路基支挡结构

1、路基支挡结构1 概述支挡结构是用来支撑、加固填土或山体土坡，防止其坍塌以保持稳定的一种建筑物，主要用于承受土体侧向土压力。在铁路、公路路基工程中，支挡结构被广泛应用于稳定路堤、路堑、隧道洞口以及桥梁两段的路基边坡等，在水利、矿场、房屋建筑等工程中，支挡结构主要用于加固山坡，基坑边坡和河流岸壁。当以上工程或其他岩土工程遇到滑坡。崩塌。岩堆体、落实。泥石流等不良地质灾害时，支挡结构主要用于加固或挡拦不良地质体。2 支挡结构的分类支挡结构类型划分的方法很多，一般按支挡结构的材料、结构形式、设置位置进行换分的多种方法，现说明如下：（一） 按结构形式分1 .重力式挡土墙包括衡重式挡土墙 ；2 .托盘式挡

2、土墙和卸荷板式挡土墙；3 .悬臂式挡土墙和扶壁式挡土墙；4 .加筋挡土墙；5 .锚定挡土墙；6 .抗滑桩和由此演变而来的桩板式挡土墙；7 .锚杆挡土墙；8 .土钉墙；9 .预应力锚索加固技术和由此发展而来的锚索桩等锚索复合结构。10 .桩基托梁挡土墙。二按设置支挡结构的地区划分条件分为一般地区、地震地区、浸水地区以及不良地质地区和特殊岩土地区等。三按支挡结构的材料划分1 .分为浆砌片石支挡结构如浆砌片石挡土墙2 .混凝土支挡结构如混凝土挡土墙、桩板墙、抗滑桩等3 .土工合成材料支挡结构如包裹式加筋挡土墙4 .复合型支挡结构如卸荷板或托盘式挡土墙、土钉墙、预应力锚索、锚索桩等 。四按支挡结构设置

3、的位置划分1 .用于稳定路堑边坡的路堑边坡支挡结构；2 .用于稳定路堤边坡的路堤边坡支挡结构，路肩式与路堤式支挡结构；3 .用于稳定建筑物旁的陡峻边坡减少挖方的边坡支挡结构；4 .用于稳定滑坡、岩堆等不良地质体的抗滑支挡结构；5 .用于加固河岸。基坑边坡、拦挡落石等其他特殊部位的支挡结构；3 支挡结构简介重力式挡土墙是以挡土墙自身重力来维持挡土墙在土压力作用下的稳定。重力式挡土墙可用石砌或混凝土建成，其特点是体积、重量都大。能够就地取材，施工方便，经济效果好。因此，是我国目前常用的一种挡土墙。在我国铁路、公路、水利、港湾、矿山等工程中得到广泛的应用。当地基较好，挡土墙高度不大，本地又有可用石料

4、，应当首先选用重力式挡土墙。重力式挡土墙一般不配钢筋或只在局部范围内配以少量的钢筋，墙高5-6m以下时，经济效果明显，如墙高在 6m以上宜采用半重力式或衡重 式挡土墙更为经济。在软弱地基上受到承载力的限制。同时如果墙太高，它消耗材料多，也不经济。(1)重力式挡土墙重力式挡土墙可根据其墙背的坡度分为仰斜，垂直和俯斜三种类型。图1重力式挡土墙示意图按土压力理论，仰斜墙背的主动土压力最小，而俯斜墙背的主动土压力 最大，垂直墙背位于两者之间。如挡土墙修建时需要开挖，因仰斜墙背可与开挖的临时边坡相结合，而 俯斜墙背后需要回填土，因此，对于支挡挖方工程的边坡，以仰斜墙背为好, 反之，如果是填方工程，则宜用

5、俯斜墙背或垂直墙背，以便填土夯实。在个 别情况下，为减小土压力，采用仰斜墙背也是可行的，但应注意墙背附近的 回填土质量。当墙前原有地形比较平坦，用仰斜墙比较合理(2)衡重式挡土墙利用衡重台上的填土重量及墙体的自重共同抵抗土压力以增加墙身的稳定性。由于墙胸陡坡、下墙背仰斜，在陡坡地区可降低墙高，减少基坑开挖在衡重式挡墙的墙背设置一定长度的水平卸荷板，卸荷板上的填料作为墙体 重量，而卸荷板又减小了衡重式挡土墙下墙的土压力，增加全墙的抗倾覆稳 定性；地基强度较大地段、墙高大于6m时，卸荷板式挡土墙与衡重式挡土墙 比较显示出优越性，适用于墙高大于 6m 小于12m路肩墙。挡土墙是用来支撑天 然边坡、挖

6、方边坡或人工填土边坡的构造物，以保持土体的稳定性。在公路工程中，它广泛用于路堤或路堑边坡、隧道洞口，桥梁两端及河流岸边等。路肩墙可以收缩坡脚， 减少占地，防止沿河路堤受水流侵害，并能增强路堤的稳定性。路堤墙主要也 是约束坡脚，作用与路肩墙相似。路堑墙设置在路堑坡底，用以降低边坡高度，减少山坡开挖，并能防 止可能塌落的山坡土体。/金鼠翩因3牖槌挡揽(4)托盘式挡土墙在挡墙顶部设置钢筋混凝土的托盘式及道碎梢，承受线路上部建筑和列车的重量；在山区地面陡峻地带或受既有建筑物横向空间受限制时，设置托盘式挡土墙降低墙高、缩短横向距离；要求挡墙的地基承载力较高。3.2轻型支挡结构(1)悬臂式挡土墙采用钢筋混

7、凝土材料、由立臂、墙趾板、墙踵板三部分组成，墙的断面尺寸较小。墙高时立臂下部的弯矩较大；宜在石料缺乏、地基承载力较低的当悬臂式挡墙的立臂较高时沿墙长方向每隔一定距离加一道扶壁把墙面板和墙踵板连接起来，以减小立臂下部的弯矩。扶壁式挡墙宜在石料缺乏。地基承载力较低的地段使用，墙高不宜大宜 m。装配式的扶壁式挡土墙不宜在不良地质地段或设计地震动峰值加速度为 0.25g及以上地区使用。(3)锚杆挡土墙锚杆挡土墙是由钢筋混凝土肋柱、墙面板和锚杆组成，靠锚杆拉力来维 持稳定，肋柱、挡板可预制。根据地质和工程情况的具体情况，也可用无肋 柱式锚杆挡土墙。锚杆挡土墙适用于一般地区岩质或土质边坡加固工程铁 路支挡

8、标准规定目前仅使用于岩质路堑边坡，可采用单级或多级，在多级墙的上下级之间设平台，每级墙高不宜大于 8m,总高度宜控制在18m以内。(4)锚定板挡土墙锚定板挡土墙是由钢筋混凝土墙面板和锚杆及锚定板共同组成，靠固定 在稳定区的锚定板提供的抗拔力来维持墙体的稳定。根据地质和工程的具体 情况，也可采用无肋柱式锚定板挡土墙。锚定板挡土墙一般适用于一般地区 墙高不大于10m路肩墙或路堤墙，设计时可采用单级或双级，在双级墙的上 下级之间应设平台，单级墙高不宜大于6m,双级墙总高度宜控制在10m以内纪既郴土喑5加筋土挡土墙加筋土挡土墙是由墙面系、拉筋和填土共同组成的挡土结构，由拉筋和 填土间的摩阻力维持墙体的

9、稳定；墙面板宜采用钢筋混凝土板，拉筋宜采用 钢筋混凝土板条、钢带、复合拉筋带或土工格栅，目前也有采用土工合成材 料作拉筋的包裹式无面板加筋土挡墙。加筋土挡土墙适用于石料缺乏地区，由于其为柔性结构，对地基承载力 的要求不高，能适应地基轻微的变形，一般对墙高没有限制，但铁路工程中 加筋土地区仅使用在一般地区的路肩墙，在铁路以及干线上加筋土挡墙的高 度不宜大于10m,高度大于10m或用在其他地区时按特殊设计考虑。档土板77F蝴拉筋(6) 土钉墙土钉墙一般由土钉及墙面系钢筋网和喷射混凝土构成的面层组成, 靠土钉拉力维持边坡的稳定。土钉墙可用于一般地区及破碎软弱岩质边坡加 固工程，在地下水较发育或边坡土

10、质破碎时不宜采用，单级土钉墙墙高宜控制在12m以内，多级土墙两级之间设置平台，每级墙高不宜大于10m,总高度宜控制在20m以内。3.3桩及桩复合结构(1)抗滑桩或锚固桩抗滑桩是一种由其锚固段侧向地基抗力来抵抗悬臂段的土压力或滑坡下 滑力的横向受力桩当用在非滑坡工程时常称其为锚固桩，在土质和破碎软 弱岩质地层中常设置锁口和护壁。抗滑桩常用于稳定滑坡、加固其他特殊边 坡例如作为软弱破碎岩质路堑边坡的预加固桩，桩间距一般为610m,桩板式挡土墙是一种在桩之间设挡板或土钉等其他结构来稳定土体的挡土结构；桩板式挡土墙可用于一般地区、浸水地区和地震区的路堑和路堤支挡，也可用于滑坡等特殊路基的支挡工程；桩的

11、自由臂长度不宜大于 15m, 桩间距宜为78m。当桩的地面以上长度大于15m或桩侧土压力较大时，可 在桩上部加设锚索杆组成预应力锚索桩：E1E,惭瑞相(3)桩基托梁挡土墙桩基托梁挡土墙是一种由基桩、托梁及挡土墙组成的复合结构来稳定土 体的挡土结构。桩基托梁挡土墙一般采用在地基承载力不满足需要的地段， 当地面陡峻或地表覆盖层为松散体时，采用桩基础将桩底置于稳定地层，挡 土墙墙高控制在12m以下，托梁底一般置于原地面。(4)预应力锚索预应力锚索由锚固段、自由段及锚头组成，通过对锚索施加预应力以加 固岩体使其到达稳定状态或改善结构内部的受力状态。预应力锚索采用高强 度低张弛钢绞线制作。预应力锚索可用

12、于土质、岩体地层的边坡及地基加固, 其锚固段宜置于稳定层中，预应力锚索也常与抗滑桩结合组成锚索桩，以减4支挡结构的荷载支挡结构应满足在各种设计荷载组合下组合支挡结构的稳定、坚固和耐 久。4.1 支挡结构荷载分类（ 1)主力支挡结构承受的岩土侧压力或滑坡堆力；支挡结构重力及结构顶面承受的恒载；轨道、列车、汽车、房屋等荷载产生的侧压力；结构基底的法向反力及摩擦力；常水位时静水压力及浮力常水位指每年大部分时间保持的水位（ 2）附加力设计水位的静水压力和浮力；水位退落时的动水压力；波浪压力；冻涨力和冰压力不与波浪力同事计算 。（ 3）特殊力地震力洪水与地震不同时考虑 ；施工荷载及临时荷载；其他特殊力。

13、作用在支挡结构上的力系一般只考虑主力的影响，在浸水和地震等特殊情况下加力和地震力的作用。5 锚杆挡土墙（一）锚杆挡土墙形式的选择1 .立柱和板为预制构件的装配肋柱式锚杆挡土墙适用于岩层较好的挖方地段。2 .现浇钢筋混凝土板肋式挡土墙：当土石方开挖后边坡稳定性差时应采用“逆作法”施工。为防止墙身开裂，应尽可能使墙面平直，适当加密伸缩缝。在山体转弯的地方，墙面呈扇形时，应根据边坡高度和肋间距离增加竖肋。软弱岩层和土层墙背反滤层的施工较困难，可考虑埋设纵向软式透水管，隔一定的间距顺墙背坡面引入排水沟。3 .钢筋混凝土格栅构式锚杆挡土墙：墙面垂直型适用于稳定性、 整体性较好的I、II类岩石边坡，在坡面

14、现浇网格状得钢筋混凝土格架梁，竖向肋和水平梁的节点上设锚杆，岩面可加钢筋网并喷射混凝土作支挡和封面处理；墙面后仰型可用于各类岩石边坡和稳定性较好的土质边坡，格架内墙面根据稳定性可作封面、支挡或绿化。4 . 钢筋混凝土预应力锚杆挡土墙：当挡土墙的变形需要严格控制时，宜采用预应力锚杆：锚杆的预应力也可增大滑面或破裂而上的静摩擦力，并使岩土压实挤密，更有利于坡体的稳定。5 .第一排锚杆固体的上覆土层厚度不宜小于4ml上腹岩层的厚度不宜小于 2m.6 . 第一锚固点位置对设于坡顶 1.5-2.0m 处；7 . 锚杆布置尽量与边坡上向垂直；8 . 肋柱位于土层时宜在肋柱底部附近设置锚杆。1.稳定性一般的

15、高边坡，当采用大爆破、大开挖、外挖后不及时支护或存在外倾结构向时，均有可能发生边坡局部失稳和局部岩体塌方，此时应采用 自上而下、分层开挖和分层锚固的施作方法。 1应掌握施工区其他建筑物的地基和地下管线情况；支护或存在外倾结构时，分层开挖和分层锚固的逆作法施工。2应判断锚杆施工队临近建筑物和地下管线的不良影响，并拟订相应预防措施。 3应检验锚杆的制作工艺和张拉锁定方法与设备。 4应确定锚杆注浆工艺并标定注浆设备； 5应检查原材料的品种、质量和规格型号。5.3 以下情况下锚杆应进行基本试验： 1采用新工艺、新材料或新技术的锚杆； 2无锚固工程经验的岩土层内的锚杆； 3一级边坡工程的锚杆。 1）锚孔

16、定位偏差、锚孔偏斜度和钻孔深度偏差不同标准，设计时按相关的标准执行。例：按铁路路基支挡结构设计标准设计的支挡结构，应符合铁路路基施工标准的要求。 2）锚孔应用清水洗净，严格执行灌浆施工工艺要求，当用水冲洗影响锚杆的抗拔强度时，可用高压风吹净。 3）锚杆机械应考虑钻孔通过的岩土类型。成孔条件、锚固类型、锚杆长度、施工现场环境、地形条件、经济性和施工速度等因素进行选择。（ .5预应力锚杆。锚头承压板及其安装要求（ 1）承压板应安装平整、牢固，承压面应与锚孔轴线垂直；（ 2）承压板底部的混凝土应填充密实，并满足局部抗压要求；（ 3）灌浆前应清孔，排放孔内积水；（ 4）注浆管宜与锚杆同时放入孔内，注浆

17、管端头到孔底的距离宜为1m；（ 5）根据工程条件和设计要求确定灌浆压力，确保浆体灌注密实；（ 6）必须待锚孔砂浆到达70%以上设计强度后，方可安装肋 或墙面板；（ 7）锚杆张拉宜在锚固体强度大于 20MPa 并到达设计确定的80%后进行；（ 8）锚杆张拉顺序应防止临近锚杆相互影响。（ 土钉墙土钉墙结合了锚杆挡墙与加筋土挡墙的优点，用于挖方边坡工程。主要设置在土质或破碎软弱岩质路堑边坡中。土钉墙是从隧道新奥法基础上发展起来的一门边坡支挡新技术，通过钢筋等高强度长条材料对原位岩土体进行加固，用以提高整个边坡的稳定性。土钉技术是一项原位岩土加筋技术，土钉一般是通过钻孔、插筋、注浆来设置的，通过与岩土

18、界面抗剪强度向岩土体提出抗拉强度，而土钉之间的岩土变形通过钢筋网喷射混凝土面板进行约束。目前土钉墙广泛也应用于深基坑防护及边坡加固工程中。土钉墙一般应具备以下条件下使用：边坡有 12m高的自稳性，即要求边坡岩土具有一定的天然粘聚力；要求坡面无渗水或渗水较小，以便能形成喷射混凝土面层；要求岩土能够提供一定的截面摩阻力。因此，土钉墙适用于一般地区土及破碎软弱岩质路堑地段，在地下水较发育或边坡土质松散时，一般不宜采用土钉墙。土钉墙主要是通过钉材来加强岩土体，其加固机理主要表现在以下几方面：（1）增强原位岩土体强化作用在岩土体内设置一定长度与分布密实的土钉体，与岩土共同作用，形成 复合体，从而提高原位

19、岩土体强度，一弥补岩土体自身强度不足，增强边坡整体稳定性。（ 2）土钉对复合体起骨架约束作用由于土钉本身的刚度和强度，以及它在岩土体内分布的空间组合成复合体的骨架使复合体构成一个整体，骨架有约束岩土体变形作用。另外，通过土钉与岩土间的摩阻力的发挥，也具有制约岩土体的变形作用。（ 3）土钉对复合体起分担作用在复合体内，土钉与岩土体共同承担外荷载和自重应力，土钉起着分担荷载作用。与岩土比较，土钉具有很高的抗拉、抗剪强度及抗弯刚度，因此在岩土体进入塑性状态后，应力逐渐向土钉转移。当岩土体开裂时，土钉分担作用更为突出，这时土钉内出现弯剪、拉剪等复合应力，从而导致土钉体中浆体破裂、钢筋屈服，复合体具有塑

20、性变形延迟。渐近开裂等特点。（ 4）土钉起着应力传递与扩散作用土钉体通过其应力传递作用，将滑裂域内部分应力传递到稳定岩土体中，并分散在较大范围的岩土体内，降低应力集中程度。 5对坡面变形起约束作用土钉与钢筋网喷射混凝土面板连在一起，对边坡变形起约束作用。坡面膨胀变形是开挖卸载、岩土体侧向滑移以及塑性变形和开裂发展的必然结果，限制坡面膨胀能起到削弱内部塑变，加强边界约束的作用，这对开裂变形截断尤为重要。按施工方法，土钉可分为钻孔注浆型土钉、打入型土钉和射入型土钉三 类。其中钻孔注浆型土钉为最常见的类型。(1)施工的及时性。自上而下，边开挖变喷锚，可及时对边坡进行封闭, 从而保护岩土不因边坡开挖暴

21、露过多而降低力学强度。(2)介个偶轻巧、有柔性、可靠性高。通过喷锚，与加固岩土形成复合 体，允许边坡有少量变形，受力效果大大改善。作为群体效应，个别土钉失 效对整个边坡影响不大。(3)施工机具轻便简单、灵活、所需场地小、工人劳动强度低。(4)材料用量小，自身成本费用低。O /<面层120200mm厚网喷混凝土土钉外端设钢垫板或加强钢筋通过螺丝端锚具或焊接连接。喷射混凝土不低于 C20设置承压板： 200mm*200mm*12mm土钉钉材采用H、m级钢筋，直径 1632mm钻孔直径70 130mm水泥砂浆强度不低于20MPa 一般采用M30水泥砂浆。水：水泥：砂为： 0.4:0.45:1每

22、隔2m设置定位支架，保护层厚度一般不小于 25mm注浆压力为0.2MPa,设置止浆塞和排气管。排水系统6.5 土钉墙的施工施工工艺常用施工方法：钻孔注浆型、打入型、射入型。1）路堑开挖按颇高2m一层分层开挖。2）喷射第一层混凝土喷射第一层混凝土封闭边坡，后 5cm,下部0.3m暂不喷射。3）钻孔4）设置钉材5）注浆6）挂网7）喷射第二层混凝土由于岩土工程的复杂性，单靠施工前的勘察获取信息是很不够的，更多的可靠信息来自施工。如何尽量多的获取施工信息，是实施信息施工的关键，应根据具体工程指定处获取施工信息的最正确方案。从每一分层开挖时施工信息中获取边坡岩土体工程地质信息土质情况、密实度、岩性、分化

23、程度、节理、裂隙及地下水发育情况等 ，从钻孔中获取边坡深部岩性及地下水等信息，与原勘察资料对照分析，做出判断后再进入下道工序施工。根据坡面位移监测，记录坡面位移随开挖的变化信息；根据量测土钉应力应变监测，掌握土钉受力及坡体内松弛区发展情况等信息。对反馈的施工信息施工法，能使设计施工人员做到心中有数，防止盲目施工，确保工程安全与工程质量。易于发生墙体自身“膨胀” 、 “下塌”变形的“土钉墙” 、 “喷锚墙” ，因为难以按标准构成“重力墙”未经“固化”的土体在垂向和侧向均存在着不同程度的变形，不能形成“外力矩”平衡的条件，所以不能“忽略”内力及变形验算，否则将造成“误会” 。对于“土钉墙”方法中的

24、“土钉” ，在进行水平抗力的计算时，与假设的“重力墙”的构成并无直接的关联；并且所有的“微型桩”等“复合”措施，以及“预应力锚杆”的采用，也与“重力墙”的构成没有直接关系， “土钉墙” 、 “喷锚墙”等支护结构的理论缺失，还在于由“拉杆”与“土体”共同构成的“柔性”结构体系中，一般为60mm100mm 厚的钢筋混凝土“喷网”不能对土体的侧向和垂向变形，产生有效的制约作用，使得土体在发生意外的“膨胀” 、 “下塌”现象时，土体的垂向变形使得“拉杆：的水平抗力不能充分发挥缺失刚性墙作为水平应力平衡 的“载体” ，不能建立水平应力平衡体系，不能构成悬臂式支锚结构。对于 “土钉墙” 、 “喷锚墙” 等

25、柔性的支护结构强的以构成足够刚度的 “重力墙”为目标时，理论风险很大，经济代价也很大，不如以增加墙体刚度的方法，构成“悬臂墙支锚”方法，比较可靠。（ 锚索桩板式挡土墙及桩基托梁挡土墙桩板式挡土墙是由锚固桩发展而来的，当路基边坡采用悬臂式锚固桩支挡时，存在桩间支挡类型选择问题，桩间挂板或搭板就形成了桩板墙。桩板式挡土墙可用于一般地区、漫水地区和地震区的路堑和路堤支挡，也可用于滑坡等特殊路基的支挡。桩基托梁挡土墙是挡土墙与桩的组合形式。由托梁相连接，桩基托梁来源于建筑桩基和桥梁桩基，主要用于解决承载力较低的矛盾，挡土墙一般为衡重式，桩基托梁挡土墙一般设在路肩或路堤地段。应用范围和使用条件（ 1）主

26、要用于河流严重冲刷、陡坡岩堆。稳定性较差和陡坡覆盖土、基岩埋藏较深、与既有线紧邻等地段路基。（ 2）当山坡较陡、覆盖土层稳定性较差、基岩埋藏又较深时，可采用桩基托梁挡土墙。（ 3）在既有线陡坡路堤平行增减第二线，当采用挖台阶浆砌防护、预留土埂临时防护、跳槽开挖基坑等临时支护措施不能满足行车和施工安全时， 可采用路肩式或坡脚式的桩基托梁挡土墙。由于桩板式挡土墙的高度可不受一般挡土墙高度的限制，一般悬臂式桩 板墙地面以上悬臂高度可达 15m左右，预应力锚索桩的地面以上高度可达 2025m,地基强度不足可由桩的埋深得到补偿。 挡土板与一般桩间挡土墙相 比，其优点在于可由不考虑基底承载力；采用装配式挡

27、土板施工方便快捷。滑坡和顺层地段，桩上设锚索或锚杆可减小桩的埋深和桩的截面尺寸，在悬 臂较大或桩上外力较大时，是一种很好的支挡型式。桩板墙这一结构在减小 工程数量、缩短工期、降低成本、节约投资方面相比于桥梁方案和挡土墙方 案在高陡边坡路段及车站地段有着明显的优越性，且施工简便，外观构造美 观，运营后养护、维修费用低。桩基托梁挡土墙的特点是扩大了一般坛工式挡土墙的使用范围，当地面 陡峻或地表覆盖为松散体、地表稳定性较差时，采用桩基托梁挡土墙可将基 底置于稳定地层中，以节约上部挡墙截面，节省后工，减少对坡体的干扰。析酎群的用（ 1）注意主筋的布置位置应符合设计图纸的要求：（ 2）桩、板设计未考虑大型碾压机的荷载，桩板后2m 内，不得使用大型碾压机械填筑。必须使用大型机械碾压的，应进行特殊设计。（ 3）墙厚填料为非渗水土时，应在墙后地面处设置砂砾石反滤层，反滤层的设置方式与重力式挡土墙相同。（ 4）当挡土板的基底不平整时，采用浆砌片石垫块填补。（ 5）槽型挡土板的安放应注意槽口向外