挡土墙

路基防护与加固挡土墙的基本知识定义：挡土墙【retainingwall】指的是为防止路基填土或山坡岩土坍塌而修筑的、抵抗土体侧压力的墙式构造物。作用：支撑路堤或路堑边坡、隧道洞口、防止水流冲刷路基，也可以用来处理路基边坡滑坡崩塌等路基病害。又可以定义为：用以支持并防止坡体倾塌的一种工程结构体。在山区公路中运用更为广泛。学习目标知识目标1.挡土墙类型及使用条件2.挡土墙的构造3.挡土墙的受力4.挡土墙稳定性验算能力目标1.根据工程实际条件选择合适的挡墙类型2.能准确描述重力式挡墙的个组成部分名称3.能准确描述挡墙各部分设计的要点4.能确定挡墙稳定性分析的内容5.能根据挡墙出现的不稳定现象确定应采取的措施。一、挡土墙的基本知识挡土墙的分类：按设置位置分类：路堤墙、路堑墙、路肩墙、山坡墙等路堑墙：支撑开挖后不能自行稳定的边坡、减少挖方、降低挖方边坡的高度。路堑挡土墙的位置通常设置在路基堑坡底部。路堤墙：设置在高填方路堤或陡坡路堤的下方，可以防止边坡坍塌与路堤滑动、收缩坡脚，减少填方、减少拆迁与占地。路肩墙：防止边坡坍塌与路堤滑动、收缩坡脚，减少填方、减少拆迁与占地、针对沿河路堤，可以防冲刷，减少对河床的压缩。路肩挡土墙因可充分收缩坡脚，大量减少填方和占地，当路肩与路堤墙的墙高或截面圬工数量相近、基础情况相似时，应优先选用路肩墙。若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低，而且基础可靠时，宜选用路堤墙。必要时应作技术经济比较以确定墙的位置。山坡墙：设置在堑坡上部，用于支撑山坡上可能坍滑的覆盖层或破碎岩层，有时兼有拦石的作用。山坡挡土墙应考虑设在基础可靠处，墙的高度应保证设墙后墙顶以上边坡稳定。挡土墙的分类按结构形式分类：重力式挡墙：靠墙身自重支撑墙后土体的侧向压力。适用于地基良好，盛产石料的地区。特点：形式简单，施工方便，适应性强。但自重较大，对地基的承载力要求较高。加筋土挡墙：由填土、拉筋、面板组成。面板使填土和拉筋成为一体，拉筋与填土间的摩擦力使土体稳定。适用于石料缺乏的地区，多用来支挡土质边坡，不宜用于受水流冲刷地段特点：施工简便，造价较低，外形美观，柔性结构，建筑高度大，对地基的适应性强，占地少锚定式挡墙锚杆式挡墙：由预制钢筋混凝土立柱、挡土板、水平或倾斜的钢锚杆组成。适用于墙高较大，缺乏石料或挖基困难，具有锚固条件的路堑挡墙。应具有钻机、压浆泵等设备。锚定板式挡墙：由钢筋混凝土墙面、钢拉杆、锚定板、墙后填土组成。特点：拼装简便，施工快，结构轻便、柔性大适用于高路堑墙、高路堤墙或高路肩墙；锚杆式挡墙还可用作抗滑挡墙；锚定板式挡墙还可用作地基不良时。锚杆式挡墙锚定板式挡墙锚杆式挡墙薄壁式挡墙：钢筋混凝土结构悬壁式：由立壁、墙趾板、墙踵板组成。宜y用于石料缺乏、地基承载力较低的填方地段位用；墙高不宜大于7m。墙高时立臂下部的弯矩较大；扶壁式：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，墙高不宜大于10m。二、重力式挡墙的构造及设计要点构造：上部结构：墙身下部结构：基础挡墙的构造墙面、墙背、排水设施、沉降伸缩缝、护栏墙身墙背：仰斜俯斜垂直凸形折线形衡重式受力小，适用于路堑墙及墙趾处地面平坦的路肩墙或路堤墙受力大，适用于路肩墙或路堤墙以及路堑墙、山坡墙断面尺寸减小，经济。多用于路堑墙，也可用于路肩墙加设横重台，墙体自身稳定性好，墙面陡直。适用于山区地形陡峻处的路肩墙和路堤墙，也可用于路堑墙挡墙的构造墙面：墙面坡度应与墙背坡度相配合。地面横坡较陡时，墙面可采用1：0.05-1：0.20，也可采用直立（低墙）；地面横坡平缓时，墙面可缓些，但一般不缓于1：0.3，以免过多增加墙高。墙顶：最小宽度：浆砌片块石时不应小于.5m,干砌片块石时不应小于0.6m。挡墙的构造护栏：墙顶高出地面6m以上，或连续长度大于20m的路肩挡墙，墙顶应设置护栏。护栏内侧边缘距路面边缘的距离一般不应小于0.5m。挡墙的构造排水设施：疏干墙后填料中的水分，防止墙后积水致使墙身承受额外的静水压力；减少季节性冰冻地区填料的冻胀压力；清除粘土填料浸水后的膨胀压力地面排水：排水沟；夯实回填土顶面和地面松土；墙趾前的边沟应铺砌加固。墙身排水：设置泄水孔，5*10cm、10*10cm、15*20cm的方孔或5-10cm直径的圆孔，孔间距一般为2-3m。上下排泄水孔应错开设置。下排泄水孔进水孔底部应铺设30cm厚的粘土层，并夯实，乙方部分水渗入基础。进水孔周围还应该具有反滤作用的粗颗粒料材料覆盖，以免孔道淤塞；有冻胀可能时，最好用炉渣覆盖。干砌时可不设。挡墙的构造沉降伸缩缝挡墙的构造基础：设计的主要内容包括基础形式的选择和基础埋置深度基础类型：取决于基底应力大小情况一般直接修筑在天然地基上。地基较弱，地形平坦，墙身超过一定高度时，可在墙趾处伸出一台阶，以扩大基础。墙趾台阶的宽度视基底应力需减小的程度而定，但不得小于20cm。台阶的高宽比可采用3：2或2：1基地应力超出地基允许承载力需加宽很多时，为避免台阶过高，可采用钢筋混凝土底板。墙趾处地面横坡较陡，而地基较为完整坚硬的岩层时，基础可做成台阶式，以减小基坑开挖和节省圬工。墙趾前地面倾斜时，趾前应留有足够的襟边宽度，以防止地基剪切破坏。襟边的宽度可按嵌入深度的1-2倍考虑。埋置深度襟边挡土墙布置横向布置主要是在路基横断面图上进行挡土墙位置的选定，确定出是路堑墙、路肩墙、路堤墙或浸水挡墙，并确定断面形式及初步尺寸。纵向布置在墙趾纵断面图上进行墙的纵向布置，布置后绘成挡土墙正面图。确定内容包括：1）分段，设伸缩缝与沉降缝2）考虑始、末位置在路基及其它结构处的衔接3）基础的纵向布置4）泄水孔布置平面布置对于个别复杂的挡土墙，例如高的、长的沿河挡墙和曲面挡墙，绕避建筑物挡墙，除了横、纵向布置外，还应作平面布置，并绘制平面布置图。三、挡土墙的受力分析在一般地区，挡土墙设计仅考虑主要力系，在浸水地区还应考虑附加力，而在地震区应考虑地震对挡土墙的影响。各种力的取舍，应根据挡土墙所处的具体工作条件，按最不利的组合作为设计的依据。主要力系：挡土墙自重及位于墙上的衡载；墙后土体的主动土压力（包括超载）；基底的支撑力与摩阻力；墙前土体的被动土压力；浸水墙的常水位静水压力及浮力。附加力：季节性或规律性作用于墙的各种力，如波浪冲击、洪水。特殊力：偶然出现的力，如地震力、水面物撞击力等。荷载分类作用（或荷载）分类作用（或荷载）名称永久作用（或荷载）挡土墙结构重力填土（包括基础襟边以上土）重力填土侧压力墙顶上的有效永久荷载墙顶与第二破裂面之间的有效荷载计算水位的浮力及静水压力预加力混凝土收缩及徐变基础变位影响力可变作用（或荷载）基本可变作用（或荷载）车辆荷载引起的土侧压力人群荷载、人群荷载引起的土侧压力其他可变作用（或荷载）水位退落时的动水压力流水压力波浪压力冻胀压力和冰压力温度影响力施工荷载与各类型挡土墙施工有关的临时荷载偶然作用（或荷载）地震作用力滑坡、泥石流作用力作用于墙顶护栏上的车辆碰撞力挡土墙的荷载组合挡土墙的计算挡土墙的截面一般按试算法确定，即先根据挡土墙所处的条件凭经验初步拟定截面尺寸，然后进行挡土墙的验算，如不满足要求，则应改变截面尺寸或采取其他措施。挡土墙的计算通常包括下列内容：稳定性验算：包括抗倾覆和抗滑移稳定验算；地基的承载力验算；墙身强度验算。1.稳定性验算挡土墙的稳定性破坏通常有两种形式，一种是在主动土压力作用下外倾，对此应进行倾覆稳定性验算；另一种是在土压力作用下沿基底外移，需进行滑动稳定性验算。a.倾覆稳定性验算：绕墙趾的抗倾覆力矩与倾覆力矩之比称为抗倾覆安全系数Kt≥1.6。b.滑动稳定性验算：抗滑力与滑动力之比称为抗滑安全系数Ks≥1.3。增加抗滑动稳定性的措施采用凸榫基础更换基地土层改变强身断面尺寸增加抗倾覆稳定性的措施加宽墙趾减缓墙面坡度改陡墙背坡度墙背设置衡重台2.地基承载力验算地基的承载力验算，要求同时满足基底平均应力p≤f和基底最大压应力Pmax≤1.2f（f为地基承载力设计值）。3.墙身强度验算墙身强度验算应根据墙身材料分别按砌体结构、素混凝土结构或钢筋混凝土结构的有关计算方法进行。