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本文作者：郭麗李忠工作單位：長江大學

擋土墻常見類型

1.常見的傳統擋土墻類型。（1）重力式擋土墻主要依靠墻身自重來保證墻的穩定性。主要有重力式、衡重重力式、裝配重力式等類型。（2）衡重式擋土墻主要利用下墻衡重平臺迫使墻身整體重心后移，使基底應力趨于平衡來提高擋土的高度。（3）半重力式擋土墻通過將重力式擋土墻的截面減小、底部腳放大來減小地基應力，以此適應軟弱地基。（4）懸臂式與扶壁式擋土墻是鋼筋混凝土擋土墻的主要形式，是一種輕型的擋土結構物。（5）錨桿式擋土墻是由鋼筋混凝土面板及其錨桿組成的支擋結構物。（6)錨定板式擋土墻是由基礎、立柱、墻面板、拉桿、錨定板及填料等組成的輕型、拼裝式擋土結構。（7）加筋土擋土墻是依靠填料與拉筋之間的摩擦力來平衡墻面板所承受的水平土壓力，并以拉筋、填料的復合結構來抵抗拉筋尾部填料所產生的土壓力，從而保證擋土墻的穩定。（8）板樁式擋土墻由板樁、錨栓及墻面板組成，常見的有懸臂式板樁擋土墻、錨定板式板樁擋土墻和內撐式板樁擋土墻等類型。（9）預制塊件現場拼裝式擋土墻目前常見的有墻、格柵拼裝式擋土墻、預制單元、平面或階梯拼裝式擋土墻、預制帶流水槽單元拼裝式擋土墻、人字形預制拼裝式擋土墻等類型。（10）土釘墻適用于非軟土場地，基坑深度不宜大于12m。（11）地下連續墻適用于各種場地，可以作為永久性的承重結構使用。2.新型擋土墻類型。近年來，隨著鋼材、塑料等土建材料的普及，土工織物、泡沫聚苯乙烯（EPS）等輕質材料也開始與傳統形式擋土墻相結合，開發出了許多新型的支擋結構物。（1）U形型擋土墻設計時需考慮水壓力的影響，同時需進行上浮穩定性分析。（2）倒Y形擋土墻抗傾覆、抗滑動性能較強、排水性較好，且能夠防止地下水侵蝕。（3）箱式擋土墻的結構形式簡單、受力條件好、穩定性能好、抗凍性能好。（4）楔石擋土墻由單個構件組裝而成，有較高的強度、較好的結構穩定性和耐久性。（5）加筋環擋土墻充分利用了鋼筋受拉強度高的特性，使環內填料產生的側向壓力轉成由加筋環來承擔。（6）新型填料的擋土墻有輕質和超輕質填料擋土墻，還可以利用穩定劑來改善填土的性質。

擋土墻在實際工程中的應用分析

1.加筋土擋土墻是在20世紀60年明的一種新型支擋結構。擋土墻是由填料、拉筋和面板組成的一種復合體，其土體中的加筋由鋼筋組成。在擋土墻內部。荷載及填料在自重作用下所產生的墻面側土壓力由與面板連接的拉筋來承擔，通過拉筋與填料之間的摩擦作用，既改變了填料的力學性能，又平衡了由面板傳遞的側土壓力，從而保證了結構內部的穩定性，是一種柔性結構。目前，在法國、美國、日本等一些發達國家應用非常普遍。但在國內，直到20世紀70年代中期才開始應用此項技術，且直到最近幾年，絕大部分地區仍然只采用單面加筋土擋土墻或寬矮（高度≤3m）的路堤式雙面拉筋土擋土墻。竇斌等為解決湖北省遠當國防公路鳴鳳至花林詩段道路的改擴建工程的關鍵技術問題，采用了雙面直立互錨式的薄壁擋土墻高路堤結構，采用數字模型（Digital）、模型試驗（Model）和實際路堤監測（Real）等方法進行對比分析，得出了互錨式薄壁擋土墻的土壓力分布規律及其填料性質對擋土墻土壓力分布影響的相關理論成果。雙面直立互錨式薄壁擋土墻高路堤結構是現代加筋土擋土墻的一種新型結構，這一結構對環境破壞程度較小，占地面積小，社會經濟效益較高，施工簡單，填方量也相對較小。通過模型試驗發現：擋土墻面板后的土壓力并不是呈線性分布的，而是在從擋土墻頂部向下h/3（h為擋土墻高度）以上階段，擋土墻面板后的土壓力完全呈線性分布，基本與郎肯主動土壓力理論相似，但是在距離擋土墻頂部h/3到墻底部，擋土墻面板后的土壓力卻是基本保持不變的。通過理論分析得出，改變擋土墻結構形式面板后的土壓力分布規律可近似用一指數函數進行模擬。從造價的角度進行比較，互錨式擋土墻與加筋土擋土墻相比可以節約15%的成本，與漿砌片石護坡相比，可以節約20%，與用重力式擋土墻相比可以節約40%，所以此種擋土墻結構具有非常明顯的經濟效益和社會效益。2.隨著土工織物技術的發展，土工袋在工程中的應用也越來越廣泛，但目前國內外將土工袋作為修建高填方多級擋土墻的砌筑材料，對袋裝碎石多級擋土墻的研究卻非常少。采用袋裝碎石修建的重力式擋土墻，是將一定量的碎石裝入土工袋中，封口后就成為標準的袋裝碎石塊，是采用干砌的方式堆砌而成的。為了計算簡便，設計時需要采用以下5點假設。（1）各級的擋土墻壓力按普通擋土墻來計算，并且忽略各級擋土墻之間土壓力的相互影響。（2）袋裝碎石砌塊之間需相互緊密搭接，協調工作。（3）與墻后填土相比，墻體剛度較大，可視之為剛體。（4）需滿足庫倫土壓力理論假定的要求。（5）上級擋土墻及其填土自重按不全面分布的超載來考慮，并作用于下級擋土墻的頂面。孫見松等為解決某山區的鐵礦產地，因發展需要，需擴大材料的堆場面積，但由于現場場地高差較大，采用普通重力式擋土墻無法滿足要求，綜合考慮工程造價和碎石利用等因素，決定采用袋裝碎石多級擋土墻。并且通過計算和工程實踐觀測發現，這種方法施工簡單，經濟效益較好，為碎石地區修建高填方擋土墻提供了一個很好的范例。某工程土工袋鋪砌現場如圖1所示，其擋土墻截面如圖2所示。3.聚苯乙烯泡沫塑料（EPS）使用壽命長，性能穩定，經濟效益顯著，廣泛適用于道路、橋梁、涵洞等土木工程建設中，它的優點主要體現在4個方面：一是作為地基填筑材料，可以有效減小填筑荷載對地基的影響；二是改變了傳統的地基處理及加固觀念；三是無噪音，無振動，加工方便，無需重型機械設備，只需人工搬運即可，并能快速施工；四是EPS材料具有自承性和自硬性，用于擋土結構中，可以減輕對墻面的水平壓力。EPS在巖土工程中的應用是也從20世紀60年代開始，當時使用約15cm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板作為隔熱材料來解決道路的凍害問題并獲得成功。1972年挪威道路研究所第一次將1m厚的普通填料層換成聚苯乙烯板，成功地遏止了路堤與橋臺連接之間的過渡沉陷。用于擋土結構的EPS，壓縮性高，由于相對靜止的擋土結構和填土之間產生位移，填土剪切強度得以充分發揮，尤其在加筋土擋土墻中，對于驅動筋材拉伸強度作用非常有效。劉經法以臺灣“9.21”地震破壞的公路路塹擋土墻為工程實例進行了數值模擬，把EPS裝置在剛性擋土墻與填土之間，由于EPS土工泡沫板的可壓縮性很強，可以極大地減少對擋墻結構的橫向作用力，所以將EPS土工泡沫緩沖層鋪設在擋土墻墻背可以起到明顯的減震效果。劉經法采用顯式有限元分析方法建立了數值分析模型，對不同密度和彈性模量的EPS土工泡沫的數值分析表明：擋土墻墻背水平總壓力和EPS土工泡沫材料壓縮量都隨著加速度的增加而逐漸增大，與加速度具有很好的相關性；墻背的水平總壓力隨著EPS土工泡沫材料的彈性模量和密度的減小而減少，而EPS土工泡沫材料壓縮量卻隨著EPS土工泡沫材料彈性模型和密度的減小而增大，因此EPS土工泡沫對擋土墻的動力減震具有明顯的效果。自從我國開始實施西部大開發戰略以來，西部地區的交通工程投資也逐年提高，公路工程中擋土墻的建設進入了一個高速發展的階段。加拿大、美國、日本等國家對擋土墻的研究處于世界領先水平，但在國內各新型種擋土墻的研究和利用都非常少。擋土墻的研究為道路工程設計、施工、養護水平和管理科學化程度的提高打下了基礎，在資金有限的情況下，為建造高質量、高等級的路面提供了切實的理論依據。特別是汶川地震以來，更需加大公路擋土墻的抗震性能，所以研究施工簡單、節省經濟、技術先進的擋土墻結構具有非常廣闊的前景。隨著我國公路擋土墻事業的大力發展，公路擋土墻勢必將會為我國的經濟建設作出更大的貢獻。