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1、第四章支挡结构设计概论,主讲人：阮波,中南大学土木工程学院,路基支挡工程是一种能够抵抗侧向土压力、防止边坡或路基主体崩塌而设置在路旁的结构物。路基支挡工程的类型很多，包括各种挡土墙以及其它具有支撑作用的构造物（护肩、护脚、抗滑桩等等）。挡土墙是指支承路堤填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳，而承受侧向土压力的墙式构造物，也就是具有墙式构造的路基支挡结构物我们统称为挡土墙。,挡土墙的类型划分方法很多，分类标准也各不相同。,一、概念,二、挡土墙分类,路堑挡土墙路肩挡土墙路堤挡土墙山坡挡土墙,1、在路基横断面上的位置,2、按建筑材料,石砌挡土墙混凝土挡土墙钢筋混凝土挡土墙,3 按墙背的倾斜方向,俯
2、斜式挡土墙仰斜式挡土墙垂直式挡土墙,墙背只有单一坡度时，称为直线形墙背；若多于一个坡度，如衡重式挡土墙，则称为折线型墙背。,按结构特点分,重力式挡土墙,悬臂式挡土墙,扶臂式挡土墙,桩板式挡土墙,加筋土挡土墙,锚杆挡土墙,锚定板挡土墙,土钉挡土墙,衡重式挡土墙,4、按结构特点分,原理：依靠墙身自重抵抗土体侧压力的挡土墙。材料：块石、片石、混凝土预制块作为砌体，或采用片石混凝土、混凝土进行整体浇筑。优点：是就地取材，施工方便，经济效果好。,（1）重力式挡土墙,利用衡重台上部填土重力和墙身自重共同作用维持其稳定。其断面尺寸较重力式小，可降低墙高和减少基础开挖量，但对地基承载力要求较高。,（2）衡重式
3、挡土墙,钢筋混凝土结构由立壁、墙趾板及墙踵板三部分组成。墙身稳定主要靠墙踵板上的填土重量来维持稳定。断面尺寸较小，立壁下部的弯矩较大，钢筋与混凝土的用量大，经济性差。多用于墙高小于6m的路肩墙。适用于缺乏石料的地区和承载力较低的地基。,（3）悬臂式挡土墙,沿悬臂式挡土墙的立臂，每隔一定距离加一道扶壁，将立壁与墙踵板连接起来的挡土墙。适用于缺乏石料的地区和承载力较低的地基。墙高大于6m时，较悬臂式挡土墙经济。,（4）扶臂式挡土墙,由钢筋混凝土锚固桩和挡土板组成。利用深埋的锚固桩的锚固作用和被动抗力抵抗侧向土压力。适用于岩石地基、土压力较大，要求基础深埋的地段，墙高不受挡土墙高度的限制。开挖面小，
4、施工较安全。,（5）板桩式挡土墙,由填土、拉筋和墙面板三部分组成，利用拉筋与土之间的摩擦作用，把土的侧压力传递给拉筋，从而稳定土体。柔性结构，可承受较大的变形。施工简便，外型美观，占地面积小，对地基的适应性墙。适用于缺乏石料的地区和大型填方工程。,（6）加筋土式挡土墙,由钢筋混凝土板、肋柱和锚杆组成。锚杆一端锚固在稳定的地层中，另一端与墙面连接，依靠锚杆与地层之间的锚固力承受土压力，维持挡土墙的平衡。土石方和圬工量较少，施工安全，较为经济。,（7）锚杆式挡土墙,（8）锚定板式挡土墙,由钢筋混凝土墙板、拉杆、锚锭板和填料组成。利用锚定板产生的抗拔力抵抗侧向土压力，维持挡土墙的稳定。基底应力小，圬
5、工数量少，不受地基承载力限制。构建轻简，可预制拼装、机械化施工。钢拉杆表面可用沥青玻璃布包扎防锈，填料不必用砂土。,（9）土钉式挡土墙,由土体、土钉和护面板三部分组成，是一种原位土体加筋技术。利用土钉对天热土体就地实施加固，并与喷射混凝土护面板相结合，形成类似于重力式挡土墙的复合加强体，从而使得开挖坡面稳定。对土体适应性强、工艺简单、材料用量和工程量少。,锚杆支护是主动支护；土钉则是被动支护，土钉一般不施加预应力。工作机理不同：土钉支护是与土体共同作用产生相当于重力式挡墙的效果；锚杆就是相当于在土体中找个支点受力拉住边坡的效果，将拉力分散到土体深处。土钉全长注浆；锚杆分自由段和锚固段。土钉一般
6、要求坡面有倾角，而锚杆坡面一般都直立。土钉与锚杆相比通常间距小、长度短。,土钉与锚杆支护的区别,三、挡墙的使用条件及高度控制范围,三、挡墙的使用条件及高度控制范围,四、挡土墙的作用,当山区地面横坡过陡时，常在路基下侧边坡设置挡土墙，或在靠山侧设置路堑挡土墙，以降低路堑高度，这样可以减少土方工程数量同时避免由于破坏天然植被而引起灾害；在平原地区，为了节约用地，往往也在路基一侧或两侧设置挡土墙；在滨河地段或有建筑物时，修建挡土墙可以收回坡脚，以避免冲刷威胁或避免开建筑物；当高路堤、深路堑土石方大、取弃土困难时，也可设置挡土墙以减小土石方数量；挡土墙还经常用来整治崩坍、滑坡等路基病害。,按照规范，首
7、先对实际调查及现存资料进行分析，掌握设置支挡结构地点的地质、地形概况，大致确定支挡构造物及基础的形式和尺寸，然后进行正式勘测。在施工图设计阶段应搜集加密的支挡构造物路段的路基横断面图、构造物起讫点桩号路基横断面图、墙趾纵断面图、地质纵横剖面图等资料。一般的调查项目如下：,五、挡土墙设计基本资料,建筑物总体设计：建筑物的工程等级及设计标准，建筑物总体布置图墙趾地形、地质平面图：1:2001:500墙趾地质纵断面图：1:2001:500地质横断面图：1:200挡土墙设计主要物理力学指标水文资料：地表水和地下水位其他资料：冻结深度、冲刷深度、地震、水质等资料,1、挡土墙的构造 挡土墙一般由墙身、基础
8、、填料、排水设施和伸缩缝等部分组成 墙身构造 墙背墙面墙顶护栏,第二节 重力式挡土墙的构造与布置,挡土墙的构造必须满足强度与稳定性的要求，同时也用考虑就地取材、经济合理、施工养护的方便与安全。,（1）墙胸（背）坡度,浆砌片石挡土墙：墙顶宽度一般不应小于0.5m。路肩挡土墙：墙顶应以粗料石或C15混凝土作帽石，其厚度通常为0.4m，宽度不小于0.6m，突出墙顶的帽檐宽为0.1m。路堤墙及路堑墙：可不作帽石，选用大块片石置于墙顶并用砂浆抹平即可。,重力式挡土墙：墙背坡度一般1:0.25的仰斜；胸坡一般与背坡一致。,（2）墙顶,衡重式挡土墙墙背（胸）,下墙墙背多采用1:0.251:0.3仰斜,胸坡采
9、用1:0.05仰斜,上墙墙背采用1:0.251:0.45俯斜,衡重式挡土墙上墙与下墙高度之比，采用4:6较为经济合理。,缺乏石料地区：重力式挡土墙可用C15混凝土或片石混凝土建造；严寒地区：采用C20混凝土或片石混凝土。此时墙顶宽度不应小于0.4m。,伸缩缝的作用与设置：防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝。一般在设计时两缝合一，沿线路方向每隔1025m设置一道。缝宽可采用23cm。缝内填塞沥青麻筋或沥青木板，墙背为岩石路堑或填石路堤时，可设置空缝。,2、材料要求,有石料的地区：重力式挡土墙尽可能采用浆砌片石。片石的极限抗压强度不得低于30MPa，在一般地区及寒冷地区，采用M7.5水泥砂
10、浆。,3、沉降缝与伸缩缝,沉降缝的作用与设置：避免因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，应根据地基地质条件的变化和墙高、墙身断面的变化设置。,4、排水措施,作用：疏干墙后土体和防止地表水下渗后积水。,泄水孔的尺寸一般为0.05m0.10m、0.10m0.10m、0.15m0.20m的方孔或直径为0.05m0.10m的圆孔。孔眼间距一般为23m，上下左右交错设置。最后一排泄水孔应高出地面；如为路堑挡土墙，应高出侧沟内的水位0.30m；浸水挡土墙则应高出常水位0.3m。若墙后填料的透水性不良，为了防止孔道淤塞，应在最低一排泄水孔至墙顶以下0.5m高度内，填筑大于0.3m厚的砂砾石如图c,d所示或无砂混凝土块板或土工织物作反滤层。,图10-7 泄水孔与反虑层,5、基础埋置深度,基础置于土质地基埋深应要求,基础埋置深度不小于1m。当有冻结时，在冻结线以下0.25m，当冻结深度超过1m时，可在冻结线下0.25m内换填渗水土，但不小于1.25m。,受水流冲刷时，基础应埋置在冲刷线以下不小于1m。,路堑挡土墙基础底面在路肩以下大于1m，并应低于侧沟砌体底面不小于0.2m。,挡土墙基础置于硬质岩石地基上时：应置于风化层以下，置于软质岩石地基时，埋深大于1m。基础置于倾斜地面时，其趾部埋入深度和距地面的距离应符合下表的要求。,表10-1 墙趾埋入斜坡地面的最小尺寸(m),
