浅谈挡土墙在公路工程中的应用

浅谈挡土墙在公路工程中的应用

1.挡土墙的分类道路防护墙是承受道路沿线填充土壤或边坡土壤的构造物，以防止填充土壤或土壤变形失稳定。在路基工程中，挡土墙可用以稳定路堤和路堑边坡，减少土石方工程量和占地面积，防止水流冲刷路基，并经常用于整治坍方、滑坡等路基病害。挡土墙按材料分为砖砌、毛石、混凝土和钢筋混凝土挡土墙，根据墙体刚度的不同，挡土墙又可分为刚性挡土墙和柔性挡土墙两类。刚性挡土墙是指墙体本身刚度较大，在土压力作用下墙体基本不变形或变形很小的挡土墙，如用砖、石、混凝土、钢筋混凝土等材料建筑的重力式挡土墙，悬臂式挡土墙，扶臂式挡土墙等，柔性挡土墙是指墙体的刚度不大，在土压力作用下墙体本身会产生变形的挡土墙，如支撑墙、板桩墙、锚定板挡土墙等。进行挡土墙设计方案时，应与其他工程方案进行技术经济比较，分析其技术的可行性、可靠性及经济的合理性，然后再确定合理挡土墙设计方案。2.支撑墙设计的基本数据和设计参数2.1资料来源的定义挡土墙设计时，必须具备以下资料：路线平面图、纵断面图、横断面图，地质资料，水文资料，总体设计资料等。挡土墙设计应综合考虑诸多方面的因素既做到土方的挖填平衡，道路的坡道舒适，而且使房屋的布置合理，挡土墙的长度和高度控制在最少和最矮的数值之内，就能控制投资，节省造价。2.2地下水位互通及施工方法首先应充分掌握的资料有：（1）场地资料，如墙背填土的种类及排水需求，施工方法，冰冻深度等；（2）地质资料，如地形、地貌、地质构造，地下水位情况及分布，根据勘察资料确定土壤重度r，内摩擦角θ，地基承载力[R]等；（3）可供作挡土墙砌筑的材料的石料或其它材料的名称、数量、运距等。3.支撑墙设计要点3.1统一土石墙的施工挡土墙的材料的选用除了与受力有关外，主要应从经济因素考虑，如果在场地平整时，土石方工程中石方较大，可以就地取材，选用毛石或块石挡土墙，以减少工程造价，可以较好地满足经济、安全方面的要求。如果地基土质差，当地缺少石材，又或是重要工程，选用截面尺寸较小的钢筋混凝土挡土墙则更为适合。3.2截面形式采用仰斜式挡土墙根据挡土墙结构类型及其特点分析，当墙高<5时，采用重力式挡土墙，可以发挥其形式简单，施工方便的优势。同时，山区公路地面横坡比较陡峭，若采用仰斜式挡土墙，会过多增加墙高，断面增大，造成浪费，采用俯斜式挡土墙会比较经济合理。一般在路堑墙、墙趾处地面平缓的路肩墙或路堤墙等情况下，才考虑采用仰斜式挡土墙。当墙高≥5且地基条件较好时，采用衡重式挡土墙，可以有效地减小截面，节省材料。3.3地质条件不良的情况下支挡边坡土体在挖方边坡比较陡峭时，采用路堑挡土墙，可以降低边坡高度，减少山坡开挖，避免破坏山体平衡；在地质条件不良情况下，还可以支挡可能坍滑的山坡土体。对于路肩挡土墙或路堤挡土墙，应结合具体条件考虑，必要时应作技术经济比较。因为路堤挡土墙承受荷载较大，受力条件较为不利，截面尺寸也较大，所以路堤墙与路肩墙的墙高或截面污工数量较为接近，基础情况相仿时，采用路肩墙比较有利。3.4．探索挡土墙高、密度大的高载重车高如挡土墙作为路堤，则要考虑汽车活载的作用，活载的计算可按如下方法，一般可采用“汽一10”、“拖一60”或“汽一15”、“拖一60”车辆荷载等级（根据具体情况定），先算出10m间距的伸缩缝范围内可能设置的最大活载，再假定均匀分布在10m长刚性整体的每延长米上而求得超载值，一般情况挡土墙的超载按施工堆载或其他临时堆载考虑，可取10～20KN/m2ㄢ3.5墙身填土与地基挡土墙设计的经济合理，关键是正确地计算土压力，确定土压力的大小、方向与分布。土压力计算是一个十分复杂的问题，它涉及墙身、填土与地基三者之间的共同作用。计算土压力的理论和方法很多。由于库伦理论概念清析，计算简单，适用范围较广，可适用不同墙背坡度和粗糙度、不同墙后填土表面形状和荷载作用情况下的主动土压力计算，且一般情况下计算结果均能满足工程要求，因此库伦理论和公式是目前应用最广的土压力计算方法。3.6挡墙稳定性验算及抗拉力验算挡土墙的设计应保证其在自重和外荷载作用下不发生全墙的滑动和倾覆，并保证墙身截面有足够的强度、基底应力小于地基承载力和偏心距不超过容许值。因此在拟定墙身断面形式及尺寸之后，应进行墙的稳定及强度验算。挡墙的验算方法有二种：一种是采用分项安全系数的极限状态法，另一种是总安全系数的容许应力法。目前国内多数应用容许应力法设计挡土墙。3.7台阶和地基排水措施完成了挡土墙截面设计及稳定、强度验算之后，必须采取必要的构造措施，以保证挡土墙的安全性。(1)基础加固措施:减少基底压应力，增加抗倾覆的稳定性，在墙趾处伸出一台阶，以拓宽基底。墙趾台阶的宽度不小于20cm，台阶高宽比可采用3∶2或2∶1。地基为软弱土层时，可用砂砾、碎石、矿渣或灰土等质量较好的材料换填，以扩散基底压应力，满足设计要求。(2)排水措施:对于浆砌石挡土墙，应在墙前地面以上设置一排泄水孔。墙较高时，可在墙上部加设泄水孔。泄水孔采用10×10cm的方孔或圆孔，孔眼间距2～3米，上下排泄水孔错开设置。泄水孔进水口应设置反滤材料。对于浆砌石挡土墙，应在墙前地面以上设置一排泄水孔。墙较高时，可在墙上部加设泄水孔。3.8工体裂缝产生机理为避免地基不均匀沉降引起墙身开裂，需按墙高和地基性质的变异，设置沉降缝，同时，为了减少圬工砌体因收缩硬化和温度化作用而产生裂缝，需设置伸缩缝。挡土墙的沉降缝和伸缩缝设置在一起，每隔10～15m设置一道，缝宽2～3cm，自墙顶做至基底，缝内宜用沥青麻絮、沥青竹绒或涂以沥青的木板等具有弹性的材料，沿墙的内、外、顶三侧填塞，填塞深度不小于15cmㄢ4.该项目的体验4.1填料挡土墙设计参数的选取因用于计算主动土压力的库伦理论较适用于砂性土，而对于粘性土的压力计算会存在一定的误差，所以对于以粘性土做填料的挡土墙计算，设计参数如填料的内摩擦角等的取值应相对保守。由于库伦理论是一种简化的土压力计算方法，所以对于以砂性土做填料的挡土墙，设计参数也应根据实际情况取相对保守值。4.2系数选择对墙高≥6m的挡土墙，实际设计时建议将安全系数提高20%，以保证其安全性。4.3挡土墙体设计出于美观和施工方便的考虑，一段挡土墙通常都采用一个墙面坡。对于山区公路挡土墙，采用较陡的墙面坡，可有效减小墙高，节省材料。一般情况下，重力式挡土墙（俯倾式）、衡重式挡土墙墙面坡取1∶0.05，仰斜式挡土墙的墙面坡取1∶0.25，均能满足设计要求。4.4挡土墙体模型仰斜式挡土墙的墙背坡一般不超过1∶0.3，具体结合开挖的临时边坡选取。俯斜式挡土墙的墙背坡一般取1∶0.2，随着墙高增加，墙顶宽度相应增大。对于衡重式路肩挡土墙，当墙高≤8m时，上墙背坡取1∶0.25，墙高>8m而≤10m时，上墙背坡取1∶0.3；下墙背坡取1:0.25。若为路堤墙，则上墙背坡应相应加大。4.5稳定性验算的注意公式对于俯斜式挡土墙，由于所受土压力较大，所以设计时应注意其稳定和抗倾覆的验算。对于衡重式挡土墙，一般较容易满足稳定要求，墙身断面的强度成为挡土墙