節概述能夠保持結構物兩側的土體、物料有一定高差的結構稱為支擋結構。支承路堤填土或山坡土體,防止填土或土體變形失穩,而承受側向土壓力的建筑物稱為擋土墻。支擋結構在各種土建工程中得到廣泛的應用,如鐵路、公路工程中可以用于支承路堤或路塹邊坡、隧道洞口、支承橋臺臺后填土,以減少土石方量和占地面積,防止水流沖刷路基,并經常用于整治坍方、滑坡等路基病害;水利、港灣工程中支擋河岸及水閘的岸墻;民用與工業建筑中的地下連續墻等。隨著大量土木工程在地形復雜地區的興建,支擋結構愈加顯得重要。支擋結構的設計將直接影響到工程的經濟效益及安全。擋土墻各部位的名稱如圖10-1所示,墻身靠填土(或山體)一側稱為墻背,大部分外露的一側稱為墻面(或墻胸),墻的頂面部分稱為墻頂,墻的底面部分稱為墻底,墻背與墻底的交線稱為墻踵,墻面與墻底的交線稱為墻趾。墻背與豎直面的夾角稱為墻背傾角,通常用表示,墻踵到墻頂的垂直距離稱為墻高,用H表示。擋土墻的類型劃分方法很多,依照墻體自身的剛度可將其分為柔性擋土墻和剛性擋土墻;依照擋土墻的結構形式可將其分為重力式(包括衡重式)擋土墻和輕型擋土墻;依照擋土墻在路基橫斷面上的位置可分為:路塹擋土墻、路肩擋土墻、路堤擋土墻、山坡擋土墻、抗滑擋土墻、站臺擋土墻等;依照建筑材料可分為石、混凝土及鋼筋混凝土擋土墻等;依照所處的環境條件可分為通常地區擋土墻、浸水地區擋土墻與地震地區擋土墻等。由于一些地區石料豐富,使得石砌重力式和衡重式擋土墻得到廣泛應用。為適應不同地區的條件和發展新技術的需要,逐步發展了各種形式的擋土墻,如:懸臂式、扶臂式、板樁式、錨桿式、錨定板式、豎向預應力錨桿式、加筋土式和土釘式等新型擋土墻。隨著生產和技術的不斷發展,今后還將會有一些新的結構形式不斷圖10―1擋土墻各部分名稱路基在遇到下列情況時可考量修建擋土墻:
(1)陡坡地段;
(2)巖石風化的路塹邊坡地段;
(3)為防止大量挖方及降低邊坡高度的路塹地段;
(4)可能產生坍方、滑坡的不良地質地段;
(5)高填方地段;
(6)水流沖刷嚴重或長期受水浸泡的沿河路基地段;
(7)為節約用地、減少拆遷或少占農田的地段;
(8)為保護重要建筑物、生態環境或其他特殊需要的地段。在考量擋土墻設計方案時,應與其他工程方案進行技術經濟比較,例如,采用路堤或路肩擋土墻時,常與棧橋或填方等方案進行比較;采用路塹或山坡擋土墻時,常與隧道、明洞或刷緩邊坡等方案作比較,以求工程技術經濟合理。第二節重力式擋土墻
一、概述重力式擋土墻是以墻身自重來維持擋土墻在土壓力作用下的穩定,它是我國現在*常用的一種擋土墻形式。重力式擋土墻多用漿砌片(塊)石砌筑,缺乏石料地區有時可用混凝土預制塊作為砌體,也可直接用混凝土澆筑,通常不配鋼筋或只在局部范圍配置少量鋼筋。這種擋土墻形式簡單、施工方便,可就地取材、適應性強,因而應用廣泛。由于重力式擋土墻依靠自身重力來維持平衡穩定,因此墻身斷面大,圬工數量也大,在軟弱地基上修建時往往受到承載力的限制。假如墻過高,材料耗費多,因而亦不經濟。當地基較好,墻高不大,且當地又有石料時,通常優先選用重力式擋土墻。重力式擋土墻,當墻背只有單一坡度時,稱為直線形墻背;若多于一個坡度,則稱為折線形墻背。直線形墻背可做成俯斜、仰斜、垂直三種,墻背向外側傾斜時稱為俯斜,墻背向填土一側傾斜時稱為仰斜,墻背垂直時稱為垂直;折線形墻背有凸形折線墻背和衡重式墻背兩種,如圖10-2所示。a)俯斜b)仰斜c)垂直d)凸形e)衡重式圖10-2重力式擋土墻墻背形式仰斜墻背所受的土壓力較小,用于路塹墻時墻背與開挖面邊坡較貼合,因而開挖量和回填量均較小,但墻后填土不易壓實,不便施工。當墻趾處地面橫坡較陡時,采用仰斜墻背將使墻身增高,斷面增大,如圖10-3所示,仰斜墻背適用于路塹墻及墻趾處地面平坦的路肩墻或路堤墻。俯斜墻背所受土壓力較大,其墻身斷面較仰斜墻背時要大,通常在地面橫坡陡峻時,使用陡直的墻面,以減小墻高。俯斜墻背可做成臺階形,以增加墻背與填土之間的摩擦力。垂直墻背的特點介于仰斜和俯斜墻背之間。凸形折線墻背系由仰斜墻背演變而來,上部俯斜、下部仰斜,以減小上部斷面尺寸,多用于路塹墻,也可用于路肩墻。衡重式墻背在上下墻之間設有衡重臺,使用衡重臺上填土的重力使全墻重心后移,增加了墻身的穩定。由于采用陡直的墻面,且下墻采用仰斜墻圖10―3地面橫坡對墻高的影響背,因而可以減小墻身高度,減少開挖工作量。適用于山區地形陡峻處的路肩墻和路堤墻,也可用于路塹墻。
二、重力式擋土墻的構造重力式擋土墻的構造應該滿足強度與穩定性的要求,同時應考量就地取材,經濟合理、施工養護的方便與安全。
1.墻身構造重力式擋土墻的仰斜墻背坡度通常采用1:0.25,不宜緩于1:0.30;俯斜墻背坡度通常為1:0.25~1:0.40,衡重式或凸折式擋土墻下墻墻背坡度多采用1:0.25~1:0.30仰斜,上墻墻背坡度受墻身強度控制,依照上墻高度,采用1:0.25~1:0.45俯斜,如圖6-4所示。墻面通常為直線形,其坡度應與墻背坡度相協調。同一個時間段里還應考量墻趾處的地面橫坡,在地面橫向傾斜時,墻面坡度影響擋土墻的高度,橫向坡度愈大影響愈大。由此看來地面橫坡較陡時,墻面坡度通常為1:0.05~1:0.20,矮墻時也可采用直立;地面橫坡平緩時,墻面可適當放緩,但通常不緩于1:0.35。圖10-4擋土墻墻背和墻面坡度仰斜式擋土墻墻面通常與墻背坡度一致或緩于墻背坡度;衡重式擋土墻墻面坡度采用1:0.05,在地面橫坡較大的山區,采用衡重式擋土墻較經濟。衡重式擋土墻上墻與下墻的高度之比,通常采用4:6較為經濟合理。對一處擋土墻而言,其斷面形式不宜變化過多,以免造成施工困難,并且應當關注不要影響擋土墻的外觀。混凝土塊和石砌體擋土墻的墻頂寬度通常不應小于0.5m,混凝土墻頂寬度不應小于0.4m。路肩擋土墻墻頂應以粗料石或C15混凝土做帽石,其厚度不得小于0.4m,寬度不小于0.6m,突出墻外的飛檐寬應為0.1m。如不做帽石或為路堤墻和路塹墻,應選用大塊片石置于墻頂并用砂漿抹平。在有石料的地區,重力式擋土墻應盡可能采用漿砌片石砌筑,片石的極限抗壓強度不得低于30MPa。在通常地區及寒冷地區,采用M7.5水泥砂漿;在浸水地區及嚴寒地區,采用M10水泥砂漿。在缺乏石料的地區,重力式擋土墻可用C15混凝土或片石混凝土建造;在嚴寒地區采用C20混凝土或片石混凝土。為保證列車正常運行、線路養護及行人的安全,路肩擋土墻在一定條件下,應設置防護欄桿。防止因地基不均勻沉陷而引發墻身開裂,依照地基地質條件的變化和墻高、墻身斷面的變化情況需設置沉降縫。在平曲線地段,擋土墻可按折線形布置,并在轉折處以沉降縫斷開。為防止圬工砌體因收縮硬化和溫度變化而產生裂縫應設置伸縮縫。設計中通常將沉降縫和伸縮縫合并設置,沿線路方向每隔10~25m設置一道,如圖10-5所示。縫寬為2~3cm,自墻頂做到基底。縫內沿墻的內、外、頂三邊填塞瀝青麻筋或瀝青木板,塞入深度不小于0.2m,當墻背為巖石路塹或填石路堤時,可設置空縫。圖10-5沉降縫與伸縮縫
2.排水設施擋土墻排水設施的作用在于疏干墻后土體中的水和防止地表水下滲后積水,以免墻后積水致使墻身承受額外的靜水壓力;減少季節性冰凍地區填料的凍脹壓力;消除粘性土填料浸水后的膨脹壓力。擋土墻的排水措施通常由地面排水和墻身排水兩部分組成。地面排水主要是防止地表水滲入墻后土體或地基,地面排水措施有:
(1)設置地面排水溝,截引地表水;
(2)夯實回填土頂面和地表松土,防止雨水和地面水下滲,必要時可設鋪砌層;
(3)路塹擋土墻趾前的邊溝應予以鋪砌加固,以防止邊溝水滲入基礎。墻身排水主要是為了排除墻后積水,通常在墻身的適當高度處布置一排或數排泄水孔,如圖10-6所示。泄水孔的尺寸可視泄水量的大小分別采用0.05m×0.1m、0.1m×0.1m、0.15m×0.2m的方孔或直徑為0.05m~0.1m的圓孔。孔眼間距通常為2~3m,干旱地區可予增大,多雨地區則可減小。浸水擋土墻則為1.0~1.5m,孔眼應上下上下交錯設置。*下一排泄水孔的出水口應高出地面0.3m;如為路塹擋土墻,應高出邊溝水位0.3m;浸水擋土墻則應高出常水位0.3m。泄水孔的進水口部分應設置粗粒料反濾層,以防孔道淤塞。泄水孔應有向外傾斜的坡度。在特殊情況下,墻后填土采用全封閉防水,通常不設泄水孔。干砌擋土墻可不設泄水孔。圖10―6擋土墻瀉水孔及反濾層若墻后填土的透水性不良或可能發生凍脹,應在一排泄水孔至墻頂以下0.5m的高度范圍內,填筑不小于0.3m厚的砂加卵石或土工合成材料反濾層。既可減輕凍脹力對墻的影響,又可防止墻后產生靜水壓力,同時起反濾作用。反濾層的頂部與下部應設置隔水層。
3.防水層為防止水滲入墻身形成凍害及水對墻身的腐蝕,在嚴寒地區或有浸水作用時,時常在臨水面涂以防水層:
(1)石砌擋土墻,先抹一層M5水泥砂漿(2cm厚),再涂以熱瀝青(2~3mm);
(2)混凝土擋土墻,涂抹兩層熱瀝青(2~3mm);
(3)鋼筋混凝土擋土墻,常用石棉瀝青及瀝青浸制麻布各兩層防護,或者加厚混凝土保護層;通常情況下可不設防水層,但片石砌筑擋土墻需用水泥砂漿抹成平縫。
4.基礎埋置深度擋土墻通常采用明挖基礎。當地基為松軟土層時,可采用加寬基礎、換填或樁基礎。水下基礎挖基有困難時,可采用樁基礎或沉井基礎。基礎埋置深度應按地基的性質、承載力的要求、凍脹的影響、地形和水文地質等條件確定。擋土墻基礎置于土質地基上時,其基礎埋深應符合下列要求:
(1)基礎埋置深
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擋土墻的工程量計算是依照擋土墻的標準圖所列的數據進行計算的。按設計圖紙中該擋土墻的結構形式、內摩擦角的大小、地基的應力σ0,查找某一張擋土墻標準圖。依照該擋土墻的設計高H,在該標準圖上采用內插法查找墻高H一欄。使用內插法查擋土墻的各部尺寸和圬工體積。例:一擋土墻地基應力為5公斤/厘米2,墻身高4.6米,用內插法查各部尺寸和圬工體積。n1=0.25;B1==177;B21=10;B4==178;B41==181;n2=2;圬工體積==9.5;砌體體積=擋土墻長度×圬工體積
4、挖基坑的數量挖基坑的數量從橫斷面計算得出。
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擋土墻的工程量計算是依照擋土墻的標準圖所列的數據進行計算的。按設計圖紙中該擋土墻的結構形式、內摩擦角的大小、地基的應力σ0,查找某一張擋土墻標準圖。依照該擋土墻的設計高H,在該標準圖上采用內插法查找墻高H一欄。使用內插法查擋土墻的各部尺寸和圬工體積。例:一擋土墻地基應力為5公斤/厘米2,墻身高4.6米,用內插法查各部尺寸和圬工體積。n1=0.25;B1==177;B21=10;B4==178;B41==181;n2=2;圬工體積==9.5;砌體體積=擋土墻長度×圬工體積
4、挖基坑的數量挖基坑的數量從橫斷面計算得出。數據整合自網絡,請自行核實
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擋土墻是指支承路基填土或山坡土體、防止填土或土體變形失穩的構造物。依照擋土墻的設置位置不同,分為路肩墻、路堤墻、路塹墻和山坡墻等。依照擋土墻穩定的機理不同,擋土墻又有很多形式,主要有重力式擋土墻、衡重式擋土墻、薄壁式擋土墻、錨碇板式擋土墻、加筋土擋土墻等。
一、重力式擋土墻重力式擋土墻通常用塊石、磚或素混凝土筑成,它是靠擋土墻本身所受到的重力保持穩定,通常用于h5m的重要工程。
三、扶壁式擋土墻當擋土墻的墻高h>10m時,為了增加懸臂的抗彎剛度,沿墻長縱向每隔0.8h~1.0h設置一道扶壁,稱為扶壁式擋土墻。特點:
1.工程量小。
2.對地基承載力要求不高。
3.工藝較懸臂式復雜。適用范圍:地質條件差且墻高h>10m的重要工程
四、錨桿、錨定板式擋土墻錨定板擋土墻由預制的鋼筋混凝土墻面板、立柱、鋼拉桿和埋在填土中的錨定板所組成。錨桿擋土墻通常由立柱、墻面板和錨桿三部分組成的輕型支擋結構。特點:
1.結構輕,柔性大。
2.工程量少,造價低。
3.施工工藝較復雜適用范圍:適用于地基承載力較低的重要工程,墻高可達27m。
五、加筋擋土墻加筋擋土墻由面板、拉筋組成。依靠填土、拉筋之間的摩擦力使填土與拉筋結合成一個整體。特點:
1、結構輕,剛度大。
2、設計、施工簡單。適用范圍:加固河堤、圍堰等
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1.確保擋土墻的基礎嚴格按圖施工.
2.擋土墻混凝土與墻身結構處理
3.嚴格按照設計要求及規范規定,對泄水孔的數量、位置及高度、間距、孔徑尺寸進行隱蔽工程驗收
4.砌筑砂漿的品種、配合比設計、砂漿試件材料試驗報告單應該符合設計要求,其強度應該符合規范有關規定
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