山區(qū)公路漿砌片石擋土墻技術(shù)經(jīng)濟比較

山區(qū)公路漿砌片石擋土墻技術(shù)經(jīng)濟比較

道路防護墻是承受道路沿線填充土壤或邊坡土壤的構(gòu)造物，以防止填充土壤或土壤變形失穩(wěn)定。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.支撐墻的準(zhǔn)備1.1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≤10米時,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。1.2仰斜式擋土墻根據(jù)擋土墻結(jié)構(gòu)類型及其特點分析,當(dāng)墻高<5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(dāng)墻高≥5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。1.3地質(zhì)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(zhì)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(yīng)結(jié)合具體條件考慮,必要時應(yīng)作技術(shù)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,所以錄路堤墻與路肩墻的墻高或截面污工數(shù)量較為接近,基礎(chǔ)情況相仿時,采用路肩墻比較有利。2.土壤壓力的計算2.1擋土墻高、ca式中:Eα——主動土壓力(KN),γ——土的容重(KN/m3),H——擋土墻高(m),Ka——庫倫主動土壓力系數(shù)?！豆吩O(shè)計手冊·路基》中,以庫倫理論為基礎(chǔ),按墻后填土表面的形狀和車輛荷載分布情況的不同,推導(dǎo)出各種情況下的主動土壓力計算公式,設(shè)計時可根據(jù)實際情況查表計算。2.2第二破裂面的識別在擋土墻設(shè)計中,當(dāng)墻背或假想墻背的傾角α1或α’1大于第二破裂面的傾角αi,或作用于墻背或假想墻背的土壓力對墻背法線的傾角δ’小于或等于墻背摩擦角δ時,就會出現(xiàn)第二破裂面,這種情況下,應(yīng)按破裂面出現(xiàn)的位置來求算土壓力。對于一般常用的俯仰式擋土墻,不會出現(xiàn)第二破裂面,對于衡重臺較寬的衡重式擋土墻,則較易出現(xiàn)第二破裂面。各種邊界條件的第二破裂面主動土壓力計算公式詳見《公路設(shè)計手冊·路基》。因此設(shè)計過程中,應(yīng)先采用試算的方法,判別第一破裂面出現(xiàn)的位置,計算破裂角,并根據(jù)計算所得的第二破裂面傾角判斷是否會出現(xiàn)第二破裂面,然后再選用合適的公式計算主動土壓力。3.擋墻驗算方法在擬定墻身斷面形式及尺寸之后,應(yīng)進行墻的穩(wěn)定及強度驗算。擋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(yīng)力法。目前國內(nèi)多數(shù)應(yīng)用容許應(yīng)力法設(shè)計擋土墻。下面是采用容許應(yīng)力法進行擋土墻驗算的簡介。3.1ey—滑動穩(wěn)定驗算式中:W——擋土墻自重,衡重式時,包括衡重臺上的土重(KN),Ex,Ey——主動土壓力的水平和垂直分力(KN),f——基底摩擦系數(shù)。設(shè)計中,為增加擋土墻的抗滑穩(wěn)定性,常將基底做成向內(nèi)傾斜,以增大滑動穩(wěn)定系數(shù)。基底斜坡坡度一般不超過1:5。3.2傾斜穩(wěn)定評估式中:Zx——Ey對墻趾O點的力臂(m),Zy——Ex對墻趾O點的力臂(m),Zw——W對墻趾O點的力臂(m)。3.3法向壓應(yīng)力公式在土質(zhì)地基上,e≤B/6;在軟弱巖石地基上,e≤B/5;在不易風(fēng)化的巖石地基上,e≤B/4。當(dāng)e≤B/6時,墻趾和墻踵處的法向壓應(yīng)力為:式中,[σ]———地基土修正后的容許承載力(KPa)式中,[σo]——地基土的容許承載力(KPa),K1——地基土容許承載力隨基礎(chǔ)寬度的修正系數(shù),γ1——地基土的天然容重(KN/m3)。當(dāng)e>B/6時,基底出現(xiàn)拉應(yīng)力,考慮到一般情況下地基與基礎(chǔ)間不能承受拉力,故不計拉力而按應(yīng)力重分布計算基底最大拉應(yīng)力:若出現(xiàn)負(fù)偏心,則上式的Zn改為(B-Zn)。3.4衡重式擋土墻的剪應(yīng)力驗算墻身截面強度驗算包括法向應(yīng)力和剪應(yīng)力的驗算。剪應(yīng)力包括水平剪應(yīng)力和斜剪應(yīng)力兩種,重力式擋土墻只驗算水平剪應(yīng)力,而衡重式擋土墻還需進行斜截面剪應(yīng)力的驗算。4.采取措施防止和懲罰完成了擋土墻截面設(shè)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。4.1臺階,以拓寬基底4.1.1為減少基底壓應(yīng)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。4.1.2地基為軟弱土層時,可用砂礫、碎石、礦渣或灰土等質(zhì)量較好的材料換填,以擴散基底壓應(yīng)力,滿足設(shè)計要求。4.2加泄水孔的設(shè)置對于漿砌石擋土墻,應(yīng)在墻前地面以上設(shè)置一排泄水孔。墻較高時,可在墻上部加設(shè)泄水孔。泄水孔采用10×10cm的方孔或圓孔,孔眼間距2~3米,上下排泄水孔錯開設(shè)置。泄水孔進水口應(yīng)設(shè)置反濾材料。4.3工體裂縫設(shè)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(zhì)的變異,設(shè)置沉降縫,同時,為了減少圬工砌體因收縮硬化和溫度化作用而產(chǎn)生裂縫,需設(shè)置伸縮縫。擋土墻的沉降縫和伸縮縫設(shè)置在一起,每隔10~15m設(shè)置一道,縫寬2~3cm,自墻頂做至基底,縫內(nèi)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(nèi)、外、頂三側(cè)填塞,填塞深度不小于15cm。4.4連接墻頂部和地板4.5車輛安全5.注意事項5.1填料擋土墻設(shè)計參數(shù)的選取因用于計算主動土壓力的庫倫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(shè)計參數(shù)如填料的內(nèi)摩擦角等的取值應(yīng)相對保守。由于庫倫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(shè)計參數(shù)也應(yīng)根據(jù)實際情況取相對保守值。5.2系數(shù)選擇5.3擋土墻體設(shè)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(shè)計要求。5.4衡重式路肩擋土墻上墻和下墻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(yīng)增大。對于衡重式路肩擋土墻,當(dāng)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(yīng)相應(yīng)加大。6.擋土墻驗算及驗算原則公路擋土墻是路基防護工程的重要組成部分。在山區(qū)公路中,擋土墻的應(yīng)用更為廣泛。擋土墻設(shè)計時,應(yīng)進行詳細地調(diào)查、勘測,確定構(gòu)造物的形式與尺寸,運用合適的理論計算土壓力,并進行穩(wěn)定性和截面強度方面的驗算,采取合理、可行的措施,以保證擋土墻的安全性。主動土壓力計算公式:擋土墻沿基底的滑動穩(wěn)定系數(shù)Kc應(yīng)不小于1.3。計算公式為:擋土墻繞墻趾的傾覆穩(wěn)定系數(shù)Ko應(yīng)不小于1.5。計算公式為:基底的合力偏心距e。計算公式為:σ1,2=(W+Ey)(1±6e/B)/B≤[σ][σ]=[σo]+K1γ1(B-2)σ1=2(W+Ey)/3Zn≤[σ]通常選取一、兩個截面進行驗算。驗算截面可選在基礎(chǔ)底面、1/2墻高處或上下墻交界處等。對