山區(qū)高速公路衡重式擋土墻設(shè)計思路分析

山區(qū)高速公路衡重式擋土墻設(shè)計思路分析

隨著道路建設(shè)的不斷發(fā)展，越來越多的高速公路項(xiàng)目位于山區(qū)。在山區(qū)高速公路的施工過程中,由于特殊的地質(zhì)條件和地貌特征,往往會對高速公路的結(jié)構(gòu)體系造成很大影響。通常情況下,山區(qū)高速公路容易受到水流沖刷、山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的破壞,導(dǎo)致路基結(jié)構(gòu)和路面結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重危害。所以,在山區(qū)高速公路中為了避免各種地質(zhì)危害對公路結(jié)構(gòu)造成的影響,修筑擋土墻是一種較為有效且實(shí)際的措施。本文將對山區(qū)高速公路中衡重式擋土墻的具體設(shè)計思路進(jìn)行分析,以便為山區(qū)高速公路的設(shè)計和施工提供一定的參考。1衡重式擋土墻擋土墻是用來抵擋土的壓力,防止土體塌滑的建筑物。在高速公路工程中,常見的擋土墻有重力式擋土墻、衡重式擋土墻、加筋土輕型式擋土墻等。擋土墻對支承路基的填土和山坡土體有著重要的作用,在山區(qū)公路中擋土墻能夠有效保證公路結(jié)構(gòu)不受破壞。衡重式擋土墻,主要是指利用衡重臺上部的填土重力,將墻體的重心后移,以抵抗土體帶來的側(cè)向壓力。衡重式擋土的斷面比重力式擋土墻的斷面尺寸要小,其上墻面比較陡直,而下墻面則是仰斜的形式,這樣可有效降低墻的高度和減少基礎(chǔ)的開挖量。但是衡重式擋土墻對地基的要求較高,地基的承載力必須滿足其結(jié)構(gòu)的需要。另外,衡重臺上的土體的重力對擋土墻的穩(wěn)定性也起到了一定的作用。雖然衡重式擋土墻的截面尺寸較小,但其能保證路基的安全性,所以衡重式擋土墻從各方面來講都比較經(jīng)濟(jì)、實(shí)用。2不同參數(shù)的恒重墻設(shè)計2.1設(shè)計前的資料了解在進(jìn)行衡重式擋土墻設(shè)計時,需要對公路的路線平面和斷面等進(jìn)行了解,所以在衡重式擋土墻設(shè)計之前,首先需要對路線的平面圖、縱、橫斷面圖、施工所在地段的地質(zhì)材料、地震勘察報告、水文資料等各項(xiàng)基礎(chǔ)資料進(jìn)行充分的了解。2.2摩擦角、基底的確定進(jìn)行衡重式擋土墻設(shè)計時,可結(jié)合工程的具體情況,對于擋土墻墻背的填料,可以適當(dāng)參考現(xiàn)有資料也可結(jié)合經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行具體的分析計算;對于墻背的摩擦角填土和墻背的摩擦角,應(yīng)該根據(jù)墻背的具體粗糙情況和需要的排水條件來確定;對于基底的摩擦系數(shù),可根據(jù)基底的粗糙程度、排水條件和施工土質(zhì)來確定,也可以根據(jù)《公路設(shè)計手冊》和其他相關(guān)規(guī)范來確定地基的承載量;而對于材料的選擇、砌體的容許應(yīng)力等參數(shù),都可以結(jié)合相關(guān)的設(shè)計規(guī)范來進(jìn)行設(shè)計。3根據(jù)墻后土壓力的計算需要設(shè)計出壓力土壓力的計算較為復(fù)雜,它與墻身、填土和地基等多方面因素相關(guān)。一般計算時只考慮主動土的壓力,通常使用的計算公式為庫侖理論主動土壓力計算公式:式中:E在設(shè)計計算時,可以庫侖公式為依據(jù),然后按照后填土表面的形狀和車輛荷載的分布情況來對各種主動土壓力進(jìn)行計算,然后依據(jù)計算結(jié)果進(jìn)行設(shè)計。對于第二破裂面土壓力的計算,如果墻背或者假想墻背的傾角大于每二破裂面的傾角時,再或者作用在墻背或假想墻背的土壓力對于墻背法線的傾角小于墻前的摩擦角時,就容易出現(xiàn)第二破裂面。如果存在這種情況,可以按照破裂面出現(xiàn)的具體位置來計算出土壓力值。通常情況下衡重臺較寬的擋土墻比較容易出現(xiàn)第二破裂面,所以在設(shè)計過程中,可以先進(jìn)行試算,以判斷第一破裂面出現(xiàn)的位置,計算破裂角,然后根據(jù)結(jié)果再進(jìn)行第二破裂面的確定,最后設(shè)計出適合的主動土壓力。4墻的結(jié)構(gòu)與重量4.1擋土墻具體位置設(shè)計衡重式擋土墻主要是利用衡重臺上的填土重力來提高墻身的穩(wěn)定性,所以衡重?fù)跬翂Φ膲γ娑钢睂Ρ车难鲂苯嵌?、減少基礎(chǔ)開挖和降低墻體高度來說非常重要。衡重式擋土墻比較適合在山區(qū)、地面橫坡比較陡的路肩墻上進(jìn)行應(yīng)用,另外它也可以用作路塹墻和路堤墻。如果所需要的擋土墻高超過5m時,就應(yīng)該采用衡重式擋土墻。當(dāng)采用減壓板式衡重?fù)跬翂r,減壓板通?？梢杂脕矸乐箵跬翂Φ幕片F(xiàn)象,而減壓板的位置,通常需要結(jié)合實(shí)際具體確定。對于擋土墻設(shè)置的具體位置可以按照能下規(guī)律進(jìn)行:在挖方邊坡比較陡峭的部位,采用路塹擋土墻的方法來減少開挖量和降低邊坡的高度,也能夠有效避免對山體造成更大的破壞,如果開挖處的地質(zhì)條件不良,還可以對可能滑塌的山體進(jìn)行必要的支擋。如果采用距肩擋土墻或者路堤擋土墻的方式,則應(yīng)該考慮實(shí)際的地形特征和地質(zhì)條件,并適當(dāng)考慮每種形式擋土墻的造價問題。采用路堤擋土墻時,能承受較大的荷載能力,但其需要的截面尺寸較大,所以在路堤式衡重?fù)跬翂εc路肩式衡重?fù)跬翂蓾M足要求的情況下,可首選路肩墻方案,這樣可以降低工程造價且有利于施工操作。4.2地基加固和偏心距在衡重式擋土墻設(shè)計過程中,對于地基承載力的計算非常重要。如果衡重式擋土墻修筑在軟土地基,則地基的承載力對擋土墻的結(jié)構(gòu)形式要求較高。通?？梢杂酶淖儞跬翂Y(jié)構(gòu)的方法來滿足路基的承載力要求,另外也可采用相應(yīng)的措施對地基進(jìn)行加固處理,以使路基能夠達(dá)到修筑衡重墻的要求。對擋土墻地基的加固可采用砂礫墊層的方法,能有效減少挖方量和填方量,提高施工速度,具有較好的效果。而對擋土墻的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變時,比如底面加寬時,需要注意結(jié)合墻背填筑材料和計算所得的偏心距來確定加寬方位。偏心距對擋土墻的穩(wěn)定性來說非常重要,所以偏心距越小越好。在進(jìn)行基礎(chǔ)加寬時,其加寬的尺寸也可能根據(jù)基礎(chǔ)材料的不同來決定,加寬以后,基礎(chǔ)與墻身的聯(lián)結(jié)變截面處,最好設(shè)計成弧形,這樣可以預(yù)防應(yīng)力對該處產(chǎn)生破壞。5墻的重量設(shè)計5.1擋土墻與橋臺等結(jié)構(gòu)物的銜接對于衡重式擋土墻的縱向布置設(shè)計,可以在墻址縱斷面圖上進(jìn)行,布置好以后再繪制成正面圖。其設(shè)計的具體要求為:首先要確定出擋土墻的起砌點(diǎn)和擋土墻的長度,選擇好擋土墻與路基及其他砌體的銜接方式。對于路肩擋土墻的端部,可以嵌入在石質(zhì)路塹當(dāng)中,也可與錐坡和路堤進(jìn)行銜接。在與橋臺等結(jié)構(gòu)物連續(xù)時,應(yīng)該在臺尾和擋土墻之間設(shè)置適當(dāng)?shù)母魤徒又鴫?以防止墻后回填土從兩者之間的空隙處溜出。擋土墻的伸縮縫和沉降縫位置,可以根據(jù)地基土、地形條件和墻身的斷面情況來進(jìn)行確定。對于擋土墻的地基礎(chǔ),應(yīng)該根據(jù)每段擋土墻的具體情況來進(jìn)行設(shè)計,如果墻趾地面存在縱坡時,擋土墻的基底應(yīng)該做成小于5%的縱坡。但是當(dāng)擋土墻的地基為巖石時,為了減少開挖量,可以將縱向設(shè)計成臺階狀。至于臺階的具體尺寸,可以根據(jù)縱坡的大小來決定,但要保證其高與寬的比例在1/2范圍內(nèi)。對于泄水孔的位置設(shè)計,應(yīng)該結(jié)合具體情況進(jìn)行確定,設(shè)計時需要對泄水口的數(shù)量、尺寸以及間隔的距離進(jìn)行說明;另外還需要在設(shè)計圖上標(biāo)明特征性斷面的樁號、墻項(xiàng)、基礎(chǔ)頂面、基底、沖刷線、常規(guī)水位線等各項(xiàng)參數(shù)。5.2其他樁號的設(shè)計圖衡重式擋土墻的橫向布置設(shè)計,可以選擇在墻高最大處、墻身的斷面或者基礎(chǔ)形式有變化的位置,以及其他樁號的橫斷面圖紙上進(jìn)行設(shè)計?？蓪Y(jié)合墻的形式、墻體的高度、地基的性能以及填土的材料等展開設(shè)計,也可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)圖來套用。擋土墻的橫斷面設(shè)計需要先確定出墻身斷面大小、基礎(chǔ)的形式、基礎(chǔ)的埋置深度、排水設(shè)施的布置等,以便科學(xué)地進(jìn)行擋土墻橫斷面圖紙的繪制。5.3擋土墻與地面間的平面布置的設(shè)計。在整個擋土墻如果擋土墻的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,其高、長以及曲線都存在的話,除了需要進(jìn)行橫向設(shè)計之外,還需要進(jìn)行平面的布置設(shè)計,進(jìn)而繪制成表格,以便于施工。設(shè)計時需要標(biāo)明擋土墻與路線的平面位置,以及地形地貌和其他地質(zhì)情況,尤其要注意周圍的建筑物是否與擋土墻有干擾。設(shè)計時要充分考慮到各個方面的影響因素,以防止對平面布置進(jìn)行干擾。6擋土墻設(shè)計的薄弱環(huán)節(jié)設(shè)計方法在其他方面