重力式挡土墙安全问题的研究

论文题目：重力式挡土墙安全问题的研究学生姓名 学 号 类 型 网络教育 专 业 土木工程 层 次 指导教师 日 期 目录摘要 .1一、研究重力式挡土墙安全问题的目的与意义 .2毕 业 论 文二、重力式挡土墙的分类、构造与应用 .2(一)重力式挡土墙的分类 .2(二)重力式挡土墙的构造及材料 .2(三)应用范围及适用条件 .3三、重力式挡土墙的设计与施工要求 .3(一)挡土墙设计 .4(二)挡土墙施工应符合规定 .4(三)重力式挡土墙跟踪检查 .4四、重力式挡土墙的常见问题及原因 .4(一)墙体地基问题引发的墙体失稳 .5(二)水引起的挡墙破坏 .5(三)后期养护 .6五、重力式挡土墙安全问题的防治 .7(一)设计的合理性 .7(二)填料的选择 .8(三)完善设计与施工中排水的处理 .8(四)施工质量控制 .9(五)后期维护管理 .10六、重建挡土墙安全评估体系 .11七、结论 .12参考文献 .13致谢 .141重力式挡土墙安全问题的研究摘要重力式挡土墙能够就地取材，施工方便，经济效果好，所以，重力式挡土墙在我国铁路、公路、水利、港湾、矿山等工程中得到广泛的应用。本文将通过对挡土墙的安全隐患进行分析，进而对构建挡土墙安全评估体系进行阐述，对挡土墙的安全问题进行研究。关键词：重力式；挡土墙；安全问题；防治；安全评估2一、 研究重力式挡土墙安全问题的目的与意义在国家大力发展基础建设的今天，挡土墙作为路桥、码头、矿山等工程当中的重要构造物，其安全问题直接影响到各类基础工程的顺利施工与后期使用，而其安全问题在施工过程当中因为环境、地质、设计方法、施工工艺等各种原因层出不穷，在各种安全问题上没有采取有效合理的措施进行预防和治理，给构造物的施工和使用带来了巨大的安全隐患，因挡土墙失稳造成的损失不计其数，本文着重从重力式挡土墙的常见问题、产生的原因以及具体的防治措施几个方面来探讨当下重力式挡土墙的砌筑工艺，以期对重力式挡土墙常见安全隐患的预防以及具体问题的治理起到积极的促进作用。二、 重力式挡土墙的分类、构造与应用(一) 重力式挡土墙的分类重力式挡土墙以挡土墙自身重力来维持挡土墙在土压力作用下的稳定，它是我国目前常用的一种挡土墙。重力式挡土墙可用块石、片石、混凝土预制块作为砌体，或采用片石混凝土、混凝土进行整体浇筑，一般都做成简单的梯形。按照挡土墙墙背的形式，可分为四大类：第一类，仰斜式，墙背偏向右，可形象的看作钟表一点时针所指位置；第二类，直立式，墙背垂直，可形象的看作钟表十二点时针所指位置；第三类，俯斜式，墙背偏向左，可形象的看作钟表十一点时针所指位置；第四类，折背式，墙背上半部分偏向左，墙背下半部分偏向右，可看作是上半部分为俯斜式、下半部分是仰斜式的复合式挡土墙。3(二) 重力式挡土墙的构造及材料由于重力式挡土墙靠自重维持平衡稳定，因此，体积、重量都大，在软弱地基上修建往往受到承载力的限制。当地基较好，挡土墙高度不大，本地又有可用石料时，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，墙高在六米以下，地层稳定、开挖土石方时不会危及相邻建筑物安全的地段，其经济效益明显。重力式挡土墙的尺寸随墙型和墙高而变，仰斜墙背坡度愈缓，土压力愈小。但为避免施工困难及本身的稳定，墙面尽量与墙背平行。当墙身高度超过一定限度时，基底压应力往往是控制截面尺寸的重要因素。为了使地基压应力不超过地基承载力，可在墙底加设墙趾台阶。加设墙趾台阶对挡土墙抗倾覆稳定也有利。墙趾的高度与宽度比，应按圬工（砌体）的刚性角确定，墙趾台阶连线与竖直线之间的夹角要满足要求，一般墙趾的宽度不大于墙高的二十分之一，墙趾高应按刚性角定。墙体材料：挡土墙墙身及基础，采用混凝土不低于 C15，采用砌石、石料的抗压强度一般不小于 MU30，寒冷及地震区，石料的重度不小于 20kN/m3，经 25次冻融循环，应无明显破损。挡土墙高小于 6m 砂浆采用 M5；超过 6m 高时宜采用M7.5，在寒冷及地震地区应选用 M10。(三)应用范围及适用条件对于道路建设中，挡土墙主要应用于以下几种情况：填挖方路段，即路基与路外场地存在高差，且不具备放坡条件的，在这种条件下，有两种情况:一种为填方路段，一种为挖方路段。填方路段，在平原地区的公路施工中比较普遍，在城市跨河段，桥头两侧引道路段也常常遇到。挖方路段，在山区路段中非常普遍，道路沿着有一定坡度的场地修建时，考虑填挖方平衡，通常一侧挖方，另一侧为填方。沿河路段，根据具体情况，修建路基防护，即驳岸。填埋路段，对于道路跨越河道时，可根据实际情况，酌情考虑路基防护。4三、重力式挡土墙的设计与施工要求（一）挡土墙设计设计重力式挡土墙，一般先通过满足挡土墙的抗滑移要求确定挡土墙的总工程量，再进行细部尺寸调整，以满足挡土墙的抗倾覆要求。 根据重力式挡土墙结构类型及其特点，我们可以根据实际条件，选择不同类型的断面结构。如果地面横坡比较陡峭，若采用仰斜式挡土墙，一定会过多增加墙高，断面增大，造成浪费，而采用俯斜式挡土墙会比较经济合理。只有在路堑墙、墙趾处地面平缓的路肩墙或路堤墙等情况下，才考虑采用仰斜式挡土墙。 重力式挡土墙是靠自身重力来抵抗土压力，在设计时，重力式挡土墙的截面尺寸一般按试算法确定，可结合工程地质、填土性质、墙身材料和施工条件等方面的情况按经验初步拟定截面尺寸，然后进行验算，如不满足要求，则应修改截面尺寸或采取其它措施，直到满足为止。 (二)挡土墙施工应符合规定当基础开挖较深或边坡稳定性较差时，应分段、跳槽开挖，并采取临时支护措施。临时弃土或堆放材料距坑边的距离不应小于两米，机械行驶不得影响施工安全。基坑应随基础施工分层回填夯实，顶面做成向外不小于百分之四的排水坡。墙面应平顺整齐，墙顶排水及防渗设施应及时施作。泄水孔应在砌筑墙身时留置，必须保持排水通畅。墙背拆模时，应在墙背侧设置必要的临时支撑。（三）重力式挡土墙跟踪检查重力式挡土墙施工应进行全面检查，并认真填写检查记录表。对检查中发现的不符合规定的情况，应签发安全检查整改通知单，限期整改，并跟踪验证。5四、重力式挡土墙的常见问题及原因重力式挡土墙通过自身的质量来承受侧向土体的压力，所以一般体积和质量较大，但由于其整体结构简单、取用材料方便、适用范围广泛等优点，所以被广泛的应用于道路、桥梁、铁路等路基施工中。由于施工情况、地质条件、水文条件等因素的影响，重力式挡土墙自身的损坏可能会引发安全隐患。一般而言，重力式挡土墙的安全隐患损坏形式有以下两个大类:(一)墙体地基问题引发的墙体失稳重力式挡土墙地基的不均匀沉降可以导致墙体的位移、倾覆以及沿着地基软弱层滑动失稳。发生墙体地基的不均匀沉降主要是由于挡土墙的地基承载力不强，当墙体占据的地基部分所承受的墙体竖向压力大于其能够承受的承载力时，就会造成墙体地基的不均匀沉降。墙体地基的不均匀沉降存在很大的安全隐患，当不均匀沉降较小时，墙体可能只是出现细微的裂缝影响墙体美观，而当不均匀沉降不断增大时，墙体就可能出现局部的塌陷甚至整体塌陷危险，从而导致道路基的损坏，造成安全事故。重力式挡土墙的稳定性与抗滑力和滑动力之比有关，二者之比越大，稳定性越好，而挡土墙的抗滑力涉及挡土墙自重、竖向力之和、水平分重、竖向分重和倾斜角度等多个因素。当影响挡土墙抗滑力的因素发生变化时，挡土墙的抗滑力就会减小，从而引发基础移动，一旦挡土墙的基础移动，挡土墙所保护的边坡土体就会与挡土墙之间形成缝隙，从而引起土体的下滑，进一步影响墙体的稳定性，重力式挡土墙沿地基软弱层滑动造成的损坏主要是由于墙体地基剪切强度差，有的是由于地基下存在强度不同的夹层，从而造成挡土墙墙体沿地基强度差所在的部位产生裂缝，并引发进一步的破坏，从而造成墙体损坏引发安全隐患，当这种相互之间力的作用不断加大时，墙体最终会由于重心失稳而造成倾覆。6(二)水引起的挡墙破坏地表水、地下水的蓄渗以和水流的冲刷以及墙背土体的冻胀是引起挡土墙破坏的重要原因。众所周知，墙后填土的物理力学性质决定了挡土墙上的土压力，此外，土体中含水量的情况也在一定程度上影响着挡土墙的土压力。挡土墙后的土体在没有浸水的情况下，是靠自重来抵抗倾覆力矩及滑动力而保持稳定的，当土体浸在水中时，主动土压力和水压力逐渐增大，以致挡墙不能抵抗土压力，而发生倾覆或基底滑出破坏的现象。这是因为浸水以后，水分在土粒表面形成润滑剂，减小了内摩擦角，从而减弱了土体颗粒间的电分子力和粘聚力由于在挡土墙设施施工中忽略了必要的排水设施或排水措施不当，墙背回填材料性能差，未夯实或回填不饱满，当雨季到来时，雨水沿山坡下流，经过蓄渗形成地下潜水，从而增加了挡土墙的压力。墙后填土的含水量剧增，使土的抗剪强度相应降低，这实际上是增加了挡土墙的土压力。此外墙背积水又增加了水压力，墙的设计和施工并未考虑这部分压力，因而造成许多挡土墙墙体滑动倾斜、开裂甚至倒塌现象。此类挡土墙病害的预防一是要防止地面水的渗透；二是要选择透水性良好的墙背填料并保障泄水孔畅通。有些路堑挖方或半填半挖路段含水层接近路基顶面或被路堑边坡切断，而挡土墙的设计中容易忽略地质条件的变化，多数挡土墙的基础埋深较浅，基底位于冻结线以上，墙背未做必要的引排水设施，冬季排水不畅，一是引起墙背土体冻胀加大压力；二是在基底两侧产生不等的向上冻胀力，造成墙体变形；另外到次年春天地基解冻时还会引起不均匀沉降，造成墙体裂缝，顶面鼓包等病害。此类病害的预防主要是要根据地质条件设计基础埋深，墙背回填选择冻胀危害较小的填料。沿河挡土墙冲刷破坏。沿河挡土墙病害最大的要算水毁了，其主要原因是基础埋深不够，当挡土墙受洪水冲击时，在挡土墙处产生环流，形成较大冲刷，如果基础埋深不够，必然会造成基底掏空，挡土墙倒塌的事故。如果挡土墙能够直接放在岩基上，特别是在稳定河段上河槽狭窄，水流湍急，挡土墙直接建在岩基上是必要的，否则就应进行合理的冲刷计算，确定切实可行的基础埋置浓度。7(三)后期养护重力式挡土墙的及时养护和维修在其生命周期当中扮演重要角色，当病害发生初期，若不认真检查，很难及时发现，也就不能及时进行养护、修补；或者发现后，未能准确找出真正病害原因，而采取不正确的处治方法，殆误时机，导致严重病害的发生。五、重力式挡土墙安全问题的防治针对重力式挡土墙的上述安全问题，可以从以下几个方面入手来进行预防和治理：(一)设计的合理性 挡土墙设计是否经济合理，关键是正确地计算土压力，确定土压力的大小、方向与分布。土压力计算是一个十分复杂的问题，它涉及墙身、填土与地基三者之间的共同作用。计算土压力的理论和方法很多，库伦理论和公式是目前应用最广的土压力计算方法。在重力式挡土墙设计中，传统的设计方法是安全系数法。这一方法把土看作是具有某种“平均”性质的“均质”材料，将土工参数的各种指标、各种参数定值化，并选用一定的数学模式来进行计算。由于把那些未