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1、新型支挡结构摘要：新型支挡结构是用来支撑、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，主要包括斜撑式抗滑支挡结构、椅式抗滑支挡结构、抗滑桩、桩板式挡土墙和桩基托梁挡土墙、预应力锚索、悬臂式和扶壁式挡土墙、加筋土挡土墙、锚杆挡土墙、带洞路基墙、檐式挡土墙、无面板加筋土挡土墙、有面板加筋土挡土墙、倒Y形挡土墙、槽形挡土墙、主桩镶板墙、石笼挡墙等0前言新型支挡结构是由于不同的岩土工程需要而不断发展的。岩土工程技术人员为了在某些特殊地形或特殊地质条件下保证边坡的稳定，往往要设计一些新的结构形式，有些已逐步推广应用。有些结构如对拉式挡土墙、带洞路基墙、檐式挡土墙、竖向预应力挡土墙等，在一些特定
2、的条件下起了较大的作用，但由于其结构比较特殊或理论研究未跟上，尚未得到推广或后来被其他结构逐渐代替。1 斜撑式抗滑支挡结构斜撑式抗滑支挡结构为常用的抗滑桩和斜撑组成的组合结构。具体应用中将抗滑桩锚固段和斜撑臂基础置于稳定地层，并将抗滑桩和斜撑臂连接，使滑坡推力通过抗滑桩锚同段和斜撑臂基础传递至稳定地层，从而达到治理滑坡的目的。由于在抗滑桩的顶部设置斜撑，使桩的变形受到约束，从而改善了悬壁桩的受力及变形状态，结构的稳定性也大大加强。与传统的抗滑桩相比，本实用新型结构能承受更大的滑坡推力，适用于治理规模较大的滑坡。结构形式见图l。图1 斜撑式抗滑支挡结构2 椅式抗滑支挡结构包括第一抗滑桩和第二抗滑
3、桩，所述抗滑桩的锚固段嵌固于滑动面以下的稳定地层内，第二抗滑桩的悬臂段和第一抗滑桩悬臂段之间设置横梁。由于抗滑桩锚固段置于稳定地层，通过在两根抗滑桩之间设置横梁，使第一抗滑桩受到的部分滑坡推力通过横梁传递至第二抗滑桩，第一抗滑桩的变形受到约束，大大改善了第一抗滑桩悬壁的变形和受力状态，抗滑桩联合受力，稳定性好，能抵抗较大滑坡推力，特别适用于规模较大的滑坡治理工程。结构形式见图2。图2 椅式抗滑支挡结构3 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，后来在湘黔线、襄渝线、南昆线、宝成线、枝柳线、太焦线等线路的建设中得到推广应用，并逐渐完善。据统计，
4、成昆线在6处滑坡中采用了120根抗滑桩，累计长度为1 364 m;湘黔线贵州境内采用抗滑桩处理各类问题31处，共计340根桩，累计长度为3 342 m;襄渝线共采用408根抗滑桩，累计长度7796 m;南昆线共建成抗滑桩3000多根。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
5、。结构形式见图3。图3 抗滑桩4 桩板式挡土墙和桩基托梁挡土墙20世纪70年代初，在枝柳线上首先将桩板式挡土墙（图4）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。桩基托梁挡土墙是挡土墙与桩的组合形式，由托梁相连接。20世纪60年代，在陡峻山坡的成昆铁路路堤上曾采用桩基托梁挡土墙，据统计有铁西、白果、拉白等8处，共长283.23 m，使用效果显著、技术可靠、节省投资。若与常规的扩大基础挡土墙方案比较，圬工量可节省35%，挖基量可节省70%。图4 桩板式挡土墙5预应力锚索预应力锚索结构应用于路
6、基边坡加固防护工程中，如图5所示。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。在南昆铁路工程建设中，预应力锚索被广泛用来整治滑坡，加固顺层边坡和危岩，以及与抗滑桩相结合组成锚索桩等，在加固软质岩路堑高边坡等工程中发挥了巨大的作用，锚索加固技术得到较大发展，并迅速在山区铁路路基支挡工程中推广应用。 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挡结构。锚索是一种主要承受拉力的杆状构件，它是通过钻孔及注浆体将钢绞线固定于深部稳定地层中，在被
7、加固体表面对钢绞线张拉产生预应力，从而达到使被加固体稳定和限制其变形的目的。锚索的类型按锚索结构受力状态分为拉力型、压力型及荷载分散型。在处理山体滑坡中，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。图5 预应力锚索加固路堑边坡6 悬臂式和扶壁式挡土墙悬臂式和扶壁式挡土墙在国外巳广泛采用。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，如图6、图7所示。在新建张家口至唐山铁路、京津城际铁路、京沪高速铁路等线路中均使用了悬臂式和扶壁式挡土墙。悬臂式和扶壁式挡土墙
8、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。图6 悬臂式挡土墙 图7扶壁式挡土墙7 加筋土挡土墙加筋土挡土墙是利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，如图6所示。中国在青藏铁路、兰（州）武（威）铁路复线、广（
9、通）大（理）铁路、株（洲）六（盘水）复线铁路等工程中均采用了加筋土挡土墙的形式。 加筋土挡土墙属于柔性结构，对地基变形适应性强，建筑高度也可以很大，适用于填土路基；但须考虑其挡板后填土的渗水稳定及地基变形的影响，需要通过计算分析选用。可用于一般地区的路肩式挡土墙、路堤式挡土墙，但不应修建在滑坡、水流冲刷、崩塌等不良地质地段。图8 加筋土挡土墙施工8 锚杆挡土墙1966年，铁路部门在成昆铁路上首次将锚杆挡土墙用来加固边坡。成昆铁路共修建小锚杆(锚孔直径为40-50 mm)挡土墙14处、大锚杆(锚孔直径为100-150 mm)挡土墙3处，总长度为1 029m。继而在川黔、湘黔、太焦、京九、南昆铁路
10、等线上推广运用锚杆挡土墙，使用至今，情况良好。 锚杆挡土墙是由钢筋混凝土墙面（肋柱、面板）和锚杆组成的支挡结构，它依靠锚固在稳定岩土层内锚杆的抗拔力平衡墙面处的土压力。锚杆技术的优点是对边坡的扰动较小，具有实用、安全、经济等特点。9 带洞路基墙带洞路基墙为墩式浆砌片石墙身上设置拱型混凝土托盘式墙体的挡土墙，墩间孔跨为3m、4m、5m。由于路基墙横断面方向上在路肩位置设有托盘，使路基墙体位于线路中心，在地面横坡很陡的地方，其建筑高度比路肩挡墙低得多，且纵向又是带洞的，圬工量比路肩挡墙小，在一定的地形、地质条件下，带洞路基墙可与谷架桥、顺河桥比较选用。成昆线上设计了多处带洞路基墙，但由于地基承载力
11、要求较高，目前常被桩基托盘挡土墙代替。图9 带洞路基墙（尺寸单位：m）10 檐式挡土墙檐式挡土墙常用在山势陡峻的路堑边坡或隧道洞口边坡。当边坡上方有小量的坍方落石，而路基外侧堆积层厚，基岩埋藏较深，以往多设置长腿明洞，但施工复杂，造价较高，在这种情况下，采用檐式挡土墙。与长腿明洞比较，其施工简便，投资较低，效果比较好。但檐式挡土墙的钢筋混凝土挑檐比较单薄，抵挡危岩落石的能力较差。11 无面板加筋土挡土墙无面板土工格栅加筋土挡土墙又称反包式或包裹式加筋土挡土墙，墙面是由网眼袋填土再由土工格栅反包而成，每层土工格栅是由专用连接棒连接形成整体，网眼袋内填土已混合适宜当地生长的草籽、灌木籽、花籽等，经
12、数月后生长形成绿色生态墙面。既保护了土工格栅的使用安全，又美化了挡土墙工程的环境。无面板土工格栅加筋土挡土墙是目前应用最多的一种挡土墙形式，其特点为柔性结构，经济、环保。图10无面板加筋土挡土墙12 有面板加筋土挡土墙有面板土工格栅加筋土挡土墙按面板形式又可分为：整面板加筋土挡土墙和拼装面板加筋土挡土墙。目前，应用较多的是拼装面板加筋土挡土墙，拼装面板模块常见的有矩型、六角型、十字型，L型等不同的形式。面板模块设计可根据工程环境需要，灵活预制成各种形状，能提供很好的视觉效果。还可使用彩色水泥，增加墙面的艺术性。有面板土工格栅加筋土挡土墙主要应用在城市立交匝道接线工程、特殊支挡工程等。特别是在环
13、保要求较高，限制开山炸石，石料来源困难的城市，更能显示出经济性。图11 有面板加筋土挡土墙13 倒Y形挡土墙倒Y形挡土墙是用于高填土的边坡，因其墙身为倒Y形，踵板上的土体垂直压力加上墙身的重量使得墙踵部的土压力大于趾部的土压力，所以墙身的抗倾覆稳定性较高。又由于其合力几乎垂直作用于踵板，其抗滑能力也很大。倒Y形挡土墙既利用了扶壁式挡土墙的优点，又减轻了重量，经济效益好，便于机械化施工。图12 倒Y形挡土墙14 槽形挡土墙槽形挡土墙常用在陡峻山坡地区。当路基靠山一侧需设置路堑挡土墙，而路基外侧也需设置路肩挡土墙，但地基软弱、稳定性差，这时可考虑采用槽形挡土墙。槽形挡土墙由上挡、下挡、连接底板及齿
14、墙四部分组成，下挡顶端可设置人行道，以争取外侧地基襟边宽度。上挡承受的土压力较下挡大，故连接底板可做成变截面的，由上挡一端逐渐向下挡一端减薄，这样也使槽内底板形成向外倾斜的排水坡。在地铁地下隧道与地面线的过渡地段，当地基软弱时，也常采用槽型挡土墙，这时由于地面较平，两侧墙高相等，也称其为U形挡土墙。图13 槽形挡土墙15 主桩镶板墙主桩镶板挡土墙是由间距为2m的H形钢（或钢管）打入桩和预制混凝土镶板组成的，分自立式(墙高可达4m)和与地锚等联合作用的并用式两种，后者的墙高可达lOm。主桩的最小嵌入深度为4m，镶板问填充混凝土或砂浆以使桩、板一体化。主桩镶板墙的最大优点是土石方开挖量小，仅为通常
15、挡墙的1/61/4，适用于地形陡峭处的筑路工程。16 石笼挡墙石笼及石笼护垫已成功用于引水沟渠、河岸治理、边坡稳定及其他工程，已有100多年的历史。石笼与其他材料相比，具有柔性好、强度高、渗透性强、生态环保、可靠有效、寿命长、成本低、外形美观等突出优点。石笼挡墙的主要组成部分是石笼网箱，它由石笼网片组装而成，如图l所示。石笼网又叫格宾网，是采用高强度的镀锌低碳钢丝或PVC包裹钢丝，由机器编织成的双绞六角形钢丝网。石笼网箱每个隔室或单元具有相同的尺寸，内部采用块石填充，即使在石笼发生较大变形情况下仍然能提供较好的支挡作用，见图14。 图14 石笼网箱及石笼挡墙局部17 结论从以上一些特殊的新型支
16、挡结构使用情况可以看出新型支挡结构往往是适用某种特殊条件工程需要而出现的。反过来，支挡结构中大量推广运用新技术、新结构、新工艺，增添了岩土工程克服陡峻地形和不良地质艰难工程的技术手段，也促进了支挡工程技术水平的不断提高，还会有一些新的结构形式不断出现，我国的支挡技术水平也将不断地迈上新的台阶。随着我国经济水平的大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环境保护、节约用地观念的加强，新型支挡结构在岩土工程中的使用越来越广泛。结合铁路运营线工程施工不能影响铁路运输和行车安全的要求，对铁路运营线的更新改造以及路基病害的整治工程中，除使用重力式挡墙、衡重式挡墙或护坡等传统支挡结构外，有针对性地和巧妙地采取一些先进的支挡结构，充分发挥其优势，能收到理想的效果，应该大力推广。
