路基挡土墙的类型和结构

张学文

(黑龙江省公路勘察设计院，黑龙江 哈尔滨 150080)



路基挡土墙的类型和结构

张学文

(黑龙江省公路勘察设计院，黑龙江 哈尔滨 150080)

在建设公路的过程中，经常需要一些结构墙体来支撑路堤填土，这种结构墙体就是挡土墙。挡土墙在公路中是一种十分重要的承重墙体。根据挡土墙的稳定原理不同，可以对其进行分类，同时也根据结构和应用不同分为多种挡土墙。

挡土墙；压力；结构

1 挡土墙的类型

挡土墙支撑原理分类包括外部支挡系统、内部稳定系统以及杂交系统。其中外部支挡系统是靠土体外部的结构墙给予的抗滑应力来稳固土体的，石砌和混凝土重力式挡土墙、钢筋混凝土悬臂或扶壁式挡土墙、垛式挡土墙以及锚固式挡土墙都属于外部支挡系统。这些挡土墙大多依靠自身的重力和刚度阻挡土体的移动。对有滑动可能性的土体局部内外侧加钢筋，提高加钢筋部分的摩擦力和被动抗力的是内部稳定系统。各种各样的加筋挡土墙都属于内部稳定系统，近20年来我国对内部稳定系统应用很广泛，因此其发展速度很快。内部稳定系统与其他方式不同，它将整体的土体分割成小单元，小单元之间互相支撑，靠内部应力结合的好处是不需要额外的外部支撑系统，内部稳定系统的挡土墙主要作用是防止表面的损坏，而且较为美观，但其支撑作用已经几乎为零。杂交系统顾名思义是上述两种挡土墙系统的结合，简单来说就是部分外部系统和内部系统的复合使用，最具代表性的例子就是加有钢筋或者网格的笼式挡土墙等等。

2 挡土墙的结构

2.1 石砌重力式挡土墙

石砌重力式土墙的原理是依靠自重抵消土体的压力，来维持稳定性，其构成大多是块石或者石浆砌。这种挡土墙结构简单，常用于山地，同时取材方便，施工工程量小，但是由于体积较大，只适用于低等级的公路。此种土墙有墙背、墙面、基础、排水、沉降缝和伸缩缝几个部分组成。

石砌重力式挡土墙的墙背有多重形态，其中仰斜和俯斜的形貌最为常见，凸形折线和衡重式也是比较常见的土墙形状。仰斜式挡土墙所受的主动土压力小，因此不需要很大的强身断面，相对来说是一种较为经济的挡土墙，适用于较为平坦的路面的路肩墙或者路堤墙。仰斜墙的坡度不能太缓，否则会导致施工困难。与仰斜式挡土墙不同，俯斜式挡土墙的墙背要承受很大的动土主动压力，因此需要加大横截面积，其主要应用于地势陡峭的斜坡上，利用陡直的墙型减小墙高。这种挡土墙可以制造成台阶型。凸形折线墙背是由仰斜式挡土墙背衍生出来的，可以减小上部墙体的横截面积。而不同于以上三种挡土墙的墙背，衡重式墙背在上下墙背都设置有衡重台，其墙面是陡直的，主要用来充当陡峭地势的路肩墙和路堤墙。

对于石砌重力式挡土墙，其基础以上部分的墙面大多是直线的，不同的墙背则会搭配不同的坡度。为了避免挡土墙的墙高过大，要根据公路的地势设计不同的坡度，既做到挡土墙的强度符合标准，又要注意节省工程成本。

挡土墙能够抵消动土主动压力的一大原因是具有牢固的地基，也就是所谓的基础。一般建立在土质地基上的挡土墙要有深入地面1m以上的地基深度，冲刷线以下1m以上，或者冰冻线以下0.25m。在岩石地质的路面上建立挡土墙，要清除风化层，适当地将墙型设计成台阶状。

浆砌墙一般有一排或者多排的排水口，排水口用来排放墙填料过程中带入的水分，减小强身需要承受的静水压力，同时防止冬季时，水凝固成冰，体积变大会对墙施加额外的应力，甚至导致墙体形变的现象发生。排水口直径大概在5～10cm不等，孔间距2～3m之间。排水口出的材料粗糙度相比较于其他部分应有所增加，大的粗糙度可以起到过滤的作用，防止排水口被堵塞。

沉降缝是用来防止地基的不均匀受力而导致墙体开裂的现象的。沉降缝的设计需要参考墙高，墙总重和地基的性质。为了防止墙体收缩硬化和温度变化导致的体积变化而引起的开裂现象，挡土墙上需要设置伸缩缝。伸缩缝和沉降缝一般设置在同一个位置，10～15m间隔一道伸缩沉降缝，缝宽在2～3m之间均可。

2.2 钢筋混凝土悬臂式和扶壁式挡土墙

悬臂式挡土墙由立臂、墙趾和墙踵板构成；扶壁式挡土墙的区别则在于沿悬臂式挡土墙的墙长方向，间隔一定距离设置一道扶臂，将立臂和墙踵板连接在一起。这两种挡土墙是靠填料的自重防止强身的倾斜，进一步支撑土体的。由于悬臂的受力状态是承受弯矩，因此需要配置钢筋，而且要尽可能减小墙体的横截面积，适用于地基条件差，高度不是太高的路肩墙。

2.3 垛式和笼式挡土墙

垛式挡土墙的材料一般是混凝土和木材。其内部结构类似于杆件从横交错的箱状框架结构，内部需要填充土或石块，其原理是利用杆件的支顶作用抵消动土的主动压力。笼式挡土墙则是采用铁网编织的笼子，并在内部填充石块，并将笼子堆叠在一起形成石墙。这两种土墙都属于柔型结构和拼装结构，可以很好地适应地形，根据不同的地形修改形貌。其优点在于可以很好地适应复杂公路地势，对于沉降造成的影响很小，对于施工技术和材料以及设备都没有很高的要求，对于长久应用后的修复也很简单。而且此结构本身具有空隙，有良好的透水性，不用建立专门的排水设施。

2.4 锚固式挡土墙

通过一端埋入破裂面外的稳定区域土体内部，利用锚杆或者锚定板来提供抗拉力和被动土抗力，这就是锚固式挡土墙的稳定原理。锚固式挡土墙包括钢筋混凝土墙和锚固构件两部分。锚固式挡土墙的墙面一般有两种，一种是现场灌注的半臂。另一种是通过现场测量后，定制的由立柱和挡土板组成的墙面。两者相比而言，后者的抗压能力较强。在施工时，确保钢拉杆的一端连接混凝土板，将其埋入中性区内。这种方法被称为锚定板式挡土墙，应用于路堤和路肩墙。这种稳定结构属于轻型结构，在基地处所受的应力很小，因此这种挡土墙适用于地基土质不是很良好的公路路段。

2.5 加筋挡土墙

加筋挡土墙是应用一种材料叫做加筋土，加筋土顾名思义就是加进材料和土组成的一种复合材料，加筋材料和土之间有很大的摩擦阻力，同时加筋材料和土之间也有粘附作用，靠这些内部应力来抵消外界的压力和拉力。加筋土材料制成的挡土墙也可以叫做加筋土挡墙。加筋土有很多种系统，最早的一种是在1965年被法国工程师首次提出的。加筋土的加筋材料主要分为金属材料和非金属材料。其中金属材料可以使铝、不锈钢等等；非金属材料可以是塑料、玻璃纤维等等。加筋材料一般被制成条带状、网络状、板状或者纤维网状等等。为了达到应力要求，还常常加入粒料作为填充物。这种系统的墙面只是用来起保护作用，防止腐蚀和坍塌，一般由混凝土板或者金属合金板，焊接钢丝网等等组成。

2015-11-16

张学文，男，黑龙江哈尔滨人，工程师，从事道桥专业的设计、检测、监理等工作。

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1008-3383(2016)12-0093-01