淺談?chuàng)跬翂υ谏絽^(qū)公路中的應用

淺談?chuàng)跬翂υ谏絽^(qū)公路中的應用

擋土墻是道路上常見的建筑，尤其是在山區(qū)。公路擋土墻是用來支承路基填土或山坡土體,防止填土或土體變形失穩(wěn)的一種構造物。在路基工程中,擋土墻可用以穩(wěn)定路堤和路塹邊坡,減少土石方工程量和占地面積,防止水流沖刷路基,并經(jīng)常用于整治坍方、滑坡等路基病害。1擋土墻設計方案分類及選用應分為5個基本組合擋土墻的形式多種多樣,按其結構特點,可分為:石砌重力式、石砌衡重式、加筋土輕型式、砼半重力式、鋼筋砼懸臂式和扶壁式、柱板式、錨桿式、錨定板式及垛式等類型;按其在路基橫斷面上的位置,又可分:路肩墻、路堤墻及路塹墻;按所處的環(huán)境條件,又可分為:一般地區(qū)擋土墻、浸水地區(qū)擋土墻及地震地區(qū)擋土墻?？紤]擋土墻設計方案時,應與其他工程方案進行技術經(jīng)濟比較,分析其技術的可行性、可靠性及經(jīng)濟的合理性,然后才確定設計方案,并根據(jù)實際情況進行擋土墻的選型。在山區(qū)公路中,由于地形條件更為復雜,地勢更為陡峭,擋土墻的應用也更為廣泛。2路不同邊坡的治理原則路基在遇到下列情況時可考慮修建擋土墻:(1)路基位于陡坡地段或巖石風化的路塹邊緣地帶;(2)為避免大量挖方及降低邊坡高度的路塹地段;(3)可能產生塌方、滑坡的不良地質地段;(4)水流沖刷嚴重或長期受水浸泡的沿河路基地段;(5)為節(jié)約用地、減少拆遷或少占農田的地段;(6)為保護重要建筑物、生態(tài)環(huán)境或其他特殊需要的地段。3支撐墻設計的基本數(shù)據(jù)和設計參數(shù)3.1地質及水文資料擋土墻設計時,必須具備以下資料:路線平面圖、縱斷面圖、橫斷面圖,地質資料(包括工程地質勘察報告、工程物探報告),地震勘探報告,水文資料,總體設計資料及構造物一覽表等。3.2確定擦角及容重3.2.1墻背填料的物理力學性質2#對于山嶺重丘二、三級公路的擋土墻設計,當缺乏試驗數(shù)據(jù)時,填料的計算內摩擦角及容重可參照表1及表2選用。3.2.2墻背摩擦角填土與墻背間的摩擦角δ應根據(jù)墻背的粗糙程度及排水條件確定。山區(qū)公路中,對于漿砌片石墻體、排水條件良好,均可采用δ=φ/2。3.2.3基底摩擦系數(shù)基底摩擦系數(shù)μ應依據(jù)基底粗糙程度、排水條件和土質確定。3.2.4地基容許承載力地基容許承載力可按照《公路設計手冊—路基》及有關設計規(guī)范規(guī)定選取。3.2.5建筑材料的容重根據(jù)有關設計規(guī)范規(guī)定選取。3.2.6砌體的容許應力和設計強度根據(jù)有關設計規(guī)范規(guī)定選取。3.2.7砼的容許應力和設計強度根據(jù)有關設計規(guī)范規(guī)定選取。4支撐墻的準備4.1圍比較廣泛漿砌片石擋土墻取材容易,施工簡便,適用范圍比較廣泛。山區(qū)公路中,石料資源較為豐富,在擋土墻高≤10m時,因地制宜,采用漿砌片石砌筑,可以較好地滿足經(jīng)濟、安全方面的要求。4.2仰斜式擋土墻根據(jù)擋土墻結構類型及其特點分析,當墻高<5m時,采用重力式擋土墻,可以發(fā)揮其形式簡單,施工方便的優(yōu)勢。同時,由于山區(qū)公路地面橫坡比較陡峭,若采用仰斜式擋土墻,會過多增加墻高,斷面增大,造成浪費,采用俯斜式擋土墻會比較經(jīng)濟合理。一般在路塹墻、墻趾處地面平緩的路肩墻或路堤墻等情況下,才考慮采用仰斜式擋土墻。當墻高≥5m且地基條件較好時,采用衡重式擋土墻,可以有效地減小截面,節(jié)省材料。4.3地質條件不良的情況下支擋新型坡體在挖方邊坡比較陡峭時,采用路塹擋土墻,可以降低邊坡高度,減少山坡開挖,避免破壞山體平衡;在地質條件不良情況下,還可以支擋可能坍滑的山坡土體。對于采用路肩擋土墻或路堤擋土墻,應結合具體條件考慮,必要時應作技術經(jīng)濟比較。因為路堤擋土墻承受荷載較大,受力條件較為不利,截面尺寸也較大,所以當路堤墻與路肩墻的墻高或截面圬工數(shù)量較為接近,基礎情況相仿時,采用路肩墻比較有利。5墻身、填土與地基擋土墻設計的經(jīng)濟合理,關鍵是正確地計算土壓力,確定土壓力的大小、方向與分布。土壓力計算是一個十分復雜的問題,它涉及墻身、填土與地基三者之間的共同作用。計算土壓力的理論和方法很多。由于庫侖理論概念清析,計算簡單,適用范圍較廣,可適用不同墻背坡度和粗糙度、不同墻后填土表面形狀和荷載作用情況下的主動土壓力計算,且一般情況下計算結果均能滿足工程要求,因此庫侖理論和公式是目前應用最廣的土壓力計算方法。6穩(wěn)定驗算及強度驗算擋土墻的設計應保證其在自重和外荷載作用下不發(fā)生全墻的滑動和傾覆,并保證墻身截面有足夠的強度、基底應力小于地基承載力和偏心距不超過容許值。因此在擬定墻身斷面形式及尺寸之后,應進行墻的穩(wěn)定及強度驗算。擋土墻的驗算方法有二種:一種是采用分項安全系數(shù)的極限狀態(tài)法,另一種是總安全系數(shù)的容許應力法。目前國內多數(shù)應用容許應力法設計擋土墻。7應采取的措施完成了擋土墻截面設計及穩(wěn)定、強度驗算之后,必須采取必要的措施,以保證擋土墻的安全性。7.1臺階,以拓寬基底7.1.1為減少基底壓應力,增加抗傾覆的穩(wěn)定性,在墻趾處伸出一臺階,以拓寬基底。墻趾臺階的寬度不小于20cm,臺階高寬比可采用3∶2或2∶1。7.1.2地基為軟弱土層時,可用砂礫、碎石、礦渣或灰土等質量較好的材料換填,以擴散基底壓應力,滿足設計要求。7.2凍結線以上一些地基對于土質地基,基礎埋置深度應符合下列要求:(1)無沖刷時,應在天然地面以下至少1m;(2)有沖刷時,應在沖刷線以下至少1m;(3)受凍脹影響時,應在凍結線以下不少于0.25m;當凍深超過1m時,采用1.25m,但基底應夯填一厚度的砂礫或碎石墊層,墊層底面亦應位于凍結線以下不少于0.25m。碎石、礫石和砂類地基,不考慮凍脹影響,但基礎埋深不宜小于1m。對于巖石地基,應清除表面風化層。當風化層較厚難以全部清除時,可根據(jù)地基的風化程度及其容許承載力將基底埋入風化層中,基礎嵌入巖層的深度,必須滿足一定的規(guī)定。7.3加泄水孔的設置對于漿砌片(塊)石擋土墻,應在墻前地面以上設置一排泄水孔。墻較高時,可在墻上部加設泄水孔。泄水孔采用10×10cm或15×20cm的方孔或圓孔,孔眼間距2～3m,上下排泄水孔錯開設置。泄水孔進水口應設置反濾材料。7.4少工體裂縫設計為避免地基不均勻沉降引起墻身開裂,需按墻高和地基性質的變異,設置沉降縫,同時,為了減少圬工砌體因收縮硬化和溫度變化作用而產生裂縫,需設置伸縮縫。擋土墻的沉降縫和伸縮縫設置在一起,每隔10～15m設置一道,縫寬2～3cm,自墻頂做至基底,縫內宜用瀝青麻絮、瀝青竹絨或涂以瀝青的木板等具有彈性的材料,沿墻的內、外、頂三側填塞,填塞深度不小于15cm。7.5連接墻頂部和地板當墻頂寬大于土路肩寬度時,擋土墻侵入土路肩部分應預留出相當于路面結構厚度部分以鋪筑路面。7.6車輛安全對于路肩墻,其墻頂面以下50cm采用C20砼澆筑,并預埋鋼筋,在其上設置防撞欄或防撞墻。8配合比及厚度8.1石料須經(jīng)過挑選,質地均勻,無裂縫,不易風化。8.2石料的抗壓強度應不低于30MPa。8.3盡量采用較大的石料砌筑,塊石應大致方正,其厚度不小于15cm,寬度和長度相應為厚度的1.5～2.0倍和1.5～3.0倍。8.4采用7.5號砂漿砌筑,10號砂漿勾縫。9在設計中應注意的問題9.1填料擋土墻設計參數(shù)的選取因用于計算主動土壓力的庫侖理論較適用于砂性土,而對于粘性土的壓力計算會存在一定的誤差,所以對于以粘性土做填料的擋土墻計算,設計參數(shù)如填料的內摩擦角等的取值應相對保守。由于庫侖理論是一種簡化的土壓力計算方法,所以對于以砂性土做填料的擋土墻,設計參數(shù)也應根據(jù)實際情況取相對保守值。9.2系數(shù)選擇對墻高≥6m的擋土墻,實際設計時建議將安全系數(shù)提高20%,以保證其安全性。9.3擋土墻體設計出于美觀和施工方便的考慮,一段擋土墻通常都采用一個墻面坡。對于山區(qū)公路擋土墻,采用較陡的墻面坡,可有效減小墻高,節(jié)省材料。一般情況下,重力式擋土墻(俯傾式)、衡重式擋土墻墻面坡取1∶0.05,仰斜式擋土墻的墻面坡取1∶0.25,均能滿足設計要求。9.4衡重式路肩擋土墻的墻背坡仰斜式擋土墻的墻背坡一般不超過1∶0.3,具體結合開挖的臨時邊坡選取。俯斜式擋土墻的墻背坡一般取1∶0.2,隨著墻高增加,墻頂寬度相應增大。對于衡重式路肩擋土墻,當墻高≤8m時,上墻背坡取1∶0.25;墻高>8m而≤10m時,上墻背坡取1∶0.3;下墻背坡取1∶0.25。若為路堤墻,則上墻背坡應相應加大。9.5抗傾覆的驗算對于俯斜式擋土墻,由于所受土壓力較大,所以設計時應注意其穩(wěn)定和抗傾覆的驗算。對于衡重式擋土墻