路基及支擋結(jié)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計-secret

1、第一章 緒論 一、路基工程的特點從路基所起作用來看，路基是軌道的基礎(chǔ)；從路基作為一種建筑物來看，它是一種土工結(jié)構(gòu)物。作為一種土工結(jié)構(gòu)物，路基工程具有不同于橋梁、隧道等工程結(jié)構(gòu)物的獨待特點。1、建筑在巖土地基上，并以巖體為建筑材料巖體是不連續(xù)介質(zhì)，具有破碎性、孔隙性和多相性，其性質(zhì)復雜多變，不僅由于通過的地形、地質(zhì)條件不同而具有完全不同的性質(zhì)，即使同一種巖體，氣候變化、受力狀況的變異等都將對其工程性質(zhì)產(chǎn)生根本的影響。2、路基完全暴露在大自然中隨著鐵路和公路的延伸，路基常遇見各種復雜的地形、地質(zhì)、氣候、水文以及地震等自然條件的影響，從而引發(fā)路基各種病害。如路塹邊坡被水流沖蝕，膨脹上路基干縮濕脹引起

2、路基邊坡坍滑，路基凍害，雨季發(fā)生大滑坡以及地層時砂土液化引起路基滑走等路基病害，均與自然條件有密切關(guān)系。路基的設(shè)計、施工和養(yǎng)護均不能離開具體的自然條件，而應該充分調(diào)查研究，認識和克服自然災害，是路基工作的重要內(nèi)容。3、路基同時受靜荷載和動荷載的作用路基上的填土荷載和軌道荷裁是靜荷載，列車荷載是動荷載。對于軟土地基，在靜荷載作用下，其沉降量大，歷時長，甚至可能導致地基土破壞；動荷載是引起路基病害的主要原因之一，在動荷載作用下，基床土會產(chǎn)生塑性累積變形，強度降低可引起基床下沉外擠等病害；對于飽和砂土和軟土作基底的低路堤，在動荷載作用下，甚至可能導致飽和砂土液化、軟土蠕變，使路基失去穩(wěn)定。二、路基工

3、程的基本要求根據(jù)路基的作用和特點，為使路基正常工作，路基工程應滿足如下三點基本要求：1、路基必須平順，路基面有足夠?qū)挾群拖藿缏坊巾槧顟B(tài)指路肩標高和乎面位置與線路平面、縱斷面設(shè)計相符。路基面寬度應滿足軌道鋪設(shè)和養(yǎng)護要求。在路基面上方應有足以保證行車安全和便于線路維修養(yǎng)護的安全空間。當路基面上方或兩側(cè)有接近線路的建筑物時，必須按照鐵路限界的規(guī)定設(shè)置在限界范圍以外。 2、路基必須具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性路基必須具有足夠的強度和穩(wěn)定性，能抵抗列車荷載產(chǎn)生的動應力而不至破壞；路基邊坡應能長期穩(wěn)定而不坍滑。路基的彈性變形應滿足安全性和舒適性的要求，因此路基必須具有足夠的剛度；路基在靜荷載和動

4、荷載作用下，不產(chǎn)生大于容許值的沉降變形。由于路基是在各種復雜條件下工作的土工結(jié)構(gòu)物，各種自然因素影響著它的強度和穩(wěn)定性，如風、雪、雨、大氣溫度變化、地震、水流等常會對路基造成破壞作用。因此，路基必須具有在這些自然因家長期作用下的耐久性。為保證鐵路正常運營，應充分考慮路基的強度、剛度特性及其耐久性，制定相應的標準，將路基作為土工構(gòu)筑物進行設(shè)計。同時，應通過地質(zhì)調(diào)查和足夠的勘探、試驗工作，查明基底、路塹邊坡、支擋結(jié)構(gòu)等基礎(chǔ)的巖土結(jié)構(gòu)及其物理力學性質(zhì)，查明不良地質(zhì)情況，查明境料性質(zhì)和分布，在取得可靠的地質(zhì)資料基礎(chǔ)上開展設(shè)計。3、路基的設(shè)計和施工應滿足技術(shù)經(jīng)濟要求路基修建的經(jīng)濟效益不僅指設(shè)計施工時的投

5、資，而且包括日后的維修養(yǎng)護費用。路基工程的特點是工程數(shù)量大，耗費勞力多，涉及面較廣，因此，還要根據(jù)國家建設(shè)政策考慮少占農(nóng)田，保持當?shù)厣鷳B(tài)平衡，便利人民生活。第三節(jié) 常見鐵路路基病害與防止一、道渣陷槽及其政治路基頂面在長期的運營過程中，常常發(fā)生道渣壓入路基內(nèi)的現(xiàn)象，形成道路陷槽。道渣陷槽分為道渣槽、道渣箱、道渣袋和道渣囊四種不同形式。1、 道渣槽路基面的坑洼分布在每根軌枕下，彼此不連貫，使路基面發(fā)生鋸齒狀變形。形成道渣槽的最初形式，深度可達1m。道渣槽的形成主要是由于路基面的承載力不足或壓實不均與所致，有時也由于鋪軌時先將軌枕直接鋪在路基面上，軌枕陷入路基面形成的凹槽。道渣槽的主要政治方法：削去

6、道渣槽，換填沙礫或爐渣；換填不透水土；封閉層法。2、道渣箱道渣箱是由道渣槽發(fā)展成幾根軌枕下連通的坑洼，它是由于軌枕的移動或土的承載力不足形成的。道渣箱的整治方法與道渣槽相同，但由于坑洼較大，積水較多，故有時需要設(shè)置盲溝，排除道渣中的積水。道渣囊及道渣袋當基床土的密度不均勻，道渣在較軟處壓入較深，形成道渣囊；在路基面單個的互不相連，深度較大的陷槽稱為道渣袋。可用自邊坡打入管子，疏干積水的方法進行治理。二、 路肩剪切擠起在路塹地段，當路基頂面為不良土質(zhì)和軟質(zhì)巖層時，可能先形成道渣槽，進而形成路肩剪切擠起或側(cè)溝被剪裂。對路肩剪切擠起的政治方法以換填砂墊層效果較好。三、 路基翻漿冒泥路基頂面為黏土質(zhì)土

7、，飽和后形成稀釋狀態(tài)的泥漿，在列車動力作用下，泥漿受到擠壓沿道渣裂縫向上涌出的現(xiàn)象稱為翻漿冒泥。其政治方法主要是：鋪設(shè)砂墊層；設(shè)置封閉層；換土。 第二章 公路路基基本知識第一節(jié) 公路路基工程的組成一、路基本體工程路基本體工程包括路堤、路塹、半路堤、半路塹、半路堤半路塹、不填不挖路基工程等六部分。1、路提當路面的路基面高于天然地面時，路基以填筑方式構(gòu)成，這種路基稱為路提。2、路塹當路面的路基面低于天然地面時，路基以開挖方式構(gòu)成，這種路基為路塹。3、半路堤當天然地面橫N傾斜。路堤的路基湖邊線和天然地面極交時，路堤體在地面和路基面相交線以上部分無填筑工程量這種路堤稱為半路堤。4、半路塹當天然地面橫向

8、傾料，路塹路基面的一側(cè)無開控工作量時。這種路基稱為半路塹，公路通過陡峻山坡上的半路塹用臺口式，對整體件好的堅硬巖層可用半山洞式路基。5、半路堤半路塹當天然地面橫向傾斜，路基一部分以填筑方式構(gòu)成而另一部分以開挖方式構(gòu)成時，這種路基稱為半路堤半路塹。6、不填不挖路基當路面的路基和經(jīng)過清理后的天然地基面平齊，路基無填挖方時，這種路基稱為不填不挖路基。二、路基防護及加固工程路基防護及加固工程，包括坡面防護、河岸防護、防止路基本體及附屬建筑物變形的加固工程。三、地面及地下排水工程地面及地下排水工程，包括側(cè)溝、排水溝、天溝、滲溝、滲水隧洞等。第二節(jié) 路基橫斷面基本構(gòu)造路基由路基本體和路基設(shè)備兩部分組成：一

9、、路基本體在各種路基形式中，為了能按設(shè)計要求鋪設(shè)路面而構(gòu)筑的部分，稱為路基本體。在路基橫斷面中，路基本體由路基頂面、路肩、基床、邊坡、基底幾部分構(gòu)成。1、路基頂面能直接在其上面鋪設(shè)鋪筑面層的部分及路肩組成，稱為路基頂面或簡稱路基面。在路堤中路基頂面即為路堤堤身的頂面，也稱為路堤頂面；在路塹中，路基頂面即為塹體開挖后形成的構(gòu)造面。2、路肩公路路基沿橫斷面方向，行車道以外的兩側(cè)部分稱為路肩，有硬路肩和土路肩所組成。 3、邊坡路基橫斷面兩側(cè)的邊線稱為路基邊坡。邊坡于路基頂面的交點稱為頂肩。邊坡與地面的交點，在路堤種稱為坡角；在路塹種稱為路塹頂邊緣，其高程與路肩高程的差位路前邊坡高度，路堤的邊坡高度為

10、路肩高程與坡較之差。4、基床鐵路路基面以下受到列車動荷載作用和受水文、氣候凹李變化影響的深度范圍稱為基床。5、基底基底即為路堤的地基，也就是路堤填土的天然地面以下受填土自重車輛荷載影響的土體部分?；撞糠滞馏w的穩(wěn)定性，對整個路基本體以至路面的穩(wěn)定性都是極為關(guān)鍵的，特別是在軟弱土的基底上修建路堤，必須對基底座妥善處理，以免危機及行車安全與正常運營。二、路基設(shè)備路基設(shè)備是為確保路基體的穩(wěn)固性而采用的必要的經(jīng)濟合理的附屬工程措施。它包括排水設(shè)備和防護、加固設(shè)備兩大類路基的排水設(shè)備分為地面排水設(shè)備和地下排水設(shè)備兩種。地面排水設(shè)備用以攔截地面徑流，匯集路基范圍內(nèi)的雨水并使其暢通地流向天然排水溝谷，以防止

11、地面水對路基的浸濕、沖刷而影響其良好狀態(tài)。地下排水設(shè)備用以攔截、疏導地下水和降低地下水位，以改善地基土和路基邊坡的工作條件，防止或避免地下水對底基和路基體的有害影響。路基防護設(shè)備用以防止風霜雨雪、氣溫變化及流水沖刷等各種自然因素對路基體所造成的直接或間接的有害影響，其種類很多，類型各異。常用的防護設(shè)備是坡面防護和沖刷防護。為了防止路基邊坡和坡腳受坡面雨水的沖刷，防止日曬雨淋引起土的干濕循環(huán)，防止氣溫變化引起土的凍融變化等因素影響邊坡的穩(wěn)固，常用坡面防護。為了防止河水對邊坡、坡腳或坡腳處地基不斷的沖刷和淘刷，應設(shè)沖刷防護。防護位置和所采用的類型則常視水流運動規(guī)律及防護要求而定。路基加固設(shè)備是用以

12、加固路基本體或底基的工程設(shè)施，在路基工程中，有護堤、擋土墻、支垛、抗滑樁及其他地基加固措施等。路基加固設(shè)備是提高路基穩(wěn)定的一種有效措施。第三節(jié) 路基基床的一般要求路基基床系指山路肩施工高程以下分為表層及底層兩部分。I級鐵路基床表層厚度為0.6m，底層厚度為1.9m; II級鐵路基床表層厚度O.5m，底層厚度0.7m; III級鐵路基床表層厚度0.3m,底層厚度0.9m.基床的強度和穩(wěn)定性須能適應復雜的動荷載和水、溫度等自然條件的變化，以防止基床病害的產(chǎn)生。第四節(jié) 路基穩(wěn)定性影響因素路基是一種線性結(jié)構(gòu)物，具有線路長、與大自然接觸面廣的特點，其穩(wěn)定性在很大程度上由當?shù)刈匀粭l件決定。具體因素如下：一

13、、地形條件鐵路沿線的地形地貌和海拔高度不僅影響路線的選定，也影響到路基的設(shè)計。平原地區(qū)地勢平坦、排水困難、地表易積水、地下水位相對較高，因而路基需要保持一定的最小填土高度，路面結(jié)構(gòu)層要選擇水穩(wěn)定性較好的材料，并采取一定的結(jié)構(gòu)排水設(shè)施；丘陵區(qū)和山嶺區(qū)，地勢起伏較大，路基排水設(shè)施至關(guān)重要，否則會導致穩(wěn)定性下降，出現(xiàn)破壞現(xiàn)象，影響路基路面的穩(wěn)定性。二、地質(zhì)條件沿線的地質(zhì)條件，如巖石的種類、成因、節(jié)理，風化程度和裂隙情況，巖石走向、傾向、傾角、層理和巖石厚度，有無夾層或遇水軟化的夾層、以及有無斷層或其他不良地質(zhì)現(xiàn)象都對路基穩(wěn)定性有影響。三、氣候條件氣溫、降水、濕度、冰凍程度、日照、蒸發(fā)量、風向、風力等

14、都會影響線路沿線地面水和地下水情況，并影響到路基水溫情況，進而影響路基穩(wěn)定性。四、水文及水文地質(zhì)條件水文條件是指如線路沿線地表水的排泄，河流洪水位，常水位，有無地表積水和積水期的長度，河岸的淤積情況等。水文地質(zhì)條件是指如地下水位，地下水移動的規(guī)律，有無層間水、裂隙水、泉水等。所有這些地面水和地下水都會影響路基的穩(wěn)定性，如果處理不當，常會引起各種路基病害。五、土的類別土是建筑地基的基本材料，不同的土類具有不同的工程性質(zhì)，并直接影響路基的強度和穩(wěn)定性。此外，路基的穩(wěn)定性還將受到列車活荷載的影響，以及偶然荷載如：地震荷載等其他因素。第三章 鐵路路基設(shè)計第一節(jié) 標準路基橫斷面圖示第二節(jié) 路堤設(shè)計一、路

15、堤的邊坡坡度路堤邊坡坡度應根據(jù)填料的物理力學性質(zhì)、邊坡高度、列車荷載和地基工程地質(zhì)條件等確定。如地基情況良好，路堤邊坡高度不大于表5-2-4范圍，其邊坡坡度按表5-2-4采用。如有可靠資料和經(jīng)驗時，可不受表2.1限制；當填料采用大于25mm不易分化的塊石、邊坡采用干砌時，其邊坡坡度根據(jù)具體情況而定；填料為易分化的軟塊石時，其邊坡坡度應按分化后土質(zhì)邊坡設(shè)計。路堤邊坡高度大于表2.1所列的數(shù)值時，其超出的下部邊坡形式和坡度，應根據(jù)填料的性質(zhì)由穩(wěn)定分析計算確定，最小穩(wěn)定安全系數(shù)應為1.151.25，邊坡形式宜用階梯型。路堤坡腳外應設(shè)置小于2m寬的天然護道。在經(jīng)濟作物區(qū)高產(chǎn)田地段，應能保證路堤穩(wěn)定時，

16、可設(shè)寬度不小于1m的人工護道或設(shè)坡腳墻。表2.1 路堤邊坡坡度填料種類邊坡高度（m）邊坡坡度全部高度上部高度下部高度全部坡度上部坡度下部坡度細粒土208121：1.51：1.75粗粒土（細砂、粉砂、黏砂除外）碎石土、卵石土、漂石土121281：1.51：1.75硬塊石81：1.3201：1.5二、填料路堤填料根據(jù)土石的顆粒組成、顆粒形狀、塑性指數(shù)及液限等，應分為巖塊、粗粒土和細粒土三大類，按填料的性質(zhì)和適用性，可分為下列五組：A組：優(yōu)質(zhì)填料。包括不易分化的硬塊石、漂石土、卵石土、碎石土、砂性土等；B組：良好填料。包括不易分化的軟塊石、級配不良的漂石卵石土、碎石土、粗砂、中砂、細砂等；C組：一般

17、填料。包括易分化的軟塊石、細粒土含量在30%以上的漂石土、卵石土、粉土粉砂等；D組：不易使用的差質(zhì)填料；E組：嚴禁使用的劣質(zhì)填料。三、路堤的壓實度要求路堤的各部位均應分層鋪填，均勻壓實，達到要求壓實度。四、基底處理路堤的整體穩(wěn)定除丁要求有適當?shù)奶钪嵍群头€(wěn)定邊坡外，還要求有較幾燥、粗糙和穩(wěn)固的基底，以防止因路堤下部土體被浸濕而減低其強度、發(fā)生滑動或出現(xiàn)顯著的沉落變形。路堤基底處理一般措施和原則如下：1、基底土密實，且地面橫坡緩于 1：10 時，路堤可直接填筑在天然地面上，但路堤高度小于基床厚度的地段，應清除地表草皮。2、在穩(wěn)定的斜坡上，路堤基底應按下列要求處理：（1）橫向坡度為 1：101：5

18、時，應清除草皮。（2）橫向坡度為 1：5 1：2.5 時，原地面應挖臺階、臺階寬度不小于 1m，對基巖面上的覆蓋層，宜先清除覆蓋層再挖臺階。當覆蓋層較厚且穩(wěn)定時，可予保留，即在原地面挖臺階后填筑路堤。（3）地面橫坡大于 1:2.5或地基有松軟地層時，應檢算其沿基底或地基滑動的穩(wěn)定性。3、路堤基底為耕地或松土時，如松土厚度大于 0.3m,應將原地面夯壓密實；當松土厚度大于 0.3m，應將松土翻挖，分層回填壓實或采取其它土質(zhì)加固措施。第三節(jié) 路塹設(shè)計鐵路通過山區(qū)，很多地方都要“逢山開路”，修筑隧道和路塹。二者常息息相關(guān)，因為對于高邊坡和長大路塹，一般都要與隧道進行設(shè)計方案比較。路塹通過的地層，在長

19、期的生成和演變過程中，一般具有復雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。路塹，特別是深路塹的邊坡處于地殼表層，開挖暴露后，受各種條件與自然因素的作用，容易發(fā)生變形和破壞，應該慎重對待。一、路塹類別路塹按通過地層一般分為土質(zhì)路塹和巖質(zhì)路塹。根據(jù)地層性質(zhì)又可分為：1、粘性土和砂類土路塹：包括粘土、砂粘土、粘砂土和粗、中、細、粉等砂類土；2、碎石類大路塹：包括碎石（卵石）土、圓礫（角礫）土和塊石土等；3、巖石路塹：包括各種類型的巖層；4、特殊土路塹：包括黃土、膨脹土、軟土、多年凍土等。路塹種類不同，考慮的問題和采用的設(shè)計方法也應不同。若路塹通過非均質(zhì)地層或兩類以上的不同地層，以及有不利的傾斜結(jié)構(gòu)面的地層時，則應按特殊況進行設(shè)

20、計。二、影響路塹邊坡穩(wěn)定的因素與條件影響路塹邊坡穩(wěn)定的因素主要是地質(zhì)構(gòu)造、地下水條件、邊坡的地層和巖性；如邊坡巖、土的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造以及其密實度、潮濕程度、破碎或風化程度等。路塹邊坡高度也是影響其穩(wěn)定性的一個重要因素；邊坡愈高，暴露面愈大，坡腳壓力也愈大，邊坡愈難保持穩(wěn)定。而有關(guān)坡面的匯水情況，邊坡的朝向。以及當?shù)氐乃臍夂?、地震條件和各種人為的活動等，這些也都是影響邊坡穩(wěn)定的重要條件。 三、路塹的設(shè)計原則1、路塹形狀與路塹所處地段的地質(zhì)條件息息相關(guān)。一般，若地質(zhì)條件好，土質(zhì)均勻，邊坡坡度不大于 20m時，可采用直線形邊坡，一坡到頂。同一土層具有松散夾層時，亦可采用適應于該土層穩(wěn)定性的直線形邊坡，

21、而對松散砂層予以防護加固。反之，若地質(zhì)條件差，邊坡又高時，則宜采用階梯形邊坡，而于邊坡中部或土層分層處設(shè)置平臺。折線形邊坡、變坡點處易破壞變形，穩(wěn)定性差，一般不宜采用，否則應予防護。砂類土邊坡，一般均應防護。2、在松散的碎石類大、砂類土、黃土、易風化巖石和其它特殊土質(zhì)路塹中，應在側(cè)溝與邊坡坡腳之間設(shè)置側(cè)溝平臺。此平臺的作用為：承受由邊坡掉落的風化碎屑碎塊，不使淤塞側(cè)溝，避免側(cè)溝水流直接浸濕邊坡坡腳，以增強邊坡的穩(wěn)定性。側(cè)溝平臺的寬度應視邊坡高度和土的性質(zhì)決定，不宜小于 1m。如邊坡已防護加固時，可不設(shè)側(cè)溝平臺。3、由不同地層組成的較深路塹，宜在邊坡中部或不同地層分界處設(shè)置平臺，并在平臺上設(shè)置水

22、溝或擋水墻，平臺寬度不宜小于 1.5m。在年平均降水量小于 400mm地區(qū)，邊坡平臺上可不設(shè)截水溝，平臺寬度不小于 1m。4、關(guān)于邊坡穩(wěn)定性檢算所考慮的穩(wěn)定系數(shù)，按所用檢算數(shù)據(jù)的可靠程度而定，一般不小于1.25。若檢算方法和檢算數(shù)據(jù)都比較符合實際，則穩(wěn)定系數(shù)可減小到 1.15.檢算數(shù)據(jù)應在現(xiàn)場采取代表性原狀土樣，通過試驗，并與現(xiàn)場情況和經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行校驗。四、路塹邊坡坡度路塹邊坡坡度如表- 一般均質(zhì)粘性土邊坡坡度和高度表土的潮濕程度邊坡高度10m以內(nèi) 20m以內(nèi)30m以內(nèi)半硬性1：1 1：11:1.251：1.5塑性1：11:1.251:1.251:1.5- 均質(zhì)砂類土路塹邊坡坡度和高度表土類名

23、稱土密實程度邊坡高度小于20m大于20m粗砂密實的1：1.51：1.751：20中密的1：1.51：1.75 -中砂密實的1：1.51：1.751：2.01：2.25中密的1：1.75 -細粉砂密實的1：1.751：2.25 -中密的1：2.01：2.25 -第四章 錨定板擋土墻設(shè)計第一節(jié) 擋土墻的概念及分類一、基本概念擋土墻是用來支撐山坡土體或人工填土以防止土體變形失穩(wěn)的一種構(gòu)造物。在道路工程中，擋土墻廣泛用于支撐路堤或路塹邊坡、隧道洞口、橋梁兩端及河流岸壁等，也常用于整治塌方、滑坡等路基病害。在自然營力和附加荷載等人為因素的影響下，路基的穩(wěn)定狀態(tài)處于不斷變化之中，為保證路基穩(wěn)定，常采用一些

24、加固措施，如改良邊坡或地基的土質(zhì)和設(shè)置支擋建筑物等。擋土墻就是其中之一，它的功能是抵抗土體的側(cè)壓力，防止墻后土體坍塌。擋土墻各部分的名稱如圖2.1所示。墻身靠填土（或山體）一側(cè)為墻背，大部分外露的一側(cè)稱墻面，墻的頂面部分稱為墻頂，墻的底面部分則稱為墻底，墻背與墻底的交線稱為墻踵墻面與墻底的交線稱為墻趾。墻背與豎直面的夾角稱為墻背傾角，一般用表示；工程中常用單位墻高與其水平長度之比表示，及可表示為。墻踵到墻頂?shù)拇怪本嚯x稱為墻高，用表示。此外，為計算土壓力而采用的名稱有地面傾角、墻背摩擦角（即墻背與填土間的摩擦角）。圖2.1 擋土墻各部分名稱二、擋土墻的分類擋土墻類型劃分方法很多，一般有按擋土墻的

25、建筑材料、自身剛度、結(jié)構(gòu)形式、設(shè)置地區(qū)、設(shè)置位置等進行劃分的多種方法，現(xiàn)說明如下：1、按擋土墻結(jié)構(gòu)的建筑材料劃分漿砌片石擋土墻、混凝土擋土墻、土工合成材料擋土墻和復合型擋土墻等。2、按結(jié)構(gòu)形式劃分（1）重力式擋土墻（包括衡重式擋土墻）；（2）托盤式擋土墻和卸荷板式擋土墻；（3）懸臂式擋土墻和扶壁式擋土墻；（4）加筋土擋土墻；（5）錨定板擋土墻；（6）豎向預應力錨桿墻；（7）錨桿式擋土墻；（8）土釘墻；（9）樁板式；（10）樁基托梁擋土墻。3、按設(shè)置地區(qū)條件劃分一般地區(qū)、地震地區(qū)、浸水地區(qū)擋土墻以及不良地質(zhì)地區(qū)擋土墻和特殊巖土地區(qū)擋土墻等。4、按設(shè)置的位置劃分（1）路肩墻：當墻頂置于路肩時，稱為

26、路肩式擋土墻，如圖2.2 a）； （2）路堤墻：若擋土墻支撐路堤邊坡，墻頂以上尚有一定的填土高度，則稱為路堤式擋土墻，如圖2.2 b）；（3）路塹墻：如果擋土墻用于穩(wěn)定路塹邊坡，稱為路塹式擋土墻，如圖2.2 c）；（4）山坡墻：用以支擋山坡上可能坍滑的覆蓋層土體或破碎巖層的一類擋土墻，稱為山坡?lián)跬翂Γ鐖D2.2 d）。圖2.2 設(shè)置在不同位置的擋土墻a）路肩擋土墻；b）路堤擋土墻；c）路塹擋土墻；d）山坡?lián)跬翂θn土墻的設(shè)置原則1、陡坡路堤，地面橫坡較陡，填i不穩(wěn)定，經(jīng)與其它支檔建筑物比較后，認為設(shè)置擋土墻經(jīng)濟合理時。2、當路塹設(shè)計邊坡與原地面坡接近，且邊坡過高，形成剝山皮情況，用擋卜墻較其

27、它支檔建筑物可顯著降低路塹邊坡高度，減少卜石方數(shù)量時。3、地質(zhì)不良地段，按一般路塹開挖后，可能引起坍滑，設(shè)擋土墻可穩(wěn)定邊坡時。4、濱河路堤，為收回路堤坡腳時。5、線路靠近既有建筑物，按一般路基設(shè)計拆遷有困難時，或需要與橋頭或隧通的附屬建筑連接時。 第二節(jié) 錨定板擋土墻擋土墻概述一、錨定板結(jié)構(gòu)與擋土原理錨定板擋土墻由墻面系、鋼拉桿及錨定板和填料共同組成。墻面系由預制的鋼筋混凝土肋柱和擋土板拼裝，或者直接用預制的鋼筋混凝土面板拼裝而成。鋼拉桿外端與墻面系的肋柱或面板連接，而內(nèi)端與錨定板連接，通過鋼拉桿，依靠埋置在填料中的錨定板所提供的抗拔力來維持擋土墻的穩(wěn)定。錨定板擋土結(jié)構(gòu)是一種適用于填土的輕型結(jié)

28、構(gòu)，可以用作擋土墻、橋臺或港口碼頭的護岸。錨定板擋土結(jié)構(gòu)是依靠填土與錨定板接觸面上的側(cè)向承載力以維持結(jié)構(gòu)的平衡，不需要利用鋼拉桿與填土之間的摩擦力。因此它的鋼拉桿長度可以較短，鋼拉桿的表面可以用瀝青玻璃布包扎防銹，而填料也不必限用摩擦系數(shù)較大的砂性土。從防銹、節(jié)省鋼材和適應各種填料三方面比較，錨定板擋土墻都有較大的優(yōu)越性，但施工程序較加筋擋土墻復雜一些。二、錨定板擋土墻類型錨定板擋土墻按其使用情況分為路肩墻、路堤墻、貨場墻、碼頭墻和坡腳墻等，如圖3.8所示。按墻面結(jié)構(gòu)形式可分為肋柱式和無肋柱式，如圖3.9所示。圖3.8 錨定板擋土墻分類一圖3.9 錨定板擋土墻分類二三、設(shè)計原理如前所述，錨定板

29、擋土墻是由墻面系、鋼拉桿及錨定板和填料共同組成的，這是一個整體結(jié)構(gòu)。在這個整體結(jié)構(gòu)內(nèi)部，存在著作用在墻面上的土壓力、錨桿拉力、錨定板抗拔力等互相作用的內(nèi)力。這些內(nèi)力必須互相平衡，才能保證結(jié)構(gòu)內(nèi)部的穩(wěn)定。與此同時，在錨定板結(jié)構(gòu)的周圍邊界上，還存在著從周圍邊界以外傳來的土壓力、活荷載及其它重物荷載，以及結(jié)構(gòu)自重所產(chǎn)生的反作用和摩擦力。這些邊界上的作用力也必須互相平衡，才能保證錨定板結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定，防止發(fā)生滑動或蠕動變形。由此可見，錨定板結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的基本原理是錨定板有足夠的抗拔力才能確保錨定板結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定。主要設(shè)計內(nèi)容：確定墻面土壓力、錨定板抗拔力計算、整體穩(wěn)定性驗算用以確定鋼拉桿的長度、肋柱、

30、拉桿、面板等結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計算、基礎(chǔ)設(shè)計等。四、肋柱式錨定板擋土墻構(gòu)造肋柱式錨定板擋土墻由肋柱、錨定板、擋土墻、鋼拉桿、連接件及填料組成，一般情況下應設(shè)有基礎(chǔ)。根據(jù)地形可以設(shè)計單級或雙級墻。單級墻的高度不宜大于6m，雙級墻的總高度不宜大于10m。雙級墻上下兩級間宜設(shè)置平臺，平臺寬度不宜小于2.0m，平臺頂面宜用15cm厚C15混凝土封閉，并設(shè)2%向外橫向排水的坡度。肋柱式錨定板擋土墻上下兩級墻的肋柱應沿線路方向互相錯開。墻面板、肋柱及錨定板等鋼筋混凝土構(gòu)件的混凝土強度等級不應小于C20。下面簡要介紹各組成部分的構(gòu)造要求。1、肋柱肋柱的間距視工地上機械的起吊能力和錨定板的抗拔力而定，一般為1.52.

31、5m。肋柱截面多為矩形，也可設(shè)計成T形、I字形。為安放擋土板及設(shè)置鋼拉桿孔，截面寬度不小于24cm。厚度不宜小于30cm，每級肋柱高采用35m。上下兩級肋柱接頭宜用榫接，也可以做成平臺并相互錯開。每根肋柱按其高度可布置23層拉桿，其位置盡量使肋柱受力均勻。肋柱底端視地基承載力、地基地巖性及埋深情況，一般可按自由端或鉸支端設(shè)計，如埋置較深，且?guī)r性堅硬，也可視為固定端。如地基承載力較低，應設(shè)基礎(chǔ)。肋柱應設(shè)置鋼拉桿穿過的孔道?？椎揽勺龀蓹E圓孔或圓孔，直徑大于鋼拉桿直徑，空隙將填塞防銹砂漿。2、錨定板錨定板通常采用方形鋼筋混凝土板，也可采用矩形板，其面積不小于0.5m2，一般選用1m×1m。

32、錨定板預制時應預留拉桿孔，其要求同肋柱的預留孔道。3、擋土板擋土板可采用鋼筋混凝土槽形板、矩形板或空心板。矩形板厚度不小于15cm，擋土板與兩肋柱搭接長度不小于10cm，擋土板高一般用50cm。擋土板上應留有泄水孔，在板后應設(shè)置反濾層。4、鋼拉桿拉桿宜選用螺紋鋼筋，其直徑不小于22mm，亦不大于32mm。通常，鋼拉桿選用單根鋼筋，必要時，可用兩根鋼筋組成一個鋼拉桿。拉桿的螺絲端桿選用可焊性和延展性良好的鋼材，以便于與鋼筋焊接組成拉桿。采用精軋鋼筋時，不必焊接螺絲端桿。5、拉桿與肋柱、錨定板的連接拉桿前端與肋柱的連接可將錨桿鋼筋伸入肋柱內(nèi)現(xiàn)澆，或采用螺栓連接，或焊接短鋼筋連接。拉桿后端用螺帽、鋼

33、墊板與錨定板相連。錨定板與鋼拉桿組裝后，孔道空隙應當填滿水泥砂漿。6、填料錨定板擋土墻面板后的填料應采用砂類土（粉砂、粘砂除外）、碎石類、礫石類土以及符合規(guī)定的細粒土。不得采用膨脹土、鹽漬土，嚴禁采用有腐蝕作用的酸性土和有機質(zhì)土。填料若為細粒土時，路基頂面應采取防排水措施，例如設(shè)置柔性封閉層。7、基礎(chǔ)應根據(jù)地基承載力確定是否需要設(shè)置基礎(chǔ)，基礎(chǔ)材料可采用C15混凝土或M7.5水泥砂漿漿砌片石。無肋柱式錨定板擋土墻可采用漿砌片石或混凝土條形基礎(chǔ)；肋柱式擋土墻的基礎(chǔ)可采用混凝土條形基礎(chǔ)、杯座式基礎(chǔ)等?；A(chǔ)驗算應按重力式擋土墻的基礎(chǔ)驗算方法計算?；A(chǔ)厚度不宜小于50cm，襟邊不宜小于15cm?；A(chǔ)埋置

34、深度滿足重力式擋土墻基礎(chǔ)的要求，應不小于1.0m及凍結(jié)線下0.25m。采用杯座式基礎(chǔ)還可減少肋柱吊裝時的支撐工作量，杯座基礎(chǔ)的設(shè)計如圖316所示。它應符合以下要求：（1）當時，或倍肋柱長（指吊裝時肋柱長）；（2）當時，且（3）當時，杯口一般不配鋼筋。8、反濾層當有水流入錨定板擋土墻墻背填料時，應在墻背底部至墻頂以下0.5m范圍內(nèi)，填筑不小于0.3m厚的滲水材料或用無砂混凝土板、土工織物作為反濾層，并應采取排水措施。五、擋土墻施工要點1、國內(nèi)已建成的錨定板擋土墻，大多數(shù)應用延伸率較大的圓鋼作拉桿。用鋼筋混凝土制作肋柱，擋土板、錨定板構(gòu)件。2、拉桿安裝的關(guān)鍵是保證位置的正確、順直，與肋柱、錨定板連

35、接牢固。拉桿與肋柱連接一般采用墊板上套雙螺帽擰緊。拉桿安裝完畢，槽用三七灰土回填，輕輕夯平。3、錨定板放入坑中，使拉桿與錨定板的角度符合設(shè)計要求。4、擋土板安裝，應使擋土板與肋柱密貼，必要時可在搭接處抹一些水泥砂漿，保證受力均勻。5、擋土板后最好有一層級配較好的砂卵石濾層，以利于墻背排水。 第三節(jié) 肋柱式錨定板擋土墻設(shè)計肋柱式錨定板擋土墻設(shè)計的主要內(nèi)容：墻背土壓力計算，肋柱、錨定板、拉桿、擋土板的內(nèi)力計算及配筋設(shè)計，以及錨定板擋土墻的整體穩(wěn)定性驗算。一、墻背土壓力計算錨定板擋土墻墻面板所受的土壓力系由墻后填料及外荷載引起。由于擋土板、拉桿、錨定板及填料的相互作用，影響土壓力的因素很多。通過現(xiàn)場

36、實測和模型實驗表明：土壓力值大于庫侖土壓力計算值。為了保證錨定板擋土墻的安全可靠，又不使計算過于復雜。一般仍以庫侖土壓力公式為基礎(chǔ)，然后乘以大于1的增大系數(shù)，以使計算結(jié)果和實際土壓力接近。值，根據(jù)目前錨定板擋土墻結(jié)構(gòu)工程實例所測得的結(jié)果與理論值比較，在1.201.40之間，按下式計算： 式中 增大后的土壓力強度； 增大系數(shù)； 庫侖土壓力系數(shù)。其中土壓力采用沿墻高上部0.45H范圍為三角形分布；下部0.55H部分為矩形分布，合力作用點約在0.4H處。結(jié)合我國錨定板擋土墻實測土壓力分布圖形簡化而成。其土壓力強度可調(diào)整為。 二、肋柱、拉桿和錨定板的內(nèi)力計算 每根肋柱承受相鄰兩跨錨定板擋土墻中線至中線

37、面積上的土壓力。假定助柱與拉桿的連接處為鉸支點，把肋注視為支承在拉桿和地基上的簡支梁或連續(xù)梁；拉桿則為軸向受力構(gòu)件；錨定板為拉桿中心為支點的受彎板。錨定板擋土墻助柱、拉桿的計算簡圖如圖l03。當肋柱為兩層拉桿時且底端為自由時，按外伸的簡支梁計算。當?shù)锥艘暈殂q支端或固定端時或拉桿超過兩層肋柱則應按連續(xù)梁計算。肋柱及拉桿的內(nèi)力均可查靜力計算手冊，或利用三彎矩方程求解；如果權(quán)肋柱設(shè)于彈性支承的連續(xù)梁，則應考慮拉桿及填料的變形。由結(jié)構(gòu)力學知，求解彈性支座截面彎矩應用五彎短方程。此時的關(guān)鍵是確定各支點的柔度系數(shù)，即在單位力作用下支點處的變形量。肋柱各支點的變形量包括拉桿的彈性伸長和錨定板前土的壓縮變形兩

38、部分：式中 單位力作用下支點處鋼拉桿的伸長量； 單位力作用下錨定板前土體壓縮變形量。鋼拉桿單位伸長量： 式中 鋼拉桿面積； 鋼拉桿的抗拉彈性模量； 鋼拉桿的長度。錨定板前土體的壓縮變形量： 式中 錨定板前第層土在單位力作用的壓縮量； 其中 第層土的厚度； 填土的變形量，可由實驗確定，可選用5000-10000； 錨定板面積。土中應力分布系數(shù)矩形邊長比1.01.52.03.06.010.020.00.250.501.01.52.03.05.00.8980.6960.3360.1940.1140.0580.0080.9040.7160.4280.2570.1570.0760.0250.9080.7

39、340.4700.2860.1880.1080.0400.9120.7620.5000.3480.2400.1470.0960.9340.7890.5180.3600.2680.1800.0960.9400.7920.5220.3730.2790.1880.1060.9600.8200.5490.3970.3080.2090.129注： 錨定板前土體的相對厚度； 計算土層到錨定板的距離； 錨定板的寬、高。錨定板前土體的壓縮量是各層土壓縮量的總和。一般取錨定板前5B范圍內(nèi)的土體劃分為n層。為5B范圍內(nèi)各層土的壓縮量之和。肋柱基礎(chǔ)處柔度系數(shù)，可用上式計算值中最小值的十分之一，即拉桿水平時，肋柱的反

40、力為拉桿的設(shè)計拉力。當拉桿向下傾斜時，則。拉桿的設(shè)計拉力就是錨定板中心的支反力。錨定板承受拉桿傳遞的拉力。其拉力等于肋柱在此支點的反力，此拉力通過板的中心。假定錨定板在豎直面所受到水平土壓力是均勻分布的，但一般簡化計算視錨定板為單向受彎構(gòu)件。三、擋土板的內(nèi)力計算擋土板按兩端支承在肋柱上的簡支板計算。其跨度為擋土板兩端文座中心的距離。荷載取擋土板位置上最大土壓力為均布荷載。擋土板的規(guī)格一般取為23種，不宜取多。四、肋柱、錨定板、擋土扳配筋肋柱、錨定板、擋土板的配筋，可運用相應設(shè)計手冊計算。對于肋柱尚應考慮搬運，吊裝等因素。肋柱一般根據(jù)正，負最大彎矩設(shè)計配筋，采用雙筋校。由最大正、負彎矩給出縱向受

41、力筋；由斜截面承載力給出箍筋計算，也要對裂縫寬度驗算。對主要受力筋采用通長布置。錨定板按中心有支點單向受力配筋計算，但當采用兩面雙向配筋。錨定板中心應預留穿過拉桿的孔道，孔道直徑須大于螺絲端桿直徑，以便于安裝后填塞瀝青水泥砂漿防銹。擋土板則按簡支板設(shè)計。五、錨定扳的抗拔力與面積1、錨定板抗拔力錨定板的面積應根據(jù)拉力設(shè)計值除以錨定板單位面積的抗拔力設(shè)計值確定。而錨定板單位面積的抗拔力設(shè)計值與錨定板埋深，錨定板周圍土體的應力應變有關(guān)。目前僅能由實驗確定。如無試驗資料，可選用下面數(shù)據(jù)：埋置深度為35m時， ；埋置深度為510m時，；當錨定板埋置深度小于3m時，錨定板的穩(wěn)定不是由抗拔力控制，錨定板的抗

42、拔力設(shè)計值為： 式中： 單塊錨定板抗拔力設(shè)計值；錨定板埋置深度；B錨定板邊長；填料重度；庫倫被凍土壓力系數(shù)和主動土壓力系數(shù)。由定板深度一般不小于2.5m。為了滿足最小埋置深度要求可將上層拉桿向下傾斜a角，一般a取為為宜。2、錨定板面積錨定板一般采用方形鋼筋混凝土板，豎直方向埋在填土中，忽略不計拉桿與填土之間的摩阻力，則錨定板承受的拉力即為拉桿設(shè)計拉力。錨定板面積根據(jù)拉桿設(shè)計拉力及錨定板容許抗拔力來確定。 式中： 錨定板面積（）； 拉桿設(shè)計拉力（）； 錨定板單位面積容許抗拔力（）。除此之外，錨定板面積還應滿足錨定板的構(gòu)造要求。六、拉桿設(shè)計拉桿設(shè)計包括拉桿材質(zhì)選擇，截面設(shè)計設(shè)計等。1、拉桿的材質(zhì)選

43、擇及截面設(shè)計錨定板擋土墻是一種柔性結(jié)構(gòu)，其特點是能適應較大的變形。為此，鋼拉桿應當選用延性較好的鋼材，一般選用熱扎建筑鋼。材料同時應具有可焊性。拉桿的拉力設(shè)計值，就是助柱支點的反力。則鋼拉桿為軸向拉伸構(gòu)件，其截面設(shè)計為： 式中： 鋼拉桿直徑； 鋼拉桿拉力設(shè)計值； 鋼筋抗拉強度設(shè)計值； 0.002預防鋼筋銹蝕的安全儲備。2、拉桿的長度計算和整體穩(wěn)定驗算拉桿的長度必須滿足每一塊錨定板的整體穩(wěn)定性驗算的要求，同時，拉桿的長度還受到上、下層拉桿相互關(guān)系及下層拉桿與基礎(chǔ)的相互距離的影響。為了保證每塊鉗定板的穩(wěn)定性，必須對每塊錨定板及其前方填土進行抗滑驗算，由錨定板結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性驗算決定。錨定板的極限破

44、壞取決于兩種不同的極限狀態(tài)；第一種極限狀態(tài)是錨定板前方土體中產(chǎn)生大片連續(xù)的塑性區(qū)，導致錨定板與其周圍的土體發(fā)生相對位移，這種極限狀態(tài)可稱為局部破壞如圖1056。產(chǎn)生破壞的原因是拉桿拉力大而錨定板的面積較小，以致單位面積土壓力強度超過權(quán)限抗拔力所致，它不影響錨桿的長度，只取決于錨定板的面積及錨定板的極限抗拔力。第二種極限狀態(tài)是錨定板與其前方的土體沿某個與外部貫通的滑面(如B凹)發(fā)生滑動，這種極限狀態(tài)稱為整體破壞。產(chǎn)生的原因是拉桿的長度過短，以致段滑裂面的抗滑力小于面上主動土壓力所產(chǎn)生的滑動力。要防止整體破壞，應加長拉桿從而使段滑動面上的抗得力大于主動土壓力產(chǎn)生的滑動力。對于每一塊錨定板的整體穩(wěn)定

45、性，其關(guān)鍵是給出保證整體穩(wěn)定性所需拉桿長度如圖1056。第四節(jié) 擋墻整體穩(wěn)定性分析計算整體破壞的方法很多。有Kranz法，折線滑面法，整體土墻法，曲線裂面法。國外大都用Kranz法，國內(nèi)過去也用此法?，F(xiàn)在就國內(nèi)鐵科院提出的折線滑面法介紹如下：一、基本假定1、假定下層錨定板前方土體的臨界滑裂面通過墻面底端，下圖中的點；2、假定上層錨定板前方土體的臨界滑裂面通過被分析的錨定板以下拉桿與墻面的交點，如圖中的點；3、假定錨定板邊界后方土體應力狀態(tài)為朗金主動土壓力狀態(tài)。 圖3.2 折線滑面法第一種情況分析圖示二、分析圖示根據(jù)以上假定可畫出本方法的基本分析圖示，見上圖所示。為下層錨定板前方土體的臨界滑裂面

46、；為上層錨定板前方土體的臨界滑裂面；點為所分析的錨定板相鄰下層錨桿與墻面的交點；、均為朗金主動土壓力破裂面；、分別為、豎直面上主動土壓力；、分別為、破裂面上反作用力；、分別為土體和的質(zhì)量；、分別為段、段的傾角；為填土坡面的傾角；為填土的內(nèi)摩擦角;、分別為擋土墻的各部分尺寸。三、計算公式根據(jù)以上假定及分析圖示，分三種情況進行推導：1、上層拉桿長度小于或等于下層拉桿長度。由朗金理論知，滑裂面段和滑裂面段與水平面的交角都是： 可取土壓力的方向與填土表面平行，因而在滑裂面上的滑動力為：同時，土體重量在面上的摩阻力分量為： 其中： 因此，錨定板的抗滑穩(wěn)定性安全系數(shù)為： 當填土表面水平，,上式為 2、上層

47、拉桿比下層拉桿長，但上層錨定板位于下層滑裂面之間，如下圖所示。此時，對于上層錨定板的分析與前一種情況相同。其臨界滑動面為，其抗滑安全系數(shù) 為 圖3.3 折線滑面法第二種情況分析圖示下層錨定板穩(wěn)定性分析如圖b）所示，下層錨定板的的滑動面為，其穩(wěn)定性應分析計算土體各邊界上所受的外力及其平衡條件；其中點為通過豎直面與滑動面的交點。為作用在 面上的主動土壓力，為的重力， 為土體的重力， 為滑動面的傾角， 為滑動面的傾角，對于滑動面來說，力及 在面上的分量為滑動力，在面上產(chǎn)生的分量為抗滑力。則得出下層錨定板抗滑安全系數(shù)：式中： 3、上層拉桿比下層拉桿長，且上層錨定板位置超出下層錨定板滑面以外，如下圖所示

48、。圖3.4 折線滑面法第三種情況分析圖示上層錨定板的穩(wěn)定性分析仍與前面相同，其臨界滑裂面，其抗滑安全系數(shù)按以下公式計算： 下層錨定板穩(wěn)定性分析如圖b）所示。為作用于面上的主動土壓力，為土體的重力，為土體的重力，和分別為段和段的傾角。對于滑裂面段：土壓力和重力作用在面上的分量為滑動力；作用在面上的分量為抗滑力。則下層錨定板抗滑安全系數(shù)： 式中： 當填土表面水平時，則有此外，錨定板擋土墻如同重力式擋土墻一樣。墻的整體穩(wěn)定尚應考慮整體抗滑驗算、地基承載力驗算、陡坡滑動驗算及深層滑弧驗算等，計算方法與重力式擋土墻類似。第五章 擋土墻設(shè)計計算工程設(shè)計資料：墻高。墻后填土為砂性土，其容重，內(nèi)摩擦角，與墻背摩擦角，粘聚力；基底摩擦系數(shù)，地基容許承載力；墻身長度為10m，設(shè)計荷載為鐵路I級，路基寬度7.1m，基底土的內(nèi)摩擦系數(shù)，地基土容重。此外，該地區(qū)受地震影響，地