一、擋土牆介紹
定義
擋土牆是指支承路基填土或山坡土體、防止填土或土體變形失穩的構造物。
各部分名稱
在擋土牆橫斷面中,與被支承土體直接接觸的部位稱為牆背;
與牆背相對的、臨空的部位稱為牆面;
與地基直接接觸的部位稱為基底;
與基底相對的、牆的頂面稱為牆頂;
基底的前端稱為牆趾;
基底的後端稱為牆踵。
適用範圍
路基在遇到下列情況時可考慮修建擋土牆
1. 陡坡地段;
2. 為避免大量挖方及降低邊坡高度的路塹地段;
3. 可能產生塌方、滑坡的不良地質地段;
4. 高填方地段;
5. 水流沖刷嚴重或長期受水浸泡的沿河路基地段;
6. 為節約用地、減少拆遷或者少佔用農田的地段;
7. 為保護重要建築物、生態環境或其他特殊需要的地段。
二、擋土牆分類
按擋土牆的位置來分劃分:
路塹擋土牆:
設置在路塹邊坡底部,主要用於支撐開挖後不能自行穩定的山坡,同時可減少挖方數量,降低挖方邊坡的高度。
路肩擋土牆:
設置在路肩部位,牆頂是路肩的組成部分,其用途與路堤牆相同。它還可以保護臨近路線的既有的重要建築物。
路堤擋土牆:
設置在高填土路堤或陡坡路堤的下方,可以防止路堤邊坡或路堤沿基底滑動,同時可以收縮路堤坡腳,減少填方數量,減少拆遷和佔地面積。
山坡擋土牆:
設置在路塹或路堤上方,用於支撐山坡上可能坍滑的覆蓋層、破碎岩層或山體滑坡。
浸水擋土牆:
沿河路堤,在傍水的一側設置擋土牆,可以防止水流對路基的沖刷和侵蝕,也是減少壓縮河床的有效措施。
按擋土牆結構形式劃分(這裡只涉及幾種常見擋土牆)
重力式擋土牆:
是以擋土牆自身重力來維持擋土牆在土壓力作用下的穩定。它是我國目前常用的一種擋土牆。
常見的重力式擋土牆高度一般在5~6 m以下,大多采用結構簡單的梯形截面形式,對於超高重力式擋土牆(一般指6m以上的擋牆)即有半重力式、衡重力式等多種形式。
重力式擋土牆可根據其牆背的坡度分為以下幾種類型(如下圖):
重力式擋土牆和懸臂式擋土牆的示意圖(如下圖):
薄壁式擋土牆:
包括懸臂式擋土牆和扶壁式擋土牆兩種;一般牆高6m以內採用懸臂式,6m以上採用扶壁式。
◆ 懸臂式擋土牆:
是由立板(牆面板)和底板(牆趾板和牆踵板)兩部分組成,一般形式為如下圖所示:
◆ 扶壁式擋土牆:
當擋土牆的牆高h>10m時,為了增加懸臂的抗彎剛度,沿牆長縱向每隔0.8~1.0m,設置一道扶壁。
錨定式擋土牆:
包括錨杆式和錨定板式兩種
◆ 錨杆式擋土牆:
是由預製的鋼筋混凝土立柱、擋土板構成牆面,與水平或傾斜的鋼錨杆聯合組成。錨杆的一端與立柱連接,另一端被錨固在山坡深處的穩定岩層或土層中。
◆ 定板式擋土牆:
是由鋼筋混凝土牆面、鋼拉桿、錨走板以及其間的填土共同形成的一種組合擋土結構。
加筋土擋土牆:
是在土中加入拉筋,利用拉筋與土之間的摩擦作用,改善土體的變形條件和提高土體的工程特性,從而達到穩定土體的目的。由面板、拉筋組成,依靠填土、拉筋之間的摩擦力使填土與拉筋結合成一個整體。
★ 各擋土牆的適用條件:
按照牆體的材料劃分:
石砌擋土牆:
混凝土擋土牆:
鋼筋混凝土擋土牆:
鋼板擋土牆:
三、擋土牆的構造組成
牆體構造
1. 牆背
仰斜牆背適用於路塹牆及牆趾處地面平坦的路肩牆或者是路堤牆,仰斜牆背的坡度不宜緩於1:0.3,通常在1:0.15~1:0.25。
俯斜牆背適用於路堤牆、路肩牆,常用1:0.15~1:0.25,不超過4m的低牆可以用垂直牆背。
凸形折線牆背多用於路塹牆,也可以用於路肩牆,上下牆的牆高比一般採用2:3
衡重式牆適用於山區地形陡峻處的路肩牆和路堤牆,也可用於路塹牆,上牆俯斜牆背的坡度1:0.25~1:0.45,下牆仰斜牆背在1:0.25左右,上下牆的牆高比一般採用2:3。
2. 牆面
牆面一般均為平面,起坡度應與牆背坡度相協調,牆面坡度直接影響擋土牆的高度,因此,在地面橫坡較陡時,牆面的坡度一般為1:0.05~1:0.20,矮牆可採用陡直牆面;地面較平緩時,一般採用1:0.20~1:0.35較為經濟。
3. 牆頂
牆頂寬度最小,漿砌擋土牆不小於50cm,幹砌不小於60cm。漿砌路肩牆牆頂一般宜採用粗石料或者混凝土做成頂帽,厚度為40cm,如不做頂帽,對路肩牆和路塹牆,牆頂應以大石塊砌築,並用砂漿勾縫,或用5號砂漿抹平頂面,砂漿厚2cm。幹砌擋土牆牆頂50cm高度內,應用25號砂漿砌築,以增加牆身穩定,幹砌擋土牆的高度一般不宜大於6m。
4. 欄杆
為保證交通安全,在地形險峻地段或者過高過長的路肩牆的牆頂應設置護欄,為保持土路肩最小寬度,護欄內側邊緣距路面邊緣的距離,二、三級路面不小於0.75m,四級路不小於0.5m。護欄分牆式和柱式兩種,所採用的材料,護攔高度、寬度,視實際需要而定。
基礎構造
1、基礎類型
大多數擋土牆都直接修築在天然地基上。
2. 基礎埋置深度
◆ 對於土質地基,基礎埋置深度應符合下列要求:
(1) 無沖刷時,應在天然地面以下至少1m;
(2) 有沖刷時,應在沖刷線以下至少1m;
(3) 受凍脹影響時,應在凍結線以下不少於0.25m,當凍深超過1m,採用1.25m,但地基應夯填一定厚度的砂石或者碎石墊層,墊層底面亦應位於凍結線以下不少於0.25m
碎石、礫石和砂類地基,不考慮凍脹影響,但地基埋深不宜小於1m。
對於基石地基應清除表面風化層,將基底嵌入岩層一定深度,當風化層較厚難以全部清除表面時,可依據地基的風化程度及容許承載力將基底埋入風化層中。
當擋土牆位於地質不良地段,地基土內可能出現滑動面時,應進行地基抗滑穩定性驗算,將基礎底面埋置在滑動面以下,或採用其他措施以防止擋土牆滑動。
基礎應採用明挖基礎,當基底位於大於5%的縱向斜坡上,基底應該設置成臺階形。
排水設施
擋土牆的排水措施通常由地面排水和牆身排水連部分組成。
地面排水主要是防止地表水滲入牆后土體或者地基,地面排水有以下幾種方法:
1. 設置地面排水溝,截引地表水。
2. 夯實回填土頂面和地表鬆土,防止雨水和地面水下滲,必要時可設鋪砌層。
3. 路塹擋土牆趾前的邊溝應予以鋪砌加固,以防邊溝水滲入基礎。
牆身排水:
沉降縫和伸縮縫
設計時,一般將沉降縫和伸縮縫合並設置,沿路線方向每隔10~15m設置一道,兼起兩者的作用,縫寬2~3cm,縫內一般可用膠泥填塞,但在滲水量大、填料容易流失或凍害嚴重地區,則宜用瀝青麻筋或塗以瀝青的木板等具有彈性的材料,沿內、外、頂三方填塞,填深不宜小於0.15m,當牆後為岩石路塹或填石路堤時,可設置空縫。
幹砌擋土牆縫的兩側應選用平整石料砌築使成垂直通縫。
四、擋土牆處理高差應用
地形的塑造過程中,勢必會遇到高差問題。放坡、臺階、擋土牆都是常用消化場地高差的方式。實際處理過程中,需要綜合充分考慮場地的地基條件、景觀風格、高差大小以及與周邊環境協同性等多種因素,進而選擇合適高差處理方式。
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