山区公路挡土墙设计浅析.doc

山区公路挡土墙设计浅析 简介： 挡土墙是公路工程中广泛采用的一种构造物，特别在山区公路中，应用更为广泛。本文主要介绍采用容许应力法进行挡土墙设计的情况，分析山区公路挡土墙设计中的重点问题，并提出了较为合理可行的建议与措施。关键字：山区公路 挡土墙设计 土压力 库伦理论 稳定 1前言公路挡土墙是用来支承路基填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳的一种构造物。在路基工程中，挡土墙可用以稳定路堤和路堑边坡，减少土石方工程量和占地面积，防止水流冲刷路基，并经常用于整治坍方、滑坡等路基病害。挡土墙的形式多种多样，按其结构特点，可分为：石砌重力式、石砌衡重式、加筋土轻型式、砼半重力式、钢筋砼悬臂式和扶壁式、柱板式、锚杆式、锚定板式及垛式等类型；按其中路基横断面上的位置，又可分：路肩墙、路堤墙及路堑墙；按所处的环境条件，又可分为：一般地区挡墙、浸水地区挡土墙及地震地区挡土墙。考虑挡土墙设计方案时，应与其他工程方案进行技术经济比较，分析其技术的可行性、可靠性及经济的合理性，然后才确定设计方案，并根据实际情况进行挡土墙的选型。在山区公路中，由于地形条件更为复杂，地势更为陡峭，因此，挡土墙的应用更为广泛。近几年来，笔者参加了二十多段、共三百多公里的山区公路（二、三级）的设计，主要负责路基防护工程，特别是挡土墙的设计，对山区公路挡土墙的设计积累了一定的经验与体会，在此提出，仅供同类工程设计时参考。2挡土墙设计的基础资料及设计参数2.1基础资料挡土墙设计时，必须具备以下资料：路线平面图、纵断面图、横断面图，地质资料（包括工程地质勘察报告、工程物探报告），地震勘探报告，水文资料，总体设计资料及构造物一览表等。2.2设计参数的选取2.2.1 墙背填料的物理力学性质 对于山岭重丘二、三级公路的挡土墙设计，当缺乏试验数据时，填料的计算内摩擦角及容重可参照表1及表2选用：表1 填料内摩擦角参考值土的种类块石大卵石、碎石类土小卵石、砾石、粗砂、石屑中、细砂、砂质土粉砂粘土内摩擦角（）454035302614-21表2 填料标准容重土的种类砾石、碎石、砾质土砂、砂质土粉土、粘性土（lb/6时，基底出现拉应力，考虑到一般情况下地基与基础间不能承受拉力，故不计拉力而按应力重分布计算基底最大拉应力：1=2（w+ey）/ 3zn若出现负偏心，则上式的zn改为（b-zn）。5.4 墙身截面强度验算通常选取一、两个截面进行验算。验算截面可选在基础底面、1/2墙高处或上下墙交界处等。墙身截面强度验算包括法向应力和剪应力的验算。剪应力包括水平剪应力和斜剪应力两种，重力式挡土墙只验算水平剪应力，而衡重式挡土墙还需进行斜截面剪应力的验算。6 采取措施完成了挡土墙截面设计及稳定、强度验算之后，必须采取必要的措施，以保证挡土墙的安全性。6.1 基础加固措施6.1.1 为减少基底压应力，增加抗倾覆的稳定性，在墙趾处伸出一台阶，以拓宽基底。墙趾台阶的宽度不小于20cm，台阶高宽比可采用3：2或2：1.6.1.2 地基为软弱土层时，可用砂砾、碎石、矿渣或灰土等质量较好的材料换填，以扩散基底压应力，满足设计要求。6.2 排水措施对于浆砌石挡土墙，应在墙前地面以上设置一排泄水孔。墙较高时，可在墙上部加设泄水孔。泄水孔采用1010cm的方孔或圆孔，孔眼间距23米，上下排泄水孔错开设置。泄水孔进水口应设置反滤材料。6.3 沉降缝与伸缩缝的设置为避免地基不均匀沉降引起墙身开裂，需按墙高和地基性质的变异，设置沉降缝，同时，为了减少圬工砌体因收缩硬化和温度化作用而产生裂缝，需设置伸缩缝。挡土墙的沉降缝和伸缩缝设置在一起，每隔1015m设置一道，缝宽23cm，自墙顶做至基底，缝内宜用沥青麻絮、沥青竹绒或涂以沥青的木板等具有弹性的材料，沿墙的内、外、顶三侧填塞，填塞深度不小于15cm.6.4 墙顶与路面的衔接当墙顶宽大于土路肩宽度时，挡土墙侵入土路肩部分应预留出相当于路面结构厚度部分以铺筑路面。6.5 车辆安全行驶保障措施对于路肩墙，其墙顶面以下50cm采用c20砼浇筑，并预埋钢筋，在其上设置防撞栏或防撞墙。7 材料要求7.1 石料须经过挑选，质地均匀，无裂缝，不易风化。7.2 石料的抗压强度应不低于30mpa.7.3 尽量采用较大的石料砌筑，块石应大致方正，其厚度不小于15cm，宽度和长度相应为厚度的1.52.0倍和1.53.0倍。7.4 采用7.5号砂浆砌筑，10号砂浆勾缝。8 设计体会8.1 设计参数的选取因用于计算主动土压力的库伦理论较适用于砂性土，而对于粘性土的压力计算会存在一定的误差，所以对于以粘性土做填料的挡土墙计算，设计参数如填料的内摩擦角等的取值应相对保守。由于库伦理论是一种简化的土压力计算方法，所以对于以砂性土做填料的挡土墙，设计参数也应根据实际情况取相对保守值。8.2 安全系数的选取对墙高6m的挡土墙，实际设计时建议将安全系数提高20%，以保证其安全性。8.3 墙面坡的选取出于美观和施工方便的考虑，一段挡土墙通常都采用一个墙面坡。对于山区公路挡土墙，采用较陡的墙面坡，可有效减小墙高，节省材料。一般情况下，重力式挡土墙（俯倾式）、衡重式挡土墙墙面坡取1：0.05，仰斜式挡土墙的墙面坡取1：0.25，均能满足设计要求。8.4 墙背坡的选取仰斜式挡土墙的墙背坡一般不超过1：0.3，具体结合开挖的临时边坡选取。俯斜式挡土墙的墙背坡一般取1：0.2，随着墙高增加，墙顶宽度相应增大。对于衡重式路肩挡土墙，当墙高8m时，上墙背坡取1：0.25，墙高8m而10m时，上墙背坡取1：0.3；下墙背坡取1：0.25.若为路堤墙，则上墙背坡应相应加大。8.5 设计控制重点对于俯斜式挡土墙，由于所受土压力较大，所以设计时应注意其稳定和抗倾覆的验算。对于衡重式挡土墙，一般较容易满足稳定要求，墙身断面的强度成为挡土墙设计中主要的控制指标，所以一定要采用高强度的材料砌筑。9 结束语公路挡土墙是路基防护工