衡重式擋土墻在膨脹土地區(qū)的設(shè)計

摘 要 在膨脹土地區(qū)邊坡進行衡重式擋墻設(shè)計時，應(yīng)考慮場地膨脹土的特性、大氣影響深度；同時在擋墻截面尺寸、墻背填料都需要進行考慮，才能保證膨脹土地區(qū)衡重式擋土墻安全運行。

關(guān)鍵詞 膨脹土；自由膨脹率；衡重式擋土墻

中圖分類號 U417 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-（2012）112-0134-01

1 衡重式擋墻的特點

擋土墻是用來支擋路基填土或山坡山體，防止填土或土體失穩(wěn)的一種構(gòu)筑物。擋土墻作為一種支擋手段，由于其施工簡便、質(zhì)量容易控制、造價相對其它支擋結(jié)構(gòu)較低等特點，在公路、鐵路路基加固中一般作為首選的方案。擋土墻的加固原理就是依靠自身的重力作用對墻后上體起到加固作用。

衡重式擋土墻作為擋土墻的一種，它具有以下優(yōu)點：

1）利用衡重臺上填土重量和墻身自重共同作用維持其穩(wěn)定；

2）使地基應(yīng)力分布均勻；

3）在材料用量上比重力或半重力式少；

4）基礎(chǔ)開挖和回填方量大大減少；

5）衡重臺上的較大的容納空間使上墻墻背增加緩沖墻后，可作為攔截崩墜石用。

衡重式擋墻的優(yōu)點，相對扶壁式擋墻、樁板墻等支擋結(jié)構(gòu)，造價更低，使其在我國西南地區(qū)大型廠礦建設(shè)初期廠區(qū)平整中較多使用。

2 膨脹土的特性

在衡重式擋土墻設(shè)計過程中，首先要分析墻背壓力對墻身的影響。一般擋墻墻背壓力受場地條件影響，不僅受到土壓力、水壓力的影響，在特殊性土地區(qū)還受其它條件影響，比如在膨脹土地區(qū)還要受到膨脹力的影響。由于膨脹力產(chǎn)生的復(fù)雜性，使其作用的擋土墻在工作中受力變?yōu)閺?fù)雜。

在公路、鐵路、礦山建設(shè)膨脹土邊坡中常采用毛石擋土墻對邊坡進行加固，都得到了很好的效果。而擋土墻設(shè)計的關(guān)鍵的步驟就是墻后土壓力的確定，就普通土坡來說，土壓力的計算己有相當(dāng)成熟的理論和經(jīng)驗公式，但對于膨脹土這一特殊土來說，由于超固結(jié)性，邊坡開挖后，應(yīng)力不能完全釋放，而膨脹土遇水膨脹產(chǎn)生膨脹力，就使得土壓力更加復(fù)雜。

膨脹土是一種特殊土，其主要礦物成分為伊利石、蒙脫石等，受其物理結(jié)構(gòu)影響，親水性強，具有高塑限和高液限性。吸水膨脹后，土體遇水膨脹產(chǎn)生膨脹力，失水土體收縮，這一變化過程致使土體產(chǎn)生體變。膨脹土的變形受大氣降水等條件，具有多次反復(fù)性特點。

膨脹土具有很高的膨脹潛勢，且與其含水量的變化有直接關(guān)系。當(dāng)粘土的含水量發(fā)生變化，立即就會產(chǎn)生垂直和水平兩個方向的體積膨脹。含水量的輕微變化。僅1%-2%的量值，就足以引起有害的膨脹。

在我國膨脹土地區(qū)，膨脹土對構(gòu)造物具有較大的危害，且受季節(jié)性降水影響明顯。膨脹土含水量增加，往往引起地面、墻體鼓脹等現(xiàn)象；當(dāng)含水量減少時，土體干縮；膨脹土受含水量的影響，產(chǎn)生漲縮過程，對結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生破壞影響。

在雨季來臨時。土中含水量增加引起的地板翹起開裂屢見不鮮。一般來講。很干的粘土表示有危險。這類粘土能吸收很多的水。其結(jié)果是對結(jié)構(gòu)物發(fā)生破壞性膨脹。反之。比較潮濕的粘土。由于大部分膨脹已經(jīng)完成。進一步膨脹將不會很大。但應(yīng)注意的是，潮濕的粘土，在水位下降或其它的條件變化時?？赡茏兏?。顯示的收縮性也不可低估。

擋土墻作為一種填土支擋手段，由于其施工簡便、易控制質(zhì)量等特點，在公路路塹開挖、廠區(qū)平整場地等過程中一般作為首選的方案。擋土墻的加固原理就是依靠自身的重力作用對墻背后土體起到加固作用。

膨脹土具有很高的膨脹潛勢。這與它含水量的大小及變化有關(guān)。如果其含水量保持不變。則不會有體積變化。在工程施工中。建造在含水量保持不變的粘土上的構(gòu)造物不會遭受由膨脹而引起的破壞。當(dāng)粘土的含水量發(fā)生變化，立即就會產(chǎn)生垂直和水平兩個方向的體積膨脹。

3 衡重式擋墻受力分析

當(dāng)填土表面為平面時，庫侖土壓力理論和朗肯土壓力理論的土壓力分布相同，均呈三角形分布。膨脹力受大氣影響深度的影響，在影響深度范圍內(nèi)呈倒三角形分布。

根據(jù)上圖可知，擋墻在收到膨脹力時，改變原有擋墻受力結(jié)構(gòu)體系，墻背受到的力不再是規(guī)則的三角形狀，而是巨型與梯形的組合圖形或者是凸（凹）多邊形，總合力大于正常狀態(tài)下的合力。如果衡重式擋墻墻背仍按照原有圖集不規(guī)則形狀進行設(shè)計，往往導(dǎo)致上墻受力過大而產(chǎn)生破壞。

4 工程實例

在我國四川攀枝花地區(qū)某廠區(qū)，地層主要為泥質(zhì)粉砂巖全風(fēng)化、強風(fēng)化、中風(fēng)化巖層。該地層巖性分布膨脹土，具有雞窩狀分布，膨脹潛勢達到中～強。場平過程中，未對填土進行改良。

該廠區(qū)根據(jù)不同平臺采用衡重式擋土墻結(jié)構(gòu)支擋。擋墻設(shè)計尺寸按照《擋土墻標(biāo)準(zhǔn)圖集04J008》進行設(shè)計。

近幾年我國西南地區(qū)遭遇特大干旱，使墻背填土含水率發(fā)生明顯變化。在雨季來臨時，受到降水影響，擋墻發(fā)生傾覆、鼓脹、滑移等破壞。局部受膨脹土分布集中墻段，上墻從衡重臺部位發(fā)生剪斷垮塌。

一般來講，膨脹土在干燥情況下，其失水已引起干縮，在受

到降雨等情況下，含水率的改變急劇影響自由膨脹率，使支擋結(jié)構(gòu)受到內(nèi)部作用力，其結(jié)果是對結(jié)構(gòu)物發(fā)生破壞性膨脹。

5 結(jié)論

在膨脹土地區(qū)擋土墻設(shè)計過程中，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)卮髿庥绊懮疃葘ε蛎浲恋挠绊憣鯄孛娉叽邕M行優(yōu)化與調(diào)整，使擋墻截面具有足夠的強度來抵制墻背膨脹力的影響。

同時，墻背排水管設(shè)置應(yīng)根據(jù)回填土的透水性適當(dāng)增加，使墻背免受水壓力、含水率變化引起的膨脹力的影響。

參考文獻

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[2]廖世文.膨脹土與鐵路工程[M].北京：中國鐵道出版社，1984.

[3]王保田，張福海.膨脹土的 改良技術(shù)與工程應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2008.

作者簡介

李靜（1984—），女，河南濮陽人，2007年7月畢業(yè)于鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院，工程碩士在讀，主要從事南水北調(diào)運行管理工作。

劉西永（1985—），男，河南鄲城人，2007年7月畢業(yè)于鄭州大學(xué)升達經(jīng)貿(mào)管理學(xué)院，工程碩士在讀，主要從事南水北調(diào)運行管理工作。