干垒挡土墙8-3教学提纲.doc

干垒挡土墙8-3精品文档 Design manual for segmental retaining walls干垒挡土墙设计、施工指南编制：潘本栋浙江长三角建材有限公司2003年9月目 录第一章 前言第二章 加筋土干垒块挡土墙的工作特性与基本原理第三章 结构设计原理及假定第四章 符号及缩写第五章 设计方法及步骤第六章 设计软件介绍第七章 干垒块挡土墙设计、施工说明第八章 干垒块挡土墙的生产质量控制标准第九章 干垒块挡土墙施工第一章 前 言在土中铺设拉筋而使整个土工系统的力学性能得到改善的土工加固方法叫做土体加筋技术。国外60年代就开始应用，目前已应用得相当普遍。我国于79年在云南的田坝矿区的小型工程中第一次试用，80年代逐渐在公路、水运、铁路和水利工程中试用。90年代应用规模和范围加大，先后在公路、水运、铁路、水利、市政、煤矿、林业等部门或行业应用这项技术，特别是近几年在公路建设和水利、水运建设中应用得较多，取得了巨大的经济效益和显著的社会效益。加筋土工程的设计计算理论和施工技术日臻成熟，加筋材料品种多样化和产品标准化和规范化，使加筋土技术的应用领域和使用地域也不断扩大，目前已用于公路路堤、路堑、桥台、引道；内河港口码头、护岸、库场支挡建筑物、航道整治；铁路路基、路堤、桥台；水利工程中的防护堤、水坝、河流、湖泊、滩涂围垦工程；环境工程中的碴场、垃圾填埋场、尾矿坝；其它方面如储煤仓，城市小区、园林和城镇建设中的各种支挡建筑，建筑地基，机场和军事工程等。使用地域从东到西、从南到北遍布全国，包括台湾、香港、澳门等。在水运工程应用中，比较有代表的工程有重庆长江滨江路工程（码头和护岸）、江津滨江西段护岸工程（码头和护岸）、长江口深水航道治理工程、大港油田海堤工程、重庆长寿白沙湾码头等。在内河护岸及防护工程应用中，比较有代表的工程有鱼洞长江河岸整治工程等。上述工程中，加筋墙直立墙最大已达22，半直径半斜坡堤式结构总高达35。在国内，交通部1991年就正式颁发了公路加筋土工程设计规范JTT015-91和公路加筋土工程施工技术规范JTJ035-91，这是一套比较系统的加筋土工程设计施工专门规范。1998年底和1999年初国家和各部门相继正式颁发了土工合成材料应用技术规范GB50290-98、水运工程土工织物应用技术规程JTJ/T239-98、水利水电工程土工合成材料应用技术规范SL/T225-98、铁路路基土工合成材料应用技术规范SL/T228-98，这四本应用技术规范（规程）中都有专门章节阐述加筋土的设计和施工规定。在国外，对加筋土技术的应用，法国颁发有法国标准、日本有日本指南，美国有联邦公路局（FHWA）出版的加筋土结构建造指南（1990）和NCMA标准加筋挡墙设计（1997）和土工合成材料设计和施工导则（1998）等。英国、荷兰、意大利、澳大利亚也有相应的标准或指南。加筋材料加筋土工程中使用的加筋材料基本上都属于土工合成材料。土工合成材料按结构和工艺可分为五大类，即土工布、特种土工材料、土工膜、土工复合材料和其它材料等，在上述五大类材料中，除土工膜外其余四大类中的大部分产品均可用作加筋材料。我国目前使用的加筋材料主要有条带式加筋带、土工格栅、土工布。条带式加筋带主要有国内生产的钢塑复合加筋带（CAT）、防老化塑料加筋带（PP）、玻璃纤维复合加筋带等，土工格栅主要有国内生产的和部分进口的单向格栅、土工网、土工格室，土工布主要为织造土工布、复合土工布。对加筋土工程中的最重要的元件加筋材料，各国都比较重视，将其视作基本的建筑材料，制定了有关产品标准和测试试验标准。目前，已正式出版了国际标准（ISO）有14个，另有10个即将出版。英国出版了8个标准（BS6906），法国出版了14个标准（NFG38）或直接采用国际标准，意大利出版了8个标准（UNI8279），美国发布了58个标准（ASTMD）。值得注意的是，美国标准中也有2个涉及土工合成材料的耐久性性能。我国于1988年开始制定有关国家标准，迄今已正式发布了31个国家标准（GB/T-），其中21个基础标准和方法标准不同程度地采用了国际标准或国外标准。31个标准中，主要包括可土工布、土工膜、土工格栅等。对我国加筋土工程中用得较多的条带式加筋材料（合成材料和复合材料），目前尚未有国家标准，有关行业标准总涉及了一部分，多数为生产厂家的企业标准。对各类土工合成材料的耐久性，目前也未有国家标准。在土工合成材料应用界，加筋是一个非常活跃的一支，但基本上集中在工程应用上。对加筋土的基本性状、机理，新的设计技术理论，十多年来未见有新的突破、新的发现。对加筋土挡墙结构、内部稳定就算一支采用局部应力平衡法，对高大挡墙的设计，这一方法显然是不能适用。除公路规范规定采用总体平衡法外，其它行业规范均回避这一不应回避的问题，工程应用中就看设计人员的理解和操作了。对部稳定计算，均采用刚性墙的假定，计算问题虽大大简化了，但与其实际工作状态的差距也拉大了，显得十分勉强和无奈。近年来做了一些现场试验，并用无限元方法进行数值计算，但土体的本构方程的准确描述不容易，弹-塑性模型选择上争论较大，试验获取土性指标与实际的差异，筋、土的界面处理困难，而且，繁杂的数值计算并不为大众所理解和掌握，使得数值计算的结果具有更多的学术意义。筋-土共同工作的机理的明白阐述和简洁的设计计算才是工程应用中所企求的。加筋堤、加筋边坡的基本假定和计算方法于实际不太符合，工程应用中亟待改进。加筋地基的设计计算虽有人提出了一些简单方法，但更多的是数值计算，基本尚处于探索阶段。加筋土技术的发展1、应用领域的扩大加筋土技术除了在公路、水运、水利、铁道、市政、煤矿等传统行业扩大应用范围外，近年已在建筑、环境、园林、电力、军事工程等领域中得到应用。加筋土挡墙继续加大应用，加筋边坡应用也越来越多，建筑加筋地基也有成功的应用事例，加筋结构断面面形式也不断推陈出新。2、加筋地基近几年公路、铁路、水利等基础行业的路基、堤基等大量采用了土工格栅、编织复合土工待、土工布、土工网等进行软弱地基的处理，即加快了工程进度、又大大节约了工程造价，取得了显著的经济效益和社会效益。用复合土工带编织成双向网格用作加筋地基的加筋材料，利用其高强度、小变形，充分发挥材料的张力的特点，在建筑地基中替代传统的筏式基础，已获得成功应用。在高速公路的软基处理中也即将采用复合土工带编织双向网格。用土工格室进行地基加筋处理已开始研究和应用。3、与其它新技术的联合应用加筋土结构由于结构简单、施工方便、应用范围广泛，与其它新技术的联合应用比较方便。加筋土与锚锭结构的联合应用，加筋土与柱板式结构、拱形结构、扶壁结构的联合应用等。4、新型加筋材料的研制对加筋材料而言，国外主要集中在各种规格和适用各种用途的高强、耐久的土工格栅（包括单向拉伸、双向拉伸格栅）、复合土工布上。国内单向土工格栅强度最大的已达80KN/。各种土工布国内几乎都能生产。用复合土工带（钢塑复合带或玻璃纤维带）编织成双向网格用作加筋地基的加筋材料，国内已开始使用。利用复合土工带高强度、小变形、生产简单、运输保管方便、现场编织组合等特点，充分利用和发挥材料的张力的特点，对加筋地基的应用将带来新的进展。第二章 加筋土干垒挡土墙的工作特性与基本原理加筋土干垒挡土墙是以干垒块作为面板，背面填土与加筋材料一起复合形成的挡墙，来抵挡背后的土压力。它的组成主要有基础、干垒块面层、加筋材料、滤水层、回填土体、排水等部分组成。干垒面层的主要作用是阻止土体及填料滑塌，使加筋材料与土体填料的复合土体免遭侵蚀。加筋材料是加筋土挡墙的关键部分，主要有天然植物、金属材料、合成材料和复合材料，目前大都上采用合成材料，如采用高强涤纶尼龙纤维经编而成的土工格栅。回填土体是加筋土挡土墙的主体材料，回填土与加筋材料一起构成加筋土挡墙的主体结构。加筋土挡土墙实质上将干垒面层和背后的回填土体通过加筋材料作用，形成由面层和加筋材料以及加筋材料所包裹的土体为一个整体的结构，相当与传统的重力式挡土墙结构，与传统的挡土墙结构相比，新式干垒块构成的挡土墙是美、欧、澳大利亚流行的护坡建筑。钻石干垒块具有许多与众不同的特点，干垒式加筋土挡墙具有以下特点：1、加宽加筋土体对工程造价影响不大，但通过加宽加筋土体的宽度可有效降低墙下的地基应力，可使用与软弱、淤泥等不良地基，避免基础打桩、换土等造价昂贵的地基处理费用；2、干垒块体由现代化工厂专业生产，外观造型和色彩可以根据环境要求进行特殊设计，满足工程多样性的要求；3、面层施工，干垒而成，无须砂浆砌筑，施工速度快，工期短；4、整个墙体的组成材料大部分是回填土，可以就地取材，节约建筑材料。 5、独特的后缘结构保证了个体干垒块的准确安装以及整体墙体的齐整。6、外圆、内圆、直角以及梯形挡土墙均可垒筑。7、垒筑高度可从0.3m至9m。8、无需维护， 无污染， 美化环境。9、墙体倾斜度10.6， 比传统护坡墙节省三倍土地，而且更安全牢固。加筋式干垒挡土墙的主要工作原理是由于土和加筋材料共同工作，形成的复合土体的力学性能和土体的稳定性大幅度提高，从而使加筋式挡土墙具有一定的经济效益。对于土体加筋后强度和稳定性提高的原因，世界各国进行了广泛的研究，通过对土体的三轴试验和现场测试，得出了各种筋土之间的相互作用机理。到目前，筋土之间的相互作用的基本原理大致可分为下列几类，其中主要为前两类，即摩擦加筋原理和准粘聚力原理1、摩擦加筋原理根据加筋土复合体中筋土之间的基本构造，取加筋体中一微段（如下图）所示来分析，说明如下：微元体长为dl，拉筋左截面受力为T1，拉筋右截面受力为T2，压住拉筋的法向应力为，f为拉筋与土之间摩擦系数， b 为筋带宽度， 略去筋带重量和微元体土体重量。土的水平推力在该微元段拉筋中所引起的拉力为 dT，则 dTT1T2。 设d F为土粒与拉筋在该微元段上产生的总摩擦力，则有： dF=2f b dl 2-1根据该微元体的受力分析，可知， 如果dF dT 2-2则筋土之间就不会产生相互错动。 或者说， 土的水平推力被筋土间的摩擦力所克服， 微元体保持稳定。反之则不能保持稳定。从上式可知，拉筋材料要满足两点要求，即一是表面要粗糙，摩擦系数大，使筋土之间产生足够的摩擦力，二是要有足够的强度和弹性模量，前者是保证在筋土之间产生错动前拉筋不会被拉断，后者保证拉筋的变形与土体的变形大致相一致。在加筋土墙稳定分析中，墙体由于受到土体的推力产生破坏时（可先假定将加筋土看成无筋土体），依据郎金土压力理论，沿主动破裂面AB将墙体分为主动区和稳定区。下滑土棱体ABC自重产生的水平推力对每一层拉筋形成拉力T，欲将拉筋从土中拔出，而稳定区土体与筋带的摩擦阻力阻止拉筋被拔出。如果每一层拉筋与土体摩擦阻力均能抵抗相的土推力，则整个墙 体就不会出现AB滑动面，加筋土的内部稳定有保证。设每层筋带所受的土体的水平推力为T，那么T f b dl 2-3式中：L2拉筋在稳定区的长度，其它符号同上，上式为判定加筋体稳定与否的必要条件。按上述的摩擦加筋原理分析，拉筋的工作类似于通过筋带结构锚固在稳定土体中，所以，稳定区又称为锚固区，拉筋在稳定区的长度L2称为锚固段长度或有效长度。 摩擦加筋原理由于概念明确、简单，在加筋土挡墙的足尺试验中得到较好的验证。因此，在加筋土的实际工程中，特别是加筋土挡墙工程中得到较广泛的应用。但是，摩擦加筋原理忽略了筋带在力作用下的变形，也未考虑土是非连续介质、具有各向异性的特点。所以，对高模量的加筋材料，如金属加筋材料比较适用，对加筋材料本身模量较小、相对变形较大的合成材料（如塑料带等），则是比较近似的。2、准粘聚力原理加筋土结构可看作是各向异性的复合材料，一般情况下拉筋的弹性模量远远大于填土的弹性模量，拉筋与填土共同工作，外侧强度包括了填土的抗剪强度、填土与拉筋的摩阻力和拉筋的抗拉力等共同作用，使得加筋土的强度明显提高。这一点在加筋砂圆柱土样与未加筋砂圆柱土样三轴对比试验中得到证实。砂土试样在单轴压力下受到压密，土样侧向在侧压力作用下发生侧向应变。如果在土样中布置了拉筋，由于拉筋对土体的摩擦阻力，当土体受到垂直应力作用时，在拉筋中将产生一个轴向力，起着限制土体侧向变形的作用，相当于在土中增加了一个对土体侧压力的反力，使土的强度提高。根据维达尔等人的试验研究，加筋土的强度与土的抗剪强度、土与拉筋之间的摩擦系数、拉筋的抗拉强度、拉筋的数量等有关。加筋土在受力变形过程中可能出现拉筋抗拉极限状态、拉筋与填土之间的摩擦粘着极限状态以及填土抗剪极限状态。加筋土的强度分析主要针对前两处，第三种只有当拉筋与填土的弹性模量相近时才会出现。加筋砂样比无筋砂样强度提高，可根据库仑理论和摩尔破坏准则来加以阐明。 根据库仑理论，土的极限强度为f tgC 2-4式中f土的极限抗剪强度 土体上受到的正应力C 土的凝聚力 土的内摩擦角 当C0时为砂土，C0时为粘性土 设1f 为土样破坏时的最大主应力， 3为土样侧面的最小主应力。根据土样破坏时土样的摩尔园与土样的库仑强度线相切的条件，可得 1f =3 tg2 (450 +/2) +2 c tg(450 +/2) 2-5在三轴对比试验中，如果未加筋砂土样在1、3作用下达到极限平衡，并为破坏时的应力状态，保持3不变，对于加筋砂样在相同的应力下未破坏，而是当增大至时才能达到极限破坏状态。砂样在加筋前后的内摩擦角值不变，但加筋后土的强度提高了。比较未加筋砂和加筋砂试验的极限平衡条件，加筋砂多了一项由C引起的强度增加，或者说承载力增加。从三轴对比试验的结果来看，加筋砂与未加筋砂的强度线几乎完全平行，说明加筋前后砂样的内摩擦角值基本不变，但加筋砂的强度曲线不通过坐标原点，而与纵坐标轴相截，其截距C相当于上式2-4中的C，或者说，式24对于加筋砂土的强度是成立的。因此，可以认为，加筋砂土力学性能的改善是由于新的复合土体具有某种“粘聚力”的缘故。砂土本身是没有这个“粘聚力”的，而是砂土加筋后的结果。在试验中对加筋砂样施加的侧向压力为3，而实际上砂样受到的侧压力是3+3，而3正是由于砂与拉筋间的摩阻而产生的，但在最后结果的表述中却被“C”所代替。事实上它不是粘聚力，而是加筋土的强度增量。为了表达方便，我们将这个“粘聚力”称为“准粘聚力”或“似粘聚力”，它反映了加筋土这个复合土体本身的材料特性。将C看作加筋土的强度增量，用该原理不但可分析加筋砂的工作机理，同样可用来分析粘土类加筋土。下面来分析导出C的计算公式。把加筋砂的三轴试验当作无筋砂试验，但相应的3用3+3代替，当其达到极限平衡状态时，有1f =（3+3） tg2 (450 +/2) 261f =3 tg2 (450 +/2) +3 tg2(450 +/2) 27比较25和2-7式，可得2 c tg(450 +/2) =3 tg2(450 +/2)则有C =（3 /2）tg (450 +/2 ) 283为等效应力增量，它是由加筋砂土体中的拉筋产生的，无法直接测得，可表示为3=3（） 29取三轴试验破裂时的土体为脱离体，作用在脱离体上的作用力有：轴向应力1（破坏时为1f）、水平应力3、拉筋拉力T、破裂面上土的反作用力R。破裂时R与破裂面的夹角为，破裂面与水平面的夹角为450 +/2。设A为试件的截面积，Rf 为每层拉筋单位宽度加筋土中拉筋的抗拉力，Sy 为加筋土体中拉筋层的竖向间距，则拉筋拉力，T=A tg (45+/2 ) 210根据脱离体的静力平衡条件，有T+A3-Rcos (45+/2)=0 2-11由Rsin (45+/2)=A1f得出R=A1f /sin (45+/2)，将上式代入211整理后得出1f=3 tg2 (450 +/2) +tg2(450 +/2) 212在破裂面上切向应力及法向应力之间的关系式可表示为3 tgtg (450 +/2) 213比较式2-13和2-4，可得Ctg (45+/2 )试验结果得出，加筋土的似粘聚力发展很快，对于0.2%的轴向变形，C就可以达到80%的极限值，轴向变形到2%时，加筋层的抗拉强度已全部发挥作用。第三章 结构设计原理及假定1、概述本设计手册介绍的加筋干垒块挡土墙的基本设计原理，这一原理出自于美国国家混凝土制品协会（NCMA）标准介绍的设计方法和理论。本手册中的设计概念源于北美多年的加筋土挡土墙的设计与施工的传统的工程理论和经验。2、设计原理加筋土挡土墙是重力式挡土墙，其利用布置在干垒块之间的拉接网片来加大墙身的宽度，从而增大墙体的重力来抵抗墙背面的土压力。干垒块和加筋土一起构成稳定的抵抗土压力和顶部荷载的破坏作用。对于结构设计，按照标准着重于下列四个方面的稳定性分析：外部整体稳定、内部稳定、局部稳定和圆弧滑动稳定性分析。3、设计假定（1）库仑土压力理论加筋挡土墙的外部、内部和局部稳定的土压力计算依据库仑土压力理论，主动土压力系数Ka计算如下：Ka=库仑滑动破坏面与水平方向的夹角a可用下面公式确定tan（a）=上式中的符号代表意义：代表土的内摩擦角，代表挡土墙与土的摩擦角，墙后填土坡度与水平线的夹角，墙面的坡度，破坏面与水平方向的夹角，以后字母意义同此。（2）地下水位在稳定性计算中，地下水位高度分为两种情况，即地下水位位于挡土墙垫层以下0.66H和以上。对于地下水位在设计使用年限内距墙底垫层大于0.66H时，干垒块后的连续排水骨料的最小厚度为30cm，对于需内部填充的干垒块，其填充物与墙后排水骨料材料相同，且排水骨料的最小厚度为15cm。当地下水位在挡土墙设计使用年限内距墙底垫层小于0.66H时，需将垫层的排水骨料水平延伸，沿整个基层延伸至加筋土边界。这一排水处理可能仅对地下水从墙角标高浸入挡土区有效，其余情况见后付设计，地基土和排水骨料的容重应换算成为有效容重即浮容重。（3）加筋土体宽度本设计手册中用于外部稳定计算的加筋土体宽度（L），包括了干垒块的宽度。沿墙体自上而下拉接网片的长度可能有所不同，但最小长度应大于L。加筋土体的侧边线应是距干垒块所形成墙面距离L的平行线。无论稳定性计算如何，距墙底第一层拉接网片的长度不应小于0.6H（H为墙体高度）。（4）对均布荷载的处理本手册中仅将墙顶分布的恒荷载部分作为计算中的稳定力和力矩，车辆荷载等活荷载不作为加筋挡土墙的抗滑、抗倾覆和抗拔计算的稳定因数，这些荷载仅作为失稳因数考虑。采用这一设计方法是为了确保设计的安全性，避免将这些在墙体使用过程中的不连续施加的荷载作为墙体的稳定性计算考虑。（5）地震荷载加筋土干垒块挡土墙在受到地震荷载或其他动力荷载的作用时，一般情况下表现良好，由于其为柔性结构，从而柔韧性较高。加筋土干垒块挡土墙在地震荷载作用下，除了受到静力作用外还受到动力作用，在这一短期的地震荷载作用情况下，拉筋网片所受到的拉应力可能增大。在这种潜在的破坏模式中，目标安全系数通常取为大于或等于1.1。在地震荷载作用下的加筋土干垒块挡土墙的设计中,依据加筋土干垒块挡土墙和土体的动力分析或静力假定分析。静力假定分析中地震荷载的动力效应用等量的静力作用模式确定。静力假定分析中的系数通常用当地的规范或现行的标准。（6）沉降加筋土干垒块挡土墙在过大的施工荷载的作用下，可能对地基造成影响，导致地基材料被压缩。对于粒状土地基，这些沉降将会很小，而且通常发生在施工过程中。但饱和的粘性土地基可能会在相当长的时间范围内发生沉降。由于墙底荷载对地基的作用而造成的土体整体沉降和不均匀沉降的分析比较复杂，而且还需要完了解现场土体的固结性能，建议由熟悉现场情况和结构荷载的专业工程师对于加筋土干垒块挡土墙施工所造成的沉降进行估算。无砂浆砌筑而逐层摆放在碎石骨料垫层上的加筋土干垒块挡土墙，其特有的施工方法使墙体成为柔性的重力式结构，能够适应较大的整体沉降和一定程度的不均匀沉降。一般标准的加筋土干垒块挡土墙可承受百分之一的不均匀沉降。对于不适合的地基土可用下列方法或几种方法的组合，来进行地基加固处理：更换不适合的地基土；选择合适的地基土作为挡墙的地基；增加骨料碎石垫层的宽度和厚度；用拉接网片加固以加厚的骨料碎石垫层；用阶梯形挡土墙减少墙体对地基的应力作用；在墙体施工前对地基进行堆载预压；利用土体加固技术处理地基，如振动夯实、碎石桩、强夯等。4、安全系数和设计指标安全系数的选择应根据已确定的设计参数和失稳结果，下表给出了加筋土干垒块挡土墙推荐的最小安全系数，同时根据NCMA标准给出了墙体的最小埋深。最小安全系数和设计指标失稳类型符号指标抗滑移FSSL1.5抗倾覆FSOT2.0地基承载力FSbc2.0圆弧滑动FSgl1.31.5抗拉FSTO1.0抗拔FSPO1.5墙体表面抗剪切能力FSSC1.5墙体表面块体连接强度FSCS1.5设计指标不确定因数FSUNC1.5表面剪力（使用期内以极限位移控制的指标）19mm表面连接（使用期内以极限位移控制的指标）19mm最小的底层网片长度L0.6H最小的基础埋深Hemb15cm最小锚固长度La30cm最小墙底埋深Hemb墙前坡角最小墙底埋深Hemb墙前地面水平H/20(H为露出地面的墙高)墙前地面坡度3H:1VH/10墙前地面坡度2H:1VH/7最小要求15cm5、拉接网片为了使墙体形成一个整体的结构，拉接网片层数必须足够多、强度必须足够大，且有足够的使土体形成一个整体的锚固、摩擦能力。拉接网片的抗拉性能受到环境等诸多因数的影响，如网片的安装时的破损、老化、温度和侧向拉力等等。因此，不同的组成材料质量、产品的结构形状和生产工艺，拉接网片的抗老化程度均不同。所以，对于每一品种的网片在使用前都要进行分析。对于拉接网片的允许设计承受的拉应力Ta计算如下：Ta=其中：TuLt代表拉接网片的极限抗拉强度（KN/m）； RFD代表网片的耐久性折减系数，取值范围从1.1到2.0； RFID代表安装破损折减系数，取值范围从1.05到3.0； RFCR代表徐变折减系数，取值范围从1. 5到5.0； FSUNC代表整体安全或荷载折减系数，取值范围从1.5；6、排水骨料在加筋土干垒块挡土墙设计中，排水材料起到非常重要的作用。排水材料一般是级配良好的碎石骨料，如粗砂或砾石。合理的设计排水材料可以起到如下作用，其一是可以防止墙后挡土区和墙底地基土形成的水压力，因为在干垒块加筋土挡土墙设计中，没有考虑挡墙背后的水压力，排水层的设计是确保这种设计方法成立的关键点；其二，级配合理的排水层可以防止挡土区的填土被冲刷到墙体表面，污染墙面。7、垫层推荐压实后的碎石作为传统的重力式干垒块挡土墙和加筋土干垒块挡土墙的垫层。垫层的作用是传递和扩散作用在其上的干垒块的重量到地基土上，并因此减少地基所受的压应力。压实后的垫层形成具有一定坚实程度但又有柔性的层面，能够有效的分散应力，并削弱由于不均匀沉降而造成的应力，从而减少墙体内由于不均匀沉降引起的较高集中应力，降低干垒块的破裂。垫层同时还起到排水的作用，并为墙体施工提供一个完整的工作面。垫层的厚度一般不应小于15cm。8、墙体铰接高度在加筋土干垒块挡土墙施工中，墙体是由块体逐层码放而成，每一层码放时，由于后缘的原故，使墙体产生一个向后的角度，块体的重量通过块体逐层向下传递，但当最上层块体的重心线偏出最下层干垒块的后边缘时，最上层块体的重量对最下层的块体已不起作用了，因此，在计算块体间的摩擦力和网片的抗拔力等需要考虑到块体之间的压应力时，引进了块体连锁高度（）的概念，计算方法如下：=式中：代表干垒块的单块宽度（m）； 代表从干垒块的前边缘到干垒块重心的距离（m）； 代表由于墙体错层码放而产生后倾角度（m）；第四章 符号及缩写为了方便设计人员尽快熟悉本手册的设计计算方法及内容，应首先分析清楚各种符号的意义和特点，为此，我们将后面应用到的符号及其代表的意义分别描述如下：干垒块的高度（m）；压顶块的高度（m）；干垒块的宽度（m）；干垒块的容重（KN/m3）；干垒块重心距墙前的距离（m）；干垒块与基底的摩擦系数；干垒块间由荷载和极限位移控制的剪切试验强度初始值（KN/m）；干垒块间由荷载和极限位移控制的剪切强度试验得出的关系曲线的倾角（度）；每一层干垒块的后错距离（m）；干垒块与拉接网片之间的由荷载和极限位移控制的剪切试验强度初始值（KN/m）；干垒块与拉接网片之间的由荷载和极限位移控制的从剪切强度试验得出的曲线的倾角（度）；网片生产厂家提供的拉接网片的极限抗拉强度（KN/m）；拉接网片与干垒块的最大连接强度和极限位移变形条件下的连接强度（KN/m）；拉接网片的设计允许抗拉强度（KN/m）；由符合NCMA标准检测拉接网片从加筋土体中拔出的抗拔试验确定的拉接网片与土体的相互作用系数；由符合NCMA标准检测拉接网片从加筋土体中拔出的抗拔试验确定的拉接网片与土体的滑动系数墙高（m）；墙体露出地面的高度（m）；最小拉接网片的长度（m）；由于墙后填土坡度而形成的附加计算高度（m）；墙顶加筋土体的宽度（m）；由于墙后填土坡度而形成的加筋土宽度增量（m）；墙后填土坡度与水平线夹角（度）；加筋土在墙后回填坡度时的顶部水平宽度（m）；由于墙体自重而产生的主动土压力（KN/m）；由于墙体自重而产生的主动土压力的水平分量）；库仑主动土压力系数；挡土的湿容重（KN/m3）；外部稳定性计算中墙与土的摩擦角（度）；由于每层挡土块摆放均有向后错台而形成的墙面的坡度（度）；由于均布荷载作用产生的主动土压力（KN/m）；由于均布荷载作用产生的主动土压力水平分量（KN/m）；墙顶的均布活荷载（KN/m2）；墙顶的均布恒荷载（KN/m2）；墙体所受到的水平力的合力（KN/m）；是的力臂（m）；是的力臂（m）；加筋土的重量（KN /m）；由于墙后填土坡度而形成的附加土的重量（KN /m）；有荷载产生的重量（KN /m）；稳定力矩（KN.m/m）；破坏（倾覆）力矩（KN.m/m）；是的力矩（m）；是的力矩（m）；是的力矩（m）；墙底埋深（m）；加筋土挡土墙偏心荷载作用下的地基有效宽度（m）；地基所受到的压应力（Kpa）；地基土的极限承载能力（Kpa）；e垂直荷载作用下的偏心距（m）；承载力安全系数；第n层抗滑移稳定性安全系数；拉接网片抗拔安全系数；抗倾覆安全系数；抗剪切安全系数；由极限位移控制的抗剪切安全系数；连接强度安全系数；由极限位移控制的连接强度安全系数；第n层拉接网片所受到的拉力（KN/m）；第n层拉接网片的允许承受拉力（KN/m）；加筋土的湿容重（KN/m3）；第n层拉接网片所分担区域的中心点到墙顶的距离（m）；第n层拉接网片所分担区域的墙体高度（m）；第n层拉接网片到基底的高度（m）；第n层拉接网片的抗滑移稳定力（KN/m）；第n层拉接网片上块与块之间的剪切能力（KN/m）；第n层拉接网片的锚固力（KN/m）；作用在拉接网片上锚固长度上的荷载深度（m）；锚固长度（m）。第五章 设计方法及步骤1、外部整体稳定设计本章所讨论的是将干垒块和加筋土所组成的整个墙体结构，在墙体背后土的土压力作用下和加筋土顶部区分布的荷载作用下枪替保持整体稳定性的分析计算。通过分析验算抗滑移、抗倾覆和地基承载力来确定拉接网片的最小长度L。与外部整体稳定性计算相关的力和几何尺寸如图所示。抗滑移验算：由于墙体抗剪力不足，造成加筋土体沿地基底部在背后土压力的作用下向外移动；抗倾覆验算：加筋土体以墙外脚为轴，整体向外转动；地基承载力：由于荷载过大，地基土发生剪切破坏。此手册用传统的Meyerhof（梅里霍夫）应力分布方法计算。（1）挡土墙土压力计算加筋土挡土墙后的高度计算，主要由挡土墙高度H和由于挡土墙背后填土坡度形成的附加高度h，则作用在加筋土挡土墙上的土压力的计算高度为（H+h），其中h计算方法为：=L-Wu=L=+h= Ltan由被挡土区产生的土压力Ps（KN/m）计算如下：Ps= 土压力的水平分量Ps（H）（KN/m）计算如下： = = 由作用在墙顶上的均布活荷载和恒荷载所产生的土压力（KN/m）计算如下：=(+)(H+h)在挡土墙稳定性计算中由荷载产生的侧向土压力的水平分力（KN/m）计算为：=(+)(H+h) 和作用分别为距墙底和的位置上，其数值分别为：=因此，由土体和荷载产生的水平作用力的合力（KN/m）计算如下：=+（2）挡土墙基底滑动计算加筋土体的水平稳定是由抗滑移稳定力（KN/m）来保障的，下列公式是用来计算抗滑移稳定力（KN/m）的：如果由加筋土体来控制的：=如果由垫层来控制的： =如果由地基土来控制的： =其中：= =如果拉接网片不设在最底层干垒块下，其滑移系数为1.0。用上述计算得到的最小稳定力来计算抗滑移稳定安全系数，=/1.5（3）抗倾覆验算由于加筋土干垒块挡土墙的柔韧性，而且，墙体的宽度较宽（为墙高的2H/3），实际上很难发生整体的倾覆现象，但要用足够的抗倾覆安全系数来限制墙体的过分外倾和墙面的变形，事实上这点对保证墙体的整体性尤为重要。抗倾覆的稳定性力矩是由加筋土的自身重量和其上的横荷载作用形成的，其计算如下：抗倾覆稳定力矩之和：=力臂分别为： = = =倾覆力矩之和： =+抗倾覆安全系数： =/2.0（4）地基承载力计算本手册对于该部分计算按照NCMA标准采用Meyerhof应力分布方法对地基承载力进行分析，计算公式为：基础受力宽度：B=L-2e偏心距e为：=作用在等效承载宽度B上的压应力（Kpa）为：=/B地基的极限承载能力（Kpa）为：=地基的承重系数，和可从图表中查到，地基的承载力安全系数计算如下：=/2.02、内部稳定性计算内部稳定性设计是分析检查拉接网片将加筋土体与干垒块以及网片与填土之间的连接为整体的效果，目的是使拉接网片层、干垒块和土体共同受力。应此，需将拉接网片、干垒块墙体和土体作为一个整体，如图所示。内部稳定性分析通过分析验算下列各项确定拉接网片的最小抗拉强度和垂直间距。抗拉强度：验算拉接网片所受到的拉应力是否超过设计允许工作拉应力；抗拔强度：主要验算拉接网片相对于土体、干垒块之间不发生相互滑动，通常此时，网片亦不会发生撕裂破坏；内部滑动：验算加筋土体是否会沿加筋土体内某一平面发生滑动；抗剪强度：验算块体之间的剪切强度是否满足要求；倾覆验算：验算墙体顶部无加筋部分的稳定性。（1）土压力计算由于土体自重和上部荷载所产生的水平土压力计算类似与外部稳定性的土压力计算，但主要区别在于计算侧压力的分布计算高度为墙高H ，而不是（H+h），因此，对于挡土墙由于土体和上部荷载产生的侧向土压力为：=0.5=则作用在挡墙背后的水平主动土压力的合力计算如下：=+（2）拉接网片的抗拉能力计算作用在任意层上的拉接网片上的拉力（KN/m）不应超过它的最大允许工作拉力（KN/m），即有最少拉接网片层数的确定=/对于设置多层网片时，应该满足：+这里有：=（）+()+.+()对于每一层拉接网片所承受的拉应力是根据此层拉接网片所分担的区域和侧压力在该分担区域墙体高度上的侧压力的合力来计算的,每层拉接网片上所承受的拉力的合力是通过该拉接网片分担区中点上的平均水平土压力获得的。=对于网片计算的分摊区域，是指该层网片与上层网片的中心点到该层网片与下层网片中心点的距离，对于最下层有：=/2对于中间任意一层有：=对于最上层拉接网片有：=为了计算拉应力，我们还需要确定对于每一层拉接网片从墙顶到该层拉接网片分担区域的中点的距离，一计算该层网片的平均压应力。对于最下层拉接网片的计算深度计算如下：=对于中间任意层拉接网片=对于最顶层拉接网片=（3）计算拉接网片的抗拔能力每层网片在主动土压力作用下产生的楔形滑动体时，楔形滑动破坏面与水平方向所形成的夹角为，每层网片应超出滑动楔体，在稳定的土体中具有足够的锚固长度，从而产生足够的锚固力，网片在稳定土体中的锚固力与土压力作用在网片上的拉力比值确定网片的抗拔安全系数，其计算如下：=/其中，锚固力的计算如下：=上式中锚固长度计算如下：=锚固长度上的荷载作用深度计算如下：=（4）内部滑动对于每一层网片都需要进行抗滑移验算，验算原理与外部抗滑移稳定计算相同，抗滑移稳定安全系数为1.5。=/其中是抗滑移验算的稳定力，其计算如下：