路基与新型支档结构研究综述

熊自新 陈宏伟

（湖南城建职业技术学院，湖南 长沙 410015）

路基与新型支档结构研究综述

熊自新 陈宏伟

（湖南城建职业技术学院，湖南 长沙 410015）

新型支挡结构包括对拉式挡土墙、带洞路基墙、檐式挡土墙、竖向预应力挡土墙等，是用来支撑、加固填土或山坡土体，防止其坍滑以保持稳定的一种建筑物。

支挡结构；挡土墙；抗滑桩；预应力锚索

新型支挡结构是由于不同的岩土工程需要而不断发展的。岩土工程技术人员为了在某些特殊地形或特殊地质条件下保证边坡的稳定，往往要设计一些新的结构形式，有些已逐步推广应用。有些结构如对拉式挡土墙、带洞路基墙、檐式挡土墙、竖向预应力挡土墙等，在一些特定的条件下起了较大的作用，但由于其结构比较特殊或理论研究未跟上，尙未得到推广或后来被其他结构逐渐代替。

（一）对拉式挡土墙

对拉式加筋土挡土墙设计包括荷载组成、材料选用、构造设计和结构计算(含抗震验算)4个部分。

1.铁路荷载

铁路荷载包括主力、附加力和特殊力。主力有墙背岩土主动土压力、墙身重力及位于挡土墙顶面上恒载、轨道及列车荷载产生的侧压力、基底法向反力及摩擦力、常水位时静水压力及浮力；附加力有设计水位时静水压力及浮力、水位退落时动水压力、波浪压力、冻胀力和冰压力；特殊力有地震力、施工及临时荷载、其他特殊力。

2.公路荷载

公路荷载包括永久荷载、基本可变荷载和偶然荷载。永久荷载有加筋体重力、加筋体上填土重力、加筋体外土产生的侧压力、水的浮力；基本可变荷载有汽车、平板挂车或履带车荷载及车辆荷载引起的侧压力；偶然荷载有地震力。

3.材料与构件

对拉式加筋土挡土墙材料有加筋土填料、拉筋带，构件为面板。

（1）加筋土填料

加筋土填料要选择内摩擦角大、粘土含量少的颗粒土壤，优先采用有一定级配的砾类土、砂类土，可采用碎石土、黄土、中低液限粘性土、稳定土及满足质量要求的工业废渣，严禁采用腐质土、冻结土、白垩土或硅藻土等。当采用钢带为拉筋带时，填料的化学和电化学标准应满足有关规范要求，防止填料对钢带腐蚀；当采用聚丙烯土工带或CAT复合材料筋带时，不宜使用含有二价以上铜、锰、铁离子及氯化钙、碳酸钠、硫化物等化学物质的填料。对拉式加筋土挡土墙用于铁路建设时，应满足《铁路路基设计规范》(TB 10001-99)对相应等级铁路填料压实度的要求；用于公路建设时，应满足《公路路基设计规范》(JTJ 013-95)对相应等级公路填料压实度的要求。

（2）拉筋带

拉筋带应有较高的强度，受力后变形小，能与填料产生一定的摩擦力，抗腐蚀性好，加工、接长和与面板的连接简单；拉筋带应满足有关规范对拉筋的要求。铁路、高速公路、一级公路和城市主干道应采用镀锌钢带、钢筋混凝土带或CAT复合筋带，在低等级道路上可采用聚丙烯土工带。

（3）面板

面板一般采用钢筋混凝土面板，强度不低于C20，厚度不小于8cm，面板外形可选用矩形、十字形、槽形、六角形或L形，墙顶和角隅可采用异型面板和角隅面板。

（二）带洞路基墙

带洞路基墙为墩式浆砌片石墙身上设置拱型混凝土托盘式墙体的挡土墙，墩间孔跨为3m、4m、5m。由于路基墙横断面方向上在路肩位置设有托盘，使路基墙体位于线路中心，在地面横坡很陡的地方，其建筑高度比路肩挡墙低得多，且纵向又是带洞的，圬工量比路肩挡墙小，在一定的地形、地质条件下，带洞路基墙可与谷架桥、顺河桥比较选用。成昆线上设计了多处带洞路基墙，但由于地基承载力要求较高，目前常被桩基托盘挡土墙代替。

（三）檐式挡土墙

檐式挡土墙常用在山势陡峻的路堑边坡或隧道洞口边坡。当边坡上方有小量的坍方落石，而路基外侧堆积层厚，基岩埋藏较深，以往多设置长腿明洞，但施工复杂，造价较高，在这种情况下，采用檐式挡土墙。与长腿明洞比较，其施工简便，投资较低，效果比较好。但檐式挡土墙的钢筋混凝土挑檐比较单薄，抵挡危岩落石的能力较差。

（四）竖向预应力挡土墙

竖向预应力挡土墙由圬工墙身和预应力锚杆(锚索)组成。竖向预应力挡土墙借助锚杆(锚索)的预拉应力对墙身施加竖向力，增加了墙身抗倾覆和抗滑能力，起到代替部分墙身圬工重量的作用，从而减小墙身的断面尺寸。竖向预应力挡土墙具有节省圬工、造价低廉和施工方便等优点，适用于岩石地基上承受较大侧向推力的挡土墙。以上介绍的是一些曾经使用过的特殊挡土墙，随着工程的需要以及技术革新的不断发展，近年来国内外都出现过一些新的挡土墙结构，例如：倒Y形挡土墙、槽形挡土墙、钢筋混凝土预制块拼装式挡土墙等。

（五）无面板加筋土挡土墙

无面板土工格栅加筋土挡土墙又称反包式或包裹式加筋土挡土墙，墙面是由网眼袋填土再由土工格栅反包而成，每层土工格栅是由专用连接棒连接形成整体，网眼袋内填土已混合适宜当地生长的草籽、灌木籽、花籽等，经数月后生长形成绿色生态墙面。既保护了土工格栅的使用安全，又美化了挡土墙工程的环境。无面板土工格栅加筋土挡土墙是目前应用最多的一种挡土墙形式，其特点为柔性结构，经济、环保。

（六）有面板加筋土挡土墙

有面板土工格栅加筋土挡土墙按面板形式又可分为：整面板加筋土挡土墙和拼装面板加筋土挡土墙。目前，应用较多的是拼装面板加筋土挡土墙，拼装面板模块常见的有矩型、六角型、十字型，L型等不同的形式。面板模块设计可根据工程环境需要，灵活预制成各种形状，能提供很好的视觉效果。还可使用彩色水泥，增加墙面的艺术性。有面板土工格栅加筋土挡土墙主要应用在城市立交匝道接线工程、特殊支挡工程等。特别是在环保要求较高，限制开山炸石，石料来源困难的城市，更能显示出经济性。

（七）倒Y形挡土墙

倒形挡土墙是用于高填土的边坡，因其墙身为倒Y形，踵板上的土体垂直压力加上墙身的重量使得墙踵部的土压力大于趾部的土压力，所以墙身的抗倾覆稳定性较高。又由于其合力几乎垂直作用于踵板，其抗滑能力也很大。倒Y形挡土墙既利用了扶壁式挡土墙的优点，又减轻了重量，经济效益好，便于机械化施工。

（八）槽形挡土墙

槽形挡土墙常用在陡峻山坡地区。当路基靠山一侧需设置路堑挡土墙，而路基外侧也需设置路肩挡土墙，但地基软弱、稳定性差，这时可考虑采用槽形挡土墙。槽形挡土墙由上挡、下挡、连接底板及齿墙四部分组成，下挡顶端可设置人行道，以争取外侧地基襟边宽度。上挡承受的土压力较下挡大，故连接底板可做成变截面的，由上挡一端逐渐向下挡一端减薄，这样也使槽内底板形成向外倾斜的排水坡。在地铁地下隧道与地面线的过渡地段，当地基软弱时，也常采用槽型挡土墙，这时由于地面较平，两侧墙高相等，也称其为U形挡土墙。钢筋混凝土预制块拼装式挡土墙在国内见到的有框架式挡土墙等，国外也有用大型预制块砌筑挡墙的。由于劳动力的成本越来越高，随着施工机具的不断发展，混凝土预制块的大型化、拼装化的可能性越来越大，采用钢筋混凝土预制块拼装式挡土墙将是支挡结构发展的方向之一。从以上一些特殊的新型支挡结构使用情况可以看出，新型支挡结构往往是适用某种特殊条件工程需要而出现的。反过来，支挡结构中大量推广运用新技术、新结构、新工艺，增添了岩土工程克服陡峻地形和不良地质艰难工程的技术手段，也促进了支挡工程技术水平的不断提高，还会有一些新的结构形式不断出现，我国的支挡技术水平也将不断地迈上新的台阶。

（九）主桩镶板墙

主桩镶板挡土墙是由间距为2m的H形钢(或钢管)打入桩和预制混凝土镶板组成的，分自立式(墙高可达4m)和与地锚等联合作用的并用式两种，后者的墙高可达10m。主桩的最小嵌入深度为4m，镶板间填充混凝土或砂浆以使桩、板一体化。主桩镶板墙的最大优点是土石方开挖量小，仅为通常挡墙的1/6～1/4，适用于地形陡峭处的筑路工程。

（十）结论

传统的重力式挡土墙的设计一般采用库仑土压力理论，当墙体向外倾斜变形使墙后土体达到主动土压力状态时，假定土中的主动土压滑动面为平面，按滑动土楔的极限平衡条件求算主动土压力(如果墙背坡俯斜较大，则按第二破裂面土压力公式计算)，当墙体向内倾斜变形使墙后土体达到被动土压力状态时，则按假定的平面或复合土压滑动面来计算被动土压力。新型支挡结构的不断出现，带动了对支挡结构设计计算理论的试验研究，加筋土挡土墙、锚定板挡土墙、土钉墙等复合型挡土墙根据各种结构的特点进行了室内模型试验和现场测试，对其墙背松弛区(或破裂面)和土压力提出了新的计算公式。而抗滑桩、土钉墙、预应力锚索等结构的大量推广应用，使得支挡结构与被支挡体之间已不能简单用极限平衡条件来解释，支挡结构与被支挡岩土体相互共同作用的机理开始得到比较深入地研究。例如，滑坡体和抗滑桩相互作用机理等的研究，对进一步合理确定作用于支挡结构上的荷载以及合理进行新型支挡结构的内力分析具有非常积极的意义。

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U417.1

A

1008-1151(2010)04-0086-02

2010-01-15

熊自新（1970－），男，湖南益阳人，湖南城建职业技术学院高级讲师，高级工程师。