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1、精选优质文档-倾情为你奉上路基边坡支挡设计理论与坡面防护技术摘 要为保证路基、路堑边坡的稳定性，就影响边坡稳定性的因素，从地质条件、气候环境条件及边坡高度等方面进行了分析，提出了不同的防护措施。关键词：路基 边坡 支挡 坡面 防护目录前言：路基边坡就广义来说是指在路基建设场地或其周边，由于路基的建设（开挖、填筑、采集填料或废方堆积等）施工所形成的人工边坡和对正常营运的安全或稳定有影响的自然边坡。路基边坡处理不当，一方面会发生边坡地质灾害，如落石、崩塌、滑坡等，影响公路安全营运；另一方面，由于植被及表土破坏或大量松散弃土，易引起水土流失、农田受淹、河流阻塞、水质污染等恶化环境事件发生。一 路基边
2、坡支挡设计理论1 路基边坡处治常用技术分析目前，路基边坡加固的类型一般分为辅助工程措施和主体工程措施。前者主要有边坡排水系统，通常是外截内排，坡面封闭，恢复植被，改变地形等辅助手段；后者主要是设置支挡结构，维持和恢复其自然力学平衡，常用的有重力式挡土墙、抗滑桩、锚杆挡土墙、土钉墙、锚喷网、板桩式挡土墙、预应力锚索、加筋挡墙等，在实际应用中，往往采用多种加固措施的组合。常见的有预应力锚索与抗滑桩的组合，简称锚拉抗滑桩；预应力锚索与绿化结合，简称格构地梁锚索等。1）放缓边坡。放缓边坡是边坡处治的常用措施之一，通常为首选措施。它的优点是施工简便、经济、安全可靠。边坡失稳破坏通常是由于边坡过高、坡度太
3、陡所致。通过削坡，削掉一部分边坡不稳定岩土体，使边坡坡度放缓，稳定性提高。2）支挡。支挡（挡墙、抗滑桩等）是边坡处治的基本措施。对于不稳定的边坡岩土体，使用支挡结构（挡墙、抗滑桩等）对其进行支挡，是一种较为可靠的处治手段。它的优点是可从根本上解决边坡的稳定性问题，达到根治的目的。3）加固主要包括：注浆加固，锚杆加固，土钉加固，预应力锚索加固等几种方式。4）防护。边坡防护包括植物防护和工程防护，其中工程防护主要有砌体封闭防护、喷射素混凝土防护和挂网锚喷防护。5）排水，截水沟。为防止边坡以外的水流进入坡体对坡面进行冲刷，影响边坡稳定性，通常在边坡外缘设置截水沟，以拦截坡外水流。2 支挡结构的发展和
4、展望支挡结构包括挡土墙、抗滑桩、预应力锚索等支撑和锚固结构，是用来支撑、加固填土或山坡土体，防止其坍滑以保持稳定的一种建筑物。在铁路、公路路基工程中，支挡结构被广泛应用于稳定路堤、路堑、隧道洞口以及桥梁两端的路基边坡等，主要用于承受土体侧向土压力。在水利、矿场、房屋建筑等工程中，支挡结构主要用于加固山坡、基坑边坡和河流岸壁。当以上工程或其他岩土工程遇到滑坡、崩塌、岩堆体、落石、泥石流等不良地质灾害时，支挡结构主要用于加固或拦挡不良地质体。支挡结构是岩土工程中的一个重要组成部分，随着我国国民经济水平的提高与基本建设的不断发展，以及支挡结构技术水平的提高和减少环境破坏、节约用地观念的加强等，支挡结
5、构在岩土工程中的使用越来越广泛，特别是在铁路、公路路基及建筑基础工程中所占的比重也越来越大。3 新型支挡结构设计计算理论的不断创新传统的重力式污工挡土墙的设计一般采用库仑土压力理论，当墙体向外倾斜变形使墙后土体达到主动土压力状态时，假定土中的主动土压滑动面为平面，按滑动土楔的极限平衡条件求算主动土压力（如果墙背坡俯斜较大，则按第二破裂面土压力公式计算）。当墙体向内倾斜变形使墙后土体达到被动土压力状态时，则按假定的平面或复合土压滑动面来计算被动土压力。新型支挡结构的不断出现，带动了对支挡结构设计理论的试验研究，加筋土挡土墙、锚定板挡土墙、土钉墙等复合型挡土墙都根据各种结构的特点进行了室内模型试验
6、和现场测试，对其墙背松弛区（或破裂面）和土压力提出了新的计算公式。而抗滑桩、土钉墙、预应力锚索等结构的大量推广应用，使得支结构与被支挡体之间已不能简单用极限平衡条件来解释，支挡结构与被支挡岩土体相互共同作用的机理开始得到比较深入的研究。例如，滑坡体和抗滑桩相互作用的位移机理，边坡开挖松弛区的弹性理论分析及数值分析、坡体与加固支挡结构相互作用机理等的研究，对进一步合理确定作用于支挡结构上的荷载以及合理进行新型支挡结构的内力分析具有非常积极的意义4 影响支挡结构长期稳定性的因素对于高陡边坡施加支挡结构处理后，由于自然营力、人为扰动以及坡体材料自身的特殊力学属性等原因，会使坡体逐渐出现体内剪应力增大
7、而软弱结构面等处抗剪强度降低的现象。于是坡体变形增加，对支挡结构的挤压作用增强，而要使坡体仍保持比较稳定的力学状态，支挡结构的抗力就必然会增加，从而造成其内力增大，向着结构破坏的方向发展，例如表现为锚索松弛很大，桩被推断等状况。进而使坡体的稳定性下降，于是发生灾害性的滑坡破坏。影响支挡结构长期稳定性，按影响坡体应力增加、强度降低的主要因素分析如下。4.1 影响坡体内剪应力增加的因素地震、爆坡、机械振动干扰、滑体饱水及其动静水压力都会使坡体内的剪应力增大，因而增加坡体变形量，致使作用于支挡结构上荷载增大，造成支挡加固后的坡体向不稳定方向发展，甚至达到一定程度后导致坡体滑动失稳。4.2 造成滑带岩
8、土体强度降低的因素（1）水因素。岩土体被水浸蚀后力学性质变差，强度指标降低。强度的降低通常表现为粘聚力急剧下降。而内摩擦角却降低较少。对这种软化作用反映最灵敏的地方就是坡体中的软弱结构面处，于是造成坡体抗滑能力下降对支挡结构就施加更火的荷载，使得坡体的稳定性减弱。（2）强度随时间的变化。对于岩土材料而言，其抗剪强度随时间而逐渐降低并趋于一稳定值在强度逐渐衰减的过程中，坡体中潜在滑面的抗滑能力就逐渐下降，同样对支挡结构施加了更大的荷载，不利于坡体稳定。此外，由于坡体中软弱结构面处的岩土体一般都表现为应变软化的性质，即当剪切变形达到一定值以后，岩土体的抗剪强度便随着变形的发展而逐渐减小，以致最终达
9、到残余强度之值，所以当加固支挡后的坡体的软弱结构面处的变形积累到一定程度后，其抗剪强度就会随着变形而逐渐降低，抗剪能力减弱，从而增加了作用于支挡结构上的荷载（坡体压力）。（3）锚索松弛。任何钢材都具有应力松弛特性，长期荷载作用下，受荷大小及环境温度的影响，由于钢绞线的徐变特性等原因，使得预应力锚索会出现应力松弛问题，松弛量一般随荷载增加而增大，随温度升高而升高。锚索的松弛会直接影响锚固效果。从而影响边坡的长期稳定。（4）锚索的预应力损失。预应力锚索结构在锚索张拉完成后，便进入了长期工作状态。随着时问的推移，受钢绞线的松弛、岩体蠕变、浆体徐变的影响，锚索中的张拉抗力会逐渐减小，从而影响预应力锚索
10、锚固支挡结构长期稳定性。5 常用支挡结构类型介绍5.1 重力式挡土墙1）依靠墙身自重承受土侧压力；2）一般用浆砌片石砌筑,在缺乏石料地区或墙身较高时也用混凝土灌注；3）形式简单,取材容易,施工简便；4）适用于一般地区,浸水地区,地震地区等地区的边坡支挡工程,当地基承载力较低时或地质条件较复杂时应适当控制墙高。5.2 衡重式挡土墙1）利用衡重台上的填土重量及墙体自重共同抵抗土压力以增加墙身的稳定性；2）由于墙胸坡陡,下墙背仰斜,在陡坡地区可降低墙高,减少基坑开挖面积；4）主要用于地面横坡较陡的路肩墙和路堤墙,也可用于拦挡落石的路堑墙。5.3 卸荷板式挡土墙1）在衡重式挡墙的墙背设置一定长度的水平
11、卸荷板,卸荷板上的填料作为墙体重量而卸荷板又减小了衡重式挡墙下墙的土压力，增加全墙的抗倾覆稳定性；2）地基强度较大地段，墙高大于6m时，卸荷板式挡土墙与衡重式挡墙比较显示出优越性，铁路系统目前在铁路路基支挡结构设计规范中规定本结构使用范围为墙高大于6m，小于12m的路肩墙。5.4 托盘式挡土墙1）在挡墙顶部设置钢筋混凝土的托盘及道碴槽，承受线路上部建筑和列车的重量；2）在山区地面陡峻地带或受既有线建筑物影响横向空间受限制时，设置托盘式挡土墙可降低墙高，缩短横向距离；3）要求挡墙的地基承载力较高。5.5 悬臂式挡土墙1）采用钢筋混凝土材料，由立臂，墙趾板，墙踵板三部组成,墙的断面尺寸较小；2）墙
12、高时立臂下部的弯矩较大；3）宜在石料缺乏，地基承载力较低的填方地段使用；4）墙高不宜大于6m，当墙高大于4m,宜在墙面板前加肋。5.6 扶壁式挡土墙1）当悬臂式挡墙的立臂较高时沿墙长方向每隔一定距离加一道扶壁把墙面板和墙踵板连接起来,以减小立臂下部的弯矩；2）扶壁式挡墙宜在石料缺乏，地基承载力较低的地段使用,墙高不宜大于10m，装配式的扶壁式挡土墙不宜在不良地质地段或设计地震动峰值加速度为0.2g（原八度）及以上地区采用。5.7 锚杆挡土墙1）锚杆挡土墙是由钢筋混凝土肋柱，墙面板和锚杆组成,靠锚杆拉力来维持稳定,肋柱，挡板可预制,有时,根据地质和工程的具体情况,也采用无肋柱式锚杆挡土墙；2）锚
13、杆挡土墙适用于一般地区岩质或土质边坡加固工程（铁路支挡规范规定目前仅使用于岩质路堑边坡）,可采用单级或多级,在多级墙的上下级之间应设平台,每级墙高不宜大于8m,总高度宜控制在18m以内。5.8 锚定板挡土墙1）锚定板挡土墙是由钢筋混凝土墙面板和锚杆及锚定板共同组成,靠固定在稳定区的锚定板提供的抗拔力来维持墙体的稳定,有时,根据地质和工程的具体情况,也采用无肋柱式锚定板挡土墙；2）锚定板挡土墙适用于一般地区墙高不大于10m的路肩墙或路堤墙,设计时可采用单级或双级,在双级墙的上下级之间应设平台,单级墙高不宜大于6m,双级墙总高度宜控制在10m以内。5.9 加筋土挡土墙1）加筋土挡土墙是由墙面系，拉
14、筋和填土共同组成的挡土结构,由拉筋和填土间的摩阻力维持墙体的稳定，墙面板宜采用钢筋混凝土板,拉筋宜采用钢筋混凝土板条，钢带，复合拉筋带或土工格栅,目前也有采用土工合成材料作拉筋的包裹式（无面板）加筋土挡墙；2）加筋土挡土墙适用于石料缺乏地区,由于其为柔性结构,对地基承载力的要求不高,能适应地基轻微的变形,一般对墙高没有限制,但铁路工程中加筋土挡墙仅限于使用在一般地区的路肩墙,在铁路一级干线上加筋土挡墙的高度不宜大于10m高度大于10m或用在其他地区时按特殊设计考虑。5.10 土钉墙1）土钉墙一般由土钉及墙面系（钢筋网和喷射混凝土构成的面层）组成,靠土钉拉力维持边坡的稳定；2）土钉墙可用于一般地
15、区及破碎软弱岩质边坡加固工程,在地下水较发育或边坡土质破碎时不宜采用,单级土钉墙墙高宜控制在12m以内,多级土钉墙上下墙之间应设置平台,每级墙高不宜大于10m,总高度宜控制在20m以内。5.11 抗滑桩1）抗滑桩是一种由其锚固段侧向地基抗力来抵抗悬臂段的土压力或滑坡下滑力的横向受力桩（当用在非滑坡工程时常称其为锚固桩），在土质和破碎软弱岩质地层中常设置锁口和护壁；2）抗滑桩常用于稳定滑坡、加固其他特殊边坡（例如作为软弱破碎岩质路堑边坡的预加固桩）桩间距一般为6-10m，桩的截面最小边长不小于1.25m。5.12 桩板式挡土墙1）桩板式挡土墙是一种在桩之间设挡板或土钉等其他结构来稳定土体的挡土结构；2）桩板式挡土墙可用于一般地区%浸水地区和地震区的路堑和路堤支挡，也可用于滑坡等特殊路基的支挡工程$桩的自由臂长度不宜大于15m，桩间距宜为7-8m，当桩的地面以上长度大于15m，或桩侧土压力较大时，可在桩上部加设锚索（杆）组成预应力锚索（杆）桩。5.13 桩基托梁挡土墙1）桩基托梁挡土墙是一种由基桩，托梁及挡土墙组成的复合结构来稳定土体的挡土结构；2）桩基托梁挡土墙一般用在地基承载力不满足需要的地
