重力式擋土墻在鐵路工程上的設(shè)計要點(diǎn)探析

宋華君

（中鐵二十局第四工程有限公司，山東 青島 266061）

1 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，道路基礎(chǔ)設(shè)施不斷發(fā)展與完善，相應(yīng)的支擋結(jié)構(gòu)水平與環(huán)境保護(hù)意識也不斷得到加強(qiáng)。我國在鐵路設(shè)施建設(shè)方面石料資源比較豐富，而且取材較為方便，加上其特殊的承重原理與簡單的斷面形式，在一些浸水、地震多發(fā)地區(qū)的邊坡支擋工程中得到了廣泛的應(yīng)用。而線路重力式擋土墻的安全評估，能夠有效預(yù)防鐵路運(yùn)輸安全事故的發(fā)生。

2 國內(nèi)外安全評估發(fā)展?fàn)顩r

2.1 國外安全評估狀況

20世紀(jì)初期，安全評估技術(shù)出現(xiàn)，并伴隨著保險業(yè)的業(yè)務(wù)需要發(fā)展流行起來。安全的對立面就是危險，所以安全評估就是通過分析檢測整個系統(tǒng)中的危險因素達(dá)到測定安全評估的目的。1961年美國相繼頒布了一些關(guān)于武器、化工等方面可靠安全性的規(guī)范，其合理化與科學(xué)化逐漸得到世界工業(yè)領(lǐng)域的認(rèn)可，并引發(fā)了各國對其深刻的探討與研究，從而促進(jìn)了安全評估方法的推廣與發(fā)展。之后系統(tǒng)安全評估基礎(chǔ)隨著系統(tǒng)安全工程的發(fā)展獲得了越來越牢固的地位，并在實踐中為政府和大小企業(yè)降低了災(zāi)害事故的發(fā)生率。

2.2 我國當(dāng)前安全評估現(xiàn)狀

我國安全評估工作起步較晚，其安全評估的方法與相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)都有國外的大型工業(yè)化國家相差甚遠(yuǎn)。但是就我國安全評估的發(fā)展歷程來看，雖然過程比較曲折，但是畢竟從無到有，慢慢開始成長起來，其在我國企業(yè)安全管理中發(fā)揮的作用以及勞動保護(hù)和保障安全生產(chǎn)方面的意義值得我們肯定。安全評估體系作為我國安全生產(chǎn)六大體系中的重要一員，必將為保障我國安全生產(chǎn)發(fā)揮更大的作用。

3 關(guān)于鐵路既有干線路塹地段重力式擋土墻加固技術(shù)的探討

擋土墻加固技術(shù)是指在不影響鐵路行車的條件之下結(jié)合當(dāng)?shù)氐默F(xiàn)場實際狀況與技術(shù)條件對存在安全問題的擋土墻層進(jìn)行合理加固的方法。這樣既能夠避免鐵路線路的正常運(yùn)行，又能夠保證鐵路的安全可靠以及耐久性，達(dá)到減少鐵路安全事故發(fā)生幾率的目的。

3.1 路塹地段既有線路重力式擋土墻的加固原則

對于路塹地段支擋工程應(yīng)當(dāng)滿足當(dāng)前的道路結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)和功能要求，盡量做到在不破壞道路周圍生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、適用的要求。對于路塹地段既有線路重力式擋土墻的加固一般要遵循以下幾個原則：

3.1.1 任何加固措施都不應(yīng)該影響到道路交通的正常運(yùn)行通車。

3.1.2 結(jié)構(gòu)的加固措施設(shè)計要在原有道路整體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上布置，新舊構(gòu)件之間要保證鏈接的可靠性與穩(wěn)定性；布置新構(gòu)件或加固舊固件時，要考慮避免不利因素的產(chǎn)生，防止因局部強(qiáng)度加強(qiáng)而引起的結(jié)構(gòu)突變現(xiàn)象。

3.1.3 加固方案要在原有結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)基礎(chǔ)上確立，同時還要盡量使用新型的結(jié)構(gòu)加固方法。

3.1.4 對于部分因自然災(zāi)害而導(dǎo)致原結(jié)構(gòu)破壞的重力式擋土墻，要在加固設(shè)計過程中采取有效的防止再次受自然災(zāi)害影響的防治措施，并按照一定的順序進(jìn)行加固施工。

3.1.5 要做到加固方案最優(yōu)原則，由于加固方案并不一定是唯一的，因此在進(jìn)行方案選擇時要充分考慮方案的合理性、經(jīng)濟(jì)性以及施工的便利性。

3.1.6 任何重力式擋土墻的加固支擋結(jié)構(gòu)都應(yīng)該符合相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求與規(guī)范。

4 重力式擋土墻在鐵路工程應(yīng)用上的設(shè)計要點(diǎn)

重力式擋土墻的設(shè)計通常要先滿足抗滑移、抗傾覆等設(shè)計要求，在設(shè)計要求滿足的情況下對擋土墻的總工程量進(jìn)行預(yù)算，達(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的目的。

4.1 確定合理的斷面形式

斷面形式的確立必須要結(jié)合實際的道路施工環(huán)境與重力式擋土墻結(jié)構(gòu)類型與特點(diǎn)進(jìn)行判斷選擇。對于一些比較陡峭的道路地面，應(yīng)該使用俯斜式擋土墻，否則會增加重力式擋土墻的高度與斷面的面積，造成不必要的浪費(fèi)。而對于一些比較平緩的路塹墻、墻趾處地面，應(yīng)該采用仰斜式擋土墻，以滿足規(guī)范上的使用要求。

4.2 擋土墻的截面尺寸的確定

重力式擋土墻抵抗土壓力的方式是依靠自身的重力，因此在計算擋土墻的截面尺寸的時候應(yīng)該要采取試算的方法進(jìn)行。通常可以根據(jù)自身的實踐經(jīng)驗與實地的地質(zhì)、填土性質(zhì)、墻身材料和施工環(huán)境等多方面的情況進(jìn)行假設(shè)性的截面尺寸設(shè)置，然后進(jìn)行檢驗計算。若計算結(jié)果與使用要求不符，就應(yīng)該調(diào)整截面的尺寸或采取相應(yīng)的彌補(bǔ)措施，直到計算結(jié)構(gòu)滿足工程使用要求為止。

4.3 土壓力的確定

要想做到擋土墻設(shè)計的經(jīng)濟(jì)合理就必須要對土壓力進(jìn)行較為精確的計算，并對土壓力的大小、方向與分布做出明確的判斷。然而對于土壓力的計算是一個非常復(fù)雜的過程，需要在墻身、填土以及地基多方面共同作用之下才可以完成。關(guān)于土壓力計算的方法很多，為了快速方便的確定土壓力的相關(guān)數(shù)值，我們可以借助一些理論或公式進(jìn)行計算。

5 重力式擋土墻的計算內(nèi)容

考慮到施工的安全性問題，當(dāng)重力式擋土墻深入地面位置較淺的時候，其承受的主動土壓力、擋土墻自重以及被動土壓力可以劃分到計算內(nèi)容以外，不做任何考慮，而重力式擋土墻的計算內(nèi)容主要是對其穩(wěn)定性、地基承載力和墻身強(qiáng)度。

5.1 擋土墻的穩(wěn)定驗算及強(qiáng)度驗算

重力擋土墻的設(shè)計首先應(yīng)該避免因自身重量和外界荷載重量而導(dǎo)致的整體滑動和傾覆，其次還應(yīng)該保證墻身的截面面積，使其能夠擁有足夠的強(qiáng)度與底應(yīng)基力且不超過相應(yīng)規(guī)范數(shù)值的要求。所以在對墻身斷面形式與尺寸做出擬定之后，就應(yīng)該對墻身的穩(wěn)定性與強(qiáng)度進(jìn)性檢驗計算。

5.2 墻身截面強(qiáng)度驗算

對于墻身截面強(qiáng)度驗算首先要選取幾個具有代表性的截面進(jìn)行計算。要進(jìn)行驗算的截面最好在不同的位置，以提高驗算的準(zhǔn)確性和代表性。

6 擋土墻穩(wěn)定性增大的措施

在對重力式擋土墻墻身截面進(jìn)行設(shè)計、驗算之后，還需要采取以下必要的措施才能夠保證擋土墻的安全性。

6.1 傾覆穩(wěn)定性增大的措施

為減少重力式擋土墻基底的壓應(yīng)力，增加抗傾覆的穩(wěn)定性，可以在墻趾處設(shè)置一些臺階，這樣就可以拓寬墻體的基底，從而增大穩(wěn)定力臂；同時還可以通過改變墻背或墻面的坡度的方式，減小土壓力或增大力臂增加墻身的穩(wěn)定性。

6.2 滑動穩(wěn)定性增大的措施

對于一些重力式抗滑擋土墻，可以在其墻后設(shè)置卸荷平臺，使其滿足承載力的要求。

同時重力式擋土墻的墻基可以做成倒坡或臺階形，并將墻高和基礎(chǔ)按地基的性質(zhì)深埋，在實際地形和水文地質(zhì)等具體條件影響下進(jìn)行精確的驗算。除此之外，為了避免因為墻體地基不均勻沉陷而導(dǎo)致墻身開裂，墻身斷面要根據(jù)周圍的影響因素設(shè)置必要的沉降縫。

6.3 擋土墻的排水處理措施

擋土墻的排水設(shè)施是由內(nèi)地面排水和墻身排水組成的，其處理是夠恰當(dāng)對擋土墻的安全及使用效果有直接性的聯(lián)系。對于地面上的排水可設(shè)置一些地面排水溝，將地面水引排出去。對于夯實回填土頂面和地面松土，為了防止雨水和地面水的下滲，可以采取鋪砌的方法，對路塹擋土墻墻趾前的邊溝進(jìn)行鋪砌加固，以免邊溝中的水滲入到基礎(chǔ)之內(nèi)。

7 結(jié)束語

重力式擋土墻在鐵路工程中作為防止土體坍塌的構(gòu)筑物，在對其進(jìn)行使用設(shè)計時，要充分對其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面的比較，選擇最優(yōu)的施工使用方案，才能夠更好地為鐵路工程建設(shè)服務(wù)。

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