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1、题 目： 桩板式路堑挡土墙设计 文献综述：1 概述1.1 兰渝铁路及其兰广段概述兰渝铁路线路全长 820 公里，全线为新建双线电气化铁路，支线部分为单线，线路等级为国铁级 ,项目估算总投资 774 亿元，建设工期为 6 年。兰渝铁路建成后，兰州与重庆的铁路运输距离将由 1466 公里，缩短至 820 公里，客车运行时间缩短为 6.5 小时。自兰州枢纽兰 州 东 站引出，溯宛川河谷经金崖、杨家川，跨渭 河 经渭源至大草滩，以隧道群穿越渭河与洮 河 分水岭；经岷县穿越黄 河 与长 江 分水岭，而后线路靠山取直以隧道群避开岷县至陇 南 之间的崩塌、滑坡、泥 石 流 等不良地质地段；沿小岷江、白 龙
2、江 东岸至陇南市，避宝 珠 寺 等梯级电站，以 29.7公里长隧道穿越西秦 岭 ，于洛塘河 东 岸以隧道穿越裕河、毛寨省级自然保护区南缘至广 元 市 ；经苍溪沿嘉 陵 江 东岸行进，通过阆中、南部、南充、武 胜 至重庆枢纽。 2008 年 8 月 1 日，兰渝铁路西秦岭隧道作为全线的先行工程完成招标并开工，标志着兰渝铁路的动工兴建。兰渝铁路兰广段为重要施工路段,本段线路由北向南分别经过黄土高原、秦岭高中山区两大地貌单元。兰州至渭源段属黄土高原区,由河谷阶地,黄土台塬、梁、峁及局部基岩孤丘低中山组成,高程在1 500 2 700 m 之间,相对高差200 350m,总体北高南低;渭源至广元属秦岭
3、高中山区,由西秦岭、岷山、摩天岭及龙门山等次一级地貌单元组成。由于其所经过的地形地貌复杂,路堑的边坡设计及施工在该工程整体设计中显得尤为重要.1.2 路基边坡概述在路堤的路肩边缘以下和路堑路基面两侧的侧沟外,因填挖而形的斜坡面称为路基边坡.路堤面坡度因填土高度而定.1.3 桩板式挡土墙概述桩板式挡土墙系钢筋混凝土结构，由桩及桩间的挡土板两部分组成，利用桩深埋部分的锚固段的锚固作用和被动上抗力维护挡土墙的稳定。桩板式挡土墙适宜于土压力大，墙高超过一般挡土墙限制的情况，地基强度的不足可由桩的埋深得到补偿。桩板式挡土墙可作为路堑、路肩和路堤挡土墙使用，也可用于治理中小型滑坡，多用于表土及强风化层较薄
4、的均匀岩石地基上，其基岩的饱水无侧限抗压强度须人于20MPa，岩石完整系数应大于06。由于土的弹性抗力较小，设置桩板式挡土墙后，桩顶处可能产生较大的水平位移或转动，因而一般不宜用于土质地基。桩板式挡土墙作路堑墙时，先设置桩，后开挖路基，挡土板上而下安装,既可保征施工安全，又可减少开挖工程量。2铁路路基支挡结构的发展历程及研究现状2.1 发展历程长期以来, 重力式挡土墙在铁路路基支挡工程中占有主导地位。由于截面大、坛工数量多、施工进度慢等不足, 重力式挡土墙在地形困难、石料缺乏地区应用不便。当土质边坡高度大于一、石质边坡高度大于手时, 重力式挡土墙与桩锚体系档土结构相比, 其稳定性、安全性等方面
5、均显不足。因此,中国铁路路基设计人员结合多项工程的科研试验, 发展了各种类型的新型支挡结构, 并将相关科研成果纳入铁路路基支挡结构设计规范,使中国铁路路基支挡结构形式从过去单纯靠重力维持平衡的挡土墙, 发展为采用支撑、土筋复合结构以及锚固技术等多种新型、轻型支挡的新技术。这些新型支挡结构轻, 施工快捷, 便于预制和机械化施工, 节省材料和劳动力, 造价较低。2.2 研究成果与现状(1) 短卸荷板式挡土墙20世纪50年代, 为适应中国西南山区地形陡峻的特点, 出现了独创的衡重式挡土墙。衡重式挡土墙是中国山区铁路应用较广泛的一种挡土墙形式。与以往的重力式挡土墙相比, 衡重式挡土墙可节省大量圬工.但
6、当挡土墙较高时, 墙身截面仍旧很大, 因此, 又出现了一种改进型的结构形式一一短卸荷板式挡土墙。短卸荷板式挡土墙由上、下墙和卸荷板组成, 在地基承载力较高的情况下, 短卸荷板式挡土墙增加了全墙的抗倾覆稳定性。短卸荷板式挡土墙的卸荷板长度可以任意调整, 使其基底偏心距接近零, 基底应力分布比较均匀.(2) 抗滑桩抗滑桩又称锚固桩,主要作用是整治滑坡, 由中国铁路部门始创于20世纪60年代的成昆铁路, 后来在诸多线路的建设中得到推广应用, 并逐渐完善。抗滑桩主要是依靠桩的强度、滑面以下锚固部分桩周岩土的弹性抗力来平衡滑面以上滑体剩余下滑力, 使滑坡保持稳定。抗滑桩的计算理论由早期的单纯抗剪理论发展
7、为静力平衡法、布鲁姆法、弹性地基梁法、链杆法、混合法等, 其中弹性地基梁法是抗滑桩设计的常用方法。抗滑桩的特点是可灵活选择桩位, 既可单独使用又可与其他工程配合使用, 施工方便、工作面多、挖方量小、工期短、收效快、对滑体扰动小.(3) 预应力锚索中国铁路系统自20世纪80年代开始将预应力锚索结构应用于路基边坡加固防护工程中,1987年, 在宝成线首次采用预应力锚索加固危岩边坡, 获得成功。此后, 在内昆铁路、福建梅剑铁路、南昆铁路等工程中, 均采用预应力锚索整治滑坡或加固处于临界平衡状态的开裂边坡。预应力锚索是通过锚索施加张拉力以加固岩土, 使其达到稳定状态或改善内部应力状况的支档结构。在处理
8、山体滑坡中, 能够充分利用岩体自身强度和自承能力, 大大减轻结构自重,节省工程材料, 是高效和经济的加固技术。(4)悬臂式和扶壁式挡土墙悬臂式和扶壁式挡土墙在国外已广泛采用。中国铁路行业为了推广这种支挡结构, 于20世纪90年代专门编制了一般地区悬臂式路堤挡土墙标准设计图, 加速了该结构在铁路路基工程中的推广应用,悬臂式和扶壁式挡土墙是一种轻型支挡建筑物。它依靠墙身自重和墙底板以上填筑土体包括荷载的重力维持挡土墙的稳定, 其主要特点是厚度小、自重轻, 适用于石料缺乏和地基承载力较低的填方地段。悬臂式和扶壁式挡土墙的缺点是耗费钢材、水泥较多, 施工技术要求较高。(5)加筋土挡土墙加筋土挡土墙是利
9、用加筋土技术修建的支挡结构物。加筋土是一种在土中加入拉筋的复合土, 它利用拉筋与土之间的摩擦作用, 把土的侧压力削减到土体中, 改善土体的变形条件并提高土体的工程性能, 从而达到稳定土体的目的。加筋土挡土墙由填料、在填料中布置的拉筋以及墙面板三部分组成.(6)桩板式挡土墙20世纪70年代初, 在枝柳线上首先将桩板式挡土墙图应用到路堑中, 接着在内昆、京九等线上应用到路堤中。桩板式挡土墙是由锚固桩发展而来的, 按其结构形式分为悬臂式桩板挡土墙、锚索杆桩板墙、锚拉式桩板墙.在本工程中,根据地质地貌特征及工程需求,选定桩板式路堑挡土墙为路基支挡结构.其主要优点为：在开挖基坑前主要受力结构挖空桩已经形
10、成，然后在开挖过程中，逐步形成完整的桩板式挡土墙，这点是普通挡土墙所不具备的；当地基强度不足时，可由加深桩的埋深得到补偿。3 桩板式路堑挡土墙的基本研究方法桩板式挡土墙由钢筋混凝土的桩和板组成，桩的截面一般取为矩形，根据需要也可为圆形或其他形状，板可采用槽形板，也可采用空心板，桩板式挡土墙的计算原理与悬臂式抗滑桩的计算原理基本相同，主要分以下几个方面：3.1 一般规定3.11桩板式挡土墙适用于一般地区、漫水地区和地震区的路壁和路堤，也可用于滑坡等特殊路基的支挡结构设计，设计使用年限为60年.3.12桩板式挡土墙的桩间距、桩长和截面尺寸应综合考虑确定。桩的自由悬臂长度不宜大于15m，桩的截面尺寸
11、不宜小于1.25m，截面形式可采用矩形或T形。桩间距宜为58m。桩板墙顶位移应小于桩悬臂端长度的1/100，且不宜大于10cm。3.13 锚固桩的设置应满足下列要求:1 桩应锚固在稳定的地层中;2 确保桩后土体不越过桩顶或从桩间滑走;3 不应产生新的深层滑动。3.14 加锚索(杆)的锚固桩应保证桩与锚索(杆)的变形协调。3.15 锚固桩之间应设置挡土板或其他措施维持岩(土)体稳定。3.2 压力计算3.21 墙后土压力（包括列车荷载引起的土压力） 的计算，桩后土压力与一般挡土墙的土压力计算方法相同，挡土墙在施工期间发生的位移，作用在墙背后主动土压力，一般可按库仑土压力公式进行计算。3.22 在滑
12、坡地段，则应按滑坡推力进行计算。3.23 桩和板的计算仅考虑墙背主动土压力的水平分力，主动土压力的竖向分力及墙前被动土压力一般忽略不计。3.3 设计荷载及计算3.31 桩板式挡土墙的计算荷载应包括活载和岩(土)体所产生的土压力或滑坡推力、水的浮力、地下水的渗透压力、地震力以及施工产生的临时荷载等。滑坡路基上的桩板式挡土墙应按滑坡推力和土压力的最不利者作为计算荷载。桩的重力可不计算。当桩的设计荷载为土压力时，附加安全系数为 1.11.2。当桩上设有锚索时，应按本规范第 12.2.3 条的规定进行设计。3.32 作用于墙背上岩土产生的土压力 可按库仑理论计算，轨道及列车荷载引起的土压力 可按弹性理
13、论计算，见图。 3.33 作用在桩上的荷载宽度可按其左右两相邻桩之间距离的一半计算，作用在挡土板上的荷载宽度可按板的计算跨度计算。桩间挡土板上的压力可根据桩间岩(土)体的稳定情况和挡土板的设置方式按全部岩(土)体压力或按部分岩(土)体压力计算。3.34 锚固点以下的桩身变位和内力，应根据锚固点处的弯矩、剪力和地基的弹性抗力进行计算，计算时可不计桩侧摩阻力。桩的宽度可按下式计算:Bp=b+l(11.2.4)式中 Bp 一一桩的宽度(m);b 一矩形桩的设计宽度(m)。3.35 锚固桩桩底支承应结合地层情况和桩底嵌固深度采用自由端或铰支端。3.36 地面处桩的水平位移不宜大于 10mm，且侧壁应力
14、不应大于地层的横向容许承载力。否则，地层上部应采取适当的加固措施，或增加桩的埋深和加大桩的截面积。3.37 路堤(肩)中的锚索(杆)桩板式挡土墙，应避免填料下沉所产生的锚索(杆)次应力。3.38 锚索(杆)可按容许应力法计算，桩和挡土板的混凝土结构应按现行国家标准混凝土结构设计规范(GB50010)计算。钢筋混凝土桩的荷载分项系数飞为 1.351.50，桩荷载的变异性大时应取大值，变异性小时应取小值;挡土板的荷载分项系数 p 为 1.35。3.39 计算锚固桩桩身截面强度，当无特殊要求时，可不作最大裂缝宽度验算。在腐蚀性环境作用下，应进行最大裂缝宽度验算，最大裂缝宽度值可适当放宽，并采用适当的
15、防腐附加措施。有牛腿的桩，除检算强度以外，尚应作牛腿的裂缝宽度验算。挡土板应作最大裂缝宽度验算。3.4 构造要求3.41 锚固桩和挡士板的混凝土强度等级不宜低于 C30，桩身中主筋宜采用 HRB400，箍筋和挡土板中的主筋可采用 HRB335 钢或 HRB400 钢。灌注锚索(杆)孔的水泥(砂)浆强度等级不宜低于 M30。3.42 锚固桩配筋的要求应按本规范第 10.3 节的有关规定办理。3.43 设牛腿的锚固桩，牛腿的高度不宜小于 40cm，宽度不宜小于30cm。3.44 当采用拱型挡土板时，不宜采用素混凝土，应沿径向和环向配置一定数量的构造钢筋，构造钢筋间距不宜大于 250mm，直径不宜小
16、于10mm。3.45 桩上设置钢筋锚杆时，一根锚杆不宜多于 3 根钢筋，钢筋直径不宜大于 32mm。3.5 动态设计 指根据现场实际情况不断对整个边坡设计进行完善和补充。在实际工程中，由于山区地质情况复杂多变，地质勘察报告准确性的保准率较低，地质勘察报告可能会与实际地质情况不符甚至差距较大，故规范明确提出边坡工程的设计宜采用动态设计法。对地质情况复杂的一级边坡，设计时应结合边坡地质勘察报告，因地制宜，做好边坡设计方案比选，提请业主及相关专家评审，在此基础上再进行边坡挡墙的设计。在施工开挖中应补充进行必要的施工勘察，核对原地质勘察结论，设计人员应及时掌握施工开挖揭示的真实地质状况、施工情况及变形监测等信息，及时对原设计进行校核、修改和补充。 对桩板式挡墙进行动态设计，要根据每根桩开挖时揭示的地质状况对桩身入土深度、桩身配筋等进行必要的调整，当以上调整不能满足要求时可在桩身上部施加锚索来改善桩身受力和变形。4 桩板式挡土墙目
