路基擋土墻的類型和結(jié)構(gòu)

張學(xué)文

(黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院，黑龍江 哈爾濱 150080)

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路基擋土墻的類型和結(jié)構(gòu)

張學(xué)文

(黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院，黑龍江 哈爾濱 150080)

在建設(shè)公路的過程中，經(jīng)常需要一些結(jié)構(gòu)墻體來支撐路堤填土，這種結(jié)構(gòu)墻體就是擋土墻。擋土墻在公路中是一種十分重要的承重墻體。根據(jù)擋土墻的穩(wěn)定原理不同，可以對(duì)其進(jìn)行分類，同時(shí)也根據(jù)結(jié)構(gòu)和應(yīng)用不同分為多種擋土墻。

擋土墻；壓力；結(jié)構(gòu)

1 擋土墻的類型

擋土墻支撐原理分類包括外部支擋系統(tǒng)、內(nèi)部穩(wěn)定系統(tǒng)以及雜交系統(tǒng)。其中外部支擋系統(tǒng)是靠土體外部的結(jié)構(gòu)墻給予的抗滑應(yīng)力來穩(wěn)固土體的，石砌和混凝土重力式擋土墻、鋼筋混凝土懸臂或扶壁式擋土墻、垛式擋土墻以及錨固式擋土墻都屬于外部支擋系統(tǒng)。這些擋土墻大多依靠自身的重力和剛度阻擋土體的移動(dòng)。對(duì)有滑動(dòng)可能性的土體局部內(nèi)外側(cè)加鋼筋，提高加鋼筋部分的摩擦力和被動(dòng)抗力的是內(nèi)部穩(wěn)定系統(tǒng)。各種各樣的加筋擋土墻都屬于內(nèi)部穩(wěn)定系統(tǒng)，近20年來我國對(duì)內(nèi)部穩(wěn)定系統(tǒng)應(yīng)用很廣泛，因此其發(fā)展速度很快。內(nèi)部穩(wěn)定系統(tǒng)與其他方式不同，它將整體的土體分割成小單元，小單元之間互相支撐，靠內(nèi)部應(yīng)力結(jié)合的好處是不需要額外的外部支撐系統(tǒng)，內(nèi)部穩(wěn)定系統(tǒng)的擋土墻主要作用是防止表面的損壞，而且較為美觀，但其支撐作用已經(jīng)幾乎為零。雜交系統(tǒng)顧名思義是上述兩種擋土墻系統(tǒng)的結(jié)合，簡單來說就是部分外部系統(tǒng)和內(nèi)部系統(tǒng)的復(fù)合使用，最具代表性的例子就是加有鋼筋或者網(wǎng)格的籠式擋土墻等等。

2 擋土墻的結(jié)構(gòu)

2.1 石砌重力式擋土墻

石砌重力式土墻的原理是依靠自重抵消土體的壓力，來維持穩(wěn)定性，其構(gòu)成大多是塊石或者石漿砌。這種擋土墻結(jié)構(gòu)簡單，常用于山地，同時(shí)取材方便，施工工程量小，但是由于體積較大，只適用于低等級(jí)的公路。此種土墻有墻背、墻面、基礎(chǔ)、排水、沉降縫和伸縮縫幾個(gè)部分組成。

石砌重力式擋土墻的墻背有多重形態(tài)，其中仰斜和俯斜的形貌最為常見，凸形折線和衡重式也是比較常見的土墻形狀。仰斜式擋土墻所受的主動(dòng)土壓力小，因此不需要很大的強(qiáng)身斷面，相對(duì)來說是一種較為經(jīng)濟(jì)的擋土墻，適用于較為平坦的路面的路肩墻或者路堤墻。仰斜墻的坡度不能太緩，否則會(huì)導(dǎo)致施工困難。與仰斜式擋土墻不同，俯斜式擋土墻的墻背要承受很大的動(dòng)土主動(dòng)壓力，因此需要加大橫截面積，其主要應(yīng)用于地勢(shì)陡峭的斜坡上，利用陡直的墻型減小墻高。這種擋土墻可以制造成臺(tái)階型。凸形折線墻背是由仰斜式擋土墻背衍生出來的，可以減小上部墻體的橫截面積。而不同于以上三種擋土墻的墻背，衡重式墻背在上下墻背都設(shè)置有衡重臺(tái)，其墻面是陡直的，主要用來充當(dāng)陡峭地勢(shì)的路肩墻和路堤墻。

對(duì)于石砌重力式擋土墻，其基礎(chǔ)以上部分的墻面大多是直線的，不同的墻背則會(huì)搭配不同的坡度。為了避免擋土墻的墻高過大，要根據(jù)公路的地勢(shì)設(shè)計(jì)不同的坡度，既做到擋土墻的強(qiáng)度符合標(biāo)準(zhǔn)，又要注意節(jié)省工程成本。

擋土墻能夠抵消動(dòng)土主動(dòng)壓力的一大原因是具有牢固的地基，也就是所謂的基礎(chǔ)。一般建立在土質(zhì)地基上的擋土墻要有深入地面1m以上的地基深度，沖刷線以下1m以上，或者冰凍線以下0.25m。在巖石地質(zhì)的路面上建立擋土墻，要清除風(fēng)化層，適當(dāng)?shù)貙π驮O(shè)計(jì)成臺(tái)階狀。

漿砌墻一般有一排或者多排的排水口，排水口用來排放墻填料過程中帶入的水分，減小強(qiáng)身需要承受的靜水壓力，同時(shí)防止冬季時(shí)，水凝固成冰，體積變大會(huì)對(duì)墻施加額外的應(yīng)力，甚至導(dǎo)致墻體形變的現(xiàn)象發(fā)生。排水口直徑大概在5～10cm不等，孔間距2～3m之間。排水口出的材料粗糙度相比較于其他部分應(yīng)有所增加，大的粗糙度可以起到過濾的作用，防止排水口被堵塞。

沉降縫是用來防止地基的不均勻受力而導(dǎo)致墻體開裂的現(xiàn)象的。沉降縫的設(shè)計(jì)需要參考?jí)Ω?，墻總重和地基的性質(zhì)。為了防止墻體收縮硬化和溫度變化導(dǎo)致的體積變化而引起的開裂現(xiàn)象，擋土墻上需要設(shè)置伸縮縫。伸縮縫和沉降縫一般設(shè)置在同一個(gè)位置，10～15m間隔一道伸縮沉降縫，縫寬在2～3m之間均可。

2.2 鋼筋混凝土懸臂式和扶壁式擋土墻

懸臂式擋土墻由立臂、墻趾和墻踵板構(gòu)成；扶壁式擋土墻的區(qū)別則在于沿懸臂式擋土墻的墻長方向，間隔一定距離設(shè)置一道扶臂，將立臂和墻踵板連接在一起。這兩種擋土墻是靠填料的自重防止強(qiáng)身的傾斜，進(jìn)一步支撐土體的。由于懸臂的受力狀態(tài)是承受彎矩，因此需要配置鋼筋，而且要盡可能減小墻體的橫截面積，適用于地基條件差，高度不是太高的路肩墻。

2.3 垛式和籠式擋土墻

垛式擋土墻的材料一般是混凝土和木材。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)類似于桿件從橫交錯(cuò)的箱狀框架結(jié)構(gòu)，內(nèi)部需要填充土或石塊，其原理是利用桿件的支頂作用抵消動(dòng)土的主動(dòng)壓力。籠式擋土墻則是采用鐵網(wǎng)編織的籠子，并在內(nèi)部填充石塊，并將籠子堆疊在一起形成石墻。這兩種土墻都屬于柔型結(jié)構(gòu)和拼裝結(jié)構(gòu)，可以很好地適應(yīng)地形，根據(jù)不同的地形修改形貌。其優(yōu)點(diǎn)在于可以很好地適應(yīng)復(fù)雜公路地勢(shì)，對(duì)于沉降造成的影響很小，對(duì)于施工技術(shù)和材料以及設(shè)備都沒有很高的要求，對(duì)于長久應(yīng)用后的修復(fù)也很簡單。而且此結(jié)構(gòu)本身具有空隙，有良好的透水性，不用建立專門的排水設(shè)施。

2.4 錨固式擋土墻

通過一端埋入破裂面外的穩(wěn)定區(qū)域土體內(nèi)部，利用錨桿或者錨定板來提供抗拉力和被動(dòng)土抗力，這就是錨固式擋土墻的穩(wěn)定原理。錨固式擋土墻包括鋼筋混凝土墻和錨固構(gòu)件兩部分。錨固式擋土墻的墻面一般有兩種，一種是現(xiàn)場(chǎng)灌注的半臂。另一種是通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量后，定制的由立柱和擋土板組成的墻面。兩者相比而言，后者的抗壓能力較強(qiáng)。在施工時(shí)，確保鋼拉桿的一端連接混凝土板，將其埋入中性區(qū)內(nèi)。這種方法被稱為錨定板式擋土墻，應(yīng)用于路堤和路肩墻。這種穩(wěn)定結(jié)構(gòu)屬于輕型結(jié)構(gòu)，在基地處所受的應(yīng)力很小，因此這種擋土墻適用于地基土質(zhì)不是很良好的公路路段。

2.5 加筋擋土墻

加筋擋土墻是應(yīng)用一種材料叫做加筋土，加筋土顧名思義就是加進(jìn)材料和土組成的一種復(fù)合材料，加筋材料和土之間有很大的摩擦阻力，同時(shí)加筋材料和土之間也有粘附作用，靠這些內(nèi)部應(yīng)力來抵消外界的壓力和拉力。加筋土材料制成的擋土墻也可以叫做加筋土擋墻。加筋土有很多種系統(tǒng)，最早的一種是在1965年被法國工程師首次提出的。加筋土的加筋材料主要分為金屬材料和非金屬材料。其中金屬材料可以使鋁、不銹鋼等等；非金屬材料可以是塑料、玻璃纖維等等。加筋材料一般被制成條帶狀、網(wǎng)絡(luò)狀、板狀或者纖維網(wǎng)狀等等。為了達(dá)到應(yīng)力要求，還常常加入粒料作為填充物。這種系統(tǒng)的墻面只是用來起保護(hù)作用，防止腐蝕和坍塌，一般由混凝土板或者金屬合金板，焊接鋼絲網(wǎng)等等組成。

2015-11-16

張學(xué)文，男，黑龍江哈爾濱人，工程師，從事道橋?qū)I(yè)的設(shè)計(jì)、檢測(cè)、監(jiān)理等工作。

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1008-3383(2016)12-0093-01