衡重式擋土墻的設(shè)計與分析

1、<p>　　衡重式擋土墻的設(shè)計與分析</p><p>　　摘要：衡重式擋土墻以其獨特的結(jié)構(gòu)形式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、使地基應力分布均勻、在材料用量上比重力式或半重力式少、基礎(chǔ)開挖和回填方量大大減少、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等優(yōu)勢在鐵路、公路、水利以及工民建工程的建設(shè)中得到廣泛的應用。 </p><p>　　關(guān)鍵

2、詞：衡重式；擋土墻；設(shè)計與分析 </p><p>　　中圖分類號：S611 文獻標識碼：A文章編號： </p><p>　　一、衡重式擋土墻概述 </p><p>　　衡重式擋土墻是為適應我國西南山區(qū)地形陡峻的特點于20世紀50年代在我國形成的一種重力式擋土墻，最早在寶（雞）成（都）鐵路廣元至略陽段使用。將普通的重力式擋土墻四邊形斷面靠填土一側(cè)上部切掉一角形成衡重臺

3、，在衡重臺上以土重代替圬工重，既可使斷面較為經(jīng)濟，又增加了穩(wěn)定力矩，這是衡重式擋土墻的優(yōu)點和獨到之處。衡重式擋土墻較普通的重力式擋土墻可節(jié)省圬工20％～30％。目前衡重式擋土墻是我國山區(qū)鐵路應用較為廣泛的一種擋墻形式，并已在公路等其他行業(yè)中得到推廣運用。近年來，我國水利事業(yè)迅速發(fā)展，衡重式擋土墻在水利工程的建設(shè)中也屢見不鮮。例如在雙鴨山市定國水庫泄洪閘出口處的擋土墻就采用了衡重式擋土墻。衡重式擋土墻在道路工程中使用廣泛，多用作陡坡路基的

4、路肩墻。但在峽谷地段陡坡路基多，塹坡高陡，山洪暴發(fā)易沖刷線路，常采用衡重式擋土墻防護崩塌落石或溜塌滑坡，這樣可以減少工程數(shù)量，解決施工難度，節(jié)約工程造價，也有利于線路以后的安全使用與病害的防治。 </p><p>　　二、衡重式擋土墻設(shè)計中的問題討論 </p><p>　　（一）土壓力計算中等效內(nèi)摩擦角的問題 </p><p>　　在土壓力的計算中，一般只考慮主動土

5、壓力。設(shè)計計算時一般使用庫侖主動土壓力公式計算，但是庫侖理論假定墻后填土為砂性土（即c＝0），當墻后填土為粘性土時，一般采用等效內(nèi)摩擦角φ0，通常取φ0=35°。等效內(nèi)摩擦角的確定可以采用三種不同的等效條件進行折算：（1）抗剪強度相等的條件；（2）朗肯總土壓力相等的條件；（3）朗肯土壓力對趾部力矩相等。這三種方法的計算結(jié)果都表明φ0隨擋土墻高度的增大而減小，如不考慮這種減少的影響，對高擋土墻的設(shè)計是偏不安全的。使用等效內(nèi)摩擦角

6、的方法對填土高度6～8m時較為合適，用此角度計算高墻或低墻土壓力時則產(chǎn)生低墻偏大，高墻偏小的缺陷，依據(jù)它所設(shè)計出的擋土墻截面則低墻保守，高墻危險。 </p><p>　　通過分析三種等效內(nèi)摩擦角算法，從中選擇一種較為合理而又簡便的等效內(nèi)摩擦角的折算方法，便于直接采用庫侖理論及其計算公式設(shè)計高擋土墻，即先按朗肯總土壓力相等的條件折算等效內(nèi)摩擦角，再用庫侖理論及其計算公式計算土壓力。 </p><

7、p>　　（二）軟土地基中衡重式擋土墻的結(jié)構(gòu) </p><p>　　地基承載力驗算是擋土墻設(shè)計中的必須內(nèi)容。在軟土地基中修筑衡重式擋土墻時，其結(jié)構(gòu)形式與地基承載力有著直接的關(guān)系。通過改變擋土墻結(jié)構(gòu)（譬如，適當加寬擋土墻底寬），同時采用適當?shù)姆椒▽Φ鼗M行加固處理，就可以使地基滿足衡重式擋土墻修筑的要求。 </p><p>　　在鶴大線黑石礁至河口段一級公里的改擴建工程中，通過改變擋墻結(jié)

8、構(gòu)和用砂礫墊層加固地基的辦法進行衡重式擋土墻修建的，這樣，既節(jié)省了挖方和填方量，又縮短了工期。擋墻底面加寬時，需考慮以下事項：（l）基礎(chǔ)從哪邊加寬、要視墻后不同的填筑材料及計算的偏心距而定，偏心距越小越好，出現(xiàn)負偏心距更利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。（2）基礎(chǔ)加寬多少，要根據(jù)基礎(chǔ)所用不同材料、控制其擴散角在30°～40°為宜。（3）加寬后，基礎(chǔ)與墻身聯(lián)結(jié)的變截面處最好砌成弧形，以防應力集中產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象。 </p>&

9、lt;p>　　（三）浸水條件下衡重式擋土墻的設(shè)計 </p><p>　　浸水擋土墻在水利工程中較為常用。對其而言，除承受一般擋土墻的荷載外，還要受到正常蓄水或設(shè)計洪水位時的靜水壓力及揚壓力、設(shè)計洪水位情況下泄流時的動水壓力。上下墻的土壓力計算都要考慮浸水條件，即水對填土的影響。穩(wěn)定性驗算時要考慮靜水壓力、動水壓力以及墻內(nèi)外壓力差的影響。 </p><p>　　某除險加固工程溢洪道槽段

10、混凝土邊墻處傾斜開裂的實例表明，浸水條件下的擋墻設(shè)計必須同時重視墻身構(gòu)造和墻后排水，才能達到運行可靠、安全經(jīng)濟的效果。分析還表明，擋土墻驗算可以不進行剪應力驗算，對浸水條件下?lián)鯄?，應進行抗傾覆穩(wěn)定和截面法向應力驗算。 </p><p>　　三、衡重式擋土墻的布置 </p><p>　　擋土墻的布置也是擋土墻設(shè)計的一個重要內(nèi)容，包括擋土墻位置的選定、擋土墻的縱向布置、橫向布置與平面布置，通常

11、在路基斷面圖和墻址縱斷面上進行。布置前，應現(xiàn)場核對路基橫斷面圖，不滿足要求時應補測，并測繪墻址處的縱斷面圖，收集墻址的地質(zhì)和水文資料。 </p><p>　?。ㄒ唬跬翂ξ恢玫倪x定 </p><p>　　路塹擋土墻大多設(shè)在邊溝旁。山坡?lián)跬翂紤]設(shè)在基礎(chǔ)可靠處，墻的高度應保證設(shè)墻后墻頂以上的邊坡穩(wěn)定。路肩擋土墻因可充分收縮坡腳，大量減少填方和占地，當路肩墻和路堤墻的墻高和截面圬工數(shù)量相近、

12、基礎(chǔ)情況相似時，應優(yōu)先選用路肩墻，按路基寬布置擋土墻位置。若路堤墻的高度或圬工數(shù)量比路肩墻顯著降低大，而且基礎(chǔ)可靠時，宜選用路堤墻。必要時應做技術(shù)經(jīng)濟比較以確定墻的位置。沿河路堤設(shè)置擋土墻時，應結(jié)合河流的水文、地質(zhì)情況以及河道工程來布置，注意設(shè)墻后仍應保持水流順暢，不致擠壓河道而引起局部沖刷。 </p><p><b>　?。ǘ┛v向布置 </b></p><p>　

13、　縱向布置在墻址縱斷面圖上進行，布置后繪成擋土墻正面圖，布置內(nèi)容有： </p><p>　　(1)確定擋土墻的起砌點和墻長，選擇擋土墻與路基或砌體結(jié)構(gòu)物的銜接方式。路肩擋土墻端部可以嵌入石質(zhì)路塹中，或采用錐坡與路堤銜接；與橋臺連接時，為了防止墻后回填土從橋臺尾端與擋土墻連接處的空隙溜出，需在臺尾與擋土墻之間設(shè)置隔墻及接頭墻。路塹擋土墻在隧道洞口應結(jié)合隧道洞門、翼墻的設(shè)置情況平順銜接；與路塹邊坡銜接時，一般將墻高逐

14、漸降低至2m以下，使邊坡坡腳不致伸入邊溝內(nèi)，有時也可用橫向端墻連接。 </p><p>　　(2)按地基、地形及墻身斷面變化情況進行分段，確定伸縮縫和沉降縫位置。 </p><p>　　(3)布置各段擋土墻的基礎(chǔ)。墻趾地面有縱坡時，擋土墻的基底宜做成不大于5％的縱坡。但地基為巖石時，為減少開挖，可縱向做成臺階。臺階尺寸應隨縱坡大小而定，但其高寬比不宜大于1：2。 </p>&

15、lt;p>　　(4)布置泄水孔的位置，包括數(shù)量、間隔和尺寸等。 </p><p>　　(5)此外，在布置圖上應注明各特征斷面的樁號，以及墻頂、基礎(chǔ)頂面、基底、沖刷線、冰凍線、常水位或設(shè)計洪水位的標高等。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]應宏偉,謝康和,潘秋元等.土與變形完全禍合的擋土結(jié)構(gòu)分析方