減水劑

分為普通型、早強型、緩凝型、引氣型

2、早強劑

常見氯鹽、亞硝酸鈉、硫代硫酸鈉、無水硫酸鈉、有機胺類及復(fù)合早強劑

3、混凝土的防凍劑

復(fù)合型、早強型

灰土與三合土

?1、灰土：石灰：粘性土=3:7或者2:8(體積比)

?2、三合上：石灰：細砂：骨料（碎磚或碎石）=1:2:4或者1:3:6

?3、石灰的熟化：CuO+tCa（OH卜+653Ka

?4、施工步驟及適用條件

?5、強度特點

?6、”捏緊成團，落地開花”

?7、與二灰墊層的區(qū)別：石灰+粉煤灰

四、根底埋置深度確實定

1、根本原那么

?①在保證平安可靠的前提下盡量淺埋，降低造價。

?②d至少0.5m以上，防止外界大氣、雨水的影響。

?③d—H210cm,防止根底外露。

2、影響根底埋置深度的主要因素

?①建筑物的用途類型、結(jié)構(gòu)類型及載荷的大小和性質(zhì)

?②地基土的工程地質(zhì)和水文條件：

?③盡量在地下水位之上，水下時基坑排水、坑壁支撐、地下水對建材的侵蝕、對相

鄰建筑物的影響

?④承壓水地層存在時，必須考慮承壓水的作用，基坑開挖后預(yù)留足夠的地層厚度防

止基坑被沖起，還要注意基坑的滲流破壞可能性

?⑤水流、波浪對根底底部的沖刷破壞作用

?⑥必須核算軟弱下臥層的穩(wěn)定性

五、地基處理根本知識

地基處理：為提高地基承載力，改善其變形性質(zhì)或滲透性質(zhì)而采取

的人工處理地基的方法

復(fù)合地基：局部土體被增強或被置換形成增強體，山增強體和周圍

地基土共同承當荷載的土基

當?shù)鼗鶠檐浲?、液化土、膨脹土、濕陷性黃土、多年凍土等特殊性巖土時，應(yīng)對地基妥善

處理。

1、換填墊層法：挖去地表淺層軟弱土層或不均勻土層，回填堅硬、較粗粒徑的材料，并夯

壓密實，形成墊層的地基處理方法。

換填墊層法適用于淺層軟弱地基及不均勻地基的處理

2、預(yù)壓法：對地基進行堆載或真空預(yù)壓，使地基上固結(jié)的地基處理方法。

預(yù)壓法包括堆載預(yù)壓法和真空預(yù)壓法。預(yù)壓法適用于處理淤泥質(zhì)土、淤泥等飽和粘性土地

基

拋石法遇到淤泥質(zhì)的根底，拋石法最簡單。拋片石后用砂填縫

3、強夯法：反復(fù)將夯錘提到高處使其自由落下，給地基以沖擊和振動能量，將地基土夯實

的地基處理方法。

通過強夯使土體強制壓縮、振密、排水固結(jié)和預(yù)壓變形，從而使土顆粒趨于更加穩(wěn)固的狀

態(tài)，以到達消除液化和地基加固的目的。同時夯擊還可提高砂土層的均勻程度，減少將來

可能出現(xiàn)的差異沉降。

強夯法適用于處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、素填土和雜填

土等地基

4、強夯置換法：將重錘提到高處使其自由落下形成夯坑，并不斷夯擊坑內(nèi)回填的砂石、鋼

渣等硬粒料，使其形成密實的墩體的地基處理方法。

強夯置換法適用于高飽和度的粉土與軟塑?流塑的粘性土等地基上對變形控制要求不嚴的

工程

5、砂石樁/碎石樁：采用振動、沖擊或水沖等方式在地基中成孔后，冉將碎石、砂或砂石

擠壓于已成的孔中，形成砂石所構(gòu)成的密實樁體，并和原樁周土組成復(fù)合地基的地基處理

方法。

適用于擠密松散砂土、粉土、粘性土、素填土、雜填土等地基。對飽和粘土地基上對變形

控制要求不嚴的工程也可采用砂石樁置換處理。砂石樁法也可用于處理可液化地基。

6、振沖法：在振沖器水平振動和高壓水的共同作用下，使松砂土層振密，或在軟弱上層中

成孔，然后回填碎石等粗粒料形成樁柱，并和原地基土組成復(fù)合地基的地基處理方法。

振沖碎石樁法

松散砂基的振沖加固可使土體的密實度大幅度提高.從而提高地基承載力，減少建筑物沉

降量。振沖加固根底主要表現(xiàn)在三個方面：

(1)擠密作用。在施工過程中，振沖器噴出的高壓水，使松砂處于飽和狀態(tài)。在震沖器強

烈高頻激振力作用下，松散飽和砂土將處于液化狀態(tài)，導(dǎo)致土顆粒向低勢能轉(zhuǎn)移而重新排

列成穩(wěn)定狀態(tài)，同時，在樁孔中強迫填人的粗骨料被進一步擠人土中，使土體密實度增加,

孑」隙率減小，構(gòu)成密實碎石樁體與被擠密的砂基組成的復(fù)合地基，大幅度提高地基承載力。

(2)排水減壓作用。飽和松散砂土在循環(huán)往復(fù)荷載作用下，土體體積趨于收縮，土中超靜

孔隙水壓力急劇上升，有效應(yīng)力隨之減小。當超靜孔隙水壓力等于有效應(yīng)力時，土粒懸浮

在水中，上體失去抗剪強度而液化。另