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1、讲座公路挡土墙开展概况公路挡土墙的开展概况 一、挡土墙的根本概念与作用挡土墙是用来支撑陡坡以保持土体稳定性的一种构造物。它所承受的主要荷载是土压力。在公路、铁路、水利、矿山、航运及建筑部门的土木工程中，挡土墙的应用是十分广泛的。当山区地面横坡过陡，常在下侧边坡设置挡土墙，或在靠山侧，由于刷坡过多，不仅土石方工程数量大，而且破坏了天然植被容易引起灾害，因此设置挡土墙以降低路堑高度。在平原地区多为良田，为了节约用地，往往也在路基一侧或两侧设置挡土墙。在滨河地段或有其他建筑物时，修建挡土墙可以收回坡脚，以防止冲刷威胁或避开建筑物。当高路堤、深路堑土石方数量大，取、弃土困难时，也可设置挡土墙以减少土石
2、方数量。此外，挡土墙还经常用来整治崩坍、滑坡等路基病害。例如，对于地面横坡陡峻的陡坡路堤段，当路基边坡不能与地面横坡相交或薄条填上不稳定时，一般可设挡土墙拦蓄或加固路堤填土。路堑边坡与地面横坡接近平行，或边坡过高对山体及天然植被有较大破坏，经比拟设置护面墙不经济或不平安时，也宜考虑设置挡土墙以降低路堑边坡高度。当路基材料的借方或弃方量过大，材料来源或弃土困难时，设置挡土墙可能取得较好的经济效益和环境效益。在不良地质条件下，填筑或开挖路基可能产生滑坡，应设置挡土墙能起到防止滑坍发生的作用。续接于桥台之后的挡土墙，作为与路堑边坡相衔接的构造物，可省去桥台锥坡，路桥连接也较为流畅。隧道洞口之外的挡土
3、墙结构，不仅保证路基的稳定，也有利于洞口建筑的平安。对于沿河路基，受洪水冲刷时可能危及路基稳定，应根据路基设计水位与冲刷深度，考虑设置挡土墙，以保证路基的平安。合理设置挡土墙，少占用地，特别是农用地，减少拆迁与征地，还可能降低工程造价，加快施工进度。公路路线受走向与技术标准的控制，有时无法做到完全绕避重点保护文物、纪念性建筑、景观构造物、天然风景等，设置挡土墙并配合隔音设施或植被，可以维护既有建筑或景观的现状，起到较好的环境保护作用。 因此，挡土墙的用途可简要归纳为：(1)降低挖方边坡高度，减少挖方数量，防止山体失稳滑坍路堑挡土墙；(2)收缩路堤坡脚，减少填方数量和占地面积，保证路堤稳定路堤挡
4、土墙、路肩挡土墙；(3)防止沿河路基挤缩河床，防止水流冲刷路基浸水挡土墙；(4)防止山坡覆盖层下滑和整治滑坡山坡挡土墙、抗滑挡土墙。虽然挡土墙的应用范围较广，但采用其他设计方案也可以替代挡土墙的功能，一般 1需要经过经济、技术比拟前方能确定。此外，环境效益、社会效益也是选择方案的重要考虑因素。对高度、长度较大的挡土墙工程，方案比选尤为重要。 二、挡土墙的类型及使用条件根据在路基横断面上的位置，挡土墙可分为路肩墙、路堤墙及路堑墙。当墙顶置于路肩时，称为路肩式挡土墙；假设挡土墙支撑路堤边坡，墙顶以上尚有一定的填土高度，那么称为路堤式挡土墙，又称坡脚式挡土墙；如果挡土墙用于稳定路堑边坡，称为路堑式挡
5、土墙；设置在山坡上用于防止山坡覆盖层下滑的挡土墙，称为山坡挡土墙。根据所处环境和作用可分为一般地区挡土墙、浸水地区挡土墙、地震地区挡土墙，还有用于整治滑坡的抗滑挡土墙。各类挡土墙的图式和使用场合如表1-1所示。挡土墙的类型一般以结构型式划分为主，常见的挡土墙型式有：重力式、半重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、加筋土式、锚杆式、锚定板式和桩板式，此外，还有柱板式、 2垛式、竖向预应力锚杆式及土钉式等。各类挡土墙的适用范围，取决于墙址地形、工程地质、水文地质、建筑材料、墙的用途、施工方法、技术经济条件及当地的经验等因素。1重力式挡土墙重力式挡土墙依靠墙身自重支撑土压力来维持其稳定。一般多用片块石砌筑
6、，在缺乏石料的地区有时也用混凝土修建。重力式挡土墙圬工量较大，但其型式简单，施工方便，可就地取材，适应性较强，故被广泛采用。为适应不同地形、地质条件及经济要求，重力式挡土墙具有多种墙背型式。其中墙背为直线形的是普通重力式挡土墙，如图1-1a、b所示，其断面型式最简单，土压力计算简便。带衡重台的挡土墙，称为衡重式挡土墙，如图1-1d所示。衡重式挡土墙由上墙、下墙和衡重台三局部组成，其主要稳定条件仍凭借于墙身自重，但由于衡重台上填土的重量使全墙重心后移，增加了墙身的稳定，且因其墙面胸坡很陡，下墙背仰斜，所以可以减少墙的高度，减少开挖工作量，防止过份牵动山体的稳定，有时还可以利用台后净空拦截落石。衡
7、重式挡土墙在山区公路中常被采用，但由于其基底面积较小，对地基承载力要求较高，因此应设置在坚实的地基上。不带衡重台的折线形墙背挡土墙，那么介乎上述两者之间，如图1-1c所示。半重力式挡土墙一般采用混凝土建造，由立壁和底板组成，如图1-2所示。与重力式挡土墙比拟有以下两个特点：其一是，墙身断面较小，自身重量较轻，圬工数量较少；其二是强度满足要求处，一般不配置钢筋或配置少量构造钢筋，强度不满足要求处，配量少量受力钢筋。半重力式挡土墙断面一般比重力式挡土墙断面小40%50%，因而可充分利用混凝土的抗拉强度，与重力式挡土墙相比，同样高度的挡土墙其地基应力小，且分布较均匀。因此在同样地基条件下其建筑高度可
8、大于重力式挡土墙。适用范围与重力式挡土墙相似，常用于不宜采用重力式挡土墙的地下水位较高和软弱地基上，以及缺乏石料的地区，一般多用于低墙38m。图1-1 重力式挡土墙 a、b普通重力式挡土墙；c折线形墙背挡土墙； d衡重式挡土墙 图1-2 半重力式挡土墙 32锚定式挡土墙锚定式挡土墙通常包括锚杆式和锚定板式两种。锚杆式挡土墙是一种轻型挡土墙，如图1-3所示，主要由预制的钢筋混凝土立柱、挡土板构成墙面，与水平或倾斜的钢锚杆联合组成。锚杆的一端与肋柱联接，另一端被锚固在山坡深处的稳定地层岩层或土层中。墙后侧压力由挡土板传给肋柱，由锚杆与地层间的锚固力，即锚杆的抗拔力，使墙获得稳定。它适用于墙高较大、
9、石料缺乏或挖基困难地区，具有锚固条件的路基挡土墙，一般多用于路堑挡土墙。锚定板式挡土墙的结构形式与锚杆式根本相同，只是锚杆的锚固端改用锚定板，埋入墙后填料锚杆式挡土墙 图1-4 锚定板式挡土墙薄壁式挡土墙是钢筋混凝土结构，包括悬臂式和扶壁式两种型式。悬臂式挡土墙结构型式如图1-5所示，它是由立壁和底板组成，具有三个悬臂，即立壁墙面板、墙趾板和墙踵板。当墙身较高时，沿墙长每隔一定距离增设扶肋扶壁连接立壁及墙踵板，称为扶壁式挡土墙，如图1-6所示。它们的共同特点是：墙身断面较小，结构的稳定性不是依靠墙身的自重，而主要依靠墙踵板上的填土重量来保证。它们自重轻，圬工省，适用于不同墙高的填方路段，但需使
10、用一定数量的钢材，经济效果较好。4 图1-5 悬臂式挡土墙 图1-6 扶壁式挡土墙4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局部组成，如图1-7所示。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、软钢板。加筋土挡土墙属柔性结构，对地基变形适应性大，建筑高度大，适用于填方路基。它结构简单，圬工量少，与其它类型的挡土墙相比，可节省投资20%50%，经济效益大。 图1-7 加筋土挡土墙 图1
11、-8 柱板式挡土墙柱板式板土墙、桩板式挡土墙和垛式又称框架式挡土墙的结构形式如图1-8图1-10所示。 5 图1-9 桩板式挡土墙 图1-10 垛式挡土墙挡土墙类型的选择应根据支挡填土或土体的稳定平衡条件，考虑荷载的大小和方向、根底的埋置深度、地形地质状况、冲刷深度与既有建筑物平顺衔接、基底的承载能力、容许的不均匀沉降、可能的地震作用、墙壁的外观、施工的难易、工程造价和环境特点等因素，经综合比拟后确定。除此以外，挡土墙类型还可按墙体材料进行划分，分为石砌挡土墙、砖砌挡土墙、混凝土块砌挡土墙、混凝土挡土墙、钢筋混凝土挡土墙以及木质挡土墙。其中石砌挡土墙、砖砌挡土墙、混凝土砌块挡土墙一般属于重力式
12、挡土墙，缺乏砖石材料时，重力式挡土墙也可采用混凝土和钢筋混凝土结构；一般情况下，半重力式挡土墙，采用片石混凝土和钢筋混凝土浇筑；悬臂式和扶壁式挡土墙那么为钢筋混凝土结构；木质挡土墙一般用于临时性工程，可作桩板式挡土墙；加筋土式、锚杆式、锚定板式、桩板式、土钉式等挡土墙一般以混凝土或钢筋混凝土以及钢材为主要材料。三、挡土墙的开展概况重力式挡土墙是最古老的结构型式，由于料源丰富、取材方便、型式简单、施工简便，仍然是目前应用最广泛的结构型式。为了适应地基承载力要求和地形条件，在重力式挡土墙根底上，开展形成了半重力式和衡重式挡土墙，半重力式挡土墙可利用展宽墙趾和墙踵，可减小基底应力，降低地基承载力的要
13、求；衡重式挡土墙可利用衡重台以上的填土重量，节省局部墙身圬工，适用于地面横坡较大地段，而且墙身建筑高度大。实际上，半重力式和衡重力式均属于重力式的范畴。随着公路等级和使用要求的提高以及科技水平开展，对挡土墙的技术要求也在不断提高，为了适应不同的使用要求如建筑高度、稳定性等和不同地区的建筑条件如地基、料源、地形等，研究开发了各种型式的挡土墙，如悬臂式、扶壁式、加筋土式、锚杆式和锚定板式等，这些型式都是钢筋混凝土结构。悬臂式和扶壁式挡土墙在国外应用十分广泛，我国应用尚未普及，但随着高等级公路向中西部地区推进，应用会越来越多。悬臂式和扶壁式挡土墙，适用于缺乏石料的地区，通过墙趾板和墙踵板宽度，调节、
14、控制基底应力，墙高6m以内时，多采用悬臂式 6挡土墙，当墙高大于6m时，需在立壁墙面板与墙踵板之间增设扶肋，形成扶壁式挡土墙。加筋土式挡土墙利用了加筋土技术，而加筋土是60年代由法国工程师亨利维达尔Henri Vidal首先提出的一项土体加固新技术，1965年法国在比利牛斯山的普拉聂尔斯修建了世界上第一座加筋土挡土墙，获得成功后，很快在欧洲范围内得到了普及，随后加拿大、日本、美国等相继应用。我国的加筋土技术研究和应用始于70年代中期，1978年在云南田坝贮煤场修建了我国第一座试验性加筋土挡土墙，1980年在山西晋城陵川公路上修建了第一座公路加筋土挡土墙。加筋土挡土墙已在公路、铁道、建筑、水利和
15、煤矿等部门都得到应用，尤其是公路部门应用最广泛。在50年代之前，锚杆技术只是作为施工过程的一种临时措施，50年代中期以后，西方国家在隧道工程中开始采用小型永久性的灌浆锚杆和喷射混凝土代替衬砌结构，60年代以后，锚杆技术迅速开展并广泛应用于土木工程的许多领域中，作为轻型的支挡结构，锚杆挡土墙取代笨重的重力式圬工挡土墙，现已广泛应用于公路、铁路、煤矿和水利等支挡工程中。锚杆挡土墙适用于路堑地段或者地面横坡较陡的路堤，而锚定板挡土墙适用于填方路段，因而锚杆式和锚定板式是两种互补的挡土墙结构型式。锚定板挡土墙是我国铁路部门首创的，它开展于70年代初期，1974年首次在太焦铁路上使用，目前在铁路部门应用比拟广泛，公路、水利、煤矿等部门在立交桥台、边坡支挡、坡脚防护等多种工程中应用。土钉技术是70年代出现的。德国、法国和美国几乎在同一时期各自独立地开始了土钉墙的研究和应用。土钉技术在许多方面与隧道新奥法施工类似，可视为是新奥法概念的延伸。60年代初期出
