浅谈路基的挡土墙的设计与施工
摘要:在路基工程中，挡土墙可以用以稳定路基和路堑边坡，以减少土方工程量和占地面积，防止水流冲刷路基;此外，挡土墙还可以用来整治塌方、划破等路基病害。尤其在山区更为常见，挡土墙在山区更能发挥自身价值。重力式挡土墙是众多分类中较为常见的一种，重力式挡土墙又是如何来设计的呢?它的设计依据又是什么呢?又是如何施工的呢?
关键字：挡土墙,设计,施工,重力式挡土墙
引言：
在挡土墙设计中，土压力是其主要的设计依据，由于库伦土压力与郎金土压力的理论假设不同，所推演出的土压力公式适用于不同的墙背和边界条件，因此，当我们设计挡土墙时，应按照上述不同的条件分别选用相使用的土压力计算公式。挡土墙的稳定性验算包括抗滑、抗倾覆、基地应力以及偏心距等，但是，究竟是哪一个因素在起控制因素则因挡土墙的类型、墙身的断面形式以及地基条件而定，同时设计应该根据荷载组合情况来选择相适应的指标。同样，根据现场环境的不同，采用不同的施工方式。下面，我们以重力式挡土墙的设计与施工为例作说明。
一、重力式挡土墙的简单介绍。
重力式挡土墙是我国目前最常用的一种挡土墙形式，多用浆砌块砌筑，在缺乏石料的地区，可以选用混凝土预制块作为砌体，亦可用混凝土直接浇筑，一般不用配以钢筋或者只需少量或局部配以钢筋。这种挡土墙形式简单，施工方便，可以就地取材、适应性强。
当地基较好，强力不高，且当地又有石料时，一般优先选用重力式挡土墙。
二、重力式挡土墙的构造形式与布置。
2.1墙背形式与墙身构造以及施工要求
重力式挡土墙的墙背形式可以分为俯斜、仰斜、垂直、凸形和衡重式五种。
挡土墙的墙身构造必须满足强度与稳定性的要求，同时要考虑到就地取材，这样，经济合理、施工后期的养护方便、安全。重力式挡土墙的墙背坡度一般选用1:0.25仰斜，仰斜墙背坡度不宜缓于1:0.3;俯斜墙背的坡度一般为1:0.25—1:0.3;衡重式挡土墙的下墙墙背多采用1:0.25—1:0.3仰斜;上墙墙背的坡度受到强身的控制等原因，根据上墙的高度，宜采用1:0.25—1:0.45倾斜。
墙面通常为直线型，其坡度应当与墙背坡度之间相协调，而且还应该考虑到墙趾处的地面横坡，在地面横坡处较陡时，墙面坡度一般为1:0.05—1:0.20，当采用矮墙时也应该采用直立，当地面横坡平缓时，墙面也适当的可以采用放坡，但是一般不会低于1:0.35，。仰斜式挡土墙一般与墙背坡度一致或者缓于墙背坡度;衡重式挡土墙一般采用1:0.05，正是因为这个原因，当工程所在地区横坡较大的山区，通常采用衡重式挡土墙较为经济，而此条件下一般采用4:6较为经济且合理。
当我们在一处施工时，相对于挡土墙而言，其界面形式不宜变化过多，以免造成施工困难等，而且要更加注意不要影响挡土墙的外观。
三、重力式挡土墙的设计
3.1抗滑稳定性验算
为保证挡土墙的抗滑稳定性，应当验算在土压力下以及其他外力的作用下，基底抵抗挡土墙的抗滑移能力。
公式：(0.9G+￡Ey)u+0.9G￡Ex
其中：G表示挡土墙的自重;Ex、Ex表示墙背主动土压力的水平与垂直分力;a表示基底的倾斜角度;u表示基底的摩擦系数(可以通过经验数据获得或者通过实验获得);￡表示主动土压力分项系数，取1.4.
增加抗滑稳定性的方法，可以设置倾斜基底或利用凸榫基础。
3.2抗倾覆稳定性验算
为了保证挡土墙的抗倾覆稳定性，须验算挡土墙抵抗墙身绕强趾向外转动倾覆能力的验算。
0.9GZg+￡(EyZx-ExZy)>0
其中,Zg表示墙身、基础以及其上的土重合力重心到墙趾的水平距离(单位：m);Zx表示土压力垂直分力作用点到墙趾的水平距离;Zy表示土压力水平分力作用点到墙趾的垂直距离。
在验算挡土墙的稳定性时，一般均未计算趾前土层对墙面所产生的被动土压力。验算结果若不满足以上要求，则表明抗滑稳定性或抗倾覆稳定性不够，这时应该改变强身的断面尺寸重新核算。
增加抗倾覆稳定性的方法，可以展宽墙趾、改变墙面及墙背坡度以及改变墙身断面类型等。
3.3基底合力偏心距。
3.4地基承载力抗力值。
地基承载力抗力值应该满足地基承载力抗力值的要求，即要满足下式：
3.4.1当轴向荷载作用时P
3.4.2当偏心荷载作用时：p《1.2f
3.4.3地基承载力抗力值得一般规定：
这时当挡土墙的基础宽度大于3m时，或者埋置深度大于0.5时，除了岩石地基外，地基承载力抗力值应该按照下式计算取得，f=Fk+k1*r1(b-3)+k2*r2(h-0.5)
其中，f表示地基承载力抗力值;Fk表示地基承载力标准值;K1、K2表示承载力修正系数;r1表示基底下持力层土的天然重度;r2表示基础底面土层的平均重度;b表示基础底面宽度小于3m时取3m，大于6m时取6m;h表示底面的埋置深度，从天然地面算起。
四、施工工艺与施工方法。
依据施工工艺的不同，重力式挡土墙可以分为浆砌重力式挡土墙和现浇重力式挡土墙，施工工艺流程各部相同，分别如下：
浆砌重力式挡土墙：开挖墙基à处理基底à砂浆的制作与运输à填筑墙背;
现浇重力式挡土墙：开挖基坑à处理基底à模板制作与安装à钢筋绑扎à拌制混凝土à浇筑à养生à墙背填料且压实。
以浆砌重力式挡土墙为例，在基坑开挖前，首先要做好场地排水工作，基础的个部分尺寸、形状以及埋设深度，均应该按照设计要求进行施工处理，基坑的底部一般要大于基础外缘变边线0.5—1.0m，目的是为了避免影响施工。对于任何土质基坑，挖至标高后不得长时间将坑底暴露、浸泡，避免消减基底的承载能力。我们可以采用挖至距离基坑底15cm处，然后在基础砌筑前突击开挖，在松软出，要选择采用跳槽开挖，以此来避免基坑坍塌，造成人员伤亡等可避免的损失，另外，在基坑开挖时不得破坏基底土的结构，若出现超挖现象，必须采用原土回填，且必须夯实或换填处理;对于基底的处理，若基底为土质，包括碎石土、砂性土等，应将其整平夯实。对于，岩石地基，有岩层或空洞时，应根据空洞的大中小来以水泥混凝土或者碎石子来做填充处理，若在基底岩层有外露的软弱夹层时，宜在墙趾前对此面层做特殊保护;砂浆的拌制和运输，砂浆的拌制，应以均匀、充分为准，配置精度不宜超过相应规定(如水泥、外加剂等以质量比为上下2%)，砂浆的流动性应该符合要求，对砂浆的流动性要建立随机检查制度，砂浆的搅拌时间不应小于2.1分钟。对于砂浆的运输，应检查其稠度和是否分层，冬季施工时，应注意防止砂浆影响砌筑强度;对于砌筑，在砌筑前，应进行基底表面风化、松散土层予以清除干净，在砌筑第一层砌块时，应将表面洗净、润湿、再坐浆砌筑，以此保证砌体与基层间的抗拉弯能力和抗剪能力。对于土质基底，可以直接采用坐浆砌筑。若采用台阶式基础时，台阶转弯处不得砌筑成通缝，砌体与台阶壁间的缝隙应当插满浆塞满。基础完成后，应立即做回填处理，应以小型机械进行压实。并在表面留下3%的向外倾斜坡，以防积水渗入基底;墙身砌筑，一般有铺浆法、抹浆法、挤浆法和灌浆法四种;最后，对于沉降缝、伸缩缝等的砌筑，一般为2—3cm，两种接缝应当垂直，并且在两侧的砌体表面需要平整，不能搭接，必要时需要加修槽工序。接缝中若需要做防水处理，当采用胶泥做填充材料时，应该沿着墙内、外、顶三边填塞并捣实。但是无论采用任何一种填塞材料时，其填塞深度不得小于15cm，以此来满足防水要求。
结语
重力式挡土墙是目前我国最常采用的一种挡土墙形式。因为这种挡土墙形式简便，施工方便，可以就地取材，适应性非常强，因此被广泛应用。本文介绍了设计、施工等重要的问题，因为它关乎整个工程的质量问题，所选择的开挖方式、砌筑的要求都是值得注意的方面。除了施工方法外，还有很多的注意事项，比如排水孔的设置和勾缝等问题。挡土墙一般均是在墙体与岩土坡体暂时稳定状态下或者暴露过不久的工作面上进行施工，需要连续作业，尽量达到预计的力学平衡条件要求，避免坡体或地形产生变形、坍塌或降低其自持或承载能力。
参考文献
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