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摘 要 在膨胀土地区边坡进行衡重式挡墙设计时,应考虑场地膨胀土的特性、大气影响深度;同时在挡墙截面尺寸、墙背填料都需要进行考虑,才能保证膨胀土地区衡重式挡土墙安全运行.

关 键 词 膨胀土;自由膨胀率;衡重式挡土墙

中图分类号 U417 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)112-0134-01

1.衡重式挡墙的特点

挡土墙是用来支挡路基填土或山坡山体,防止填土或土体失稳的一种构筑物.挡土墙作为一种支挡手段,由于其施工简便、质量容易控制、造价相对其它支挡结构较低等特点,在公路、铁路路基加固中一般作为首选的方案.挡土墙的加固原理就是依靠自身的重力作用对墙后上体起到加固作用.

衡重式挡土墙作为挡土墙的一种,它具有以下优点:

1)利用衡重台上填土重量和墙身自重共同作用维持其稳定;

2)使地基应力分布均匀;

3)在材料用量上比重力或半重力式少;

4)基础开挖和回填方量大大减少;

5)衡重台上的较大的容纳空间使上墙墙背增加缓冲墙后,可作为拦截崩坠石用.

衡重式挡墙的优点,相对扶壁式挡墙、桩板墙等支挡结构,造价更低,使其在我国西南地区大型厂矿建设初期厂区平整中较多使用.


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2.膨胀土的特性

在衡重式挡土墙设计过程中,首先要分析墙背压力对墙身的影响.一般挡墙墙背压力受场地条件影响,不仅受到土压力、水压力的影响,在特殊性土地区还受其它条件影响,比如在膨胀土地区还要受到膨胀力的影响.由于膨胀力产生的复杂性,使其作用的挡土墙在工作中受力变为复杂.

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在公路、铁路、矿山建设膨胀土边坡中常采用毛石挡土墙对边坡进行加固,都得到了很好的效果.而挡土墙设计的关键的步骤就是墙后土压力的确定,就普通土坡来说,土压力的计算己有相当成熟的理论和经验公式,但对于膨胀土这一特殊土来说,由于超固结性,边坡开挖后,应力不能完全释放,而膨胀土遇水膨胀产生膨胀力,就使得土压力更加复杂.

膨胀土是一种特殊土,其主要矿物成分为伊利石、蒙脱石等,受其物理结构影响,亲水性强,具有高塑限和高液限性.吸水膨胀后,土体遇水膨胀产生膨胀力,失水土体收缩,这一变化过程致使土体产生体变.膨胀土的变形受大气降水等条件,具有多次反复性特点.

膨胀土具有很高的膨胀潜势,且与其含水量的变化有直接关系.当粘土的含水量发生变化,立即就会产生垂直和水平两个方向的体积膨胀.含水量的轻微变化.仅1%-2%的量值,就足以引起有害的膨胀.

在我国膨胀土地区,膨胀土对构造物具有较大的危害,且受季节性降水影响明显.膨胀土含水量增加,往往引起地面、墙体鼓胀等现象;当含水量减少时,土体干缩;膨胀土受含水量的影响,产生涨缩过程,对结构容易产生破坏影响.

在雨季来临时.土中含水量增加引起的地板翘起开裂屡见不鲜.

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一般来讲.很干的粘土表示有危险.这类粘土能吸收很多的水.其结果是对结构物发生破坏性膨胀.反之.比较潮湿的粘土.由于大部分膨胀已经完成.进一步膨胀将不会很大.但应注意的是,潮湿的粘土,在水位下降或其它的条件变化时.可能变干.显示的收缩性也不可低估.

挡土墙作为一种填土支挡手段,由于其施工简便、易控制质量等特点,在公路路堑开挖、厂区平整场地等过程中一般作为首选的方案.挡土墙的加固原理就是依靠自身的重力作用对墙背后土体起到加固作用.

膨胀土具有很高的膨胀潜势.这与它含水量的大小及变化有关.如果其含水量保持不变.则不会有体积变化.在工程施工中.建造在含水量保持不变的粘土上的构造物不会遭受由膨胀而引起的破坏.当粘土的含水量发生变化,立即就会产生垂直和水平两个方向的体积膨胀.

3.衡重式挡墙受力分析

当填土表面为平面时,库仑土压力理论和朗肯土压力理论的土压力分布相同,均呈三角形分布.膨胀力受大气影响深度的影响,在影响深度范围内呈倒三角形分布.


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根据上图可知,挡墙在收到膨胀力时,改变原有挡墙受力结构体系,墙背受到的力不再是规则的三角形状,而是巨型与梯形的组合图形或者是凸(凹)多边形,总合力大于正常状态下的合力.如果衡重式挡墙墙背仍按照原有图集不规则形状进行设计,往往导致上墙受力过大而产生破坏.

4.工程实例

在我国四川攀枝花地区某厂区,地层主要为泥质粉砂岩全风化、强风化、中风化岩层.该地层岩性分布膨胀土,具有鸡窝状分布,膨胀潜势达到中~强.场平过程中,未对填土进行改良.

该厂区根据不同平台采用衡重式挡土墙结构支挡.挡墙设计尺寸按照《挡土墙标准图集04J008》进行设计.

近几年我国西南地区遭遇特大干旱,使墙背填土含水率发生明显变化.在雨季来临时,受到降水影响,挡墙发生倾覆、鼓胀、滑移等破坏.局部受膨胀土分布集中墙段,上墙从衡重台部位发生剪断垮塌.

一般来讲,膨胀土在干燥情况下,其失水已引起干缩,在受

到降雨等情况下,含水率的改变急剧影响自由膨胀率,使支挡结构受到内部作用力,其结果是对结构物发生破坏性膨胀.

5.结论

在膨胀土地区挡土墙设计过程中,应根据当地大气影响深度对膨胀土的影响对挡墙截面尺寸进行优化与调整,使挡墙截面具有足够的强度来抵制墙背膨胀力的影响.

同时,墙背排水管设置应根据回填土的透水性适当增加,使墙背免受水压力、含水率变化引起的膨胀力的影响.

参考文献

[1]膨胀土地区建筑技术规范[M].GBJ112-87.

[2]廖世文.膨胀土与铁路工程[M].北京:中国铁道出版社,1984.

[3]王保田,张福海.膨胀土的 改良技术与工程应用[M].北京:科学出版社,2008.

作者简介

李静(1984—),女,河南濮阳人,2007年7月毕业于郑州航空工业管理学院,工程硕士在读,主要从事南水北调运行管理工作.

刘西永(1985—),男,河南郸城人,2007年7月毕业于郑州大学升达经贸管理学院,工程硕士在读,主要从事南水北调运行管理工作.

参考文献:

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