淺談路基的擋土墻的設(shè)計(jì)與施工

 淺談路基的擋土墻的設(shè)計(jì)與施工

　　摘要:在路基工程中，擋土墻可以用以穩(wěn)定路基和路塹邊坡，以減少土方工程量和占地面積，防止水流沖刷路基;此外，擋土墻還可以用來整治塌方、劃破等路基病害。尤其在山區(qū)更為常見，擋土墻在山區(qū)更能發(fā)揮自身價(jià)值。重力式擋土墻是眾多分類中較為常見的一種，重力式擋土墻又是如何來設(shè)計(jì)的呢?它的設(shè)計(jì)依據(jù)又是什么呢?又是如何施工的呢?

　　關(guān)鍵字：擋土墻,設(shè)計(jì),施工,重力式擋土墻

　　引言：

　　在擋土墻設(shè)計(jì)中，土壓力是其主要的設(shè)計(jì)依據(jù)，由于庫(kù)倫土壓力與郎金土壓力的理論假設(shè)不同，所推演出的土壓力公式適用于不同的墻背和邊界條件，因此，當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)擋土墻時(shí)，應(yīng)按照上述不同的條件分別選用相使用的土壓力計(jì)算公式。擋土墻的穩(wěn)定性驗(yàn)算包括抗滑、抗傾覆、基地應(yīng)力以及偏心距等，但是，究竟是哪一個(gè)因素在起控制因素則因擋土墻的類型、墻身的斷面形式以及地基條件而定，同時(shí)設(shè)計(jì)應(yīng)該根據(jù)荷載組合情況來選擇相適應(yīng)的指標(biāo)。同樣，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的不同，采用不同的施工方式。下面，我們以重力式擋土墻的設(shè)計(jì)與施工為例作說明。

　　一、重力式擋土墻的簡(jiǎn)單介紹。

　　重力式擋土墻是我國(guó)目前最常用的一種擋土墻形式，多用漿砌塊砌筑，在缺乏石料的地區(qū)，可以選用混凝土預(yù)制塊作為砌體，亦可用混凝土直接澆筑，一般不用配以鋼筋或者只需少量或局部配以鋼筋。這種擋土墻形式簡(jiǎn)單，施工方便，可以就地取材、適應(yīng)性強(qiáng)。

　　當(dāng)?shù)鼗�較好，強(qiáng)力不高，且當(dāng)?shù)赜钟惺�料時(shí)，一般優(yōu)先選用重力式擋土墻。

　　二、重力式擋土墻的構(gòu)造形式與布置。

　　2.1墻背形式與墻身構(gòu)造以及施工要求

　　重力式擋土墻的墻背形式可以分為俯斜、仰斜、垂直、凸形和衡重式五種。

　　擋土墻的墻身構(gòu)造必須滿足強(qiáng)度與穩(wěn)定性的要求，同時(shí)要考慮到就地取材，這樣，經(jīng)濟(jì)合理、施工后期的養(yǎng)護(hù)方便、安全。重力式擋土墻的墻背坡度一般選用1:0.25仰斜，仰斜墻背坡度不宜緩于1:0.3;俯斜墻背的坡度一般為1:0.25—1:0.3;衡重式擋土墻的下墻墻背多采用1:0.25—1:0.3仰斜;上墻墻背的坡度受到強(qiáng)身的控制等原因，根據(jù)上墻的高度，宜采用1:0.25—1:0.45傾斜。

　　墻面通常為直線型，其坡度應(yīng)當(dāng)與墻背坡度之間相協(xié)調(diào)，而且還應(yīng)該考慮到墻趾處的地面橫坡，在地面橫坡處較陡時(shí)，墻面坡度一般為1:0.05—1:0.20，當(dāng)采用矮墻時(shí)也應(yīng)該采用直立，當(dāng)?shù)孛鏅M坡平緩時(shí)，墻面也適當(dāng)?shù)目梢圆捎梅牌拢�但是一般不�?huì)低于1:0.35，。仰斜式擋土墻一般與墻背坡度一致或者緩于墻背坡度;衡重式擋土墻一般采用1:0.05，正是因?yàn)檫@個(gè)原因，當(dāng)工程所在地區(qū)橫坡較大的山區(qū)，通常采用衡重式擋土墻較為經(jīng)濟(jì)，而此條件下一般采用4:6較為經(jīng)濟(jì)且合理。

　　當(dāng)我們?cè)谝惶幨┕�時(shí)，相對(duì)于擋土墻而言，其界面形式不宜變化過多，以免造成施工困難等，而且要更加注意不要影響擋土墻的外觀。

　　三、重力式擋土墻的設(shè)計(jì)

　　3.1抗滑穩(wěn)定性驗(yàn)算

　　為保證擋土墻的抗滑穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)驗(yàn)算在土壓力下以及其他外力的作用下，基底抵抗擋土墻的抗滑移能力。

　　公式：(0.9G+￡Ey)u+0.9G￡Ex

　　其中：G表示擋土墻的自重;Ex、Ex表示墻背主動(dòng)土壓力的水平與垂直分力;a表示基底的傾斜角度;u表示基底的摩擦系數(shù)(可以通過經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得或者通過實(shí)驗(yàn)獲得);￡表示主動(dòng)土壓力分項(xiàng)系數(shù)，取1.4.

　　增加抗滑穩(wěn)定性的方法，可以設(shè)置傾斜基底或利用凸榫基礎(chǔ)。

　　3.2抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算

　　為了保證擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定性，須驗(yàn)算擋土墻抵抗墻身繞強(qiáng)趾向外轉(zhuǎn)動(dòng)傾覆能力的驗(yàn)算。

　　0.9GZg+￡(EyZx-ExZy)>0

　　其中,Zg表示墻身、基礎(chǔ)以及其上的土重合力重心到墻趾的水平距離(單位：m);Zx表示土壓力垂直分力作用點(diǎn)到墻趾的水平距離;Zy表示土壓力水平分力作用點(diǎn)到墻趾的垂直距離。

　　在驗(yàn)算擋土墻的穩(wěn)定性時(shí)，一般均未計(jì)算趾前土層對(duì)墻面所產(chǎn)生的被動(dòng)土壓力。驗(yàn)算結(jié)果若不滿足以上要求，則表明抗滑穩(wěn)定性或抗傾覆穩(wěn)定性不夠，這時(shí)應(yīng)該改變強(qiáng)身的斷面尺寸重新核算。

　　增加抗傾覆穩(wěn)定性的方法，可以展寬墻趾、改變墻面及墻背坡度以及改變墻身斷面類型等。

　　3.3基底合力偏心距。

　　3.4地基承載力抗力值。

　　地基承載力抗力值應(yīng)該滿足地基承載力抗力值的要求，即要滿足下式：

　　3.4.1當(dāng)軸向荷載作用時(shí)P

　　3.4.2當(dāng)偏心荷載作用時(shí)：p《1.2f

　　3.4.3地基承載力抗力值得一般規(guī)定：

　　這時(shí)當(dāng)擋土墻的基礎(chǔ)寬度大于3m時(shí)，或者埋置深度大于0.5時(shí)，除了巖石地基外，地基承載力抗力值應(yīng)該按照下式計(jì)算取得，f=Fk+k1*r1(b-3)+k2*r2(h-0.5)

　　其中，f表示地基承載力抗力值;Fk表示地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值;K1、K2表示承載力修正系數(shù);r1表示基底下持力層土的天然重度;r2表示基礎(chǔ)底面土層的平均重度;b表示基礎(chǔ)底面寬度小于3m時(shí)取3m，大于6m時(shí)取6m;h表示底面的埋置深度，從天然地面算起。

　　四、施工工藝與施工方法。

　　依據(jù)施工工藝的不同，重力式擋土墻可以分為漿砌重力式擋土墻和現(xiàn)澆重力式擋土墻，施工工藝流程各部相同，分別如下：

　　漿砌重力式擋土墻：開挖墻基à處理基底à砂漿的制作與運(yùn)輸à填筑墻背;

　　現(xiàn)澆重力式擋土墻：開挖基坑à處理基底à模板制作與安裝à鋼筋綁扎à拌制混凝土à澆筑à養(yǎng)生à墻背填料且壓實(shí)。

　　以漿砌重力式擋土墻為例，在基坑開挖前，首先要做好場(chǎng)地排水工作，基礎(chǔ)的個(gè)部分尺寸、形狀以及埋設(shè)深度，均應(yīng)該按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工處理，基坑的底部一般要大于基礎(chǔ)外緣變邊線0.5—1.0m，目的是為了避免影響施工。對(duì)于任何土質(zhì)基坑，挖至標(biāo)高后不得長(zhǎng)時(shí)間將坑底暴露、浸泡，避免消減基底的承載能力。我們可以采用挖至距離基坑底15cm處，然后在基礎(chǔ)砌筑前突擊開挖，在松軟出，要選擇采用跳槽開挖，以此來避免基坑坍塌，造成人員傷亡等可避免的損失，另外，在基坑開挖時(shí)不得破壞基底土的結(jié)構(gòu)，若出現(xiàn)超挖現(xiàn)象，必須采用原土回填，且必須夯實(shí)或換填處理;對(duì)于基底的處理，若基底為土質(zhì)，包括碎石土、砂性土等，應(yīng)將其整平夯實(shí)。對(duì)于，巖石地基，有巖層或空洞時(shí)，應(yīng)根據(jù)空洞的大中小來以水泥混凝土或者碎石子來做填充處理，若在基底巖層有外露的軟弱夾層時(shí)，宜在墻趾前對(duì)此面層做特殊保護(hù);砂漿的拌制和運(yùn)輸，砂漿的拌制，應(yīng)以均勻、充分為準(zhǔn)，配置精度不宜超過相應(yīng)規(guī)定(如水泥、外加劑等以質(zhì)量比為上下2%)，砂漿的流動(dòng)性應(yīng)該符合要求，對(duì)砂漿的流動(dòng)性要建立隨機(jī)檢查制度，砂漿的攪拌時(shí)間不應(yīng)小于2.1分鐘。對(duì)于砂漿的運(yùn)輸，應(yīng)檢查其稠度和是否分層，冬季施工時(shí)，應(yīng)注意防止砂漿影響砌筑強(qiáng)度;對(duì)于砌筑，在砌筑前，應(yīng)進(jìn)行基底表面風(fēng)化、松散土層予以清除干凈，在砌筑第一層砌塊時(shí)，應(yīng)將表面洗凈、潤(rùn)濕、再坐漿砌筑，以此保證砌體與基層間的抗拉彎能力和抗剪能力。對(duì)于土質(zhì)基底，可以直接采用坐漿砌筑。若采用臺(tái)階式基礎(chǔ)時(shí)，臺(tái)階轉(zhuǎn)彎處不得砌筑成通縫，砌體與臺(tái)階壁間的縫隙應(yīng)當(dāng)插滿漿塞滿�；�礎(chǔ)完成后，應(yīng)立即做回填處理，應(yīng)以小型機(jī)械進(jìn)行壓實(shí)。并在表面留下3%的向外傾斜坡，以防積水滲入基底;墻身砌筑，一般有鋪漿法、抹漿法、擠漿法和灌漿法四種;最后，對(duì)于沉降縫、伸縮縫等的砌筑，一般為2—3cm，兩種接縫應(yīng)當(dāng)垂直，并且在兩側(cè)的砌體表面需要平整，不能搭接，必要時(shí)需要加修槽工序。接縫中若需要做防水處理，當(dāng)采用膠泥做填充材料時(shí)，應(yīng)該沿著墻內(nèi)、外、頂三邊填塞并搗實(shí)。但是無(wú)論采用任何一種填塞材料時(shí)，其填塞深度不得小于15cm，以此來滿足防水要求。

　　結(jié)語(yǔ)

　　重力式擋土墻是目前我國(guó)最常采用的一種擋土墻形式。因?yàn)檫@種擋土墻形式簡(jiǎn)便，施工方便，可以就地取材，適應(yīng)性非常強(qiáng)，因此被廣泛應(yīng)用。本文介紹了設(shè)計(jì)、施工等重要的問題，因?yàn)樗�關(guān)乎整個(gè)工程的質(zhì)量問題，所選擇的開挖方式、砌筑的要求都是值得注意的方面。除了施工方法外，還有很多的注意事項(xiàng)，比如排水孔的設(shè)置和勾縫等問題。擋土墻一般均是在墻體與巖土坡體暫時(shí)穩(wěn)定狀態(tài)下或者暴露過不久的工作面上進(jìn)行施工，需要連續(xù)作業(yè)，盡量達(dá)到預(yù)計(jì)的力學(xué)平衡條件要求，避免坡體或地形產(chǎn)生變形、坍塌或降低其自持或承載能力。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]龍曉偉.現(xiàn)代道路路基路面工程.清華大學(xué)出版社.2010.1.

　　[2]王穗平.路基施工技術(shù).中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2009.12.

　　[3]黃曉明.路基路面工程.東南大學(xué)出版社.2011.6.

　　[4]張登良.路面工程手冊(cè).人民交通出版社.2003.4.