摘要:重力式挡土墙能够就地取材,施工方便,经济效果好,所以,重力式挡土墙在我国铁路、公路、水利、港湾、矿山等工程中得到广泛的应用。本文将通过对挡土墙的安全隐患进行分析,进而对构建挡土墙安全评估体系进行阐述,对挡土墙的安全问题进行研究。
关键词:重力式;挡土墙;安全问题;防治;安全评估
引言
为了支撑上下高差的土体,一些土建工程中经常会使用挡土墙,而在这其中,重力式挡土墙是使用最多的。所谓重力式挡土墙,就是一种依靠自身的体重来抵消土压力的一种挡土墙结构,由于其作用功能的需要,重力式挡土墙的墙身截面一般比较大,主要由石砖材料砌筑而成。重力式挡土墙的优点是很明显的,包括就地取材、结构简单以及施工方便等。但是,由于土建工程发展的需要以及重力式挡土墙自身的作用,其安全性问题一直是人们关注的焦点,特别是一些安全事故的发生,更加提醒人们要强化对重力式挡土墙安全性的管理。因此,只有在设计、购材以及施工等多个环节着重考虑安全相关因素,才能够最终保证,重力式挡土墙的质量,避免安全事故的发生。
1重力式挡土墙的安全设计
对于挡土墙的设计,首先需要考虑的就是其抗滑移的要求,在此基础上需要确定重力式挡土墙的总体工程量,之后就可以确定挡土墙的细部尺寸,以能够满足抗倾覆的要求为标准。
1.1 断面形式的确定
断面形式主要有两种形式,分别为仰斜式挡土墙和俯斜式挡土墙,可以根据重力式挡土墙特点和类型的实际情况,进行针对性的选择。一般情况下,路堤墙、路堑墙以及处于平缓路面的路肩墙选择使用仰斜式挡土墙。而其它如路面比较陡等多种情况,大多使用俯斜式挡土墙,这样会使挡土墙的墙面较低,断面较小,其经济性比较高。
1.2 挡土墙的截面尺寸的确定
挡土墙的截面尺寸大小非常重要,直接关系到其自身对土压力的抵抗能力。在确定挡土墙的截面面积的时候,需要根据具体的工程情况如填土性质、工程地质、施工条件以及墙身材料等情况,结合设计者的自身经验,先确定一个挡土墙尺寸,然后对拟定的尺寸进行验算,如果不满足条件则对尺寸进行修改,直到满足条件为止。
1.3 土压力的确定
在挡土墙设计之前需要对土压力进行确定,因为挡土墙的目的就是为了承载土压力。土压力的计算是一个比较复杂的问题,它既与土压力的方向、大小以及分布有关,又涉及大地基、填土以及墙身三者的相互作用。计算土压力的理论和方法很多,由于库伦理论概念清晰,计算简单,适用范围较广,因此库伦理论和公式是目前应用最广的土压力计算方法。
2重力式挡土墙的安全性分析
2.1重力式挡土墙的相关计算
为了确保重力式挡土墙的安全性能,需要对挡土墙的荷载进行充分的考虑。在挡土墙没入途中不是很深的情况下,其荷载一般包括挡土墙自重、主动土压力以及墙体没入土中的被动土压力。由于被动土压力一般比较小,可以忽略不计。重力式挡土墙的计算内容主要进行稳定性验算、地基承载力验算和墙身强度验算。
2.1.1挡土墙的稳定验算及强度验算
挡土墙的设计需要满足几个要求,分别是能够承载外负荷和自身的重量而不会发生倾覆或者是滑动、基底应力要小于地基承载力、墙身截面的强度足够大、偏心距没有超过容许的范围。因此在拟定墙身断面形式及尺寸之后,应进行墙的稳定及强度验算。
2.1.2墙身截面强度验算
截面强度的验算只需要找一个个有代表性的墙面就可以了 ,可以选择墙高处、墙面底部或者是上下墙面相交的部位,墙身截面的强度验算主要是验算其剪应力和法向应力。剪应力虽然包括水平剪应力和斜剪应力两种,重力式挡土墙只验算水平剪应力。
2.1.3 基底应力及偏心验算
以e为重力式挡土墙的基底合力偏心距,则其计算公式为:
e=B2-Zn=B2-(WZw+EyZx-ExZy) (W+Ey)
其中,地基为土质时, e≤B6;地基为软弱岩石时, e≤B5;地基为不易风化的岩石时,e≤B4。
2.2 可靠度分析
2.2.1传统挡土墙的可靠度设计方法不科学
传统的挡土墙的设计是基于一种比较理想的状态的,也就是把土质看作是一种均匀的存在物,因此土质的各种参数和指标也就成为一个固定的数值了。在此基础上选择一个数学模型进行相关的计算,就完成了挡土墙设计中的计算部分。这种方法的操作非常简单,将一些原本应该是变动的数值定量化了,虽然更容易被人们所接受,但是其自身的局限性是存在着的,其计算的数值也与实际情况存在一定的差距。
2.2.2重力式挡土墙的可靠度分析
影响重力式挡土墙可靠度的因素是非常多的,概括起来主要有墙背摩擦角、内摩擦角、基底摩擦系数以及填土容量等。根据这些基本影响因素,在可靠度理论的基础上需要建立有关地基承载力稳定性、重力式挡土墙抗滑移、抗倾覆的极限状态的方程式,进而推到出相关的一次二阶矩公式,在此基础上需要编制基于地基承载力、重力式挡土墙抗滑移、抗倾覆的计算程序。
2.3增大挡土墙稳定性的措施
重力式挡土墙的稳定性与其安全性是息息相关的,在验算与设计之后,为了确保挡土墙的安全性,就需要采取一些必要的措施。
2.3.1倾覆稳定性增大的措施
为了增大倾覆稳定性,可以在墙趾处延伸出一个台阶,这样基低就得到了拓宽,稳定力臂加大,抗倾覆的稳定性也就得到了加强。另外可以改变墙背或墙面的坡度,以减小土压力或增大力臂。
2.3.2滑动稳定性增大的措施
为了增大抗滑动稳定性,需要将挡土墙的墙背坡度设置为1:0.25,此外,墙基一般要做成台阶形或者是倒坡行,墙后设置卸荷平台。对于基础和墙高的埋深则需要根据承载力的要求、水文地质地形以及地基的性质的综合计算和验算来确定。
2.3.3挡土墙的排水处理措施
重力式挡土墙的排水包括墙身排水和内地面排水两个部分,如果不能够将排水处理的好的话,那么挡土墙的安全性也得不到保障。
3重力式挡土墙的安全施工
通常情况下,重力式挡土墙都是采取明挖基础的,但是在遇到水下挖基困难或者是基底松软的时候,则需要百年为沉井基础、桩基础或者是换填基础。
3.1 浆砌片石和块石
浆砌石有片石和块石两种。在砌片石的时候需要进行分层筑砌,长片与短片相间开,并能够与里面的砌石咬合在一起,此外上面与下面的片石要进行交错排列,消除竖缝重合的现象。值得注意的是,小的片石要放在上面,而大的片石要放在下面。砌体中的片石应大小搭配,相互错叠,咬紧密实并配有小石块,作挤浆填缝之用。用作镶面的块石,表面四周应修整,以便安砌。块石应平砌,每层石料高度应做到基本齐平。
3.2料石砌筑
在根据规定的灰缝宽以及错缝情况配置好石料以后,就可以进行料石砌筑了。之后要按照铺浆法的顺序砌筑料石,并对立缝进行随砌随填。镶面石砌筑完毕后,方可砌填心石,其高度与镶面石齐平。
4结束语
重力式挡土墙是土建工程的重要组成部分,承担着确保土体稳定存在的重任,其自身的安全性能非常重要。在自身的设计中要加强对安全因素的细致考虑,要能够使用最先进的计算方法,使数据误差得到最小化的处理,施工中对基本材料、构筑方式等进行重点关注,只有将安全因素考虑全面之后,土建工程中的重力式挡土墙才能够发挥自己独特的功用。
参考文献
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