CN106638674A - 一种与主体结构相结合的带锚杆挡土墙及设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种与主体结构相结合的带锚杆挡土墙，挡土墙底部与主体结构相连，挡土墙墙身与主体结构间设置抗震缝，在挡土墙上端设置锚杆。在挡土墙上部设置锚杆抵抗土侧压力，可有效减小挡土墙根部的弯矩和剪力；挡土墙底部与主体建筑地下室底板或顶板相连，充分利用主体建筑的地下室整体刚度来防止挡土墙滑移。当基槽土方回填后，土体产生作用于挡土墙的土压力，此时土层锚杆能够提供一个与之相反的拉力，减小墙身弯矩，以达到减小墙身厚度，降低墙体钢筋用量，控制墙身底部裂缝宽度和顶部水平位移的目的，可广泛用于挡土墙墙身高度较高的结构工程，如下沉广场、坡地建筑的紧邻高边坡挡墙。

Description

一种与主体结构相结合的带锚杆挡土墙及设计方法

技术领域

本发明涉及一种与主体结构相连的挡土墙，通过设置锚杆减小墙身厚度，降低墙体底部钢筋用量，控制墙身底部裂缝宽度和顶部水平位移。适用于挡土墙与主体结构相邻，且墙身高度较高的结构工程，如下沉广场、坡地建筑的紧邻高边坡挡墙。

背景技术

挡土墙承受外侧土体产生的水平荷载，当与主体结构相邻的挡土墙墙身高度较高，尤其是地下水位较高的地区，这种荷载会使较高墙身的挡土墙的底部产生很大的弯矩和剪力，若采用与主体结构脱开的重力式挡土墙，会造成墙厚较大，开挖范围及造价均较高。将挡土墙底部与主体结构相连接后，不仅可彻底避免挡土墙发生滑移破坏，也可避免由于基坑侧壁土方回填不密实导致的挡土墙下沉、倾斜。对于坡地建筑，往往只有单侧临土，若将挡土墙与主体结构完全结合，由于挡土墙平面内刚度起到剪力墙作用，在与挡土墙平行的地震作用下，结构扭转变形会远远超过规范限值。仅将挡土墙墙身与主体结构脱开，且按悬臂结构设计，可避免造成主体结构抗侧刚度不对称，但墙身底部弯矩较大，墙体裂缝宽度及墙顶变形不易满足规范限值要求，按照常规设计思路，为了降低配筋量，减小裂缝宽度，势必会加大挡土墙墙厚，墙厚的增加又会带来开挖范围、混凝土用量及造价的增加。

发明内容

本发明的目的在于利用主体结构提供挡土墙的抗滑移力，用土层锚杆抵抗减少挡土墙底部弯矩，从而达到减小挡土墙厚度及配筋，控制墙体裂缝和顶部位移的目的。

本发明采用如下的技术方案，一种与主体结构相结合的带锚杆挡土墙，挡土墙底部与主体结构相连，挡土墙墙身与主体结构间设置抗震缝，在挡土墙上端设置锚杆。

所述锚杆由杆体、锚杆保护梁、扩大头和锚筋；杆体通过扩大头和锚筋连接，锚杆保护梁包裹土层锚杆杆体；挡土墙墙身与锚杆连接处设置暗梁。

所述锚杆保护梁底部设置有混凝土支座垫层。

本发明还提供了一种与主体结构相结合的带锚杆挡土墙设计方法，包括以下步骤：

将挡土墙下端与主体结构相连，利用主体结构提供挡土墙的抗滑移力，锚杆一端与挡土墙连接，另一端通过扩大头和锚筋固定在挡土墙一侧的土层中；锚杆与挡土墙组成联合受力体系，共同抵抗外侧土体压力；锚杆置于挡土墙中上部，土体开挖面与挡土墙之间的锚杆杆体设置混凝土保护梁，锚杆与挡土墙连接处设置暗梁；

其中1）锚杆倾角与水平面呈小于﹣10°或大于 +10°；2）锚杆固定在挡土墙一侧的土层中的锚固段上的覆土厚度不小于4.5m；3）锚杆自由段的长度不应小于5.0m；锚杆自由段穿过潜在滑裂面长度不小于1.5m；4）4）锚杆在挡土墙上连接点距挡土墙顶下方2~3m。

所述锚杆倾角与水平面呈15°。

其中：主体结构是指：置于地基基础之上，接受、承担和传递建设工程所有上部荷载，维持上部结构整体性、稳定性和安全性的有机联系的***体系；锚杆自由段是指利用弹性伸长将拉力传递给锚固体的杆体部分；潜在滑裂面是指土体发生剪切破坏形成的连续贯通的曲面。

本发明利用主体结构提供挡土墙的抗滑移力，用土层锚杆抵抗减少挡土墙底部弯矩，从而达到减小挡土墙厚度及配筋，控制墙体裂缝和顶部位移的目的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的1-1视图。

图3为本发明的结构计算模型图。

图4为锚杆锚固点位置确定示意图。

具体实施方式

参见图1-2，本发明包括与主体结构相结合的带锚杆挡土墙，挡土墙底部与主体结构相连，挡土墙墙身与主体结构间设置抗震缝，在挡土墙上端设置锚杆。

所述锚杆由杆体、锚杆保护梁、扩大头和锚筋；杆体通过扩大头和锚筋连接，锚杆保护梁包裹土层锚杆杆体；挡土墙墙身与锚杆连接处设置暗梁。

所述锚杆保护梁底部设置有混凝土支座垫层。

挡土墙下端与主体结构相连，利用主体结构提供挡土墙的抗滑移力，锚杆一端与挡土墙连接，另一端通过扩大头和锚筋固定在挡土墙一侧的土层中；锚杆与挡土墙组成联合受力体系，共同抵抗外侧土体压力。锚杆置于挡土墙中上部，土体开挖面与挡土墙之间的锚杆杆体设置混凝土保护梁，锚杆与挡土墙连接处设置暗梁。

设计参数的选取及计算方法

1 设计参数的选取

根据《岩土锚杆（索）技术规程》（CECS22:2005）中的规定，1）锚杆倾角宜避开与水平成﹣10°~ +10°的范围；2）锚杆锚固段上的覆土厚度不宜小于4.5m；3）锚杆的自由段长度应穿过潜在滑裂面不小于1.5m；4）自由段的长度不应小于5.0m。由于较小的水平倾角能够提供更大的水平分力和更长的力臂，对减小底部弯矩更有利，建议水平倾角取15°。对于锚杆在挡墙上连接点高度可按照如下方法选取。

如图3所示，合理的拉力作用点应满足锚杆及挡墙综合造价最省，先根据工程经验选定挡土墙的截面尺寸、锚杆长度和截面尺寸，结构计算模型如图3所示。为了通过较长的力臂在挡土墙底部提供较大的弯矩，以达到减少底部弯矩的目的，锚杆锚固点宜放置于挡墙顶部；但如图4所示，当锚杆锚固于挡土墙顶部时，由于锚杆的倾角较小，在满足上述第2条的规定下，自由段的长度达4500/sin（15^°）=17387mm，导致锚杆长度过长，不经济也不易施工，在城市地区易对邻近建筑物产生影响。而当锚杆长度一定时，锚固段长度为L，锚固点向下平移H，有效锚固长度可增加为L+H*cos（15^°）/tan（15^°）=L+3.6H，相应的自由段长度可减小3.6H。根据CECS22：2005中7.5.3条的规定，土层锚杆的锚固段长度取6~12m，故锚固点宜取墙顶下可取6/3.6~12/3.6=1.67~3.33m，建议取值2~3m。

2挡土墙计算方法

挡土墙计算简图如图3所示，锚杆可简化为拉杆，挡土墙悬臂段高度为H，总高度为H+H1，锚杆作用点距墙顶距离为X，锚杆拉力作用点距地下室顶板距离为H-X，三角形分布荷载最大值为q，计算图3所示超静定结构的内力可以得到挡土墙关键部位的弯距设计值M1、M2、M3和锚杆拉力，若锚杆拉力大于锚杆的设计值，则需要重新选定锚杆长度或截面。

下面参照图1和图2所示对本发明作进一步的描述。

a）本发明包括挡土墙①，土层锚杆杆体②，土层锚杆扩大头③，锚筋④，锚杆保护梁⑤，保护梁体端部混凝土垫层⑥，墙身暗梁⑦，抗震缝⑧，主体结构地下室外墙⑨，地下室顶板⑩，上部结构⑪，防水盖板⑫组成的土层锚杆和挡土墙联合作用的结构体系。

b）在挡土墙①中上部某一标高位置处等间距设置土层锚杆②、③、④，当需要锚杆提供较大拉力时，还可在锚杆端部设置扩大头③，土层锚杆钢筋④锚固于与墙身暗梁⑦处。

c）挡土墙与土体开挖面之间的锚杆体设置混凝土保护梁⑤将其包裹，防止机械回填或夯实设备对杆体产生破坏，保护梁与土体连接处设有混凝土支座垫层⑥，保证端部不发生过大的下陷。

d）挡土墙与主体结构设置抗震缝⑧，使其与主体结构脱开，避免挡土墙对主体结构抗扭产生不利影响；挡土墙顶部可设置与主体结构相连的防水盖板⑫。

Claims (5)

1.一种与主体结构相结合的带锚杆挡土墙，其特征在于：挡土墙底部与主体结构相连，挡土墙墙身与主体结构间设置抗震缝，在挡土墙上端设置锚杆。

2.根据权利要求1所述的带锚杆挡土墙，其特征在于：所述锚杆由杆体、锚杆保护梁、扩大头和锚筋；杆体通过扩大头和锚筋连接，锚杆保护梁包裹土层锚杆杆体；挡土墙墙身与锚杆连接处设置暗梁。

3.根据权利要求2所述的带锚杆挡土墙，其特征在于：锚杆保护梁底部设置有混凝土支座垫层。

4.一种与主体结构相结合的带锚杆挡土墙设计方法，包括以下步骤：

将挡土墙下端与主体结构相连，利用主体结构提供挡土墙的抗滑移力，锚杆一端与挡土墙连接，另一端通过扩大头和锚筋固定在挡土墙一侧的土层中；锚杆与挡土墙组成联合受力体系，共同抵抗外侧土体压力；锚杆置于挡土墙中上部，土体开挖面与挡土墙之间的锚杆杆体设置混凝土保护梁，锚杆与挡土墙连接处设置暗梁；

其中1）锚杆倾角与水平面呈小于﹣10°或大于 +10°；2）锚杆固定在挡土墙一侧的土层中的锚固段上的覆土厚度不小于4.5m；3）锚杆自由段的长度不应小于5.0m；锚杆自由段穿过潜在滑裂面长度不小于1.5m；4）4）锚杆在挡土墙上连接点距挡土墙顶下方2~3m。

5.根据权利要求4所述的设计方法，其特征在于：锚杆倾角与水平面呈15°。