CN111199070B - 桩托二层挡土墙的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明桩托二层挡土墙的设计方法是将桩基伸出地面以上一定高度，在桩基顶上设托梁，在托梁上设第二层挡土墙，托梁下设第一层挡土墙，还可根据受力需要设锚索（杆）、卸荷板、简支梁、基础、牛腿、斜撑，利用锚索（杆）的拉力、或斜撑的平衡力增加体系抗滑移和抗倾覆的能力，利用卸荷板减少或消除第一层挡土墙墙背的土压力。与现有技术相比本发明的优点有：1、可直接用于指导工程设计；2、可适用于全填方边坡，半填半挖边坡，既有挡墙加高边坡，既有挡墙除险加固边坡等；3、可适应多种地形地貌和地质条件，多种施工队伍和施工条件；4、考虑了有无锚索（杆）、有无卸荷板、有无连梁、有无斜撑等多种情况，使得设计更灵活、适应性更广。

Description

桩托二层挡土墙的设计方法

技术领域

本发明属于岩土工程设计领域，尤其涉及桩托二层挡土墙的设计方法。

背景技术

传统的桩基托梁挡土墙，是将桩基全部埋在地面以下，托梁设在桩基顶面，在托梁上设一层挡土墙，其所能挡土的高度一般不超过12m，若高度超过12m时，设计人员通常采用桩板墙或锚索桩板墙进行支挡，但桩板墙和锚索桩板墙存在桩径或桩身截面尺寸较大、桩身较长、造价较高、工期较长、外立面不平整、不美观、适应性不强等问题；为规避传统技术的这一缺陷，采用将桩基上部伸出地面以上一定高度，在桩基顶上设托梁，在托梁上设第二层挡土墙，托梁下设第一层挡土墙，还可根据受力需要在适当的位置设锚索（杆）、卸荷板、简支梁、基础、牛腿、斜撑、连梁，利用锚索（杆）的拉力、或斜撑的平衡力增加体系抗滑移和抗倾覆的能力，利用卸荷板的卸荷原理减少第一层挡土墙墙背的主动土压力，目前尚无针对桩托二层挡土墙的设计方法。

发明内容

本发明要解决的问题是：提供桩托二层挡土墙的设计方法，以解决这类边坡支挡结构目前尚无相关设计方法的问题。

本发明采用的技术方案为：桩托二层挡土墙的设计方法与步骤如下：

步骤一：收集平面图、纵断面图、横断面图；

进一步地，所述收集平面图、纵断面图、横断面图就是收集所有与桩托二层挡土墙设计有关的平面图、纵断面图、横断面图以及在桩托二层挡土墙设计影响范围内的所有构造物位置关系图。

步骤二：收集地勘报告；

进一步地，所述收集地勘报告就是收集与桩托二层挡土墙设计有关的地勘报告以及所有与之相关的其它资料，包括但不限于填绘地质资料的平面图、纵断面图、横断面资料、与边坡支挡设计相关的力学参数粘聚力C、内摩擦角φ、容重γ、基底摩擦系数μ、基底承截力[σ]，荷载数量、荷载类型、荷载大小、荷载方向、荷载作用点，以及在桩托二层挡土墙设计影响范围内的所有构造物的安全等级。

步骤三：试戴帽子，即将初步拟定尺寸的桩托二层挡土墙，按比例绘制在所述代表性横断面图上；

进一步地，所述初步拟定尺寸的桩托二层挡土墙就是初步拟定第二层挡土墙的类型、墙高和挡墙底部宽度，托梁宽度，卸荷板宽度，桩基排数、排间距、桩基截面形式和尺寸、桩间距，桩身悬臂段长，桩总长，第一层挡土墙的类型、墙高，并按比例绘制在代表性横断面图上；

进一步地，所述第二层挡土墙类型、挡墙类型可选仰斜式、折背式、俯斜式、衡重式、悬臂式、扶臂式和加肋土挡墙中的任意一种；

进一步地，所述桩基截面形式、尺寸，可选圆形桩和矩形桩，圆形桩需拟定桩径，矩形桩需拟定桩身截面尺寸；

进一步地，所述桩基排数可选单排桩和双排桩；

进一步地，所述单排桩只需拟定桩身截面形式和尺寸或桩径，无排间距和连梁；

进一步地，所述双排桩需要拟定双排桩的排间距与桩基之间悬臂段合适位置处的连梁及尺寸；

进一步地，所述第一层挡土墙类型，可选桩间墙、桩板墙和无挡墙中较合适的一种；

进一步地，所述桩间墙又可选仰斜式、折背式、俯斜式和衡重式挡土墙中较合适的一种；

进一步地，所述第一层挡土墙为桩板墙，可选择在桩背搭板，也可选择在桩间通过植筋设板；

进一步地，所述第一层挡土墙为无挡墙，即根据地形地貌和地质条件，第一层挡土墙可不设，只有桩基；

进一步地，所述第一层挡土墙墙高，可选第一层挡土墙墙顶与托梁底等高和第一层挡土墙墙顶低于托梁底中较合适的一种。

步骤四：计算第二层挡土墙的受力和稳定性；

进一步地，所述计算第二层挡土墙的受力和稳定性，就是按第二层挡土墙墙高h₂和墙背填料及墙顶平台的荷载情况，计算挡土墙基础底面水平力∑E_x2、竖向力∑N₂、抗滑移稳定系数K_c2、抗倾覆稳定系数K_o2、基底偏心矩e₂。

步骤五：桩顶受力计算；

进一步地，所述桩顶受力计算就是按照步骤四计算得出的第二层挡土墙基础底面的水平力∑E_x2、竖向力∑N₂、基底偏心矩e₂，令桩基础计算顶面等于托梁顶面时，计算桩基础顶面的剪力Q_O和弯矩M_O公式如下：

Q₀ =∑E_x2

M₀ =∑N₂×e₂

式中：∑E_x2为第二层挡土墙墙背主动土压力的水平分力(KN)，

∑N₂为第二层挡土墙的竖向分力(KN),

e₂为第二层挡土墙的基底偏心距(m)。

步骤六：桩身内力试计算；

进一步地，所述桩身内力试计算就是按桩顶荷载为剪力Q₀和弯矩M₀与桩身悬臂段上承受桩后土体传来的荷载之和进行桩身内力试计算。

进一步地，所述桩后悬臂段上承受桩后土体传来的荷载，采用卸荷板挡土墙下墙主动土压力的水平分力∑E_x1与最不利滑面桩背剩余下滑力的水平分力∑F_x中的大值。

进一步地，根据多组桩身内力试计算结果，对桩基础的排数X、排间距D₁、桩间距S_z、桩径d或桩基截面a×b（宽×高）、桩身悬臂段长L_z1、桩总长L_z、桩配筋率η_z进行必要的调整，从中选出较为理想的桩基设计参数，进行拟用桩基的内力计算。

步骤七：锚索（杆）受力和桩身内力计算；

进一步地，所述锚索（杆）受力和桩身内力计算就是当步骤六计算得出桩基础的排数X、排间距D₁、桩间距S_z、桩径d或桩基截面a×b（宽×高）不合理、桩总长L_z偏长、桩配筋率η_z偏高时，可在桩基托梁的合适位置增设预应力锚索（杆）n根进行重新试算。

进一步地，当重新试算进行多组，并从中得出较为合理的桩基础排数X、排间距D₁、桩间距S_z、桩径d或桩基截面a×b（宽×高）、桩总长L_z、桩配筋率η_z、锚索（杆）根数n、锚索张拉锁定值F_Z时止，再重新计算桩身内力和配筋。

步骤八：托梁配筋计算；

进一步地，所述托梁配筋计算就是根据步骤七计算得出的合理桩基排数X、排间距D₁、桩间距S_z、桩径d或桩基截面a×b（宽×高），与第二层挡土墙的竖向荷载∑N₂，按选择托梁的长L_t、宽B_t、高h_t进行内力与配筋计算。

步骤九：第一层挡土墙的类型、墙高与受力计算；

进一步地，所述第一层挡土墙的类型、墙高与受力计算就是根据第一层挡土墙墙背地形地貌、地质情况与挡土墙基底地基承载力[δ]和基础襟边宽度b_j，选择第一层挡土墙的类型、墙高h₁，并根据墙背岩土体的粘聚力C、内摩擦角φ、重度γ等力学指标与托梁宽度B_t和卸荷板宽度b_x，计算第一层挡土墙墙背主动土压力∑E₁。

进一步地，所述第一层挡土墙的类型可按照下列要求选择：

A1：当第一层挡土墙墙背为全填方边坡时，可选仰斜式、折背式、俯斜式和衡重式挡土墙中较合适的一种，并计算确定第一层挡土墙的墙身截面宽度B_1d，面坡、背坡倾斜坡率1:n、墙趾台阶高△h、墙趾台阶宽△b，仰斜式挡土墙的抗滑移稳定系数K_c1、抗倾覆稳定系数K_o1、基底偏心距e₁；

A2：当第一层挡土墙墙背为全挖方边坡时，可选桩间墙为土钉墙，并计算确定土钉的直径φ_g、长度l_g、间距S_g；

A3：当第一层挡土墙对上述两种情况均不适合时，可选择用桩板墙，即在桩间设挡土板形成桩板墙，并根据桩间距S_z、桩径d或桩基截面a×b（宽×高），计算确定挡土板的长l_b、宽b_b、高h_b尺寸与配筋。

步骤十：卸荷板及配套结构的计算；

进一步地，所述卸荷板及配套结构的计算就是根据地勘报告提供的相关力学参数，卸荷板宽度b_x以及与墙背填料的粘聚力C、内摩擦角φ、重度γ，计算卸荷板、简支梁、牛腿、斜撑的受力与配筋。

步骤十一：完成制图、工程数量计算及设计说明编写内容；

进一步地，所述完成制图、工程数量计算及设计说明编写内容就是根据计算结果按比例绘制横断面图、立面图、平面图、大样图、结构配筋图，计算工程数量，编写设计说明。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1、目前尚无用于桩托二层挡土墙的设计方法可以直接用于指导工程设计；

2、本发明的设计方法可以适用于全填方边坡，半填半挖边坡，既有挡墙加高边坡，既有挡墙变形开裂的除险加固，应用范围广泛；

3、本发明考虑了第一层挡土墙为桩间仰斜式挡土墙、折背式挡土墙、俯斜式挡土墙、衡重式挡土墙、桩间土钉墙和桩板墙六种情况，可适应多种地形地貌和地质条件；

4、本发明也考虑了第二层挡土墙为仰斜式挡土墙、折背式挡土墙、俯斜式挡土墙、衡重式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶臂式挡土墙和加肋土挡墙七种情况，可适应多种施工队伍和施工条件；

5、本发明还考虑了桩基为圆形桩、桩基为矩形桩、桩基为单排桩、桩基为双排桩、有锚索（杆）、无锚索（杆）、有卸荷板、无卸荷板、有斜撑、无斜撑、有连梁、无连梁、第一层挡土墙墙顶与托梁底等高、第一层挡土墙墙顶与托梁底不等高、有第一层挡土墙、无第一层挡土墙十六种情况，使得设计更加灵活，适应性更强。

附图说明

图1为本设计方法的步骤流程图。

图2为本方法桩托二层挡土墙中第二层挡土墙为衡重式挡土墙，第一层挡土墙为仰斜式挡土墙（墙顶与托梁底等高），有卸荷板、牛腿、托梁、连梁、锚索，双排圆形桩基的计算参数横断面示意图。

图3为本方法桩托二层挡土墙中第二层挡土墙为仰斜式挡土墙，第一层挡土墙为桩板式挡土墙（墙顶与托梁底等高），有卸荷板、牛腿、托梁、锚索，双排圆形桩基的计算参数横断面示意图。

图4为本方法桩托二层挡土墙中第二层挡土墙为扶壁式挡土墙，第一层挡土墙为土钉墙（墙顶与托梁底等高），单排矩形桩基的计算参数横断面示意图。

图5为本方法桩托二层挡土墙中第二层挡土墙为衡重式挡土墙，第一层挡土墙为仰斜式挡土墙（墙顶低于托梁底），在第一层挡土墙顶与托梁底之间为放坡填筑边坡，在放坡填筑边坡顶为基础，基础外侧为简支梁、卸荷板、牛腿，在牛腿外侧桩基和托梁，桩基为双排圆形桩的计算参数横断面示意图。

图6为本方法桩托二层挡土墙中第二层挡土墙为衡重式挡土墙，无第一层挡土墙，在桩基和托梁内侧为牛腿，牛腿上为简支梁和卸荷板，在简支梁与牛腿之间用插销连接，在托梁内侧的既有稳定边坡上为基础，简支梁和卸荷板置于基础上，锚杆外端连接简支梁，锚杆内端锚入既有稳定边坡内一定深度，桩基为双排圆形桩的计算参数横断面示意图。

图7为本方法桩托二层挡土墙中第二层挡土墙为衡重式挡土墙，无第一层挡土墙，在桩基和托梁内侧为牛腿，牛腿上为简支梁和卸荷板，在简支梁内侧与既有稳定边坡和斜撑上端连接，斜撑下端与桩基和连梁连接，在简支梁与牛腿之间用插销连接，桩基为双排圆形桩的计算参数横断面示意图。

图中有：1—桩、2—第一层挡土墙、3—锚索、4—连梁、5—托梁、6—卸荷板、7—第二层挡土墙、8—地面线、9—填方边坡、10—稳固地层、11—简支梁、12—基础、13—牛腿、14—填方边坡、15—既有稳定边坡、16—锚杆、17—插销、18—斜撑。

设计计算参数有： C—粘聚力，φ—内摩擦角，γ—容重，μ—挡墙基底摩擦系数，[σ] —基底承截力， h₂—第二层挡土墙墙高，B_2d—第二层挡土墙基础底面宽度，∑E_x2—第二层挡土墙基础底面水平力，∑N₂—第二层挡土墙竖向力，K_c2—第二层挡土墙抗滑移稳定系数，K_o2—第二层挡土墙抗倾覆稳定系数，e₂—第二层挡土墙基底偏心矩， Q₀—桩顶剪力，M₀—桩顶弯矩，∑F_x—最不利滑面桩背剩余下滑力的水平分力， X—桩基排数，D₁—桩基排间距，S_z—桩间距，d—桩径，a×b—矩形桩截面宽×高， L_z1—桩身悬臂段长，L_z—桩总长，η_z—桩配筋率， n—锚索（杆）根数，L_ma1—锚索（杆）锚固段长度，L_mf1—锚索（杆）自由段长度，L_ma2—锚索（杆）锚固段长度，L_mf2—锚索（杆）自由段长度，L_ma3—锚索（杆）锚固段长度，L_mf3—锚索（杆）自由段长度，S₁ —锚索（杆）间距1，S₂ —锚索（杆）间距2，S₃ —锚索（杆）间距3，F_Z—锚索（杆）张拉锁定值， L_t—托梁的长，B_t—托梁宽，h_t—托梁高， b_x—卸荷板宽度，B_1d—第一层挡土墙的墙身截面宽度，h₁—第一层挡土墙墙高，1:n—仰斜式挡土墙面坡、背坡倾斜坡率，△h—挡土墙墙趾台阶高，△b—挡土墙墙趾台阶宽，b_j—基础襟边宽度，∑E_x1—第一层挡土墙墙背主动土压力的水平分力，K_c1—第一层挡土墙的抗滑移稳定系数，K_o1—第一层挡土墙的抗倾覆稳定系数，e₁—第一层挡土墙的基底偏心距，φ_g—土钉的直径，l_g—土钉的长度，S_g—土钉的间距， l_b—挡土板长，b_b—挡土板宽，h_b—挡土板高。

具体实施方式

下面结合附图对本发明方法的实施方式做详细说明：

实施例一

步骤一：收集平面图、纵断面图、横断面图，即：与所述桩托二层挡土墙设计所需的平面图、纵断面图、横断面图以及在桩托二层挡土墙设计影响范围内的所有构造物位置关系。

步骤二：收集地勘报告，即：与所述桩托二层挡土墙设计有关的地勘报告以及所有与之相关的其它资料，包括但不限于填绘地质资料的平面图、纵断面图、横断面资料、与边坡支挡设计相关的力学参数粘聚力C、内摩擦角φ、容重γ、基底摩擦系数μ、基底承截力[σ]，荷载数量、荷载类型、荷载大小、荷载方向、荷载作用点，以及在桩托二层挡土墙设计影响范围内的所有构造物的安全等级。

步骤三：试戴帽子，将桩托二层挡土墙按比例绘制在代表性横断面图上，即如图2所示初步拟定：第二层挡土墙7类型为衡重式挡墙、墙高h₂和挡墙底部宽度B_2d，托梁5宽度B_t，卸荷板6宽度b_x，第一层挡土墙2墙高h₁，双排圆形桩1排间距D₁，在双排桩基之间悬臂段合适位置处增设2根连梁4，桩径d，桩间距S_z，桩总长L_z、桩悬臂段长L_z1，并按比例绘制在所述代表性横断面图上。

步骤四：计算第二层挡土墙7的受力和稳定性，即：按第二层挡土墙7墙高h₂和墙背填料及墙顶平台的荷载情况，计算第二层挡土墙7基础底面水平力∑E_x2、竖向力∑N₂、抗滑移稳定系数Kc₂、抗倾覆稳定系数Ko₂、基底偏心矩e₂。

步骤五：桩顶受力计算，即：按照步骤四计算得出的第二层挡土墙7基础底面的水平力∑E_x2、竖向力∑N₂、基底偏心矩e₂，令桩基础1计算顶面等于托梁5顶面时，计算桩基础1顶面的剪力Q_O和弯矩M_O公式如下：

Q₀ =∑E_x2

M₀ =∑N₂×e₂

式中：∑E_x2为第二层挡土墙7的水平分力(KN)，

∑N₂为第二层挡土墙7的竖向分力(KN),

e₂为第二层挡土墙7基底偏心距(m)。

步骤六：桩1身内力试计算，即：按桩1顶荷载为剪力Q₀和弯矩M₀与桩身1悬臂段上承受桩1后土体传来的荷载之和进行桩1身内力试计算，其中桩1后悬臂段上承受桩1后土体传来的荷载，采用卸荷板6挡土墙下墙主动土压力的水平分力∑E_x1与最不利滑面桩1背剩余下滑力的水平分力∑F_x中的大值，并根据多组试计算结果，对桩1基础排数X、排间距D₁、桩1间距S_z、桩1径d、桩1身悬臂段长L_z1、桩1总长L_z、桩1配筋率η_z进行必要的调整，从中选出较为理想的桩1基设计参数，进行拟用桩1基的内力计算。

步骤七：锚索3（杆）计算，即：当步骤六计算得出桩1基础排数X、排间距D₁、桩1间距S_z、桩1径d不合理、桩1L_z偏长、桩1配筋率η_z偏高时，可在桩1基托梁5上的合适位置增设预应力锚索3n根进行重新试算，直至得出较为合理的桩1基础排数X、排间距D₁、桩1间距S_z、桩1径d、桩1长桩L_z、桩1配筋率η_z、锚索3根数n、锚索3张拉预应力值F_Z时止，并重新计算桩1身内力和配筋。

步骤八：托梁配5筋计算，即：根据步骤七计算得出的合理桩1基排数X、排间距D₁、桩1间距S_z、桩1径d，与第二层挡土墙7的竖向荷载∑N₂，按选择托梁5的长L_t、宽B_t、高h_t进行内力与配筋计算。

步骤九：第一层挡土墙2的类型、墙高与受力计算，即：根据第一层挡土墙2墙背地形地貌、地质情况与第一层挡土墙2基底地基承载力[δ]和基础襟边宽度b_j，选择第一层挡土墙2的类型为仰斜式挡土墙、墙高为h₁，根据墙背岩土体的粘聚力C、内摩擦角φ、重度γ等力学指标与托梁5宽度B_t和卸荷板6宽度b_x，计算第一层挡土墙2墙背主动土压力∑E₁，计算确定第一层挡土墙2的墙身截面宽度B_1d，面坡、背坡倾斜坡率均为1:n、墙趾台阶高△h、墙趾台阶宽△b，仰斜式挡土墙的抗滑移稳定系数K_c1、抗倾覆稳定系数K_o1、基底偏心距e₁。

步骤十：卸荷板6及配套结构的计算，即：根据地勘报告提供的相关力学参数，卸荷板6宽度b_x以及与墙背填料的粘聚力C、内摩擦角φ、重度γ，计算卸荷板6及牛腿13的配筋；

步骤十一：完成制图、工程数量及设计说明内容，即：将上述十个步骤计算得出来的结果，按比例绘制桩托二层挡土墙的横断面图、立面图、平面图，衡重式挡土墙、仰斜式挡土墙、锚索3大样图，托梁5、卸荷板6、牛腿13、桩1基配筋图，计算工程数量，编写设计说明。

实施例二

步骤一：收集平面图、纵断面图、横断面图，即：与所述桩托二层挡土墙设计所需的平面图、纵断面图、横断面图以及在桩托二层挡土墙设计影响范围内的所有构造物位置关系。

步骤二：收集地勘报告，即：与所述桩托二层挡土墙设计有关的地勘报告以及所有与之相关的其它资料，包括但不限于填绘地质资料的平面图、纵断面图、横断面资料、与边坡支挡设计相关的力学参数粘聚力C、内摩擦角φ、容重γ，荷载数量、荷载类型、荷载大小、荷载方向、荷载作用点，以及在桩托二层挡土墙设计影响范围内的所有构造物的安全等级。

步骤三：试戴帽子，将桩托二层挡土墙按比例绘制在代表性横断面图上，即如图3所示初步拟定：第二层挡土墙7类型为仰斜式挡墙、墙高h₂和挡墙底部宽度B_2d，托梁5宽度B_t，卸荷板6宽度b_x，第一层挡土墙2墙高h₁，双排圆形桩1排间距D₁，桩1径d，桩1间距D₂，桩1长L_z、桩1悬臂段长L_z1，并按比例绘制在所述代表性横断面图上。

步骤四：计算第二层挡土墙7的受力和稳定性，即：按第二层挡土墙7墙高h₂和墙背填料及墙顶平台的荷载情况，计算第二层挡土墙7基础底面水平力∑E_x2、竖向力∑N₂、抗滑移稳定系数Kc₂、抗倾覆稳定系数Ko₂、基底偏心矩e₂。

步骤五：桩1顶受力计算，即：按照步骤四计算得出的第二层挡土墙7基础底面的水平力∑E_x2、竖向力∑N₂、基底偏心矩e₂，令桩1基础计算顶面等于托梁5顶面时，计算桩1基础顶面的剪力Q_O和弯矩M_O公式如下：

Q₀ =∑E_x2

M₀ = ∑N₂×e₂

式中：∑E_x2为第二层挡土墙7的水平分力(KN)，

∑N₂为第二层挡土墙7的竖向分力(KN),

e₂为第二层挡土墙7基底偏心距(m)。

步骤六：桩1身内力试计算，即：按桩1顶荷载为剪力Q₀和弯矩M₀与桩1身悬臂段上承受桩1后土体传来的荷载之和进行桩1身内力试计算，其中桩1后悬臂段上承受桩1后土体传来的荷载，采用卸荷板6挡土墙下墙主动土压力的水平分力∑E_x1与最不利滑面桩背剩余下滑力的水平分力∑F_x中的大值，并根据多组试计算结果，对桩1基础的排数X、排间距D₁、桩1间距S_z、桩1径d、桩1身悬臂段长L_z1、桩1总长L_z、桩1配筋率η_z进行必要的调整，从中选出较为理想的桩1基设计参数，进行拟用桩1基的内力计算。

步骤七：锚索3（杆）计算，即：当步骤六计算得出桩1基础的排数X、排间距D₁、桩1间距S_z、桩1径d不合理、桩1L_z偏长、桩1配筋率η_z偏高时，可在桩1基托梁5上的合适位置增设预应力锚索3n根进行重新试算，直至得出较为合理的桩1基础排数X、排间距D₁、桩1间距S_z、桩1径d、桩1长桩L_z、桩1配筋率η_z、锚索3根数n、锚索3张拉预应力值F_Z时止，并重新计算桩1身内力和配筋。

步骤八：托梁5配筋计算，即：根据步骤七计算得出的合理桩1基排数X、排间距D₁、桩1间距S_z、桩1径d，与第二层挡土墙7的竖向荷载∑N₂，按选择托梁5的长L_t、宽B_t、高h_t进行内力与配筋计算。

步骤九：第一层挡土墙2的类型、墙高与受力计算，即：根据第一层挡土墙墙2背地形地貌、地质情况与第一层挡土墙2基底地基承载力[δ]和基础襟边宽度b_j，选择第一层挡土墙2的类型为桩板式挡土墙、墙高为h₁，根据墙背岩土体的粘聚力C、内摩擦角φ、重度γ等力学指标与托梁5宽度B_t和卸荷板6宽度b_x，计算第一层挡土墙2墙背主动土压力∑E₁和桩间挡土板配筋。

步骤十：卸荷板6及牛腿13的计算，即：根据地勘报告提供的相关力学参数，卸荷板6宽度b_x，以及与墙背填料的综合内摩擦角φ、重度γ，计算卸荷板及牛腿13的配筋；

步骤十一：完成制图、工程数量及设计说明内容，即：将上述十个步骤计算得出来的结果，按比例绘制桩托二层挡土墙的横断面图、立面图、平面图，仰斜式挡土墙、锚索3大样图，托梁5、卸荷板6、桩1基、挡土板配筋图，计算工程数量，编写设计说明。

实施例三

步骤一：收集平面图、纵断面图、横断面图，即：与所述桩托二层挡土墙设计所需的平面图、纵断面图、横断面图以及在桩托二层挡土墙设计影响范围内的所有构造物位置关系。

步骤二：收集地勘报告，即：与所述桩托二层挡土墙设计有关的地勘报告以及所有与之相关的其它资料，包括但不限于填绘地质资料的平面图、纵断面图、横断面资料、与边坡支挡设计相关的力学参数粘聚力C、内摩擦角φ、容重γ，荷载数量、荷载类型、荷载大小、荷载方向、荷载作用点，以及在桩托二层挡土墙设计影响范围内的所有构造物的安全等级。

步骤三：试戴帽子，将桩托二层挡土墙按比例绘制在代表性横断面图上，即如图4所示初步拟定：第二层挡土墙7类型为扶壁式挡墙、墙高h₂和挡墙底部宽度B_2d，托梁5宽度B_t，第一层挡土墙2墙高h₁，单排矩形桩1，桩1基截面a×b（宽×高），桩1长L_z、桩1悬臂段长L_z1，并按比例绘制在所述代表性横断面图上。

步骤四：计算第二层挡土墙7的受力和稳定性，即：按第二层挡土墙7墙高h₂和墙背填料及墙顶平台的荷载情况，计算第二层挡土墙7基础底面水平力∑E_x2、竖向力∑N₂、抗滑移稳定系数Kc₂、抗倾覆稳定系数Ko₂、基底偏心矩e₂。

步骤五：桩1顶受力计算，即：按照步骤四计算得出的第二层挡土墙7基础底面的水平力∑E_x2、竖向力∑N₂、基底偏心矩e₂，令桩1基础计算顶面等于托梁5顶面时，计算桩1基础顶面的剪力Q_O和弯矩M_O公式如下：

Q₀ =∑E_x2

M₀ =∑N₂×e₂

式中：∑E_x2为第二层挡土墙7的水平分力(KN)，

∑N₂为第二层挡土墙7的竖向分力(KN),

e₂为第二层挡土墙7基底偏心距(m)。

步骤六：桩1身内力试计算，即：按桩1顶荷载为剪力Q₀和弯矩M₀与桩1身悬臂段上承受桩1后土体传来的荷载之和进行桩1身内力试计算，其中桩1后悬臂段上承受桩1后土体传来的荷载，采用挡土墙墙背主动土压力的水平分力∑E_x1与最不利滑面桩1背剩余下滑力的水平分力∑F_x中的大值，并根据多组试计算结果，对桩1基础的桩1基截面a×b（宽×高）、桩1间距S_z、桩1身悬臂段长L_z1、桩1总长L_z、桩1配筋率η_z进行必要的调整，从中选出较为理想的桩1基设计参数，进行拟用桩1基的内力计算。

步骤七：锚索3（杆）计算，即：当步骤六计算得出桩1基础的桩1基截面a×b（宽×高）、桩1间距S_z、桩1L_z长、桩1配筋率η_z均较合理时，可不进行锚索3（杆）计算。

步骤八：托梁5配筋计算，即：根据步骤七计算得出的合理桩1基截面a×b（宽×高）、桩1间距S_z，与第二层挡土墙7的竖向荷载∑N₂，按选择托梁5的长L_t、宽B_t、高h_t进行内力与配筋计算。

步骤九：第一层挡土墙2的类型、墙高与受力计算，即：根据第一层挡土墙2墙背地形地貌、地质情况与第一层挡土墙2基底地基承载力[δ]和基础襟边宽度b_j，选择第一层挡土墙2的类型为土钉墙、墙高为h₁，根据墙背岩土体的粘聚力C、内摩擦角φ、重度γ等力学指标与托梁5宽度B_t，计算第一层挡土墙2墙背主动土压力∑E₁和土钉直径φ_g、长度l_g、间距S_g。

步骤十：卸荷板6配筋计算，即：根据地勘报告提供的相关力学参数，卸荷板6宽度b_x以及与墙背填料的综合内摩擦角φ、重度γ，计算卸荷板6配筋；

步骤十一：完成制图、工程数量及设计说明内容，即：将上述十个步骤计算得出来的结果，按比例绘制桩托二层挡土墙的横断面图、立面图、平面图，扶壁式挡土墙、土钉墙、土钉（锚杆）、面板及钢筋网大样图，托梁5、桩1基配筋图，计算工程数量，编写设计说明。

实施例四

步骤一：收集平面图、纵断面图、横断面图，即：与所述桩托二层挡土墙设计所需的平面图、纵断面图、横断面图以及在桩托二层挡土墙设计影响范围内的所有构造物位置关系。

步骤二：收集地勘报告，即：与所述桩托二层挡土墙设计有关的地勘报告以及所有与之相关的其它资料，包括但不限于填绘地质资料的平面图、纵断面图、横断面资料、与边坡支挡设计相关的力学参数粘聚力C、内摩擦角φ、容重γ，荷载数量、荷载类型、荷载大小、荷载方向、荷载作用点，以及在桩托二层挡土墙设计影响范围内的所有构造物的安全等级。

步骤三：试戴帽子，将桩托二层挡土墙按比例绘制在代表性横断面图上，即如图5所示初步拟定：第二层挡土墙7类型为衡重式挡墙、墙高h₂和挡墙底部宽度B_2d，托梁5宽度B_t，卸荷板6宽度b_x，第一层挡土墙2墙高h₁，第一层挡土墙2顶至托梁5底之间按1:i的稳定坡率放坡填筑14，在放坡填筑14边坡顶为基础12，基础12上为间支梁11和卸荷板6内端，间支梁11和卸荷板6置于桩1基和托梁5内侧牛腿13上，间支梁11与卸荷板6宽度均为b_x，双排圆形桩1排间距D₁，桩1径d，桩1间距D₂，桩1长L_z、桩1悬臂段长L_z1，并按比例绘制在所述代表性横断面图上。

步骤四：计算第二层挡土墙7的受力和稳定性，即：按第二层挡土墙7墙高h₂和墙背填料及墙顶平台的荷载情况，计算第二层挡土墙7基础底面水平力∑E_x2、竖向力∑N₂、抗滑移稳定系数Kc₂、抗倾覆稳定系数Ko₂、基底偏心矩e₂。

步骤五：桩1顶受力计算，即：按照步骤四计算得出的第二层挡土墙7基础底面的水平力∑E_x2、竖向力∑N₂、基底偏心矩e₂，令桩1基础计算顶面等于托梁5顶面时，计算桩1基础顶面的剪力Q_O和弯矩M_O公式如下：

Q₀ =∑E_x2

M₀ =∑N₂×e₂

式中：∑E_x2为第二层挡土墙7的水平分力(KN)，

∑N₂为第二层挡土墙7的竖向分力(KN),

e₂为第二层挡土墙7基底偏心距(m)。

步骤六：桩1身内力试计算，即：按桩1顶荷载为剪力Q₀和弯矩M₀与桩1身填土段上承受桩1后土体传来的荷载之和进行桩1身内力试计算，其中桩1后填土段上承受桩1后土体传来的荷载，按第一层挡土墙2为路堤墙墙背主动土压力的水平分力∑E_x1计算，并根据多组试计算结果，对桩1基础的排数X、排间距D₁、桩1间距S_z、桩1径d、桩1身悬臂段长L_z1、桩1总长L_z、桩1配筋率η_z进行必要的调整，从中选出较为理想的桩1基设计参数，进行拟用桩1基的内力计算。

步骤七：锚索3（杆）计算，即：当步骤六计算得出桩1基础的排数X、排间距D₁、桩1间距S_z、桩1径d、桩1L_z长、桩1配筋率η_z均较合理时，可不进行锚索3（杆）计算。

步骤八：托梁5配筋计算，即：根据步骤七计算得出的合理桩1基排数X、排间距D₁、桩1间距S_z、桩1径d，与第二层挡土墙7的竖向荷载∑N₂，按选择托梁5的长L_t、宽B_t、高h_t进行内力与配筋计算。

步骤九：第一层挡土墙2的类型、墙高与受力计算，即：根据第一层挡土墙2墙背填方边坡坡率i选择第一层挡土墙2的类型为仰斜式挡土墙、墙高为h₁，根据墙背岩土体的粘聚力C、内摩擦角φ、重度γ、基底承载力[σ]、基底摩擦系数μ，等力学指标与托梁5宽度B_t和卸荷6板宽度b_x，计算第一层挡土墙2墙背主动土压力∑E₁，计算确定第一层挡土墙2的墙身截面宽度B_1d，面坡、背坡倾斜坡率均为1:n、墙趾台阶高△h、墙趾台阶宽△b，桩1间仰斜式挡土墙的抗滑移稳定系数K_c1、抗倾覆稳定系数K_o1、基底偏心距e₁。

步骤十：卸荷板6与简支梁11配筋计算，即：根据地勘报告提供的相关力学参数，卸荷板6宽度b_x，以及与墙背填料的综合内摩擦角φ、重度γ，计算卸荷板6与简支梁11的配筋。

步骤十一：完成制图、工程数量及设计说明内容，即：将上述十个步骤计算得出来的结果，按比例绘制桩托二层挡土墙的横断面图、立面图、平面图，衡重式挡土墙、仰斜式挡土墙、锚索3大样图，托梁5、卸荷板6、桩1基配筋图，计算工程数量，编写设计说明。

实施例五

步骤一：收集平面图、纵断面图、横断面图，即：与所述桩托二层挡土墙设计所需的平面图、纵断面图、横断面图以及在桩托二层挡土墙设计影响范围内的所有构造物位置关系。

步骤二：收集地勘报告，即：与所述桩托二层挡土墙设计有关的地勘报告以及所有与之相关的其它资料，包括但不限于填绘地质资料的平面图、纵断面图、横断面资料、与边坡支挡设计相关的力学参数粘聚力C、内摩擦角φ、容重γ，荷载数量、荷载类型、荷载大小、荷载方向、荷载作用点，以及在桩托二层挡土墙设计影响范围内的所有构造物的安全等级。

步骤三：试戴帽子，将桩托二层挡土墙按比例绘制在代表性横断面图上，即如图6所示初步拟定：第二层挡土墙7类型为衡重式挡墙、墙高h₂和挡墙底部宽度B_2d，托梁5宽度B_t，卸荷板6与简支梁11宽度b_x，简支梁11与牛腿13用插销17连接，锚杆16长度l_m,双排圆形桩1排间距D₁，桩1径d，桩1间距D₂，桩1总长L_z、桩1悬臂段长L_z1，并按比例绘制在所述代表性横断面图上。

步骤四：计算第二层挡土墙7的受力和稳定性，即：按第二层挡土墙7墙高h₂和墙背填料情况，计算第二层挡土墙7基础底面水平力∑E_x2、竖向力∑N₂、抗滑移稳定系数Kc₂、抗倾覆稳定系数Ko₂、基底偏心矩e₂。

步骤五：桩1顶受力计算，即：按照步骤四计算得出的第二层挡土墙7基础底面的水平力∑E_x2、竖向力∑N₂、基底偏心矩e₂，令桩1基础计算顶面等于托梁5顶面时，计算桩1基础顶面的剪力Q_O和弯矩M_O公式如下：

Q₀ =∑E_x2

M₀ =∑N₂×e₂

式中：∑E_x2为第二层挡土墙7的水平分力(KN)，

∑N₂为第二层挡土墙7的竖向分力(KN),

e₂为第二层挡土墙7基底偏心距(m)。

步骤六：桩1身内力试计算，即：按桩1顶荷载为剪力Q₀和弯矩M₀与桩1身悬臂段L_z1后无荷载进行桩1身内力试计算，并根据多组试计算结果，对桩1基础的排数X、排间距D₁、桩1间距S_z、桩1径d、桩1身悬臂段长L_z1、桩1总长L_z、桩1配筋率η_z进行必要的调整，从中选出较为理想的桩1基设计参数，进行拟用桩1基的内力计算。

步骤七：锚索3（杆）计算，即：当步骤六计算得出桩1基础的排数X、排间距D₁、桩1间距S_z、桩1径d、桩1总长L_z、桩1配筋率η_z均较合理时，可不计算锚索3（杆）。

步骤八：托梁5配筋计算，即：根据步骤七计算得出的合理桩1基排数X、排间距D₁、桩1间距S_z、桩1径d，与第二层挡土墙7的竖向荷载∑N₂，按选择托梁5的长L_t、宽B_t、高h_t进行内力与配筋计算。

步骤九：第一层挡土墙2的类型、墙高与受力计算，即：该种特殊情况下可不设第一层挡土墙2，故无须计算。

步骤十：卸荷板6、简支梁11与牛腿13的配筋计算，即：根据地勘报告提供的相关力学参数，卸荷板6宽度b_x，以及与墙背填料的综合内摩擦角φ、重度γ，计算卸荷板6、间支梁11与牛腿13的配筋；。

步骤十一：完成制图、工程数量及设计说明内容，即：将上述十个步骤计算得出来的结果，按比例绘制桩托二层挡土墙的横断面图、立面图、平面图，仰斜式挡土墙、锚杆16大样图，托梁5、卸荷板6、桩1基配筋图，计算工程数量，编写设计说明。

实施例六

步骤一：收集平面图、纵断面图、横断面图，即：与所述桩托二层挡土墙设计所需的平面图、纵断面图、横断面图以及在桩托二层挡土墙设计影响范围内的所有构造物位置关系。

步骤二：收集地勘报告，即：与所述桩托二层挡土墙设计有关的地勘报告以及所有与之相关的其它资料，包括但不限于填绘地质资料的平面图、纵断面图、横断面资料、与边坡支挡设计相关的力学参数粘聚力C、内摩擦角φ、容重γ，荷载数量、荷载类型、荷载大小、荷载方向、荷载作用点，以及在桩托二层挡土墙设计影响范围内的所有构造物的安全等级。

步骤三：试戴帽子，将桩托二层挡土墙按比例绘制在代表性横断面图上，即如图7所示初步拟定：第二层挡土墙7类型为衡重式挡墙、墙高h₂和挡墙底部宽度B_2d，托梁5宽度B_t，卸荷板6与简支梁11宽度b_x，简支梁11内侧加斜撑18与桩1基中下部连接，简支梁11外侧置于与牛腿13上并用插销17连接，双排圆形桩1排间距D₁，桩1径d，桩1间距D₂，桩1总长L_z、桩1悬臂段长L_z1，并按比例绘制在所述代表性横断面图上。

步骤四：计算第二层挡土墙7的受力和稳定性，即：按第二层挡土墙7墙高h₂和墙背填料情况，计算第二层挡土墙7基础底面水平力∑E_x2、竖向力∑N₂、抗滑移稳定系数Kc₂、抗倾覆稳定系数Ko₂、基底偏心矩e₂。

步骤五：桩1顶受力计算，即：按照步骤四计算得出的第二层挡土墙7基础底面的水平力∑E_x2、竖向力∑N₂、基底偏心矩e₂，令桩1基础计算顶面等于托梁5顶面时，计算桩1基础顶面的剪力Q_O和弯矩M_O公式如下：

Q₀ =∑E_x2

M₀ =∑N₂×e₂

式中：∑E_x2为第二层挡土墙7的水平分力(KN)，

∑N₂为第二层挡土墙7的竖向分力(KN),

e₂为第二层挡土墙7基底偏心距(m)。

步骤六：桩1身内力试计算，即：按桩1顶荷载为剪力Q₀和弯矩M₀与桩1身悬臂段L_z1后无荷载进行桩1身内力试计算，并根据多组试计算结果，对桩1基础的排数X、排间距D₁、桩1间距S_z、桩1径d、桩1身悬臂段长L_z1、桩1总长L_z、桩1配筋率η_z进行必要的调整，从中选出较为理想的桩1基设计参数，进行拟用桩1基的内力计算。

步骤七：锚索3（杆）计算，即：当步骤六计算得出桩1基础的排数X、排间距D₁、桩1间距S_z、桩1径d、桩1长L_z、桩1配筋率η_z均较合理时，可不计算锚索3(杆)。

步骤八：托梁5配筋计算，即：根据步骤七计算得出的合理桩1基排数X、排间距D₁、桩1间距S_z、桩1径d，与第二层挡土墙7的竖向荷载∑N₂，按选择托梁5的长L_t、宽B_t、高h_t进行内力与配筋计算。

步骤九：第一层挡土墙2的类型、墙高与受力计算，即：该种特殊情况下可不设第一层挡土墙2，故无须计算。

步骤十：卸荷板6、牛腿13、简支梁11与斜撑18、连梁4配筋计算，即：根据地勘报告提供的相关力学参数，卸荷板6、简支梁11宽度b_x，以及与墙背填料的综合内摩擦角φ、重度γ，计算卸荷板6、牛腿13、简支梁11与斜撑18、连梁4的配筋。

步骤十一：完成制图、工程数量及设计说明内容，即：将上述十个步骤计算得出来的结果，按比例绘制桩托二层挡土墙的横断面图、立面图、平面图，仰斜式挡土墙大样图，托梁5、卸荷板6、简支梁11、牛腿13、斜撑18、连梁4、桩1基配筋图，计算工程数量，编写设计说明。

所述步骤四至步骤十的计算部分，均可通过计算机程序实现。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本设计方法，而并非是对本设计方法的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述设计方法的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本设计方法的范围内。

Claims (3)

1.桩托二层挡土墙的设计方法包括以下步骤：

步骤一：收集平面图、纵断面图、横断面图；

步骤二：收集地勘报告；

步骤三：试戴帽子，即将初步拟定尺寸的桩托二层挡土墙，按比例绘制在代表性横断面图上；

步骤四：计算第二层挡土墙的受力和稳定性，计算第二层挡土墙的受力和稳定性就是按第二层挡土墙墙高h₂和墙背填料及墙顶平台的荷载情况，计算挡土墙基础底面水平力∑E_x2、竖向力∑N₂、抗滑移稳定系数K_c2、抗倾覆稳定系数K_o2、基底偏心矩e₂；

步骤五：桩顶受力计算,是按照步骤四计算得出的第二层挡土墙基础底面的水平力∑E_x2、竖向力∑N₂、基底偏心矩e₂，令桩基础计算顶面等于托梁顶面时，计算桩基础顶面的剪力Q_O和弯矩M_O公式如下：

Q₀＝∑E_x2

M₀＝∑N₂×e₂

式中：∑E_x2为第二层挡土墙墙背主动土压力的水平分力，

∑N₂为第二层挡土墙的竖向分力,

e₂为第二层挡土墙的基底偏心距；

步骤六：桩身内力试计算,按桩顶荷载为剪力Q₀和弯矩M₀与桩身悬臂段上承受桩后土体传来的荷载之和进行桩身内力试计算；

桩后悬臂段上承受桩后土体传来的荷载，采用卸荷板挡土墙下墙主动土压力的水平分力∑E_x1与最不利滑面桩背剩余下滑力的水平分力∑F_x中的大值；

根据多组桩身内力试计算结果，对桩基础的排数X、排间距D₁、桩间距S_z、桩径d或桩基截面宽×高、桩身悬臂段长L_z1、桩总长L_z、桩配筋率η_z进行调整，从中选出较为理想的桩基设计参数，进行拟用桩基的内力计算；

步骤七：锚索或锚杆受力和桩身内力计算,是当步骤六计算得出桩基础的排数X、排间距D₁、桩间距S_z、桩径d或桩基截面宽×高不合理，桩总长L_z偏长，桩配筋率η_z偏高时，在桩基托梁的合适位置增设预应力锚索或锚杆n根进行重新试算；

当重新试算进行多组，并从中得出较为合理的桩基础排数X、排间距D₁、桩间距S_z、桩径d或桩基截面宽×高、桩总长L_z、桩配筋率η_z、锚索或锚杆根数n、锚索张拉锁定值F_Z时止，再重新计算桩身内力和配筋；

步骤八：托梁配筋计算,是根据步骤七计算得出的合理桩基排数X、排间距D₁、桩间距S_z、桩径d或桩基截面宽×高，与第二层挡土墙的竖向荷载∑N₂，按选择托梁的长L_t、宽B_t、高h_t进行内力与配筋计算；

步骤九：第一层挡土墙的类型、墙高与受力计算,是根据第一层挡土墙墙背地形地貌、地质情况与挡土墙基底地基承载力[δ]和基础襟边宽度b_j，选择第一层挡土墙的类型、墙高h₁，并根据墙背岩土体的粘聚力C、内摩擦角φ、重度γ力学指标与托梁宽度B_t和卸荷板宽度b_x，计算第一层挡土墙墙背主动土压力∑E₁；

第一层挡土墙的类型按照下列要求选择：

A1：当第一层挡土墙墙背为全填方边坡时，选仰斜式、折背式、俯斜式和衡重式挡土墙中较合适的一种，并计算确定第一层挡土墙的墙身截面宽度B_1d，面坡、背坡倾斜坡率1:n、墙趾台阶高△h、墙趾台阶宽△b，仰斜式挡土墙的抗滑移稳定系数K_c1、抗倾覆稳定系数K_o1、基底偏心距e₁；

A2：当第一层挡土墙墙背为全挖方边坡时，桩间墙为土钉墙，并计算确定土钉的直径φ_g、长度l_g、间距S_g；

A3：当第一层挡土墙对上述两种情况均不适合时，择用桩板墙，即在桩间设挡土板形成桩板墙，并根据桩间距S_z、桩径d或桩基截面宽×高，计算确定挡土板的长l_b、宽b_b、高h_b尺寸与配筋；

步骤十：卸荷板及配套结构的计算；

步骤十一：完成制图、工程数量及设计说明内容。

2.如权利要求1所述的桩托二层挡土墙的设计方法，其特征在于步骤三：试戴帽子，即将初步拟定尺寸的桩托二层挡土墙，按比例绘制在所述代表性横断面图上：

进一步地，所述初步拟定尺寸的桩托二层挡土墙就是初步拟定第二层挡土墙的类型、墙高和挡墙底部宽度，托梁宽度，卸荷板宽度，桩基排数、排间距、桩基截面形式和尺寸、桩间距，桩身悬臂段长，桩总长，第一层挡土墙的类型、墙高，并按比例绘制在代表性横断面图上；

进一步地，所述第二层挡土墙类型为仰斜式、折背式、俯斜式、衡重式、悬臂式、扶臂式和加肋土挡墙中的任意一种；

进一步地，所述桩基截面形式、尺寸，为圆形桩和矩形桩，圆形桩需拟定桩径，矩形桩需拟定桩身截面尺寸；

进一步地，所述桩基排数可选单排桩或双排桩；

进一步地，所述单排桩只需拟定桩身截面形式，尺寸或桩径，无排间距，连梁；

进一步地，所述第一层挡土墙为桩板墙，可选择在桩背搭板，也可选择在桩间通过植筋设板；

进一步地，所述第一层挡土墙为无挡墙，即根据地形地貌和地质条件，第一层挡土墙不设，只有桩基。

3.如权利要求1所述的桩托二层挡土墙的设计方法，其特征在于步骤十：卸荷板及配套结构的计算就是根据地勘报告提供的相关力学参数，卸荷板宽度b_x以及与墙背填料的粘聚力C、内摩擦角φ、重度γ，计算卸荷板、简支梁、牛腿、斜撑的受力与配筋。