路基擋土墻的類型和結構

張學文

(黑龍江省公路勘察設計院，黑龍江 哈爾濱 150080)

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路基擋土墻的類型和結構

張學文

(黑龍江省公路勘察設計院，黑龍江 哈爾濱 150080)

在建設公路的過程中，經常需要一些結構墻體來支撐路堤填土，這種結構墻體就是擋土墻。擋土墻在公路中是一種十分重要的承重墻體。根據擋土墻的穩定原理不同，可以對其進行分類，同時也根據結構和應用不同分為多種擋土墻。

擋土墻；壓力；結構

1 擋土墻的類型

擋土墻支撐原理分類包括外部支擋系統、內部穩定系統以及雜交系統。其中外部支擋系統是靠土體外部的結構墻給予的抗滑應力來穩固土體的，石砌和混凝土重力式擋土墻、鋼筋混凝土懸臂或扶壁式擋土墻、垛式擋土墻以及錨固式擋土墻都屬于外部支擋系統。這些擋土墻大多依靠自身的重力和剛度阻擋土體的移動。對有滑動可能性的土體局部內外側加鋼筋，提高加鋼筋部分的摩擦力和被動抗力的是內部穩定系統。各種各樣的加筋擋土墻都屬于內部穩定系統，近20年來我國對內部穩定系統應用很廣泛，因此其發展速度很快。內部穩定系統與其他方式不同，它將整體的土體分割成小單元，小單元之間互相支撐，靠內部應力結合的好處是不需要額外的外部支撐系統，內部穩定系統的擋土墻主要作用是防止表面的損壞，而且較為美觀，但其支撐作用已經幾乎為零。雜交系統顧名思義是上述兩種擋土墻系統的結合，簡單來說就是部分外部系統和內部系統的復合使用，最具代表性的例子就是加有鋼筋或者網格的籠式擋土墻等等。

2 擋土墻的結構

2.1 石砌重力式擋土墻

石砌重力式土墻的原理是依靠自重抵消土體的壓力，來維持穩定性，其構成大多是塊石或者石漿砌。這種擋土墻結構簡單，常用于山地，同時取材方便，施工工程量小，但是由于體積較大，只適用于低等級的公路。此種土墻有墻背、墻面、基礎、排水、沉降縫和伸縮縫幾個部分組成。

石砌重力式擋土墻的墻背有多重形態，其中仰斜和俯斜的形貌最為常見，凸形折線和衡重式也是比較常見的土墻形狀。仰斜式擋土墻所受的主動土壓力小，因此不需要很大的強身斷面，相對來說是一種較為經濟的擋土墻，適用于較為平坦的路面的路肩墻或者路堤墻。仰斜墻的坡度不能太緩，否則會導致施工困難。與仰斜式擋土墻不同，俯斜式擋土墻的墻背要承受很大的動土主動壓力，因此需要加大橫截面積，其主要應用于地勢陡峭的斜坡上，利用陡直的墻型減小墻高。這種擋土墻可以制造成臺階型。凸形折線墻背是由仰斜式擋土墻背衍生出來的，可以減小上部墻體的橫截面積。而不同于以上三種擋土墻的墻背，衡重式墻背在上下墻背都設置有衡重臺，其墻面是陡直的，主要用來充當陡峭地勢的路肩墻和路堤墻。

對于石砌重力式擋土墻，其基礎以上部分的墻面大多是直線的，不同的墻背則會搭配不同的坡度。為了避免擋土墻的墻高過大，要根據公路的地勢設計不同的坡度，既做到擋土墻的強度符合標準，又要注意節省工程成本。

擋土墻能夠抵消動土主動壓力的一大原因是具有牢固的地基，也就是所謂的基礎。一般建立在土質地基上的擋土墻要有深入地面1m以上的地基深度，沖刷線以下1m以上，或者冰凍線以下0.25m。在巖石地質的路面上建立擋土墻，要清除風化層，適當地將墻型設計成臺階狀。

漿砌墻一般有一排或者多排的排水口，排水口用來排放墻填料過程中帶入的水分，減小強身需要承受的靜水壓力，同時防止冬季時，水凝固成冰，體積變大會對墻施加額外的應力，甚至導致墻體形變的現象發生。排水口直徑大概在5～10cm不等，孔間距2～3m之間。排水口出的材料粗糙度相比較于其他部分應有所增加，大的粗糙度可以起到過濾的作用，防止排水口被堵塞。

沉降縫是用來防止地基的不均勻受力而導致墻體開裂的現象的。沉降縫的設計需要參考墻高，墻總重和地基的性質。為了防止墻體收縮硬化和溫度變化導致的體積變化而引起的開裂現象，擋土墻上需要設置伸縮縫。伸縮縫和沉降縫一般設置在同一個位置，10～15m間隔一道伸縮沉降縫，縫寬在2～3m之間均可。

2.2 鋼筋混凝土懸臂式和扶壁式擋土墻

懸臂式擋土墻由立臂、墻趾和墻踵板構成；扶壁式擋土墻的區別則在于沿懸臂式擋土墻的墻長方向，間隔一定距離設置一道扶臂，將立臂和墻踵板連接在一起。這兩種擋土墻是靠填料的自重防止強身的傾斜，進一步支撐土體的。由于懸臂的受力狀態是承受彎矩，因此需要配置鋼筋，而且要盡可能減小墻體的橫截面積，適用于地基條件差，高度不是太高的路肩墻。

2.3 垛式和籠式擋土墻

垛式擋土墻的材料一般是混凝土和木材。其內部結構類似于桿件從橫交錯的箱狀框架結構，內部需要填充土或石塊，其原理是利用桿件的支頂作用抵消動土的主動壓力。籠式擋土墻則是采用鐵網編織的籠子，并在內部填充石塊，并將籠子堆疊在一起形成石墻。這兩種土墻都屬于柔型結構和拼裝結構，可以很好地適應地形，根據不同的地形修改形貌。其優點在于可以很好地適應復雜公路地勢，對于沉降造成的影響很小，對于施工技術和材料以及設備都沒有很高的要求，對于長久應用后的修復也很簡單。而且此結構本身具有空隙，有良好的透水性，不用建立專門的排水設施。

2.4 錨固式擋土墻

通過一端埋入破裂面外的穩定區域土體內部，利用錨桿或者錨定板來提供抗拉力和被動土抗力，這就是錨固式擋土墻的穩定原理。錨固式擋土墻包括鋼筋混凝土墻和錨固構件兩部分。錨固式擋土墻的墻面一般有兩種，一種是現場灌注的半臂。另一種是通過現場測量后，定制的由立柱和擋土板組成的墻面。兩者相比而言，后者的抗壓能力較強。在施工時，確保鋼拉桿的一端連接混凝土板，將其埋入中性區內。這種方法被稱為錨定板式擋土墻，應用于路堤和路肩墻。這種穩定結構屬于輕型結構，在基地處所受的應力很小，因此這種擋土墻適用于地基土質不是很良好的公路路段。

2.5 加筋擋土墻

加筋擋土墻是應用一種材料叫做加筋土，加筋土顧名思義就是加進材料和土組成的一種復合材料，加筋材料和土之間有很大的摩擦阻力，同時加筋材料和土之間也有粘附作用，靠這些內部應力來抵消外界的壓力和拉力。加筋土材料制成的擋土墻也可以叫做加筋土擋墻。加筋土有很多種系統，最早的一種是在1965年被法國工程師首次提出的。加筋土的加筋材料主要分為金屬材料和非金屬材料。其中金屬材料可以使鋁、不銹鋼等等；非金屬材料可以是塑料、玻璃纖維等等。加筋材料一般被制成條帶狀、網絡狀、板狀或者纖維網狀等等。為了達到應力要求，還常常加入粒料作為填充物。這種系統的墻面只是用來起保護作用，防止腐蝕和坍塌，一般由混凝土板或者金屬合金板，焊接鋼絲網等等組成。

2015-11-16

張學文，男，黑龍江哈爾濱人，工程師，從事道橋專業的設計、檢測、監理等工作。

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1008-3383(2016)12-0093-01