支档防护工程在土木工程中的应用

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dfhjaljgjre
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  摘要: 支挡结构包括挡土墙、抗滑桩、预应力锚索等支撑和锚固结构,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。在铁路、公路路基中,支挡结构主要用于承受土体侧向土压力,广泛应用于稳定路基、路堑、隧道洞口及桥梁两端的路基边坡。在水利、矿场、房屋建筑工程中主要用于加固山坡、基坑边坡和河流岸壁。
  关键词:土木工程;支挡结构;作用原理。
  中图分类号:R142文献標识码: A 文章编号:
  一、支档结构形式
  用于维护边坡和基坑开挖稳定的结构统称为支挡结构。常见的支挡结构形式有很多,如重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、加筋土挡土墙、土钉墙、预应力锚索框架地梁、桩板式挡土、墙抗滑桩和锚索等。
  二、支档结构使用条件
  支挡结构作为一种结构物,其类型各式各样,它的使用条件取决于支挡位置的地形,工程地质条件,水文地质条件,建筑材料,支挡结构的用途、施工方法、技术经济条件和当地工程经验的积累因素等。
  三、支档结构类型及作用原理
  1)锚杆式挡土墙
  锚杆式挡土墙是一种受拉构件,由钢筋混凝土墙面(肋柱、面板)和锚杆组成的支挡结构,依靠锚固在稳定岩层内锚杆的抗拔力平衡墙面处的土压力,是一种轻型支挡结构,一般用于填方工程。
  锚杆式挡土墙分为桩板式和壁板式,所谓桩板式是指挡土墙的墙面由肋柱和挡土板组成,挡土板直接承受墙面后填料产生的土压力,挡土板支撑于肋柱,肋柱与锚杆相连;壁板式则不设肋柱,墙面仅由墙面板构成,墙面板直接与锚杆相连。锚杆式挡土墙挡土板或墙面板要设置排水孔。
  锚杆式挡土墙抗滑机理:墙面板与锚杆直接相连,并以锚杆为支撑,土压力通过墙面板传给锚杆,,锚杆依靠其与周围地层之间的摩擦力抵抗土压力,维持挡土墙的稳定。
  锚杆式挡土墙对边坡扰动小,适用于边坡高度较大,石料缺乏,挖基空难,多用于路堑墙,另外,锚杆挡土墙也具实用、经济、安全的特点。
  2)加筋土挡土墙
  加筋土挡土墙是由基础、墙面板、冒石、拉筋和填料等几部分组成。是一种轻型支挡结构,一般用于填方工程。
  加筋土挡土墙分为面板式和挡块式,筋条一般由高分子聚合物或钢筋组成,筋条布置较密,面板一般设有排水孔。
  加筋土挡土墙挡土原理:加筋土挡土墙依靠填料与拉筋之间的摩擦力来平衡墙面所承受的水平土压力,并以基础、墙面板、帽石、拉筋和填料等组成复合结构形成土墙以抵抗拉筋尾部填料所产生的土压力,从而保证了挡土墙的稳定。
  加筋土挡土墙对地基承载力要求低,适合在软弱地基上建造,施工简单,外形美观,耐震。
  3)悬臂式挡墙
  悬臂式挡墙是由底板及固定在底板上的悬臂式直墙构成的主要靠底板上的填土重量维持稳定的挡土墙,是一种轻型的钢筋混凝土支挡结构,一般应用于填方工程。
  悬臂式挡土墙挡土原理:悬臂式挡土墙主要依靠底板上的填土重量维持墙体的稳定。悬臂式挡土墙结构尺寸小、自重轻、挡土高度较高,且经济指标较好,适用于石料缺乏和地基承载力较低的填方地段。
  4)桩板式挡墙
  桩板式挡土墙是钢筋混凝土结构,由桩及桩间的挡土板两部分组成,利用桩锚固段的锚固作用和被动土压力维持桩身的稳定。
  桩板式挡土墙的挡土原理:桩板式挡土墙中抗滑桩是主要的受力构件,滑动面以上的岩土体压力通过抗滑桩传递至滑动面以下的稳定岩层中,通过锚固段的锚固力和被动土压力维持桩身的稳定。
  板桩式挡土墙适用于土压力大,墙高超过一般挡土墙限制的情况,地基强度的不足可由桩的埋深得到补偿。桩板式挡墙可作为路堑、路肩和路基挡土墙使用,也可用于治理中小型滑坡,多用于表土及强风化层较薄的均匀岩石地基上。
  5)土钉式挡土墙
  土钉式挡土墙是由喷射的钢筋混凝土薄墙和加固土体的土钉组成,是一种柔性支挡结构,可用于作深基坑支护和边坡加固,不能用于一级基坑。
  土钉式挡土墙挡土原理:土压力通过墙面板传给土钉,依靠土钉与填料之间的摩擦力维持墙体的稳定。
  土钉式挡土墙可用于边坡的稳定,特别适用于粘性土、弱粘性土、弱粘结砂土及破碎软弱岩质路堑边坡加固。不宜用于含水丰富的粉细砂层、卵砾石层和淤泥质土。
  6)预应力锚索框架地梁
  预应力锚索框架地梁由框架、挡土板、锚索和墙后填土组成,属于重型支挡结构,一般用于填方工程。
  预应力锚索框架地梁的挡土板的作用是挡土,它与一系列间距相等的框架刚性连接而成为连续板,框架的作用是:纵梁为挡土板的支座,横梁将两侧的挡土板连接成整体以保持土体的稳定,在横梁与纵梁的节点处设置锚索,锚索的外端与框架连接,内端锚固在稳定的岩体中,锚索采用高强钢丝。
  预应力锚索框架地梁的挡土原理:挡土板所承受的土压力通过锚头传至锚索,再通过锚固段周边地层的摩擦力传递到锚固区稳定的地层中,以承受土体对结构施加的压力。另外,框架与锚索构成空间框架,与钢筋混凝土挡土板共同承担基坑或边坡的土压力。
  预应力锚索框架地梁改变了墙体的受力原理,克服了传统边坡支护结构的支护高度受限制、造价高、工程量大、稳定性差等缺点,同时在施工过程中对边坡的扰动较小。另外,它还可以有效地控制基坑或边坡的侧移。
  7)衡重式挡土墙
  衡重式挡土墙指的是利用卸荷台上部填土的重力而墙体重心后移以抵抗土体侧压力的挡土墙,该挡土墙只能用于填方工程。
  衡重式挡土墙的墙背卸载台可减少墙背土压力和增加稳定力矩,从而达到墙体圬工的目的。与普通重力式挡土墙相比,衡重式挡土墙可节省圬工约30%,减低造价约20%。
  卸载台是衡重式挡土墙的重要构件,其主要作用式减小挡土墙下墙土压力,增加挡土墙抗倾覆稳定性。
  参考文献:
  [1] 尉希成, 周美玲. 支挡结构设计手册[M]. 中国建筑工业出版社, 2004.
  [2] 新型支挡结构设计与工程实例[M]. 人民交通出版社, 2004.
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