山区公路挡土墙设计浅析.doc

1 山区公路挡土墙设计浅析摘要: 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。关键词: 山区公路挡土墙设计土压力库伦理论稳定截面强度措施 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。 2 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 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 3 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。 设计参数的选取 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ψ参考值土的种类块石 4 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( °) 45 5 40 35 30 26 14-21 表2 填料标准容重 6 土的种类砾石、碎石、砾质土砂、砂质土粉土、粘性土(ω l50% ) 石灰土(石灰 10% ) 粉煤灰 7 容重( KN/m3 ) 20 19 18 18 15 墙背摩擦角填土与墙背间的摩擦角δ应根据墙背的粗糙程度及排水条件确定。山区公路中, 对于浆砌片 8 石墙体、排水条件良好,均可采用δ=ψ/2。 基底摩擦系数基底摩擦系数μ应依据基底粗糙程度、排水条件和土质确定。 地基容许承载力地基容许承载力可按照《公路设计手册· 路基》及有关设计规范规定选取。 建筑材料的容重根据有关设计规范规定选取。 砌体的容许应力和设计强度根据有关设计规范规定选取。 砼的容许应力和设计强度根据有关设计规范规定选取。 3 挡土墙的选型 材料选择浆砌片石挡土墙取材容易, 施工简便, 适用范围比较广泛。 9 山区公路中,石料资源较为丰富,在挡土墙高≤ 10 米时,因地制宜, 采用浆砌片石砌筑, 可以较好地满足经济、安全方面的要求。 截面形式选择根据挡土墙结构类型及其特点分析, 当墙高< 5时, 采用重力式挡土墙,可以发挥其形式简单,施工方便的优势。同时, 由于山区公路地面横坡比较陡峭, 若采用仰斜式挡土墙, 会过多增加墙高, 断面增大, 造成浪费, 采用俯斜式挡土墙会比较经济合理。一般在路堑墙、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。当墙高≥5且地基条件较好时, 采用衡重式挡土墙, 可以有效地减小截面, 节省材料。 位置选择在挖方边坡比较陡峭时, 采用路堑挡土墙, 可以降低边坡高度, 减少山坡开挖, 避免破坏山体平衡; 在地质条件不良情况下,还可以支挡可能坍滑的山坡土体。对于采用路肩挡土墙或路堤挡土墙,应结合具体条件考 10 虑, 必要时应作技术经济比较。因为路堤挡土墙承受荷载较大, 受力条件较为不利, 截面尺寸也较大, 所以录路堤墙与路肩墙的墙高或截面污工数量较为接近,基础情况相仿时, 采用路肩墙比较有利。 4 土压力的计算挡土墙设计的经济合理, 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。由于库伦理论概念清析, 计算简单, 适用范围较广, 可适用不同墙背坡度和粗糙度、不同墙后填土表面形状和荷载作用情况下的主动土压力计算,且一般情况下计算结果均能满足工程要求, 因此库伦理论和公式是目前应