【路基防护挡土墙施工方法概述6700字】

路基防护挡土墙施工方法概述挡土墙是一种用于支撑自然边坡或人工填土边坡以保持土壤稳定的建筑。广泛用于路堤填筑或路堑边坡、桥台、隧道洞口、河岸等的支护。。1.挡土墙的分类根据挡土墙的位置，挡土墙可分为路堑墙、路堤墙、路肩墙和山坡墙，如图2-24所示。切割墙设置在切割边坡的底部，主要用于支撑开挖后无法自行稳定的边坡，同时可以减少开挖量，降低开挖边坡的高度，如图2-24(a)所示。路堤墙或路肩墙设置在高填方路堤或陡坡路堤下方，如图2-24(b)和(c)所示，可以防止路基边坡或基底滑动，保证路基稳定，缩小填方坡脚，减少填方量，减少拆除和占地，保护线路附近已有的重要建筑物。在河岸和水库堤防上设置挡土墙，可以防止水流对路基的侵蚀和侵蚀，也是减少河床压缩或占用较少库容的有效措施，如图2-24(d)所示。山坡墙设置在路堑或路堤上方以支撑山坡。图2-24挡土墙的分类根据挡土墙的结构形式，挡土墙可分为重力式挡土墙、锚固式挡土墙、薄壁式挡土墙和加筋土挡土墙。根据挡土墙的材料，挡土墙可分为石材挡土墙、混凝土挡土墙、钢筋混凝土挡土墙、钢板挡土墙等。2.挡土墙的基本构造挡土墙各部分名称如图2-25(c)所示。靠近填方(或山)的一侧为墙背，暴露的一侧为墙面(也称墙胸)。墙面与墙底的交点线为墙趾，墙背与墙底的交点线为墙踵，墙背与铅垂线的交点角为墙背倾角α。墙背的倾角方向，比照面向外侧站立的人的俯仰情况，分俯斜、仰斜和垂直三种。墙背向外侧倾斜时，为俯斜墙背，如图2-25(c)所示,α为正；墙背向填土一侧倾斜时，为仰斜墙背，如图2-25(a)所示，α为负；墙背铅垂时，为垂直墙背，如图2-25(b)所示，α为零。如果墙背具有单一坡度，称为直线形墙背；若多于一个坡度，则称为折线形墙背。图2-25挡土墙的基本构造3.各类挡土墙的特点及适用范围（1）重力式挡土墙重力式挡土墙是指依靠墙身自重抵抗土体侧压力来维持其稳定的挡土墙。一般来说，它是用一块块的石头建造的，有时在缺乏石头的地区用混凝土建造。重力式挡土墙因其形式简单、施工方便、就地取材、适应性强而得到广泛应用。但是，施工中存在大量的脏工，对基础的承载能力要求较高。适用于一般地区、洪涝地区、地震地区的路堤、路堑等支护工程。墙体高度不超过12m，干式挡土墙高度不超过6m。高速公路和一级公路不应使用数千堵挡土墙。（2）锚定式挡土墙锚杆挡土墙通常包括锚杆式和锚板式。锚式挡土墙是一种轻型挡土墙(图2-26)，主要由预制钢筋混凝土柱和挡土板组成，与水平或倾斜的钢锚组合而成。锚杆的一端与立柱连接，另一端锚固在山坡深处的稳定岩层或土层中。墙背侧的压力通过挡土板传递到柱上，墙靠锚杆与岩体之间的锚固力，即锚杆的拔出力来稳定。适用于墙高大、缺石或基础开挖和锚固条件困难的路基挡土墙，一般多用于路堑挡土墙。图2-26锚杆式挡土墙示意图锚板挡土墙是指由钢筋混凝土墙板、拉杆、锚板和它们之间的填土组成的组合式支挡结构。与锚杆不同的是，锚杆的锚固端改为锚板，埋在墙后填料内部的稳定层中，侧向压力由锚板产生的拔出力抵抗，保持墙的稳定。适用于缺石地区的肩墙或堤墙，但不宜建在滑坡、崩塌、软土和膨胀土地区。锚固式挡土墙的特点是构件截面小，节省工程量，不受地基承载力、预制构件的限制，有利于实现结构轻量化和施工机械化。（3）加筋土挡土墙加筋土挡土墙是由填土、填土中布置的拉筋条以及墙面板三部分组成的。在垂直于墙面的方向，按一定间隔和高度水平地放置拉筋材料，然后填土压实，通过填土与拉筋间的摩擦作用，把土的侧压力传给拉筋，从而稳定土体。拉筋材料通常为镀锌薄钢带、铝合金、高强塑料及合成纤维等。墙面板一般用混凝土预制，也可采用半圆形铝板。加筋土挡土墙是一种柔性结构，具有对基础变形适应性强、建筑高度大、省力、节材、施工方便快捷等特点。适用于一般地区的肩挡土墙、路堤挡土墙，但不宜建在滑坡、水蚀、崩塌等不利地质地段。高速公路、一级公路的围墙高度不得大于12m，二级公路和二级以下公路的围墙高度不得大于20m。采用多层墙体时，各墙体高度不应超过10m，上下墙体之间应设置不小于2m的平台。（4）薄壁式挡土墙薄壁挡土墙属于钢筋混凝土结构，可分为悬臂式和扶壁式。悬臂式挡土墙是由三根钢筋混凝土悬臂构件:立墙、趾板和后跟板组成的挡土墙。扶壁挡土墙是指在悬臂式挡土墙的立墙上按一定间隔增加扶壁(肋板)，将立墙与后跟板连接起来的挡土墙。薄壁挡土墙结构的稳定性不取决于其自重，而主要取决于在后跟板上的填充重量。它们具有截面尺寸小、自重轻、可建在薄弱基础上的优点。适用于城市、缺石地区和地基承载力低的填筑地段。墙高，悬臂式不应超过5m，扶壁式不超过15m。其缺点是需耗用一定数量的水泥和钢筋，施工工艺较为复杂。（5）桩板式挡土墙桩板挡土墙由钢筋混凝土锚杆桩和挡土板组成。利用深埋锚杆段的锚固效应和被动阻力抵抗侧土压力，维持挡土墙的稳定性。适用于表土薄、强风化层的均质岩石基础，挡土墙高度高，也可用于地震地区切割或路堤支护或滑坡等特殊路段的处理。此外，还有垛式（又称框架式）挡土墙和柱板式挡土墙等。4.重力式挡土墙的构造与施工常用的重力式挡土墙一般由墙体、基础、排水设施和伸缩缝组成。（1）墙身1)墙背重力式挡土墙的墙背可制成倾斜、垂直、倾斜、凸折线、平衡重式等形式(图2-27)。斜墙背面的土压力较小，因此墙体的截面是经济的。用于截墙时，墙体与开挖面边坡吻合较好，因此开挖量和回填量均较小。但当墙趾处地面横坡较陡时，墙体增大，横截面增大。因此，斜墙后侧适用于墙趾处地面平坦的截墙、肩墙或路堤墙。斜墙背面的坡度不宜慢于1:0.3，以避免施工困难。图2-27重力式挡土墙的墙背断面形式示意图斜墙背面的土压力比较大。当地面横坡较陡时，倾斜挡土墙可采用较陡的墙面，以降低墙体高度。斜壁背也可做成台阶状，以增加壁背与填料之间的摩擦。垂直墙背的特点介于倾斜墙背和倾斜墙背之间。凸折线墙背体系将倾斜挡土墙的上墙背改为倾斜，减少上段尺寸，主要用于截墙和肩墙。配重墙上下墙之间设有配重平台，墙面采用陡峭的墙面。适用于陡峭山区地形的肩墙、路堤墙，也可用于截墙。上墙背坡为1:(0.250.45)，下墙背约为1:0.25，上下墙墙高比一般为2:3。2)墙面一般墙面平整，其坡度应与墙背坡度相协调。墙坡直接影响挡土墙的高度。所以当地面横坡较陡时，墙的坡度一般为1:(0.050.20)，低墙可以采用陡墙；1:(0.200.35)平地一般经济。3)墙顶浆砌挡土墙墙顶最小宽度不小于50厘米，干砌不小于60厘米。一般情况下，砂浆肩墙的顶部应由40厘米厚的粗石或混凝土制成。不做顶帽的话，路堤墙和路堑墙的顶部要用大石块砌成，用砂浆勾缝，或者用5号砂浆抹平顶面，厚2cm。干砌挡土墙顶部50cm范围内应使用25#砂浆，以增加墙的稳定性。干砌石挡土墙的高度一般不应超过6m。4)护栏为保证交通安全，在陡峭地形或过高的肩墙顶部应设置护栏。为保持土石路肩的最小宽度，二级、四级道路护栏内侧边缘与路面边缘的距离不小于0.75m，四级道路不小于0.5m。（2）基础地基不良和基础处理不当，往往会引起挡土墙的破坏，因此必须重视挡土墙的基础设计与施工，应对地基的地质条件进行详细调查，并据此确定适宜的基础类型与埋置深度。1)基础类型绝大多数挡土墙，都直接修筑在天然地基上。当地基的承载力不足,地形平坦,墙体高,为了减少地基的压应力,增加稳定反对推翻,基金会往往扩大,脚趾和脚跟的墙是一步步扩大的,或两侧同时加宽，以增加轴承面积。当基础压应力超过基础承载力时，拓宽值较大。为避免加宽部分台阶过高，可采用钢筋混凝土楼板，其厚度由剪力和主拉应力控制。当地基是软土地层(如淤泥、软粘土等),材料,如砾石、碎石、渣或灰土可以用于替换和填充,以分散基础并使其均匀的压应力传递给底层的软土地层。置换深度h2与基础埋设深度h1之和一般不超过5m，但淤泥、泥炭应较浅。当挡土墙建在陡坡上，基础完整稳定，硬岩对基础不产生侧压力时，设置台阶基础，以减少基坑开挖，节省砌体。如果有一个短的差距的基础上(如深沟等)或很难挖基础(水下施工等),可以使用拱形基金会,和石头拱圈用于交叉,然后建立了墙体,但土压力不宜过大，以免横向推力引起拱圈开裂。2)基础埋置深度对于土壤基础，地基埋深应满足以下要求:无冲刷时，应至少低于天然地面1米;如有冲刷，应至少低于冲刷线1m;受冻胀影响，应不低于冰点线下0.25m。当冻结深度超过lm、1.25m应使用时，但地下室应采用一定厚度的砾石或碎石垫层夯实，垫层底面应不低于冻结线以下0.25m。砂砾、砂砾及砂土地基，不论冻胀与否，但地基埋深不得小于1m。对于岩石地基，应除去表层风化层。当风化层太厚不能完全清除时，可根据基础的风化程度及其允许承载力，将地下室埋在风化层中。当墙趾前地面横坡较大时，应留出足够宽度的翻领(从趾到地面横坡的水平距离)，以防止基础受剪破坏。当挡土墙位于不良地质区域和滑动面可能出现在地基土,抗滑稳定的基础应该检查,表面和底部基础应该埋在滑动面,或其他措施应采取防止滑动的挡土墙。（3）排水设施挡土墙应配备排水设施，以排出墙后的土壤，防止地下渗水，并防止墙后的水形成静水压力，减少寒冷地区回填土的冻胀压力，消除黏性土填料浸水后的膨胀压力。排水措施主要包括:设置地面排水沟，排出地下水;回填土顶面夯实，地面松土，防止雨水和地下水渗入地面，必要时加铺;在截割挡土墙趾前侧沟进行铺装加固，防止侧沟水渗入基础;设置墙体排水孔，将水排至墙体后方。灌浆砌块(块)石墙体应在墙前地面上方设置排水孔(图2-28)。当墙高时，可以在墙的上部增加排水孔。排水孔一般为5厘米×10厘米、1厘米×10厘米、15厘米×20厘米的方孔或直径为5〜10cm.的圆孔孔距一般为2〜3m，淹没式挡土墙的孔距一般为1。01.5m，干旱地区可适当增加，孔洞上下交错。下排水孔出口应高出墙前地面0.3m如果是截墙，应高出边沟水位0.3m如为淹没式挡土墙，应高出正常水位0.3m。为防止水分渗入地基，应在下排水孔进水口底部铺设30cm厚的粘土防水层。排水孔进水口处应设置粗粒过滤层，以免堵塞通道。当墙背填土透水性差或可能发生冻胀时，应在最低的排水孔排出。干式挡土墙是透水的，所以没有排水孔。图2-28泄水孔及排水层示意图（4）沉降缝与伸缩缝为避免基础不均匀沉降引起墙体开裂，应根据地质条件的变化和墙体高度、墙体截面的变化设置沉降缝。为防止砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝，应设置伸缩缝。在设计中，沉降缝和伸缩缝一般结合在一起，沿路线方向间隔10~15m设置，两者兼有。缝宽2~3cm，一般可用水泥充填。但在渗水较大、填充物容易流失或冻结破坏严重的地区，应采用沥青筋或涂沥青木材等弹性材料，填充物深度不应小于0.15m。当墙后有截石或填石路堤时，可设置空缝。干砌挡土墙采用砌砖或砌石，接缝两侧应选用平石砌筑，使接缝垂直。（5）砌石挡土墙的施工要点1)石料规格和质量应符合规定要求。石料应强韧、密实、坚固与耐久，质地适当细致，色泽均匀，无风化剥落和裂纹及结构缺陷。石料等级应符合设计图纸规定。石料不得含有妨碍砂浆的正常黏结或有损于外露面外观的污泥、油质或其他有害物质。砂浆强度等级应符合设计图纸规定。砂浆强度等级系指其标准试件在温度20℃±3℃、相对湿度不小于90%的环境中养生28d，经抗压试验所得的极限抗压强度（MPa)。2)熟悉设计图纸。3)砌筑时必须两面立杆挂线，并经常检查校正，确保各部尺寸符合要求。4)砌筑基础时，如有渗透水或为软弱地基时，应及时先采取有效措施进行处理，合格后方可施工砌筑。5)注意沿墙长度方向地面有纵坡时，应沿纵向按规定要求做成台阶。6)砌筑基础的第一层时，如基底为基岩或混凝土基础，应清洗其表面，保持表面湿润，坐浆砌筑。若中断后再行砌筑，应将砌层表面加以清扫和湿润。7)砌体应分层用泥浆铺设。铺设上层时，下层不得振动，不得将石块投掷、滚动、翻倒或敲击已建成的砌体。砌筑完成后，应注意勾缝。8)工作段的位置应在伸缩缝和沉降缝处，各段的横缝应一致。分段敷设时，相邻分段的高差不应超过1.2m。9)认真做好回填，并达到规定要求；沉降缝、伸缩缝、防水层、泄水孔等应仔细施工，按规定要求达到质量标准。5.挡土墙稳定性验算（1）作用在挡土墙上的力系确定挡土墙的受力体系是挡土墙设计的关键，而挡土墙设计中主要确定土压力。作用在挡土墙上的力体系根据其作用性质可分为主力体系、附加力体系和特种力体系。1)主要力系主要受力体系是经常作用在挡土墙上的各种力，如图2-29所示，其中包括：图2-29作用于挡土墙的主要力系①挡住上墙自重g和墙上荷载；②墙后土的主动土压力ea(包括作用在墙后填料破碎棱柱体上的荷载，称为超载)；③基座的法向反作用力n和摩擦力t；④墙前土的被动土压力Ep。对于淹没式挡土墙，正常水位时的静水压力和浮力也应包括在主力系统中。2)附加力系附加力系是按季节作用在挡土墙上的各种力，如静水压力和浮力、动水压力、波浪冲击力、冻胀压力和冰压等。。3)特殊力特种部队是偶发力量，如地震力、建筑荷载、水流中漂浮物的冲击力等。各种力的选择应根据挡土墙的具体工况和最不利组合作为设计依据。（2）稳定性验算1)抗滑稳定性验算为了确保挡土墙的抗滑稳定性,基础的能力抵抗的摩擦滑动的挡土墙土压力的作用下和其他负载应该检查,抗滑稳定系数和表达的,也就是说,抗滑力下滑力的比率。如图2-30所示，抗滑稳定系数Kc为：式中：G—作用在基础上的重力(千牛顿)，水下挡土墙的水下部分应包括在浮力中；ey——墙后主要动土压力的垂直分量(千牛顿)；ex--墙后主要动土压力的水平分量(千牛顿);μ—基底与地基间的摩擦系数；[Kc]—容许抗滑稳定系数。图2-30挡土墙的抗滑稳定若挡土墙的抗滑稳定验算不满足，则采取适当的措施以增加抗滑稳定性。其措施主要有：①采用斜基地。如图2-31所示，基底向内倾斜可以增加抗滑力，降低滑动力，从而增加抗滑稳定性。地下室倾斜，地基坡度不大于1:5;岩石地基坡度不大于1:3。图2-31倾斜基底示意图②采用榫的基础。如图2-32所示，挡土墙底面设置混凝土榫，并与基础整体连接。利用榫头前土体产生的被动土压力来提高挡土墙的抗滑稳定性。③更换基础土层，增加基础底部与基础之间的摩擦系数。④改变墙体截面形式和尺寸，增加竖向力体系。然而，简单地扩大截面尺寸并没有什么效果，也不经济。图2-32凸榫基础示意图2)抗倾覆稳定性验算为了保证挡土墙的抗倾覆稳定性，需要验算其抵抗墙体绕墙趾向外转动的倾覆能力，用抗倾覆稳定系数K0表示；即墙趾的总稳定力矩与总倾覆力矩之比。如图2-33所示，倾覆稳定系数K0为:式中：ZG——作用于墙顶的墙体重力、基础重力、基础填土重力和其他荷载的垂直力的重心到墙趾的距离(m)；Zx——墙后主要动土压力垂直分量到墙趾的距离(m)；ZY-从墙后主要动态土压力的水平分量到墙趾的距离(m);[K0]—容许抗倾覆稳定系数；其余符号意义同前。图2-33挡土墙的抗倾覆稳定示意图若挡土墙的抗倾覆稳定验算不满足，则采取适当的措施以增加抗倾覆稳定性。其措施主要有：①加宽墙头。如图2-34所示，墙趾加宽的作用是增加抗倾覆力矩的力臂，从而增加其抗倾覆稳定性。但是，当墙趾前的地面较陡时，墙趾会加宽太多，这将导致墙高和砌体体积显著增加。图2-34宽墙趾示意图②改变墙和背的坡度。如图2-35所示，改变陡墙背坡的坡度可以降低土压力，改变墙面的坡度可以增加抗倾覆力矩的力臂。但是，如果墙趾前的地面很陡，改变平缓的坡度会导致基础向外移动，增加墙高。图2-35改变胸坡和背坡示意图③改变墙截面的形状。不同的墙段稳定性