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文檔簡介
山區(qū)公路漿砌片石擋土墻技術(shù)經(jīng)濟比較
道路防護墻是承受道路沿線填充土壤或邊坡土壤的構(gòu)造物,以防止填充土壤或土壤變形失穩(wěn)定。在路基工程中,擋土墻可用以穩(wěn)定路堤和路塹邊坡,減少土石方工程量和占地面積,防止水流沖刷路基,并經(jīng)常用于整治坍方、滑坡等路基病害。1.支撐墻的準備1.1圍比較廣泛漿砌片石擋土墻取材容易,施工簡便,適用范圍比較廣泛。山區(qū)公路中,石料資源較為豐富,在擋土墻高≤10米時,因地制宜,采用漿砌片石砌筑,可以較好地滿足經(jīng)濟、安全方面的要求。1.2仰斜式擋土墻根據(jù)擋土墻結(jié)構(gòu)類型及其特點分析,當墻高<5時,采用重力式擋土墻,可以發(fā)揮其形式簡單,施工方便的優(yōu)勢。同時,由于山區(qū)公路地面橫坡比較陡峭,若采用仰斜式擋土墻,會過多增加墻高,斷面增大,造成浪費,采用俯斜式擋土墻會比較經(jīng)濟合理。一般在路塹墻、墻趾處地面平緩的路肩墻或路堤墻等情況下,才考慮采用仰斜式擋土墻。當墻高≥5且地基條件較好時,采用衡重式擋土墻,可以有效地減小截面,節(jié)省材料。1.3地質(zhì)條件不良的情況下支擋新型坡體在挖方邊坡比較陡峭時,采用路塹擋土墻,可以降低邊坡高度,減少山坡開挖,避免破壞山體平衡;在地質(zhì)條件不良情況下,還可以支擋可能坍滑的山坡土體。對于采用路肩擋土墻或路堤擋土墻,應結(jié)合具體條件考慮,必要時應作技術(shù)經(jīng)濟比較。因為路堤擋土墻承受荷載較大,受力條件較為不利,截面尺寸也較大,所以錄路堤墻與路肩墻的墻高或截面污工數(shù)量較為接近,基礎情況相仿時,采用路肩墻比較有利。2.土壤壓力的計算2.1擋土墻高、ca式中:Eα——主動土壓力(KN),γ——土的容重(KN/m3),H——擋土墻高(m),Ka——庫倫主動土壓力系數(shù)?!豆吩O計手冊·路基》中,以庫倫理論為基礎,按墻后填土表面的形狀和車輛荷載分布情況的不同,推導出各種情況下的主動土壓力計算公式,設計時可根據(jù)實際情況查表計算。2.2第二破裂面的識別在擋土墻設計中,當墻背或假想墻背的傾角α1或α’1大于第二破裂面的傾角αi,或作用于墻背或假想墻背的土壓力對墻背法線的傾角δ’小于或等于墻背摩擦角δ時,就會出現(xiàn)第二破裂面,這種情況下,應按破裂面出現(xiàn)的位置來求算土壓力。對于一般常用的俯仰式擋土墻,不會出現(xiàn)第二破裂面,對于衡重臺較寬的衡重式擋土墻,則較易出現(xiàn)第二破裂面。各種邊界條件的第二破裂面主動土壓力計算公式詳見《公路設計手冊·路基》。因此設計過程中,應先采用試算的方法,判別第一破裂面出現(xiàn)的位置,計算破裂角,并根據(jù)計算所得的第二破裂面傾角判斷是否會出現(xiàn)第二破裂面,然后再選用合適的公式計算主動土壓力。3.擋墻驗算方法在擬定墻身斷面形式及尺寸之后,應進行墻的穩(wěn)定及強度驗算。擋墻的驗算方法有二種:一種是采用分項安全系數(shù)的極限狀態(tài)法,另一種是總安全系數(shù)的容許應力法。目前國內(nèi)多數(shù)應用容許應力法設計擋土墻。下面是采用容許應力法進行擋土墻驗算的簡介。3.1ey—滑動穩(wěn)定驗算式中:W——擋土墻自重,衡重式時,包括衡重臺上的土重(KN),Ex,Ey——主動土壓力的水平和垂直分力(KN),f——基底摩擦系數(shù)。設計中,為增加擋土墻的抗滑穩(wěn)定性,常將基底做成向內(nèi)傾斜,以增大滑動穩(wěn)定系數(shù)?;仔逼缕露纫话悴怀^1:5。3.2傾斜穩(wěn)定評估式中:Zx——Ey對墻趾O點的力臂(m),Zy——Ex對墻趾O點的力臂(m),Zw——W對墻趾O點的力臂(m)。3.3法向壓應力公式在土質(zhì)地基上,e≤B/6;在軟弱巖石地基上,e≤B/5;在不易風化的巖石地基上,e≤B/4。當e≤B/6時,墻趾和墻踵處的法向壓應力為:式中,[σ]———地基土修正后的容許承載力(KPa)式中,[σo]——地基土的容許承載力(KPa),K1——地基土容許承載力隨基礎寬度的修正系數(shù),γ1——地基土的天然容重(KN/m3)。當e>B/6時,基底出現(xiàn)拉應力,考慮到一般情況下地基與基礎間不能承受拉力,故不計拉力而按應力重分布計算基底最大拉應力:若出現(xiàn)負偏心,則上式的Zn改為(B-Zn)。3.4衡重式擋土墻的剪應力驗算墻身截面強度驗算包括法向應力和剪應力的驗算。剪應力包括水平剪應力和斜剪應力兩種,重力式擋土墻只驗算水平剪應力,而衡重式擋土墻還需進行斜截面剪應力的驗算。4.采取措施防止和懲罰完成了擋土墻截面設計及穩(wěn)定、強度驗算之后,必須采取必要的措施,以保證擋土墻的安全性。4.1臺階,以拓寬基底4.1.1為減少基底壓應力,增加抗傾覆的穩(wěn)定性,在墻趾處伸出一臺階,以拓寬基底。墻趾臺階的寬度不小于20cm,臺階高寬比可采用3:2或2:1。4.1.2地基為軟弱土層時,可用砂礫、碎石、礦渣或灰土等質(zhì)量較好的材料換填,以擴散基底壓應力,滿足設計要求。4.2加泄水孔的設置對于漿砌石擋土墻,應在墻前地面以上設置一排泄水孔。墻較高時,可在墻上部加設泄水孔。泄水孔采用10×10cm的方孔或圓孔,孔眼間距2~3米,上下排泄水孔錯開設置。泄水孔進水口應設置反濾材料。4.3工體裂縫設計為避免地基不均勻沉降引起墻身開裂,需按墻高和地基性質(zhì)的變異,設置沉降縫,同時,為了減少圬工砌體因收縮硬化和溫度化作用而產(chǎn)生裂縫,需設置伸縮縫。擋土墻的沉降縫和伸縮縫設置在一起,每隔10~15m設置一道,縫寬2~3cm,自墻頂做至基底,縫內(nèi)宜用瀝青麻絮、瀝青竹絨或涂以瀝青的木板等具有彈性的材料,沿墻的內(nèi)、外、頂三側(cè)填塞,填塞深度不小于15cm。4.4連接墻頂部和地板4.5車輛安全5.注意事項5.1填料擋土墻設計參數(shù)的選取因用于計算主動土壓力的庫倫理論較適用于砂性土,而對于粘性土的壓力計算會存在一定的誤差,所以對于以粘性土做填料的擋土墻計算,設計參數(shù)如填料的內(nèi)摩擦角等的取值應相對保守。由于庫倫理論是一種簡化的土壓力計算方法,所以對于以砂性土做填料的擋土墻,設計參數(shù)也應根據(jù)實際情況取相對保守值。5.2系數(shù)選擇5.3擋土墻體設計出于美觀和施工方便的考慮,一段擋土墻通常都采用一個墻面坡。對于山區(qū)公路擋土墻,采用較陡的墻面坡,可有效減小墻高,節(jié)省材料。一般情況下,重力式擋土墻(俯傾式)、衡重式擋土墻墻面坡取1:0.05,仰斜式擋土墻的墻面坡取1:0.25,均能滿足設計要求。5.4衡重式路肩擋土墻上墻和下墻俯斜式擋土墻的墻背坡一般取1:0.2,隨著墻高增加,墻頂寬度相應增大。對于衡重式路肩擋土墻,當墻高≤8m時,上墻背坡取1:0.25,墻高>8m而≤10m時,上墻背坡取1:0.3;下墻背坡取1:0.25。若為路堤墻,則上墻背坡應相應加大。6.擋土墻驗算及驗算原則公路擋土墻是路基防護工程的重要組成部分。在山區(qū)公路中,擋土墻的應用更為廣泛。擋土墻設計時,應進行詳細地調(diào)查、勘測,確定構(gòu)造物的形式與尺寸,運用合適的理論計算土壓力,并進行穩(wěn)定性和截面強度方面的驗算,采取合理、可行的措施,以保證擋土墻的安全性。主動土壓力計算公式:擋土墻沿基底的滑動穩(wěn)定系數(shù)Kc應不小于1.3。計算公式為:擋土墻繞墻趾的傾覆穩(wěn)定系數(shù)Ko應不小于1.5。計算公式為:基底的合力偏心距e。計算公式為:σ1,2=(W+Ey)(1±6e/B)/B≤[σ][σ]=[σo]+K1γ1(B-2)σ1=2(W+Ey)/3Zn≤[σ]通常選取一、兩個截面進行驗算。驗算截面可選在基礎底面、1/2墻高處或上下墻交界處等。對
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