重力式擋土墻在鐵路工程上的設(shè)計(jì)要點(diǎn)探析

宋華君

（中鐵二十局第四工程有限公司，山東 青島 266061）

1 前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，道路基礎(chǔ)設(shè)施不斷發(fā)展與完善，相應(yīng)的支擋結(jié)構(gòu)水平與環(huán)境保護(hù)意識(shí)也不斷得到加強(qiáng)。我國(guó)在鐵路設(shè)施建設(shè)方面石料資源比較豐富，而且取材較為方便，加上其特殊的承重原理與簡(jiǎn)單的斷面形式，在一些浸水、地震多發(fā)地區(qū)的邊坡支擋工程中得到了廣泛的應(yīng)用。而線路重力式擋土墻的安全評(píng)估，能夠有效預(yù)防鐵路運(yùn)輸安全事故的發(fā)生。

2 國(guó)內(nèi)外安全評(píng)估發(fā)展?fàn)顩r

2.1 國(guó)外安全評(píng)估狀況

20世紀(jì)初期，安全評(píng)估技術(shù)出現(xiàn)，并伴隨著保險(xiǎn)業(yè)的業(yè)務(wù)需要發(fā)展流行起來(lái)。安全的對(duì)立面就是危險(xiǎn)，所以安全評(píng)估就是通過(guò)分析檢測(cè)整個(gè)系統(tǒng)中的危險(xiǎn)因素達(dá)到測(cè)定安全評(píng)估的目的。1961年美國(guó)相繼頒布了一些關(guān)于武器、化工等方面可靠安全性的規(guī)范，其合理化與科學(xué)化逐漸得到世界工業(yè)領(lǐng)域的認(rèn)可，并引發(fā)了各國(guó)對(duì)其深刻的探討與研究，從而促進(jìn)了安全評(píng)估方法的推廣與發(fā)展。之后系統(tǒng)安全評(píng)估基礎(chǔ)隨著系統(tǒng)安全工程的發(fā)展獲得了越來(lái)越牢固的地位，并在實(shí)踐中為政府和大小企業(yè)降低了災(zāi)害事故的發(fā)生率。

2.2 我國(guó)當(dāng)前安全評(píng)估現(xiàn)狀

我國(guó)安全評(píng)估工作起步較晚，其安全評(píng)估的方法與相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)都有國(guó)外的大型工業(yè)化國(guó)家相差甚遠(yuǎn)。但是就我國(guó)安全評(píng)估的發(fā)展歷程來(lái)看，雖然過(guò)程比較曲折，但是畢竟從無(wú)到有，慢慢開(kāi)始成長(zhǎng)起來(lái)，其在我國(guó)企業(yè)安全管理中發(fā)揮的作用以及勞動(dòng)保護(hù)和保障安全生產(chǎn)方面的意義值得我們肯定。安全評(píng)估體系作為我國(guó)安全生產(chǎn)六大體系中的重要一員，必將為保障我國(guó)安全生產(chǎn)發(fā)揮更大的作用。

3 關(guān)于鐵路既有干線路塹地段重力式擋土墻加固技術(shù)的探討

擋土墻加固技術(shù)是指在不影響鐵路行車(chē)的條件之下結(jié)合當(dāng)?shù)氐默F(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況與技術(shù)條件對(duì)存在安全問(wèn)題的擋土墻層進(jìn)行合理加固的方法。這樣既能夠避免鐵路線路的正常運(yùn)行，又能夠保證鐵路的安全可靠以及耐久性，達(dá)到減少鐵路安全事故發(fā)生幾率的目的。

3.1 路塹地段既有線路重力式擋土墻的加固原則

對(duì)于路塹地段支擋工程應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足當(dāng)前的道路結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)和功能要求，盡量做到在不破壞道路周?chē)鷳B(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、適用的要求。對(duì)于路塹地段既有線路重力式擋土墻的加固一般要遵循以下幾個(gè)原則：

3.1.1 任何加固措施都不應(yīng)該影響到道路交通的正常運(yùn)行通車(chē)。

3.1.2 結(jié)構(gòu)的加固措施設(shè)計(jì)要在原有道路整體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上布置，新舊構(gòu)件之間要保證鏈接的可靠性與穩(wěn)定性；布置新構(gòu)件或加固舊固件時(shí)，要考慮避免不利因素的產(chǎn)生，防止因局部強(qiáng)度加強(qiáng)而引起的結(jié)構(gòu)突變現(xiàn)象。

3.1.3 加固方案要在原有結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)基礎(chǔ)上確立，同時(shí)還要盡量使用新型的結(jié)構(gòu)加固方法。

3.1.4 對(duì)于部分因自然災(zāi)害而導(dǎo)致原結(jié)構(gòu)破壞的重力式擋土墻，要在加固設(shè)計(jì)過(guò)程中采取有效的防止再次受自然災(zāi)害影響的防治措施，并按照一定的順序進(jìn)行加固施工。

3.1.5 要做到加固方案最優(yōu)原則，由于加固方案并不一定是唯一的，因此在進(jìn)行方案選擇時(shí)要充分考慮方案的合理性、經(jīng)濟(jì)性以及施工的便利性。

3.1.6 任何重力式擋土墻的加固支擋結(jié)構(gòu)都應(yīng)該符合相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求與規(guī)范。

4 重力式擋土墻在鐵路工程應(yīng)用上的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

重力式擋土墻的設(shè)計(jì)通常要先滿(mǎn)足抗滑移、抗傾覆等設(shè)計(jì)要求，在設(shè)計(jì)要求滿(mǎn)足的情況下對(duì)擋土墻的總工程量進(jìn)行預(yù)算，達(dá)到既安全又經(jīng)濟(jì)的目的。

4.1 確定合理的斷面形式

斷面形式的確立必須要結(jié)合實(shí)際的道路施工環(huán)境與重力式擋土墻結(jié)構(gòu)類(lèi)型與特點(diǎn)進(jìn)行判斷選擇。對(duì)于一些比較陡峭的道路地面，應(yīng)該使用俯斜式擋土墻，否則會(huì)增加重力式擋土墻的高度與斷面的面積，造成不必要的浪費(fèi)。而對(duì)于一些比較平緩的路塹墻、墻趾處地面，應(yīng)該采用仰斜式擋土墻，以滿(mǎn)足規(guī)范上的使用要求。

4.2 擋土墻的截面尺寸的確定

重力式擋土墻抵抗土壓力的方式是依靠自身的重力，因此在計(jì)算擋土墻的截面尺寸的時(shí)候應(yīng)該要采取試算的方法進(jìn)行。通常可以根據(jù)自身的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與實(shí)地的地質(zhì)、填土性質(zhì)、墻身材料和施工環(huán)境等多方面的情況進(jìn)行假設(shè)性的截面尺寸設(shè)置，然后進(jìn)行檢驗(yàn)計(jì)算。若計(jì)算結(jié)果與使用要求不符，就應(yīng)該調(diào)整截面的尺寸或采取相應(yīng)的彌補(bǔ)措施，直到計(jì)算結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足工程使用要求為止。

4.3 土壓力的確定

要想做到擋土墻設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)合理就必須要對(duì)土壓力進(jìn)行較為精確的計(jì)算，并對(duì)土壓力的大小、方向與分布做出明確的判斷。然而對(duì)于土壓力的計(jì)算是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，需要在墻身、填土以及地基多方面共同作用之下才可以完成。關(guān)于土壓力計(jì)算的方法很多，為了快速方便的確定土壓力的相關(guān)數(shù)值，我們可以借助一些理論或公式進(jìn)行計(jì)算。

5 重力式擋土墻的計(jì)算內(nèi)容

考慮到施工的安全性問(wèn)題，當(dāng)重力式擋土墻深入地面位置較淺的時(shí)候，其承受的主動(dòng)土壓力、擋土墻自重以及被動(dòng)土壓力可以劃分到計(jì)算內(nèi)容以外，不做任何考慮，而重力式擋土墻的計(jì)算內(nèi)容主要是對(duì)其穩(wěn)定性、地基承載力和墻身強(qiáng)度。

5.1 擋土墻的穩(wěn)定驗(yàn)算及強(qiáng)度驗(yàn)算

重力擋土墻的設(shè)計(jì)首先應(yīng)該避免因自身重量和外界荷載重量而導(dǎo)致的整體滑動(dòng)和傾覆，其次還應(yīng)該保證墻身的截面面積，使其能夠擁有足夠的強(qiáng)度與底應(yīng)基力且不超過(guò)相應(yīng)規(guī)范數(shù)值的要求。所以在對(duì)墻身斷面形式與尺寸做出擬定之后，就應(yīng)該對(duì)墻身的穩(wěn)定性與強(qiáng)度進(jìn)性檢驗(yàn)計(jì)算。

5.2 墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算

對(duì)于墻身截面強(qiáng)度驗(yàn)算首先要選取幾個(gè)具有代表性的截面進(jìn)行計(jì)算。要進(jìn)行驗(yàn)算的截面最好在不同的位置，以提高驗(yàn)算的準(zhǔn)確性和代表性。

6 擋土墻穩(wěn)定性增大的措施

在對(duì)重力式擋土墻墻身截面進(jìn)行設(shè)計(jì)、驗(yàn)算之后，還需要采取以下必要的措施才能夠保證擋土墻的安全性。

6.1 傾覆穩(wěn)定性增大的措施

為減少重力式擋土墻基底的壓應(yīng)力，增加抗傾覆的穩(wěn)定性，可以在墻趾處設(shè)置一些臺(tái)階，這樣就可以拓寬墻體的基底，從而增大穩(wěn)定力臂；同時(shí)還可以通過(guò)改變墻背或墻面的坡度的方式，減小土壓力或增大力臂增加墻身的穩(wěn)定性。

6.2 滑動(dòng)穩(wěn)定性增大的措施

對(duì)于一些重力式抗滑擋土墻，可以在其墻后設(shè)置卸荷平臺(tái)，使其滿(mǎn)足承載力的要求。

同時(shí)重力式擋土墻的墻基可以做成倒坡或臺(tái)階形，并將墻高和基礎(chǔ)按地基的性質(zhì)深埋，在實(shí)際地形和水文地質(zhì)等具體條件影響下進(jìn)行精確的驗(yàn)算。除此之外，為了避免因?yàn)閴w地基不均勻沉陷而導(dǎo)致墻身開(kāi)裂，墻身斷面要根據(jù)周?chē)挠绊懸蛩卦O(shè)置必要的沉降縫。

6.3 擋土墻的排水處理措施

擋土墻的排水設(shè)施是由內(nèi)地面排水和墻身排水組成的，其處理是夠恰當(dāng)對(duì)擋土墻的安全及使用效果有直接性的聯(lián)系。對(duì)于地面上的排水可設(shè)置一些地面排水溝，將地面水引排出去。對(duì)于夯實(shí)回填土頂面和地面松土，為了防止雨水和地面水的下滲，可以采取鋪砌的方法，對(duì)路塹擋土墻墻趾前的邊溝進(jìn)行鋪砌加固，以免邊溝中的水滲入到基礎(chǔ)之內(nèi)。

7 結(jié)束語(yǔ)

重力式擋土墻在鐵路工程中作為防止土體坍塌的構(gòu)筑物，在對(duì)其進(jìn)行使用設(shè)計(jì)時(shí)，要充分對(duì)其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等方面的比較，選擇最優(yōu)的施工使用方案，才能夠更好地為鐵路工程建設(shè)服務(wù)。

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