悬壁式板桩墙设计

悬壁式板桩墙力的传递

( 1) 边坡土压力传向简支横向板。采用库仑土压力理论计算。

( 2) 简支横向板压力传向支桩。 沿高度分段计算, 简化为承受均布荷载，采用钢筋混凝土简支构件计算内力及配筋。

( 3) 支柱压力传向桩。 沿高度承受三角形荷载，采用钢筋混凝土悬臂构件计算支柱的内力、配筋及柱顶的水平位移。

( 4) 桩承受支柱传来的压力。 为支柱提供固端约束，承受支柱传来的弯矩、剪力和轴力，并承受土体的主动土压力和被动土压力，根据水平力作用计算桩的内力和配筋，并确定桩的入土深度，验算提供固端约束的条件 。

悬壁式板桩墙土压力的计算

土压力的大小和墙后填土的性质、墙背倾斜方向等因素有关。 库仑土压力理论是根据墙后土体处于极限平衡状态并形成一滑动契体时，从契体的静力平衡条件得出的土压力计算理论。库仑土压力理论假设墙后填土是理想的散体，也就是填土只有内摩擦角 φ而没有内聚力 c，因此理论上只适用于无粘性填土，在实际工程中常采用粘性土回填，为了考虑粘性土的内聚力 c对土压力数值的影响，在应用库仑理论时，常将内摩擦角 φ增大，采用等值内摩擦角 φ=30 ° ～ 35 ° 。 另外，库仑理论假设墙后填土破坏时破裂面是一平面，而实际却是一曲面, 在主动土压力时，只有当墙背的斜度不大，墙背与填土的摩擦角较小时，破裂面才接近于一个平面，因此计算结果与按曲面滑动面计算的有出入，计算主动土压力时偏差不大，一般在 2%～ 10%，计算被动土压力时，误差较大，有时可达 2～ 3 倍，甚至更大。 在土压力的计算中，计算参数的正确选择与否，对计算结果影响很大，砂土的内摩擦角的一般取值细砂在 20° ～ 30 ° ；中砂在 30° ～ 40 ° ；砾石、卵石、粗砂在 40 °～ 45 ° 。 填土与墙背的摩擦角 δ随墙背的粗糙度、填料的性质、有无地面荷载、排水条件等因素而变化, 墙背愈粗糙，δ愈大；填土的 φ值愈大，δ也愈大。 δ还与超载的大小和填土面的倾角 β 成正比。 一般 δ在 0～ φ之间。

板桩，防护桩的一种，其形状长而扁，可用于低边坡、基坑等的防护。一般采用强夯的办法打入。板桩能够延长渗径，减少渗透坡降，在水利水电施工中，板桩一般设在需防渗建筑物上游侧，一般设在沙性土中。悬壁式板桩墙是指板桩下部的被动压力来承受墙背后土压力的板墙。悬臂式板桩墙一般适合于拟建场地的土质情况较好，施工点周围不存在沉陷问题（不考虑周围建筑物的影响时）。一般多用于开挖深度小于3-5m的小开挖。

土体作用在挡土建筑物上的侧向压力。它由土的自重及土面上的荷载所引起。土压力分为主动土压力和被动土压力。土体使挡土建筑物移动的横向推力称为主动土压力；阻止建筑物移动的土抗力称为被动土压力。土压力的大小与土的重度、内摩擦角、粘结力、密实度、土面上的荷载、填土方法和顺序以及土面轮廓状态等因素有关。土压力计算是个复杂的问题，设计中多采用简化的计算方法，即古典土压力理论(库伦理论和朗金理论)。实验证明，对于刚性挡土墙，库论理论的计算结果与实际情况比较接近。土压力是重力式码头建筑物的主要设计荷载之一。为减少土压力，可在挡土墙后设置减压棱体或卸荷板等。

悬壁式挡土墙与卸荷式挡土墙

在悬壁式挡土墙墙壁上向挡土墙填土方向增加一个悬挑板A，如图6所示，悬挑板上土自重通过悬挑板对挡土墙墙壁产生抗倾覆力，实际上悬挑板上的填土与挡土墙成为一个共体，称之为卸荷式挡土墙。

（1）在同等条件下卸荷式挡土墙较悬壁式挡土墙在挡土墙墙壁根部之处弯矩要小，相应的可以减小挡土墙墙壁及底板的厚度和配筋。

（2）同等条件下卸荷式挡土墙墙壁所承受的倾覆力矩小，从而可减小挡土墙底板的宽度，这不仅可以减少土方开挖量而且在现场条件限制悬壁挡土墙底板的宽度时可考虑运用卸荷式挡土墙。

（3）由于卸荷式挡土墙底板宽度的减小应注意验算底板的抗滑和地基承载力。

（4）在实际设计中悬挑板上填土通过悬挑板对挡土墙墙根部产生的弯矩可适当折减，因为悬挑板下填土如密实对悬挑板会有一定的支承力，为了不使悬挑板受力过大，即悬挑板过厚，也应控制悬挑板的宽度和h值。

悬壁式挡土墙与扶壁式挡土墙

当悬壁式挡土墙墙身较高或墙后有很大土压力时，可在墙后间隔设置竖直扶壁，以加强墙与底板的连接，减少墙身的弯矩与剪力，称之为扶壁式挡土墙（如图7）。

扶壁式挡土墙和悬壁式挡土墙相似，一般用于墙身高度大于l0m的挡土墙。此时立壁挠度较大，为了增强立壁的抗弯性能，常沿挡土墙的纵向一定距离设置一道扶壁，所以称为扶壁式挡土墙。扶壁间填土可增加抗滑和抗倾覆能力。底板厚度可取H/14～H/12，扶壁与扶壁中心线间距S应取0.3～0.6H；扶壁与挡土墙末端距离不应小于0.4S，并且不应小于200mm。墙身及墙踵可作为三边固定的板用有限元方法进行优化设计。

锚定式板桩墙定义

板桩墙是一种直立板条状构件形成的挡土结构物，通常用来抵抗侧向土压力。这个结构的稳定性通常依赖于墙体一侧的土体的土压力，其实就是依赖于板桩墙-土体之间的相互作用。板桩墙一般分为无支撑，单支撑和多支撑三种形式，它可以抵挡住基坑周围的土体，防止渗水和土体下滑的发生，因此板桩墙通常用于基坑围护工程中，边坡防护中以及临时围堰和地下结构的修建。传统的板桩墙设计必须考虑土壤内部的剪切破坏以及保证墙体上的弯曲应力不应太大。板桩墙的失稳模式通常有两种，一种是板桩墙绕着靠近墙脚处的一点发生转动，即我们所说的转动破坏；另一种是墙体上的土压力或是施加的外荷载超过了墙体本身的承重范围，此时板桩墙发生塑性破坏，破坏点多发生在墙体上的最大水平弯矩处。由于板桩墙相对简单的结构和合理的经济性以及适用性，在工程实践中，板桩墙已得到了广泛的应用，所以对板桩墙的理论研究越来越多，在岩土工程界，主要的研究方法有现场及室内试验法、数值分析法和解析法。

锚定式板桩墙板桩

板桩，防护桩的一种，其形状长而扁，可用于低边坡、基坑等的防护。一般采用强夯的办法打入。板桩能够延长渗径，减少渗透坡降，在水利水电施工中，板桩一般设在需防渗建筑物上游侧，一般设在沙性土中。钢筋混凝土板桩作为排桩墙支护结构常用的一种类型桩，具有施工简单、现场作业周期短等特点，曾在基坑中广泛应用，但由于钢筋混凝土板桩的施打一般采用锤击方法,振动与噪音大，同时沉桩过程中挤土也较为严重，在城市工程中受到一定限制。其制作一般在工厂预制，再运至工地，成本较灌注桩等略高。但由于其截面形状及配筋对板桩受力较为合理并且可根据需要设计，已可制作厚度较大(如厚度达500mm 以上) 的板桩，并有液压静力沉桩设备，故在基坑工程中仍是支护板墙的一种使用形式。

由底板和固定在底板上的直墙所组成的挡土结构。直墙受力状态与悬臂梁相似。是钢筋混凝土挡土墙中最常用的型式之一。悬臂式挡土墙的构造型式有丄形及L形两种（见图1）。墙体的稳定性主要依靠底板上的填土重量维持。直墙靠填土一侧常做成略为倾斜， 外侧做成铅直， 当填土高度不大时， 也可做成等厚度。底板一般做成变厚度， 即底面成水平， 板厚自直墙处向两边减薄。底板宽度由稳定计算决定，一般为墙高的0.6～0.8倍。通过调整外底板（直墙以外部分）和内底板（直墙以内部分）的长度，可改善稳定条件和基底的压力分布。各部分的厚度和配筋根据强度计算确定。墙后需做排水设备， 每隔一定距离设伸缩沉陷缝。如有防渗要求，缝内应设止水。墙身不宜过高，超过6～8米往往不经济。