路基加固工程.ppt
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1、第三章 路基加固工程,挡土墙是支承路基填土或山坡土体,防止填土或土体变形失稳,而承受侧向土压力的建筑物。目前,我国多采用重力式挡土墙(图31)。这种挡土墙在土压力作用下的稳定性主要靠墙身的自重及墙顶的恒载来维持。属于重力式挡土墙范畴的另一种型式是衡重式挡土墙。近二十年来,随着新型结构的发展,出现了许多新型支挡建筑物,采用钢筋混凝土构件组成轻型挡土墙,如悬臂式挡土墙、扶臂式挡土墙、锚杆挡土墙、锚定板挡土墙以及加筋土挡土墙等。这类结构一般均具有圬工省、造价低、便于拼装、简化施工等优点。,第一节 重力式挡土墙,一、重力式挡土墙的构造 重力式挡土墙(包括衡重式挡土墙),其各部构造如图3-1 所示。,图
2、3 1 重力式挡土墙的构造,重力式挡土墙类型,根据挡土墙在路基横断面上的位置可分为:路肩墙(墙顶置于路肩)路堤墙(支撑路堤边坡,墙顶以上尚有一定的填土高度)路堑墙(用于稳定路堑边坡的),图3 2 挡土墙类型,(一)墙身构造,重力式挡土墙墙身可采用石砌、混凝土块砌体、片石混凝土或混凝土。其圬工标号及适用范围见表31。,重力式挡土墙圬工标号及适用范围 表31,墙胸坡度 在地形陡峻的山区铁路,一般取为10.0510.20;在平缓地段一般采用10.2010.35 较为经济。墙背坡度应根据施工开挖与回填数量、地形地质条件以及回填前墙身的稳定性等因素确定。衡重式挡土墙多采用陡立的胸坡;其墙背坡度,上墙通常
3、为10.2510.45,下墙一般为10.25。,(二)沉降缝与伸缩缝,沉降缝:为避免因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂,须根据地基地质条件的变异和墙高、墙身断面的变化情况设置沉降缝。伸缩缝:为了防止圬工砌体因收缩硬化和温度变化而产生裂缝,应设置伸缩缝。设计时,一般将沉降缝与伸缩缝合并设置,沿线路方向每隔1025 m 设置一道,兼起两者的作用。,沉降缝与伸缩缝的缝宽为23 c m,缝内填塞沥青麻筋或沥青木板等材料,沿内、外、顶三边填塞的深度不小于0.2 m。当墙背后为岩石路堑或填石路堤时,可设置空缝。,图33 挡土墙正面图,(三)排水措施,主要包括:1.设置地面排水沟,截引地表水。2.夯实回填土顶面
4、和地表松土,防止雨水和地面水下渗,必要时可加设铺砌。3.设置一排或数排墙身泄水孔(图34)。,图 3 4,泄水孔的尺寸:方孔:一般为5 c m 10 c m、10 c m 10 c m、15 c m 20 c m 的方孔圆孔:直径为5 10 c m 的圆孔。孔眼间距23 m,上下左右交错设置。最下一排泄水孔应高出地面,如为路堑挡土墙,应高出侧沟内水位0.3 m;浸水挡土墙的泄水孔应高出常水位0.3 m。对12 m 以上的高挡土墙,在有冻结和春融现象的地区,应根据具体情况加密泄水孔。,当墙后填料为渗水性土时,挡土墙泄水孔的设置如图34(a)、(b)所示。若墙后填料的透水性不良,为了防止孔道淤塞,
5、泄水孔的进口处应设反滤层,在墙后最低一排泄水孔至墙顶以下0.5 m 的范围内填筑不小于0.3 m 厚的砂夹卵石等渗水材料(图34(c)、(d)。,图 3 4,(四)基础埋置深度,挡土墙基础的埋置深度,对土质地基一般应符合下列要求:1.无冲刷时,应在地面以下至少1 m;2.有冲刷时,应在冲刷线以下至少1 m;3.风化后强度锐减的地基,应在地面以下至少1.5 m(包括换填的砂石垫层厚度在内);4.位于冻结线以下不少于0.25 m(不冻胀类土除外);土的冻结深度超过1 m 时,可采用1.25 m,但基底必须填筑一定厚度的砂石垫层。,基础埋置在基岩或砂石类土地基上时,可不考虑冻结深度的影响,但应清除表
6、面风化层。这时,基础嵌入地基的尺寸应符合表32 的要求。,基础嵌入地基尺寸表32,二、重力式挡土墙的施工,(一)明挖基坑1.开挖前,应在上方作好截、排水设施。雨天坑内积水应随时排干。2.复查核对基础地质条件。挖基时遇到地质不良,承载力不足的地基,应通过设计采取措施据以施工。3.墙基位于斜坡地面时,其趾部埋入深度和距地面水平距离应同时符合规定要求;墙基高程不能满足设计要求时,应通过变更设计后施工。4.采用倾斜基底时,应准确挖凿,不得用填补方法筑成斜面。,(二)砌筑基础1.砌筑前,应将基底表面风化、松软土石清除。2.硬石基坑中的基础,宜紧靠坑壁砌筑,并插浆塞满间隙,使与地层结为一体。为防水下渗软化
7、地基,降低其承载力:(1)雨季在土质或易风化软石基坑中砌筑基础,应于基坑挖好后,立即满铺砌筑一层。(2)采用台阶式基础时,台阶转折处不得砌成竖向通缝;砌体与台阶壁间的缝隙应插浆塞满。(3)应随砌筑分层回填压实。,(三)砌筑墙身1.砌出地面后应即回填夯实,并作好其顶面排水、防渗设施。2.伸缩缝与沉降缝内两侧壁应平齐无搭叠。缝中防水材料应按要求深度塞填紧密。3.泄水孔应在砌筑墙身时留置。做泄水孔时,应同时做好墙背反滤、防渗隔水设施。4.挡土墙栏杆、检查梯或台阶应连接牢固,外观整齐;钢铁杆件应及时涂漆。,(四)施工其他注意问题1.挡土墙一般均在墙体与岩土坡体暂时稳定状态下或不宜暴露过久的工作面上施工
8、;要求连续作业,尽速达到预计的力学平衡条件;防止水的危害,避免坡体或地基产生变形、坍塌或降低其自持或承载能力。综上所述:挡土墙应随开挖、随下基、随砌筑或安装墙身,并做好墙后排水设施,及时回填或填筑路堤。在岩体破碎或土质松软、有水地段修建挡土墙,宜在旱季施工;并应按结构要求适当分段,集中施工。不应长段拉开挖基。,2.修建挡土墙应按铁道部现行的铁路混凝土及砌石工程施工规范进行施工控制和质量检验。挡土墙背后的填料及其填筑、压实应按铁路路基施工规范有关规定执行。为保持墙的整体性和防水流渗入墙背产生不利影响。挡土墙端部伸入路堤或嵌入地层部分应与墙体结合一起砌筑。路堑挡土墙顶面应抹平与边坡相接;其间空隙应
9、予填实并封严。3.挡土墙与桥台、隧道洞门连接时,应协调配合施工;必要时应加临时支撑,保证相接填方或地基土层的稳定。,4.挡土墙基础如置于基岩时,应清除表层风化部分;如置于土层时,不应放在软土,松土和未经处理的回填土上。5.挡土墙墙后地面横坡陡于15 时,应先处理填方基底(铲除草皮和开挖台阶等),然后填土,以免填方顺原地面滑动。6.浸水挡土墙墙后应尽量采用渗水土填筑,以利迅速渲泄积水,减少由于水位涨落引起的动水压力。在采用围堰施工地段,宜在枯水季节施工,一般应分段开挖,避免过多挤压河身,加剧冲刷。7.砌筑挡土墙时,不得做成水平通缝。墙趾台阶转折处,不得做成竖直通缝。,第二节 悬臂式和扶壁式挡土墙
10、,悬臂式和扶壁式挡土墙是一种轻型支挡建筑物。它依靠墙身自重和墙底板以上填筑土体(包括列车荷载)的重量维持挡土墙的稳定。适用于石料缺乏,地基承载力较低的填方中。,图3 5 悬臂式挡土墙,图3 6 扶壁式挡土墙,一、悬臂式挡土墙构造,悬臂式挡土墙由立臂和墙底板组成。墙高一般不大于6 m。当墙高大于4 m 时,宜在立臂前设置加劲肋。为了增加挡土墙的抗滑稳定性,减少墙踵板的长度,通常在墙踵板的中部设置凸榫(防滑键)。,(一)立 臂,立臂为锚固于墙底板的悬臂梁。为了便于施工,立臂的背坡一般为竖直,胸坡应根据强度和刚度等要求确定,一般为10.0210.05。墙顶的最小厚度通常采用1525 c m,路肩式挡
11、土墙墙顶的厚度不宜小于20 c m。当墙身较高时,宜在立臂的下部将截面加厚。,(二)墙底板,墙底板通常为水平设置。当墙身受抗滑稳定控制时,多采用凸榫基础。墙底板由墙踵板和墙趾板两部分组成。,墙踵板:顶面水平,其长度由全墙的抗滑稳定检算确定,并应具有一定的刚度,通常为墙高的1/121/10,且不应小于30cm。墙趾板:长度根据全墙的倾覆稳定、基底应力和偏心距等条件确定。墙趾板与立臂衔接处的厚度与墙踵板相同、朝墙趾方向一般设置向下倾斜的坡度,墙趾端的最小厚度为30 cm。,(三)凸 榫,凸榫的高度,应根据凸榫前土体的被动土压力能够满足全墙的抗滑稳定要求而定。凸榫的厚度除了满足混凝土的直剪和抗弯的要
12、求以外,为了便于施工,还不应小于30 c m。,二、扶壁式挡土墙的构造,扶壁式挡土墙由墙面板、墙趾板、墙踵板和扶壁组成,通常还设置凸榫。墙高一般不宜大于10 m。墙趾板和凸榫的构造与悬臂式挡土墙相同。墙面板通常为等厚的竖直板,与扶壁和墙踵板固结相连。,三、悬臂式与扶壁式挡土墙的施工,悬臂式与扶壁式挡土墙均应设置沉降缝、伸缩缝,沉降缝、伸缩缝的间距不应大于20 m。沉降缝、泄水孔的设置与重力式挡墙的要求相同。墙身混凝土标号不宜低于200 号,受力钢筋直径不应小于12 m m。墙后填土应在墙身混凝土的强度达到设计强度的70%方可进行。,填料应分层夯实,反滤层应在填筑过程中及时施工。立臂的混凝土是在
13、墙底板部分混凝土凝固以后才进行灌注的,因而在立臂底面形成一施工缝。较好办法是把立臂下部几寸高的混凝土与墙底板部分同时灌注。混凝土灌注后,将层面上的残渣除去,并将此层面凿毛。这一小部分立臂可以作为立臂的模板底部定位之用。,第三节 锚杆挡土墙,锚杆挡土墙是由钢筋混凝土墙面和锚杆组成的支挡建筑物。它依靠锚固在稳定地层内的锚杆所提供的拉力维持挡土墙的平衡。适用范围:多用于一般地区较完整岩石地段的支挡工程,也可作为地下工程的临时支护。在高边坡的情况下,锚杆挡土墙可以自上而下逐级施工,避免边坡坍塌,有利于施工的安全。,锚杆挡土墙的结构形式,锚杆挡土墙的结构形式主要有柱板式和板壁式两种。柱板式锚杆挡土墙,一
14、般采用灌浆锚杆,它具有较大的抗拔力,可用作路堑挡土墙,也可用于陡坡路堤。板壁式锚杆挡土墙,一般由钢筋混凝土板和楔缝式锚杆组成,多用于岩石边坡的防护加固。,一、柱板式锚杆挡土墙的构造,柱板式锚杆挡土墙,由肋柱、挡土板和灌浆锚杆组成。可以采用拼装式,也可以就地灌注。为便于施工,一般为直立式,根据不同的地形地质条件,锚杆挡土墙可设计为单级和多级。多级墙上、下两级之间应设置平台,平台的宽度一般不小于1.5 m,每级墙的高度一般不宜大于6 m。,图3 7 两级柱板式锚杆挡土墙示意图,(一)灌浆锚杆,灌浆锚杆俗称大锚杆,采用钻机钻孔。一般沿水平向下倾斜1045,直径为100150 mm,间距不小于2.0
15、m。孔内安放钢筋或钢丝束,用灌注水泥砂浆的方法,使其锚固于稳定的地层内。水泥砂浆的标号一般不低于300 号。灌浆锚杆也可用于土层。但由于土层与锚杆间的握固力较低,尚需采用扩孔和加压灌浆等方法,以提高锚杆的抗拔力。,(二)肋 柱,肋柱的间距视工地的起吊能力和锚杆的抗拔力而定,可选用23 m。肋柱的截面多为矩形,也可设计为T 形。为安放挡土板和设置锚杆孔,截面的宽度不宜小于30 c m。每根肋柱根据其高度可布置23 层锚杆,其位置应尽量使肋柱所受的弯矩分布均匀。肋柱的底端视地基的强度和埋置深度,一般设计为自由端和铰支端,如基础埋置较深,且为坚硬岩石时,也可设计为固结端。,(三)挡土板,挡土板可采用
16、钢筋混凝土槽形板,空心板和矩形板。矩形板的厚度一般不得小于15 cm。挡土板两端与肋柱的搭接长度,不得小于10 cm。,(四)锚杆钢筋的防锈,目前国内采用以防锈油漆(或船底漆)为底漆,再包扎两层沥青玻璃丝布的方法。国外采用二次灌浆,并研究使用在钢筋外的波形塑料套管内充填高强度环氧树脂和聚脂树脂以及各种不同形式的双套管和复式锚杆等。,二、锚杆挡土墙施工,(一)灌浆锚杆的施工1.施工准备(1)锚杆施工前应根据设计要求作好钢筋、水泥、砂子的备料工作,合理选用钻孔机具及其配套设备。(2)平整场地、开挖边坡、修筑施工便道、搭设钻机平台等,并进行锚杆技术交底,了解锚杆排数,孔位高低、孔距、孔深、锚杆及锚固
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