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【摘要】拉锚墙应用很广泛,它可以通过设计,在很小的占地面积下形成一个良好的绿化及美化效果。也可以通过面板图案设计传播一个城市的历史文化。本文着重介绍一下它的设计与施工。
【关键词】拉锚墙;设计;工程实例;施工
拉锚墙作为一种挡土结构形式,其作用原理是土体对拉锚墙面板的侧压力通过埋置在土体内的拉锚带与土体之间产生的摩擦力来抵消,形成了自身稳定性。其结构型式如图1示意。
拉锚墙在BS规范中已经有明确的设计及施工标准。在国外的道路桥梁领域已经有广泛的应用。它可以进行地基加强或者形成一个很陡的坡面。其挡土坡面一般可以达到十几米甚至几十米。在市政工程中,它可以通过设计,在很小的占地面积下形成一个良好的绿化及美化效果。也可以通过面板图案设计传播一个城市的历史文化。
图1拉锚墙的基本结构型式
1. 拉锚墙的设计方法介绍
拉锚墙的设计方法有极限荷载状态法和使用极限状态法。两种状态都考虑荷载、土料、拉锚带、拉锚带与土料的作用形态,安全方面的分项系数,拉锚墙的设计主要包括以下内容:
1.1初选尺寸:
根据挡土结构的总体高度,可以决定结构的断面型式。其断面型式主要有普通型和阶梯型两种。从受力角度,拉锚墙的高度是一个决定性的影响因素。根据 规范的设计经验,锚固区土体的宽度按0.7倍的墙高来确定初始尺寸并进行验算。由于整个面板是一个半柔性体系,其平面型式可以根据实际需要做成一个非常平滑的线型。
1.2外部稳定校核。
外部稳定校核是对拉锚墙结构整体及锚固定区土体基础的承载能力进行验算。包括以下两项。
锚固定区土体抗倾验算
锚固定区土体圆弧滑动抗剪验算。
1.3拉锚带的选择。
一般拉锚带的材料为聚乙烯外包聚酯塑料以增加摩擦系数。拉锚带的选择是根据锚固土体的重度及摩擦角确定拉锚带的长度。拉锚带在选型时应进行以下验算。
拉锚带受力计算;
拉锚带粘附能力计算;
长期破裂性验算;
使用性验算。
1.4内部稳定校核。
(1)在结构尺寸及外部稳定性校核完成后,应按每层拉锚进行内部稳定性校核。内部稳定性校核是根据土体自重荷载加外部设计恒载及活载验算拉锚墙面板所受土体侧向土压力、拉锚带受力及拉锚带最大摩擦力。
图2
(2)当侧向土压力<拉锚带最大抗拉能力受力<拉锚带受到的最大摩擦力时,土体自身内部稳定。当然实际设计中要考虑到相关安全系数。
(3)最后还应进行内部滑动验算;由于锚固区土体在极限受力状态下将会因为产生破裂角,因此锚固土体可分为活动区和稳定区,活动区的拉锚带不能计入受力长度。因此这需要进行验算拉锚带的实际锚固长度。
(4)在实际设计过程中将会根据现场回填土体的重度、摩擦角以及墙体高度提出拉锚带的设计抗拉力,根据拉锚带的粘附能力进行计算确定不同埋深的拉锚带的长度。若合乎要求即可进行优化设计,若不合乎要求,既必须调整以上指标以满足设计要求。如图2示意。
1.5拉锚墙的连接设计。
拉锚墙的连接设计包括面板之间的连接,面板与拉锚带的连接,面板沉降缝的设置,面板堵缝等处理。具体内容如图3示意。
2. 结合工程实例介绍拉锚墙的设计
以阿联酋SAJAA/DHAID立交桥工程为例介绍一下拉锚墙的设计。
2.1基本数据
2.2单侧墙的立面图形式(如图4)。
2.3面板配筋计算式根据挡土墙不同部位所受的侧向土压力进行计算的,面板受力计算按四点锚固进行计算。
2.4拉锚带的长度及规格确定:根据面板受力情况将拉锚带分成如下规格及长度,能抵抗要求。
3. 拉锚墙的施工介绍
3.1面板预制:
面板预制可根据实际施工安排确定合适的模板套数,一般全部设置成两种规格,一种是T型标准断面,一种是十字型断面。面板图案采用定做的橡胶垫板,固定在钢模板上。由于设计尺寸及配筋不同,所有面板应根据设计进行编号,在安装过程按编号安装其他异型块体可用标准模板进行改造。标准面板型式如下图示意。在预制时还应预埋吊装孔(如图5)。
面板的预制在施工过程中必须保证总体尺寸,以及各预留孔的相对尺寸。尤其是铰结孔,否则将给安装带来极大的麻烦。安装误差累计,使整个面板从上之下无法控制偏差,造成安装困难。
3.2拉锚墙面板的安装。
(1)现浇拉锚墙条形基础。
在浇注之前应将地基整平夯实,使地基承载能力达到设计要求。条形基础的施工应保证施工精度,因为在根部施工结束后,整个拉锚墙平面线型已经定型,只需进行垂直度的控制。
(2)拉锚墙面板的安装。
在安装前,在条形基础上可做好相应测量控制点,将面板安装在设计位置上,以避免初始安装过程中的累计误差,进而影响上层面板的安装。竖向PVC铰结棒在两层面板之间应该能够自由转动,不应出现由于面板错牙而产生的受剪状态。
在第一层面板安装时,用100*50的木方加拉条制作好夹子,将两块面板夹紧在一起,使整层面板在允许范围的误差能够均匀圆滑过度,不要有过大富余。夹子的位置如图6。
为了保证面板稳定性,减少在回填过程中产生变形,应尽可能采用斜撑将面板顶住,并稍使面板向内倾斜1~1.5cm,
作为回填后变形的预留量。直到采用斜撑支撑操作困难时即可取消斜撑。斜撑支立方式如图7。在安装第二层时,应在第一层面板上加垫两块橡胶垫块,以避免砼面之间相碰发生掉角现象。
(3)拉锚墙面板完成后,即可进行墙后的回填。每层回填厚度为20cm,当回填达到锚环位置时便可以进行拉锚带的安装。拉锚带是成盘安装的,整个拉锚带在每层是连续的,拉锚需要接长时,可采用如图方式进行。接头处应在满足拉锚带固长度的位置,即拉锚带尾部。避免接头处松脱,使面板失去拉力,从而失稳。整个拉锚带应在施工期间拉紧,感官上在面板处通过聚乙烯棒将锚环拉紧,当出现松弛时,可以用木楔打入20钢筋之间,通过钢筋将拉锚带拉紧(如图8)。
(4)回填过程中的设备不能碾过拉锚带,可用铲车逐步松铺土料将拉锚带完全覆盖。回填土压实时,在离面板3cm以内不许采用大型设备。回填土应严格控制现场最佳含水量,以保证一次性压实合格。
4. 拉锚墙施工过程中应注意的几个问题
4.1拉锚墙面板预制时应严格控制好平面尺寸,因为拉锚墙面板的安装要求的精度是非常高的,若预制过程中出现问题,则很难再安装过程中进行调整。
4.2拉锚墙安装时,面板应向内预留倾斜量。以抵消锚固土体回填高度不断增加时产生的位移量。根据施工经验,一般预留1~2cm。
4.3拉锚带安装时,拉锚带应拉紧,紧贴回填土。回填土料的表面应平整。在回填过程中,一定要保证回填土料的最佳含水量,保证一次验收合格,避免返工时对拉锚带的破坏。
4.4所有受力连接件,包括面板及拉锚带在施工时应认真检查其规格型号,以避免出现人为的失误,造成结构安全隐患。
4.5在施工过程中一旦出现垂直度超标的情况,应紧贴拉锚墙面板将回填挖开,采用同材质的PVC棒夹在锚环与拉锚带之间,将拉锚墙面板向内拉入。将回填土料拌入一定数量的水泥并用人工进行夯实处理,以保证回填的密实度。
5. 结束语
在国外,拉锚结构已经得到广泛的应用,拉锚墙专业设计与施工市场也相当发育,也出现了许多专利产品。国内由于地材较为丰富,一般很少采用这种加钢筋式挡土墙结构。在国内市政建设高度发展,景观要求日益提高的形势下,拉锚墙的应用还是有较好的前景的。本文结合工程实例简单的介绍了拉锚墙的设计与施工。希望能够起到一点抛砖引玉的作用。
【关键词】拉锚墙;设计;工程实例;施工
拉锚墙作为一种挡土结构形式,其作用原理是土体对拉锚墙面板的侧压力通过埋置在土体内的拉锚带与土体之间产生的摩擦力来抵消,形成了自身稳定性。其结构型式如图1示意。
拉锚墙在BS规范中已经有明确的设计及施工标准。在国外的道路桥梁领域已经有广泛的应用。它可以进行地基加强或者形成一个很陡的坡面。其挡土坡面一般可以达到十几米甚至几十米。在市政工程中,它可以通过设计,在很小的占地面积下形成一个良好的绿化及美化效果。也可以通过面板图案设计传播一个城市的历史文化。
图1拉锚墙的基本结构型式
1. 拉锚墙的设计方法介绍
拉锚墙的设计方法有极限荷载状态法和使用极限状态法。两种状态都考虑荷载、土料、拉锚带、拉锚带与土料的作用形态,安全方面的分项系数,拉锚墙的设计主要包括以下内容:
1.1初选尺寸:
根据挡土结构的总体高度,可以决定结构的断面型式。其断面型式主要有普通型和阶梯型两种。从受力角度,拉锚墙的高度是一个决定性的影响因素。根据 规范的设计经验,锚固区土体的宽度按0.7倍的墙高来确定初始尺寸并进行验算。由于整个面板是一个半柔性体系,其平面型式可以根据实际需要做成一个非常平滑的线型。
1.2外部稳定校核。
外部稳定校核是对拉锚墙结构整体及锚固定区土体基础的承载能力进行验算。包括以下两项。
锚固定区土体抗倾验算
锚固定区土体圆弧滑动抗剪验算。
1.3拉锚带的选择。
一般拉锚带的材料为聚乙烯外包聚酯塑料以增加摩擦系数。拉锚带的选择是根据锚固土体的重度及摩擦角确定拉锚带的长度。拉锚带在选型时应进行以下验算。
拉锚带受力计算;
拉锚带粘附能力计算;
长期破裂性验算;
使用性验算。
1.4内部稳定校核。
(1)在结构尺寸及外部稳定性校核完成后,应按每层拉锚进行内部稳定性校核。内部稳定性校核是根据土体自重荷载加外部设计恒载及活载验算拉锚墙面板所受土体侧向土压力、拉锚带受力及拉锚带最大摩擦力。
图2
(2)当侧向土压力<拉锚带最大抗拉能力受力<拉锚带受到的最大摩擦力时,土体自身内部稳定。当然实际设计中要考虑到相关安全系数。
(3)最后还应进行内部滑动验算;由于锚固区土体在极限受力状态下将会因为产生破裂角,因此锚固土体可分为活动区和稳定区,活动区的拉锚带不能计入受力长度。因此这需要进行验算拉锚带的实际锚固长度。
(4)在实际设计过程中将会根据现场回填土体的重度、摩擦角以及墙体高度提出拉锚带的设计抗拉力,根据拉锚带的粘附能力进行计算确定不同埋深的拉锚带的长度。若合乎要求即可进行优化设计,若不合乎要求,既必须调整以上指标以满足设计要求。如图2示意。
1.5拉锚墙的连接设计。
拉锚墙的连接设计包括面板之间的连接,面板与拉锚带的连接,面板沉降缝的设置,面板堵缝等处理。具体内容如图3示意。
2. 结合工程实例介绍拉锚墙的设计
以阿联酋SAJAA/DHAID立交桥工程为例介绍一下拉锚墙的设计。
2.1基本数据
2.2单侧墙的立面图形式(如图4)。
2.3面板配筋计算式根据挡土墙不同部位所受的侧向土压力进行计算的,面板受力计算按四点锚固进行计算。
2.4拉锚带的长度及规格确定:根据面板受力情况将拉锚带分成如下规格及长度,能抵抗要求。
3. 拉锚墙的施工介绍
3.1面板预制:
面板预制可根据实际施工安排确定合适的模板套数,一般全部设置成两种规格,一种是T型标准断面,一种是十字型断面。面板图案采用定做的橡胶垫板,固定在钢模板上。由于设计尺寸及配筋不同,所有面板应根据设计进行编号,在安装过程按编号安装其他异型块体可用标准模板进行改造。标准面板型式如下图示意。在预制时还应预埋吊装孔(如图5)。
面板的预制在施工过程中必须保证总体尺寸,以及各预留孔的相对尺寸。尤其是铰结孔,否则将给安装带来极大的麻烦。安装误差累计,使整个面板从上之下无法控制偏差,造成安装困难。
3.2拉锚墙面板的安装。
(1)现浇拉锚墙条形基础。
在浇注之前应将地基整平夯实,使地基承载能力达到设计要求。条形基础的施工应保证施工精度,因为在根部施工结束后,整个拉锚墙平面线型已经定型,只需进行垂直度的控制。
(2)拉锚墙面板的安装。
在安装前,在条形基础上可做好相应测量控制点,将面板安装在设计位置上,以避免初始安装过程中的累计误差,进而影响上层面板的安装。竖向PVC铰结棒在两层面板之间应该能够自由转动,不应出现由于面板错牙而产生的受剪状态。
在第一层面板安装时,用100*50的木方加拉条制作好夹子,将两块面板夹紧在一起,使整层面板在允许范围的误差能够均匀圆滑过度,不要有过大富余。夹子的位置如图6。
为了保证面板稳定性,减少在回填过程中产生变形,应尽可能采用斜撑将面板顶住,并稍使面板向内倾斜1~1.5cm,
作为回填后变形的预留量。直到采用斜撑支撑操作困难时即可取消斜撑。斜撑支立方式如图7。在安装第二层时,应在第一层面板上加垫两块橡胶垫块,以避免砼面之间相碰发生掉角现象。
(3)拉锚墙面板完成后,即可进行墙后的回填。每层回填厚度为20cm,当回填达到锚环位置时便可以进行拉锚带的安装。拉锚带是成盘安装的,整个拉锚带在每层是连续的,拉锚需要接长时,可采用如图方式进行。接头处应在满足拉锚带固长度的位置,即拉锚带尾部。避免接头处松脱,使面板失去拉力,从而失稳。整个拉锚带应在施工期间拉紧,感官上在面板处通过聚乙烯棒将锚环拉紧,当出现松弛时,可以用木楔打入20钢筋之间,通过钢筋将拉锚带拉紧(如图8)。
(4)回填过程中的设备不能碾过拉锚带,可用铲车逐步松铺土料将拉锚带完全覆盖。回填土压实时,在离面板3cm以内不许采用大型设备。回填土应严格控制现场最佳含水量,以保证一次性压实合格。
4. 拉锚墙施工过程中应注意的几个问题
4.1拉锚墙面板预制时应严格控制好平面尺寸,因为拉锚墙面板的安装要求的精度是非常高的,若预制过程中出现问题,则很难再安装过程中进行调整。
4.2拉锚墙安装时,面板应向内预留倾斜量。以抵消锚固土体回填高度不断增加时产生的位移量。根据施工经验,一般预留1~2cm。
4.3拉锚带安装时,拉锚带应拉紧,紧贴回填土。回填土料的表面应平整。在回填过程中,一定要保证回填土料的最佳含水量,保证一次验收合格,避免返工时对拉锚带的破坏。
4.4所有受力连接件,包括面板及拉锚带在施工时应认真检查其规格型号,以避免出现人为的失误,造成结构安全隐患。
4.5在施工过程中一旦出现垂直度超标的情况,应紧贴拉锚墙面板将回填挖开,采用同材质的PVC棒夹在锚环与拉锚带之间,将拉锚墙面板向内拉入。将回填土料拌入一定数量的水泥并用人工进行夯实处理,以保证回填的密实度。
5. 结束语
在国外,拉锚结构已经得到广泛的应用,拉锚墙专业设计与施工市场也相当发育,也出现了许多专利产品。国内由于地材较为丰富,一般很少采用这种加钢筋式挡土墙结构。在国内市政建设高度发展,景观要求日益提高的形势下,拉锚墙的应用还是有较好的前景的。本文结合工程实例简单的介绍了拉锚墙的设计与施工。希望能够起到一点抛砖引玉的作用。