自平衡挡墙

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1、自平衡挡墙构成

图1自平衡挡墙构成示意图

 

图2自平衡挡墙立体示意图

 

2、自平衡挡墙结构计算简图

 

图3自平衡挡墙结构计算简图

3、结构类型

 

4、关键技术

(1)挡墙结构体系构建(专利技术);

(2)结构计算模型与设计方法(自有技术);

(3)平衡施工控制方法(自有技术);

(4)自平衡挡墙工法(有待联合编写) 

5、市场前景

主要市场为土木工程中的各种边坡支挡,优势为:

(1)工程地质条件复杂的高大挡墙;

(2)变形控制严格的挡墙;

(3)造价优势明显(同类传统挡墙的50-70%) 

6、自平衡挡墙特点及适用范围

6.1 特点

(1)上部挡墙重力得到二次利用,改变了结构合理性;

(2)边坡倾斜效应和卸荷平台效应同时得到利用,大规模降低边坡推力;

(3)结构重力得到充分利用,产生抗倾覆弯矩,减小结构弯矩;

(4)结构总体内力降低,减小崁固段对岩体的要求;

(5)挡墙不依赖横向锚拉条件,避免与上部结构桩基础冲突或锚拉结构超红线情况;

(6)桩顶位移小,与同等条件的其他挡墙相比,造价节省30-45%;

(7)需要采用平衡施工期方法实施。

6.2 使用范围

(1)锚拉条件差的工程和地质环境情况;

(2)高度15-30m的挖方、填方、半填方边坡;

(3)坡底嵌固条件相对较差的地质情况;

(4)坡顶有建筑桩基或锚拉超红线情况;

(5)即使在有锚拉条件的土质边坡中,也比传统挡墙造价低。

 

7、经济效益分析

算例:一土质挖方边坡20m高,下部为砂岩。采用悬臂桩支护方案,截面2.5x3.5m,间距4m,桩长32m。自平衡挡墙,截面1.5x2m,间距4m,桩长29m。见图7所示。

图7算例示意图

(1)嵌固段内力分布

表3 最大内力比较

项目

M(kN.M)

Q(kN)

fH(kPa)

悬臂桩(X)

78335

7658

1576

自平衡(Z)

16193

4640

1433

Z/X(%)

20.67

60.60

90.93

 

(2)主要工程量造价对比

选一个计算单元长度(4m)进行对比,只考虑主要工程量。计算结果见表4和图8所示。结论:自平衡挡墙体系比原方案挡墙体系节约65%的 造价。

图8造价比较直方图

 

8、工程应用案例

重庆市江北区“某工业园D片区”环境挡墙(2013年)。该工程位于重庆市江北区,其边坡长350m,高20m,挖方挡墙,局部土层厚度35m。上部为主要交通要道,下部为拟建房屋。竣工造价:2200万元,与传统设计方法(3600万)相比,节省造价1400万,约39% 。

自平衡挡墙是2003年提出并开始应用的一种新型挡墙结构体系。近20年来,已经有20余个工程应用实例。在大幅度降低工程造价的同时,无论在施工期和使用期间,从未有异常现象出现,挡墙变形很小,使用效果良好。

 

图9施工期间图

 

图10竣工后效果图