山区公路挡土墙设计浅析

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1、环球网校岩土工程师:http://edu.21cn.com/kcnet610/山区公路挡土墙设计浅析  公路挡土墙是用来支承路基填土或山坡土体,防止填土或土体变形失稳的一种构造物。在路基工程中,挡土墙可用以稳定路堤和路堑边坡,减少土石方工程量和占地面积,防止水流冲刷路基,并经常用于整治坍方、滑坡等路基病害。  挡土墙的形式多种多样,按其结构特点,可分为:石砌重力式、石砌衡重式、加筋土轻型式、砼半重力式、钢筋砼悬臂式和扶壁式、柱板式、锚杆式、锚定板式及垛式等类型;按其中路基横断面上的位置,又可分:路肩墙、路堤墙及路堑墙;按所处的环境条件,又

2、可分为:一般地区挡墙、浸水地区挡土墙及地震地区挡土墙。考虑挡土墙设计方案时,应与其他工程方案进行技术经济比较,分析其技术的可行性、可靠性及经济的合理性,然后才确定设计方案,并根据实际情况进行挡土墙的选型。  在山区公路中,由于地形条件更为复杂,地势更为陡峭,因此,挡土墙的应用更为广泛。近几年来,笔者参加了二十多段、共三百多公里的山区公路(二、三级)的设计,主要负责路基防护工程,特别是挡土墙的设计,对山区公路挡土墙的设计积累了一定的经验与体会,在此提出,仅供同类工程设计时参考。  2挡土墙设计的基础资料及设计参数  2.1基础资料  挡土墙

3、设计时,必须具备以下资料:路线平面图、纵断面图、横断面图,地质资料(包括工程地质勘察报告、工程物探报告),地震勘探报告,水文资料,总体设计资料及构造物一览表等。  2.2设计参数的选取  2.2.1墙背填料的物理力学性质对于山岭重丘二、三级公路的挡土墙设计,当缺乏试验数据时,填料的计算内摩擦角及容重可参照表1及表2选用:  表1填料内摩擦角ψ参考值土的种类块石大卵石、碎石类土小卵石、砾石、粗砂、石屑中、细砂、砂质土粉砂粘土内摩擦角(°)454035302614-21  表2填料标准容重土的种类砾石、碎石、砾质土砂、砂质土粉土、粘性土(ωl

4、<50%)石灰土(石灰10%)粉煤灰容重(KN/m3)2019181815  2.2.2墙背摩擦角填土与墙背间的摩擦角δ应根据墙背的粗糙程度及排水条件确定。山区公路中,对于浆砌片石墙体、排水条件良好,均可采用δ=ψ/2。  2.2.3基底摩擦系数基底摩擦系数μ应依据基底粗糙程度、排水条件和土质确定。  2.2.4地基容许承载力地基容许承载力可按照《公路设计手册·路基》及有关设计规范规定选取。  2.2.5建筑材料的容重根据有关设计规范规定选取。  2.2.6砌体的容许应力和设计强度根据有关设计规范规定选取。  2.2.7砼的容许应力和设计

5、强度根据有关设计规范规定选取。  3.1材料选择  浆砌片石挡土墙取材容易,施工简便,适用范围比较广泛。山区公路中,石料资源较为丰富,在挡土墙高≤岩土工程师网上培训:http://www.thea.cn/kcnet610/环球网校岩土工程师:http://edu.21cn.com/kcnet610/10米时,因地制宜,采用浆砌片石砌筑,可以较好地满足经济、安全方面的要求。  3.2截面形式选择  根据挡土墙结构类型及其特点分析,当墙高<5时,采用重力式挡土墙,可以发挥其形式简单,施工方便的优势。同时,由于山区公路地面横坡比较陡峭,若采用仰

6、斜式挡土墙,会过多增加墙高,断面增大,造成浪费,采用俯斜式挡土墙会比较经济合理。一般在路堑墙、墙趾处地面平缓的路肩墙或路堤墙等情况下,才考虑采用仰斜式挡土墙。当墙高≥5且地基条件较好时,采用衡重式挡土墙,可以有效地减小截面,节省材料。  3.3位置选择  在挖方边坡比较陡峭时,采用路堑挡土墙,可以降低边坡高度,减少山坡开挖,避免破坏山体平衡;在地质条件不良情况下,还可以支挡可能坍滑的山坡土体。  对于采用路肩挡土墙或路堤挡土墙,应结合具体条件考虑,必要时应作技术经济比较。因为路堤挡土墙承受荷载较大,受力条件较为不利,截面尺寸也较大,所以录

7、路堤墙与路肩墙的墙高或截面污工数量较为接近,基础情况相仿时,采用路肩墙比较有利。  4土压力的计算  挡土墙设计的经济合理,关键是正确地计算土压力,确定土压力的大小、方向与分布。土压力计算是一个十分复杂的问题,它涉及墙身、填土与地基三者之间的共同作用。计算土压力的理论和方法很多。由于库伦理论概念清析,计算简单,适用范围较广,可适用不同墙背坡度和粗糙度、不同墙后填土表面形状和荷载作用情况下的主动土压力计算,且一般情况下计算结果均能满足工程要求,因此库伦理论和公式是目前应用最广的土压力计算方法。  4.1库伦主动土压力计算公式及计算简图  主

8、动土压力计算公式:  Eα=1/2γH2Ka  式中:Eα——主动土压力(KN),γ——土的容重(KN/m3),H——挡土墙高(m),Ka——库伦主动土压力系数。  《公路设计手册·路基》中,

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