道路工程中路基擋土墻設(shè)計研究

1、道路工程中路基擋土墻設(shè)計研究【摘要】在我國經(jīng)濟不斷發(fā)展的當(dāng)今社會，道路 建設(shè)也隨之不斷發(fā)展，其中的問題也就更多的顯現(xiàn)出來，質(zhì) 量、安全永遠是施工的兩大主題，只要這兩項工作完成好， 就對設(shè)計、施工質(zhì)量等有所保證。在道路建設(shè)中路基擋土墻 的作用也在于確保這兩項工作的順利進行，它準確來說其實 是一種建筑物，發(fā)揮的主要作用就是支撐人工填土邊坡或天 然形成邊坡、承受側(cè)向土壓力、維護土體穩(wěn)定。在我國廣泛 建設(shè)的道路工程中應(yīng)用之處非常多，例如橋梁兩端、隧道洞 口、路塹邊坡以及河流堤岸等路段。擋土墻在公路工程中最 基本的用途就是防護道路路基，保證邊坡的穩(wěn)定性。但現(xiàn)在, 除了這方面，還要考慮生態(tài)環(huán)境，因此擋土墻

2、的設(shè)計要走一 條安全綠色的環(huán)保之路。本文主要對其設(shè)計中的類型、構(gòu)造、 布置、計算等方面進行了簡單的介紹和分析，從同行進行參 考并進行交流?！娟P(guān)鍵詞】道路工程；路基擋土墻；設(shè)計；分析中圖分類號：u41文獻標(biāo)識碼：a擋土墻是公路建設(shè)、水利工程、鐵路工程、礦山建設(shè)中 廣泛使用的一種支擋防護及高程連接（為避免大量填方、挖 方采用不同場坪標(biāo)高連接）的構(gòu)筑物，得到了廣泛的應(yīng)用。 為了保證橋梁、隧道洞口、路塹邊坡以及河流堤岸等地的施 工以及行車安全要盡可能的保證建立質(zhì)量有保證的擋土墻， 施工是一方面，設(shè)計又是另外一方面。本文就主要就設(shè)計方 面進行簡要的介紹。一、擋土墻的類型根據(jù)滑坡的性質(zhì)、類型和抗滑擋土墻的

3、受力特點、材料 和結(jié)構(gòu)不同，抗滑擋土墻又有多種類型。從結(jié)構(gòu)型式上可以 分為如下幾種：（1）重力式抗滑擋土墻；該種擋土墻，憑借 墻自身的重量抵抗土壓力來保持穩(wěn)定，因為自身較重，對地 基承受力要求較高；取材施工簡單，使用范圍廣。（2）錨桿 式抗滑擋土墻；包括錨桿式和錨定板式，施工安全，工程量 省，較為經(jīng)濟。（3）加筋土抗滑擋土墻；該種擋土墻主要材 料是鋼筋混凝土，主要用于石料貧乏、地基承受力較弱處或 大規(guī)模的填方工程。加筋土擋土墻，通過拉筋減輕填土側(cè)壓 力，實用美觀，結(jié)構(gòu)簡單，占地面積少，經(jīng)濟效益大。除了 上述三種常見的之外，還有板樁式抗滑擋土墻和豎向預(yù)應(yīng)力 錨桿式抗滑擋土墻等多種型式。都各自起著

4、關(guān)鍵的作用。選 取何類型的抗滑擋土墻，應(yīng)根據(jù)滑坡的性質(zhì)、類型、自然地 質(zhì)條件合理確定，以期達到整治滑坡的同時，降低整治工程 的建設(shè)費用。二、擋土墻的構(gòu)造1、墻身構(gòu)造擋土墻的墻身包括墻背、墻面、墻頂和護欄四部分。在 擋土墻的墻身構(gòu)造中主要有以下幾種常見的形式：如俯斜、 垂直、凸形折線、仰斜式等很多，這種方式主要是按照墻背 的傾斜方向的不同來進行不同的分類的。墻身一般是平面結(jié) 構(gòu)的，當(dāng)然，在墻身構(gòu)造的設(shè)計中，要充分考慮坡度和墻背 坡度的相互協(xié)調(diào)，在此基礎(chǔ)上也要對其他方面加以考量，例 如墻址處地面的橫坡度等等。施工時墻頂寬度也是需要注意 的，它是要根據(jù)施工的變化而改變的，舉個例子來說干砌時 不小于6

5、0cm,漿砌時不小于50cm；護欄是保證交通安全的, 在彎道或地勢險峻處的路肩墻，必須設(shè)置護欄。2、基礎(chǔ)構(gòu)造擋土墻基礎(chǔ)是擋土墻質(zhì)量的關(guān)鍵，實踐證明，擋土墻的 破壞，大多是由于基礎(chǔ)處理不當(dāng)而引起的，擋土墻的基礎(chǔ)的 設(shè)置是擋土墻計算的重中之重。擋土墻的基礎(chǔ)埋深應(yīng)按地基 性質(zhì)、承載力要求、地形地質(zhì)等條件確定，如有沖刷時，要 埋置在沖刷線以下，且不得低于沖刷線1.0米。3、排水設(shè)施墻身排水：布置墻身泄水孔，以疏干墻后填料中的水分, 防止墻后積水致使墻身承受額外的靜水壓力等；地面排水： 在地面設(shè)排水溝，截引地表水；為防地面水或雨水下滲，要 對地表松土進行檢查夯實。4、沉降縫和伸縮縫地基的不均勻沉陷，可能

6、會導(dǎo)致墻身開裂，應(yīng)當(dāng)綜合地 質(zhì)、墻高、墻身斷面等具體因素設(shè)置沉降縫；砂漿的硬化收 縮和溫度變化都會使垢工砌體產(chǎn)生裂縫，應(yīng)設(shè)置伸縮縫，沉 降縫和伸縮縫是設(shè)在一起的。三、擋土墻的布置1、位置的選定路塹擋土墻多設(shè)在邊溝旁，路肩墻和路堤墻應(yīng)進行技術(shù) 經(jīng)濟比較后，確定墻體的合理位置，在墻身高度等基礎(chǔ)情況 相差無幾時，優(yōu)先選用前者。2、縱向布置在縱向布置時，主要分四點進行，包括：確定起點和墻 的長度，選擇與其他構(gòu)造物的銜接方式；根據(jù)地形及地基情 況分段，確定沉降縫和伸縮縫；布置各個分段的擋土墻基礎(chǔ); 布置泄水孔，包括數(shù)量、尺寸、間隔等。布置后繪成擋土墻 正面圖，如下圖所示。3、橫向布置繪制起點、墻高最大處

7、，墻身斷面和基礎(chǔ)形式變異處， 以及其他有關(guān)樁號的擋土墻斷面圖；圖上應(yīng)按計算結(jié)果布置 墻身斷面，確定基礎(chǔ)形式和埋深深度，布置排水設(shè)備等。4、平面布置主要用于個別的較為復(fù)雜的擋土墻，像曲線擋土墻等。四、土壓力的計算1、土壓力的分類墻體的位移、荷載的大小和分布、填土的性質(zhì)或邊界條 件等因素都影響著土壓力，在這諸多因素中，擋土墻位移的 方向是計算時需考慮的主要因素。根據(jù)墻體的位移情況，可 分為靜止土壓力（e0）、主動土壓力（ea）和被動土壓力（ep）, 參見圖lo圖1一般來說，土體擠壓擋土墻向外移動的可能性極大，此 時墻背承載的是主動土壓力。在擋土墻的基底背破壞或失穩(wěn) 前，墻身會隨之發(fā)生位移，而墻后土

8、體的狀態(tài)呈主動極限狀 態(tài)。因此，按主動土壓力設(shè)計擋土墻是較為合理的。2、庫侖土壓力理論庫侖理論以墻后土體的滑動研究為切入點，當(dāng)墻背破裂 時，棱體會發(fā)生相應(yīng)的滑動，此時土體基本呈極限平衡狀態(tài), 根據(jù)破裂棱體的靜力平衡條件，求得墻背主動土壓力和被動 土壓力。3、庫侖理論的適應(yīng)范圍庫侖理論具有計算簡單、概念清晰等優(yōu)點，適應(yīng)范圍比 較廣泛，對于墻背為平面或接近平面抑或是形墻背的擋土 墻，都可以使用，還能用于用于砂性土，若用于粘性土?xí)r， 應(yīng)強調(diào)對粘聚力的考慮。需要注意的是，當(dāng)土體中出現(xiàn)第二 破裂面，應(yīng)按第二破裂面法計算。此外，用于仰斜墻背時， 墻背坡度不能太緩。五、第二破裂面在擋土墻設(shè)計過程中，會遇到墻

9、背傾角很大的情況，如 衡重式擋土墻的假想墻背，當(dāng)墻后土體處于主動極限平衡狀 態(tài)時，破裂棱體就開始脫離假想墻背，改沿土體的另一滑動 面滑動，稱之為第二破裂面。第二破裂面的產(chǎn)生要具備兩點:1. 第二破裂面角必須小于墻背或假想墻背的傾角；2.墻背或 假想墻背上的下滑力必須小于其抗滑力。六、折線形墻背的土壓力計算有時為了滿足工程和地形的需要，會采用衡重式擋土墻 和凹形墻背的擋土墻，這些擋土墻和平面擋土墻不同，它的 墻背不是一個平面，而是折面，我們稱之為折線形墻背。1、延長墻背法此方法不是很精確，主要體現(xiàn)在：土壓力在實際墻背和 延長墻背上的作用方向不同，會引起一定的垂直分力差，此 方法考慮了這一點，卻忽

10、略了實際墻背和延長墻背之間的荷 載重及土鍥，雖然兩者能抵消一些，但未必能全部抵消；制 作土壓應(yīng)力圖時，假設(shè)上墻破裂面與下墻破裂面是平行的， 由此會導(dǎo)致在計算下墻土壓力時有誤差出現(xiàn)。以上這兩種誤 差一般偏于安全，并且此法計算簡便，所以至今仍被廣泛使 用。2、力多邊形法這種計算方法在求算下墻土壓力時，依據(jù)的是在極限平 衡條件下作用于破裂棱體上的諸力應(yīng)構(gòu)成閉合力多邊形的 原理。七、擋土墻的穩(wěn)定性驗算1、設(shè)計原則擋土墻設(shè)計遵循“分項安全系數(shù)極限狀態(tài)”的原則，一 般會呈現(xiàn)兩種極限狀態(tài)，正常使用極限狀態(tài)和承載力極限狀 態(tài)。當(dāng)擋土墻超過了承載力極限狀態(tài)時，會出現(xiàn)以下某一狀 況：因材料強度過硬造成擋土墻的自身

11、構(gòu)造或連接部件的 破壞以及過度塑性變形；整個擋土墻或局部擋土墻作為剛 體平衡失調(diào)；擋土墻局部失去平衡或變?yōu)闄C動結(jié)構(gòu)體系。 擋土墻超過了正常使用極限狀態(tài)時，會出現(xiàn)一下某一狀況： 影響外觀變形或正常使用；影響正常使用或耐久性的局 部破壞（包括裂縫）；影響正常使用的其他特定狀態(tài)。2、驗算內(nèi)容擋土墻穩(wěn)定性驗算的主要內(nèi)容有：抗傾覆穩(wěn)定性驗算、 防滑動穩(wěn)定性驗算、墻后斷面強度驗算、底截面強度驗算以 及基底應(yīng)力及合力偏心距驗算八、增加擋土墻穩(wěn)定性的措施增加抗滑穩(wěn)定性的方法：1）設(shè)置一些傾斜基底；2）試 著采用凸基礎(chǔ)；3）在基底設(shè)置碎石墊層，提高基底摩擦系 數(shù)。加抗傾覆穩(wěn)定性的方法：1）增加墻趾的寬度；2）改變 墻背及墻面之間的坡度；3）改變墻身斷面類型；結(jié)束語在實際建設(shè)中，由于不同道路需要適應(yīng)不同地形的變 化，必然會出現(xiàn)相關(guān)的一些問題，這就需要綜合多方資料進 行研究后再進行設(shè)計，若冒然施工，必會導(dǎo)致不良后果。因 此，