重力式挡土墙在铁路工程上的设计要点探析

2013-12-26宋华君

创新科技 2013年10期

宋华君

（中铁二十局第四工程有限公司，山东青岛 266061）

1 前言

随着我国经济水平的不断提高，道路基础设施不断发展与完善，相应的支挡结构水平与环境保护意识也不断得到加强。我国在铁路设施建设方面石料资源比较丰富，而且取材较为方便，加上其特殊的承重原理与简单的断面形式，在一些浸水、地震多发地区的边坡支挡工程中得到了广泛的应用。而线路重力式挡土墙的安全评估，能够有效预防铁路运输安全事故的发生。

2 国内外安全评估发展状况

2.1 国外安全评估状况

20世纪初期，安全评估技术出现，并伴随着保险业的业务需要发展流行起来。安全的对立面就是危险，所以安全评估就是通过分析检测整个系统中的危险因素达到测定安全评估的目的。1961年美国相继颁布了一些关于武器、化工等方面可靠安全性的规范，其合理化与科学化逐渐得到世界工业领域的认可，并引发了各国对其深刻的探讨与研究，从而促进了安全评估方法的推广与发展。之后系统安全评估基础随着系统安全工程的发展获得了越来越牢固的地位，并在实践中为政府和大小企业降低了灾害事故的发生率。

2.2 我国当前安全评估现状

我国安全评估工作起步较晚，其安全评估的方法与相关的基础数据都有国外的大型工业化国家相差甚远。但是就我国安全评估的发展历程来看，虽然过程比较曲折，但是毕竟从无到有，慢慢开始成长起来，其在我国企业安全管理中发挥的作用以及劳动保护和保障安全生产方面的意义值得我们肯定。安全评估体系作为我国安全生产六大体系中的重要一员，必将为保障我国安全生产发挥更大的作用。

3 关于铁路既有干线路堑地段重力式挡土墙加固技术的探讨

挡土墙加固技术是指在不影响铁路行车的条件之下结合当地的现场实际状况与技术条件对存在安全问题的挡土墙层进行合理加固的方法。这样既能够避免铁路线路的正常运行，又能够保证铁路的安全可靠以及耐久性，达到减少铁路安全事故发生几率的目的。

3.1 路堑地段既有线路重力式挡土墙的加固原则

对于路堑地段支挡工程应当满足当前的道路结构受力特点和功能要求，尽量做到在不破坏道路周围生态环境的基础上达到安全、经济、适用的要求。对于路堑地段既有线路重力式挡土墙的加固一般要遵循以下几个原则：

3.1.1 任何加固措施都不应该影响到道路交通的正常运行通车。

3.1.2 结构的加固措施设计要在原有道路整体结构的基础上布置，新旧构件之间要保证链接的可靠性与稳定性；布置新构件或加固旧固件时，要考虑避免不利因素的产生，防止因局部强度加强而引起的结构突变现象。

3.1.3 加固方案要在原有结构特点与技术经济指标基础上确立，同时还要尽量使用新型的结构加固方法。

3.1.4 对于部分因自然灾害而导致原结构破坏的重力式挡土墙，要在加固设计过程中采取有效的防止再次受自然灾害影响的防治措施，并按照一定的顺序进行加固施工。

3.1.5 要做到加固方案最优原则，由于加固方案并不一定是唯一的，因此在进行方案选择时要充分考虑方案的合理性、经济性以及施工的便利性。

3.1.6 任何重力式挡土墙的加固支挡结构都应该符合相关的结构设计要求与规范。

4 重力式挡土墙在铁路工程应用上的设计要点

重力式挡土墙的设计通常要先满足抗滑移、抗倾覆等设计要求，在设计要求满足的情况下对挡土墙的总工程量进行预算，达到既安全又经济的目的。

4.1 确定合理的断面形式

断面形式的确立必须要结合实际的道路施工环境与重力式挡土墙结构类型与特点进行判断选择。对于一些比较陡峭的道路地面，应该使用俯斜式挡土墙，否则会增加重力式挡土墙的高度与断面的面积，造成不必要的浪费。而对于一些比较平缓的路堑墙、墙趾处地面，应该采用仰斜式挡土墙，以满足规范上的使用要求。

4.2 挡土墙的截面尺寸的确定

重力式挡土墙抵抗土压力的方式是依靠自身的重力，因此在计算挡土墙的截面尺寸的时候应该要采取试算的方法进行。通常可以根据自身的实践经验与实地的地质、填土性质、墙身材料和施工环境等多方面的情况进行假设性的截面尺寸设置，然后进行检验计算。若计算结果与使用要求不符，就应该调整截面的尺寸或采取相应的弥补措施，直到计算结构满足工程使用要求为止。

4.3 土压力的确定

要想做到挡土墙设计的经济合理就必须要对土压力进行较为精确的计算，并对土压力的大小、方向与分布做出明确的判断。然而对于土压力的计算是一个非常复杂的过程，需要在墙身、填土以及地基多方面共同作用之下才可以完成。关于土压力计算的方法很多，为了快速方便的确定土压力的相关数值，我们可以借助一些理论或公式进行计算。

5 重力式挡土墙的计算内容

考虑到施工的安全性问题，当重力式挡土墙深入地面位置较浅的时候，其承受的主动土压力、挡土墙自重以及被动土压力可以划分到计算内容以外，不做任何考虑，而重力式挡土墙的计算内容主要是对其稳定性、地基承载力和墙身强度。

5.1 挡土墙的稳定验算及强度验算

重力挡土墙的设计首先应该避免因自身重量和外界荷载重量而导致的整体滑动和倾覆，其次还应该保证墙身的截面面积，使其能够拥有足够的强度与底应基力且不超过相应规范数值的要求。所以在对墙身断面形式与尺寸做出拟定之后，就应该对墙身的稳定性与强度进性检验计算。

5.2 墙身截面强度验算

对于墙身截面强度验算首先要选取几个具有代表性的截面进行计算。要进行验算的截面最好在不同的位置，以提高验算的准确性和代表性。

6 挡土墙稳定性增大的措施

在对重力式挡土墙墙身截面进行设计、验算之后，还需要采取以下必要的措施才能够保证挡土墙的安全性。

6.1 倾覆稳定性增大的措施

为减少重力式挡土墙基底的压应力，增加抗倾覆的稳定性，可以在墙趾处设置一些台阶，这样就可以拓宽墙体的基底，从而增大稳定力臂；同时还可以通过改变墙背或墙面的坡度的方式，减小土压力或增大力臂增加墙身的稳定性。

6.2 滑动稳定性增大的措施

对于一些重力式抗滑挡土墙，可以在其墙后设置卸荷平台，使其满足承载力的要求。

同时重力式挡土墙的墙基可以做成倒坡或台阶形，并将墙高和基础按地基的性质深埋，在实际地形和水文地质等具体条件影响下进行精确的验算。除此之外，为了避免因为墙体地基不均匀沉陷而导致墙身开裂，墙身断面要根据周围的影响因素设置必要的沉降缝。

6.3 挡土墙的排水处理措施

挡土墙的排水设施是由内地面排水和墙身排水组成的，其处理是够恰当对挡土墙的安全及使用效果有直接性的联系。对于地面上的排水可设置一些地面排水沟，将地面水引排出去。对于夯实回填土顶面和地面松土，为了防止雨水和地面水的下渗，可以采取铺砌的方法，对路堑挡土墙墙趾前的边沟进行铺砌加固，以免边沟中的水渗入到基础之内。