路基支挡结构

路基支挡结构1 概述支挡结构是用来支撑、加固填土或山体土坡，防止其坍塌以保持稳定的一种建筑物，主要用于承受土体侧向土压力。在铁路、公路路基工程中，支挡结构被广泛应用于稳定路堤、路堑、隧道洞口以及桥梁两段的路基边坡等，在水利、矿场、房屋建筑等工程中，支挡结构主要用于加固山坡，基坑边坡和河流岸壁。当以上工程或其他岩土工程遇到滑坡。崩塌。岩堆体、落实。泥石流等不良地质灾害时，支挡结构主要用于加固或挡拦不良地质体。2 支挡结构的分类支挡结构类型划分的方法很多，一般按支挡结构的材料、结构形式、设置位置进行换分的多种方法，现说明如下：（1） 按结构形式分1.重力式挡土墙（包括衡重式挡土墙）；2.托盘式挡土墙和卸荷板式挡土墙；3.悬臂式挡土墙和扶壁式挡土墙；4.加筋挡土墙；5.锚定挡土墙；6.抗滑桩和由此演变而来的桩板式挡土墙；7.锚杆挡土墙；8.土钉墙；9.预应力锚索加固技术和由此发展而来的锚索桩等锚索复合结构。10.桩基托梁挡土墙。（二）按设置支挡结构的地区划分条件分为一般地区、地震地区、浸水地区以及不良地质地区和特殊岩土地区等。 （三）按支挡结构的材料划分 1.分为浆砌片石支挡结构（如浆砌片石挡土墙） 2.混凝土支挡结构（如混凝土挡土墙、桩板墙、抗滑桩等） 3.土工合成材料支挡结构（如包裹式加筋挡土墙）4.复合型支挡结构（如卸荷板或托盘式挡土墙、土钉墙、预应力锚索、锚索桩等）。（四）按支挡结构设置的位置划分1.用于稳定路堑边坡的路堑边坡支挡结构；2.用于稳定路堤边坡的路堤边坡支挡结构，路肩式与路堤式支挡结构；3.用于稳定建筑物旁的陡峻边坡减少挖方的边坡支挡结构；4.用于稳定滑坡、岩堆等不良地质体的抗滑支挡结构；5.用于加固河岸。基坑边坡、拦挡落石等其他特殊部位的支挡结构；3 支挡结构简介3.1重力式支挡结构重力式挡土墙是以挡土墙自身重力来维持挡土墙在土压力作用下的稳定。重力式挡土墙可用石砌或混凝土建成，其特点是体积、重量都大。能够就地取材，施工方便，经济效果好。因此，是我国目前常用的一种挡土墙。在我国铁路、公路、水利、港湾、矿山等工程中得到广泛的应用。当地基较好，挡土墙高度不大，本地又有可用石料，应当首先选用重力式挡土墙。重力式挡土墙一般不配钢筋或只在局部范围内配以少量的钢筋，墙高5-6m以下时，经济效果明显，如墙高在6m以上宜采用半重力式或衡重式挡土墙更为经济。在软弱地基上受到承载力的限制。同时如果墙太高，它耗费材料多，也不经济。（1） 重力式挡土墙 重力式挡土墙可根据其墙背的坡度分为仰斜，垂直和俯斜三种类型。 图1 重力式挡土墙示意图 按土压力理论，仰斜墙背的主动土压力最小，而俯斜墙背的主动土压力最大，垂直墙背位于两者之间。如挡土墙修建时需要开挖，因仰斜墙背可与开挖的临时边坡相结合，而俯斜墙背后需要回填土，因此，对于支挡挖方工程的边坡，以仰斜墙背为好。反之，如果是填方工程，则宜用俯斜墙背或垂直墙背，以便填土夯实。在个别情况下，为减小土压力，采用仰斜墙背也是可行的，但应注意墙背附近的回填土质量。当墙前原有地形比较平坦，用仰斜墙比较合理。（2） 衡重式挡土墙利用衡重台上的填土重量及墙体的自重共同抵抗土压力以增加墙身的稳定性。由于墙胸陡坡、下墙背仰斜，在陡坡地区可降低墙高，减少基坑开挖面积。主要用于横坡较陡的路肩墙和路堤墙，也可用于拦挡落石的路堑墙。（3） 卸荷板式挡土墙在衡重式挡墙的墙背设置一定长度的水平卸荷板，卸荷板上的填料作为墙体重量，而卸荷板又减小了衡重式挡土墙下墙的土压力，增加全墙的抗倾覆稳定性；地基强度较大地段、墙高大于6m时，卸荷板式挡土墙与衡重式挡土墙比较显示出优越性，适用于墙高大于6m、小于12m路肩墙。（挡土墙是用来支撑天然边坡、挖方边坡或人工填土边坡的构造物，以保持土体的稳定性。在公路工程中，它广泛用于路堤或路堑边坡、隧道洞口，桥梁两端及河流岸边等。 路肩墙可以收缩坡脚，减少占地，防止沿河路堤受水流侵害，并能增强路堤的稳定性。路堤墙主要也是约束坡脚，作用与路肩墙相似。路堑墙设置在路堑坡底，用以降低边坡高度，减少山坡开挖，并能防止可能塌落的山坡土体。）（4） 托盘式挡土墙 在挡墙顶部设置钢筋混凝土的托盘式及道砟槽，承受线路上部建筑和列车的重量；在山区地面陡峻地带或受既有建筑物横向空间受限制时，设置托盘式挡土墙降低墙高、缩短横向距离；要求挡墙的地基承载力较高。3.2轻型支挡结构 （1） 悬臂式挡土墙采用钢筋混凝土材料、由立臂、墙趾板、墙踵板三部分组成，墙的断面尺寸较小。墙高时立臂下部的弯矩较大；宜在石料缺乏、地基承载力较低的填方地段使用。墙高不宜大于6m、当墙高大于4m宜在墙面板前加肋。（2) 扶壁式挡土墙当悬臂式挡墙的立臂较高时沿墙长方向每隔一定距离加一道扶壁把墙面板和墙踵板连接起来，以减小立臂下部的弯矩。扶壁式挡墙宜在石料缺乏。地基承载力较低的地段使用，墙高不宜大宜 m。装配式的扶壁式挡土墙不宜在不良地质地段或设计地震动峰值加速度为0.25g及以上地区使用。（3） 锚杆挡土墙锚杆挡土墙是由钢筋混凝土肋柱、墙面板和锚杆组成，靠锚杆拉力来维持稳定，肋柱、挡板可预制。根据地质和工程情况的具体情况，也可用无肋柱式锚杆挡土墙。锚杆挡土墙适用于一般地区岩质或土质边坡加固工程（铁路支挡规范规定目前仅使用于岩质路堑边坡），可采用单级或多级，在多级墙的上下级之间设平台，每级墙高不宜大于8m，总高度宜控制在18m以内。（4） 锚定板挡土墙锚定板挡土墙是由钢筋混凝土墙面板和锚杆及锚定板共同组成，靠固定在稳定区的锚定板提供的抗拔力来维持墙体的稳定。根据地质和工程的具体情况，也可采用无肋柱式锚定板挡土墙。锚定板挡土墙一般适用于一般地区墙高不大于10m路肩墙或路堤墙，设计时可采用单级或双级，在双级墙的上下级之间应设平台，单级墙高不宜大于6m，双级墙总高度宜控制在10m以内。 （5）加筋土挡土墙 加筋土挡土墙是由墙面系、拉筋和填土共同组成的挡土结构，由拉筋和填土间的摩阻力维持墙体的稳定；墙面板宜采用钢筋混凝土板，拉筋宜采用钢筋混凝土板条、钢带、复合拉筋带或土工格栅，目前也有采用土工合成材料作拉筋的包裹式（无面板）加筋土挡墙。加筋土挡土墙适用于石料缺乏地区，由于其为柔性结构，对地基承载力的要求不高，能适应地基轻微的变形，一般对墙高没有限制，但铁路工程中加筋土地区仅使用在一般地区的路肩墙，在铁路以及干线上加筋土挡墙的高度不宜大于10m，高度大于10m或用在其他地区时按特殊设计考虑。（6） 土钉墙土钉墙一般由土钉及墙面系（钢筋网和喷射混凝土构成的面层）组成，靠土钉拉力维持边坡的稳定。土钉墙可用于一般地区及破碎软弱岩质边坡加固工程，在地下水较发育或边坡土质破碎时不宜采用，单级土钉墙墙高宜控制在12m以内，多级土墙两级之间设置平台，每级墙高不宜大于10m，总高度宜控制在20m以内。3.3桩及桩复合结构 （1） 抗滑桩或锚固桩抗滑桩是一种由其锚固段侧向地基抗力来抵抗悬臂段的土压力或滑坡下滑力的横向受力桩（当用在非滑坡工程时常称其为锚固桩），在土质和破碎软弱岩质地层中常设置锁口和护壁。抗滑桩常用于稳定滑坡、加固其他特殊边坡（例如作为软弱破碎岩质路堑边坡的预加固桩），桩间距一般为610m，桩的截面最小边长不小于1.25m。（2） 桩板式挡土墙桩板式挡土墙是一种在桩之间设挡板或土钉等其他结构来稳定土体的挡土结构；桩板式挡土墙可用于一般地区、浸水地区和地震区的路堑和路堤支挡，也可用于滑坡等特殊路基的支挡工程；桩的自由臂长度不宜大于15m，桩间距宜为78m。当桩的地面以上长度大于15m或桩侧土压力较大时，可在桩上部加设锚索（杆）组成预应力锚索桩：（3） 桩基托梁挡土墙 桩基托梁挡土墙是一种由基桩、托梁及挡土墙组成的复合结构来稳定土体的挡土结构。桩基托梁挡土墙一般采用在地基承载力不满足需要的地段，当地面陡峻或地表覆盖层为松散体时，采用桩基础将桩底置于稳定地层，挡土墙墙高控制在12m以下，托梁底一般置于原地面。 (4)预应力锚索预应力锚索由锚固段、自由段及锚头组成，通过对锚索施加预应力以加固岩体使其达到稳定状态或改善结构内部的受力状态。预应力锚索采用高强度低张弛钢绞线制作。预应力锚索可用于土质、岩体地层的边坡及地基加固，其锚固段宜置于稳定层中，预应力锚索也常与抗滑桩结合组成锚索桩，以减少抗滑桩锚固段长度及桩身截面。4 支挡结构的荷载支挡结构应满足在各种设计荷载组合下组合支挡结构的稳定、坚固和耐久。4.1 支挡结构荷载分类（1） 主力支挡结构承受的岩土侧压力或滑坡堆力；支挡结构重力及结构顶面承受的恒载；轨道、列车、汽车、房屋等荷载产生的侧压力；结构基底的法向反力及摩擦力；常水位时静水压力及浮力（常水位指每年大部分时间保持的水位）（2） 附加力设计水位的静水压力和浮力；水位退落时的动水压力；波浪压力；冻涨力和冰压力（不与波浪力同事计算）。（3） 特殊力地震力（洪水与地震不同时考虑）；施工荷载及临时荷载；其他特殊力。作用在支挡结构上的力系一般只考虑主力的影响，在浸水和地震等特殊情况下加力和地震力的作用。5 锚杆挡土墙5.1锚杆设计内有关注意事项（1） 锚杆挡土墙形式的选择1.立柱和板为预制构件的装配肋柱式锚杆挡土墙适用于岩层较好的挖方地段。2.现浇钢筋混凝土板肋式挡土墙：当土石方开挖后边坡稳定性差时应采用“逆作法”施工。为避免墙身开裂，应尽可能使墙面平直，适当加密伸缩缝。在山体转弯的地方，墙面呈扇形时，应根据边坡高度和肋间距离增加竖肋。软弱岩层和土层墙背反滤层的施工较困难，可考虑埋设纵向软式透水管，隔一定的间距顺墙背坡面引入排水沟。3.钢筋混凝土格栅构式锚杆挡土墙：墙面垂直型适用于稳定性、整体性较好的、类岩石边坡，在坡面现浇网格状得钢筋混凝土格架梁，竖向肋和水平梁的节点上设锚杆，岩面可加钢筋网并喷射混凝土作支挡和封面处理；墙面后仰型可用于各类岩石边坡和稳定性较好的土质边坡，格架内墙面根据稳定性可作封面、支挡或绿化。4.钢筋混凝土预应力锚杆挡土墙：当挡土墙的变形需要严格控制时，宜采用预应力锚杆：锚杆的预应力也可增大滑面或破裂而上的静摩擦力，并使岩土压实挤密，更有利于坡体的稳定。5.第一排锚杆固体的上覆土层厚度不宜小于4m，上腹岩层的厚度不宜小于2m.6.第一锚固点位置对设于坡顶1.5-2.0m处；7.锚杆布置尽量与边坡上向垂直；8.肋柱位于土层时宜在肋柱底部附近设置锚杆。5.2施工主要事项1.稳定性一般的高边坡，当采用大爆破、大开挖、外挖后不及时支护或存在外倾结构向时，均有可能发生边坡局部失稳和局部岩体塌方，此时应采用自上而下、分层开挖和分层锚固的施作方法。2.锚杆施工前应作好下列准备（1）应掌握施工区其他建筑物的地基和地下管线情况；支护或存在外倾结构时，分层开挖和分层锚固的逆作法施工。（2）应判断锚杆施工队临近建筑物和地下管线的不良影响，并拟订相应预防措施。（3）应检验锚杆的制作工艺和张拉锁定方法与设备。（4）应确定锚杆注浆工艺并标定注浆设备；（5）应检查原材料的品种、质量和规格型号。5.3 下列情况下锚杆应进行基本试验：（1）采用新工艺、新材料或新技术的锚杆；（2）无锚固工程经验的岩土层内的锚杆；（3）一级边坡工程的锚杆。5.4锚孔施工规定（1） 锚孔定位偏差、锚孔偏斜度和钻孔深度偏差不同规范，设计时按相关的规范执行。例：按铁路