竖向设计
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竖向设计与建筑定位
沿江、河、湖、海或受洪水泛滥威胁的建设用地,场地标高应高于洪水位波浪线0.5m,否则必须采取相应的防洪措施。
场地地面的竖向布置形式可分为三种:
平坡式、台阶式、混合式
自然地面坡度的划分
平坡、缓坡
平原地区、地面坡度小于3%的为平坡坡地,3%~10%的为缓坡坡地。
平坡地段,建筑、道路布置不受地形坡度限制,可随意安排。坡度小于0.3%时,应注意排水组织。
小于5%的缓坡地段,建筑宜平行等高线或与之斜交布置,若垂直等高线,其长度不宜超过30~50,否则需结合地形作错层等处理;非机动车道尽可能不垂直等高线布置,机动车道则可随意选线。
5%~10%的缓坡,建筑道路最好平行等高线布置或与之斜交。若遇与等高线垂直或大角度斜交,建筑需结合地形设计,作跌落、错层处理。垂直等高线的机动车道需限制其坡长。
中坡
丘陵地区,地面坡度为10%~25%的为中坡坡地。中坡地段,建筑应结合地形设计,道路要平行或与等高线
斜交迂回上坡。布置较大面积的平坦场地,填、挖土方量甚大。人行道若与等高线作较大角度斜交布置,也需做台阶。
陡坡、急坡
山地地区,地面坡度25%~50%为陡坡坡地;50%以上为急坡坡地。
陡坡坡地用作建设项目用地,施工不便、费用大。建筑必须结合地形个别设计,不宜大规模开发,在山地建设用地紧张时仍可使用。
急坡地通常不宜用于场地建设。
在影响地面竖向布置形式的各因素中,建、构筑物的基础埋深对场地填方高度有着最直接的制约。当单一倾斜面的最大填方高度小于基础构造埋深时,场地的竖向布置可采用形式简洁的平坡式;当单一倾斜面的最大填方高度大于基础构造埋深时,则宜采用台阶式,以降低填方高度,使其满足基础埋深的要求。当采用单台阶式布置后,填方高度仍然大于基础合理的埋深时,可以多台阶布置形式降低填方高度。
竖向布置横断面的几何要素
在地形为单一倾斜面的情况下,自然地形坡度、场地整平坡度、场地宽度和挖方、填方高度之间的关系:
H挖+H填=B(i地-i整)/100
H挖—挖方高度
H填—填方高度
B—场地宽度
i地—自然地形坡度
i整—场地设计整平坡度
一般场地土方填方量采用下列比例:H挖=o.75~0.8H填,则:
H填=B(i地-i整)/175~180
台阶的尺寸
(1)台阶的宽度
台阶的宽度,主要取决于台阶的需要宽度(B需)和台阶的容许宽度(B容)。
台阶的容许宽度为:
B容=(175~180)x H填/i地~i整
在场地整平坡度(i整)中,最小整平坡度须满足地面排水及施工误差要求。一般坡度应在0.5%~2%范围内。
合理的填方高度(H填),主要视基础的构造埋深而定。
(2)台阶的高度
相邻台阶之间的高差称为台阶高度。台阶高度主要取决于场地自然地形横向坡度和相邻台阶之间的功能关系,交通组织及其技术要求。
台阶的高差一般以3.0~4.0m为宜(最高4.0~6.0m),以避免道路坡道过长、交通组织困难并增加挡土墙等支挡结构工程量。当台阶高差处理为斜坡时,随高度增加还会引起斜坡占地过大,从而影响整个总平面布局。一般台阶高度在3m左右、自然地面坡度在2%~3%之间、采用半填半挖设计时,台阶的宽度在20m~30m左右,基本上可以满足一般中小型建筑场地的布置要求。但台阶高度也不宜过低,一般不小于1.0m。
边坡处理与挡土墙
相邻台阶的连接方式,主要有边坡和挡土墙两种。影响其选择的因素有:当地工程地质及水文地质条件、台阶高度、挖填情况、荷载分布、建筑物布置及用地状况。一般来说,台阶的连接可考虑采用自然放坡,以节约投资。当自然放坡有困难或有其他要求时,可考虑对边坡采取防护、加固和支挡措施。挡土墙因工程较大,投资昂贵,一般仅用于用地条件受到限制,地质条件较差的地段。必要时,台阶的连接可采用边坡与挡土墙相结合的方式。
边坡
(1)边坡的形式
边坡有以下三种基本形式:
1、直线形边坡
适用于垂直高度小于10m的一般均质土边坡以及小于15m的黄土边坡和岩石边坡。
2、折线形边坡
适用于边坡较高,且上下土层稳定性有差别的土质边坡。当上部土质较好、下部土质较差时采取上陡下缓的形式。但这种形式不适应于黄土边坡。当上部土质较差、下部土质较好时,可采用上缓下陡的形式。
3、台阶形边坡
若边坡较高或地层不均匀时,可根据降雨量的大小,在土石分界处分段设置平台,做成台阶形边坡。平台宽度一般为1.5~3.0m,在平台上设排水沟。
(2)放坡的放坡要求
1、挖方的边坡要求
2、填方的边坡要求
3、边坡的防护与加固
边坡防护、加固措施的具体做法很多,主要有排水、植被、表面喷抹、护墙等方法。
挡土墙
挡土墙用以维护台阶边缘土体的稳定,应根据经验和现场技术条件,选用重力式挡土墙、钢筋混凝土挡土墙、锚杆式挡土墙、锚定挡土墙或其他轻型挡土结构等。
当高度在5m以下时,常采用重力式挡土墙;它具有构造简单、施工方便、易于就地取材等优点。
重力式挡土墙的设计,一般先根据经验选定墙型和墙身断面尺寸,再验算墙身和基础的强度与稳定性。
(1)挡土墙的形式及选择
重力式挡土墙按墙背的倾斜情况可分为仰斜、俯斜和垂直三种。
挡土墙墙型选择的主要因素有:
1、使墙背土层压力最小,其中仰斜墙的主动土压力最小,而俯斜墙主动土压力最大,垂直墙主动土压力介于前两者之间,故从受力情况看仰斜墙较为合理;
2、从挖填方的要求来看,当边坡挖方时,仰斜墙背与开挖的边坡紧密地结合,而俯斜墙背则需回填土,因此仰斜墙比俯斜墙合理;当边坡填土时,仰斜墙背填方夯实困难而垂直墙与俯斜墙填土夯实较容易,因此俯斜墙与垂直墙比仰斜墙合理;
3、墙前地形平坦时,用仰斜墙较合理,墙前地形较陡时,用垂直墙较为合理。
综上所述,仰斜墙最好,垂直墙次之,俯斜墙最差。
当墙前地面坡度较陡,墙高较小时,墙面坡度采用1:0.05~1:0.25,可采用垂直断面,仰斜墙背的坡度越缓则主动土压力越小,但施工不便,因此墙背倾斜度一般不宜小于1:0.25,面坡应尽量与背坡平行,即两者倾斜度一致。
(2)基础埋置深度
挡土墙的基础埋深应根据持力层土壤的容许承载力、冻结深度、岩石风化程度、流水冲刷等因素加以确定。
(3)墙背排水措施
为使墙后积水易于排出,在墙身上设置数量适当的泄水孔。孔眼间距2~3m,孔的外斜坡度为5%左右。最下一排的泄水孔应高出地面。若墙后积水渗入基础,在最低泄水孔下部铺设粘土层并加以夯实。在泄水孔附近用粗颗粒覆盖,形成滤水层,以免泄水孔淤塞;必要时还应设置排水盲沟等。寒冷地区,为避免冻涨的影响,最好采用炉渣作为滤水层。
(4)沉降缝与伸缩缝
在采用不同地基构造的分界处、由于墙高、土压力和地基土压塑性的差异,为避免不均匀沉降引起墙身或裂缝变形,应设置沉降缝。在基础或墙身截面有变化处、墙身转折处,为了减少砌筑收缩硬化和温度变化等的作用,必须设置沉降缝。沉降缝和伸缩缝应统一考虑、共同设置,一般缝间距10~25m、缝宽2cm~3cm,缝内嵌入沥青柔性防水材料,并力求使缝的两侧平整、美观。