邊坡支護是為保證邊坡及其環境的安全,對邊坡采取的支擋、加固與防護措施。常用的支護結構形式有:重力式擋墻、扶壁式擋墻、懸臂式支護、板肋式或格構式錨桿擋墻支護、排樁式錨桿擋墻支護、錨噴支護、坡率法。
重點說明以下幾個常用支護的結構形式:
一、重力式擋墻
重力式擋土墻是以擋土墻自身重力來維持擋土墻在土壓力作用下的穩定。它是我國目前常用的一種擋土墻。重力式擋土墻可用石砌或混凝土建成,一般都做成簡單的梯形。
重力式擋土墻,指的是依靠墻身自重抵抗土體側壓力的擋土墻。重力式擋土墻可用塊石、片石、混凝土預制塊作為砌體,或采用片石混凝土、混凝土進行整體澆筑。半重力式擋土墻可采用混凝土或少筋混凝土澆筑。重力式擋土墻可用石砌或混凝土建成,一般都做成簡單的梯形。它的優點是就地取材,施工方便,經濟效果好。所以,重力式擋土墻在我國鐵路、公路、水利、港灣、礦山等工程中得到廣泛的應用。
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二、扶壁式擋墻
扶壁式擋土墻(counterfort retaining wall)指的是沿懸臂式擋土墻的立臂,每隔一定距離加一道扶壁,將立壁與踵板連接起來的擋土墻。一般為鋼筋混凝土結構。
扶壁式擋土墻是一種鋼筋混凝土薄壁式擋土墻,其主要特點是構造簡單、施工方便,墻身斷面較小,自身質量輕,可以較好的發揮材料的強度性能,能適應承載力較低的地基。適用于缺乏石料及地震地區。一般在較高的填方路段采用來穩定路堤,以減少土石方工程量和占地面積。扶壁式擋土墻,斷面尺寸較小,踵板上的土體重力可有效地抵抗傾覆和滑移,豎板和扶壁共同承受土壓力產生的彎矩和剪力,相對懸臂式擋土墻受力好。適用6~12m高的填方邊坡,可有效地防止填方邊坡的滑動。
扶壁式擋土墻是路肩擋土墻的一種,是將預制的擋墻板焊接在預埋于基礎混凝土中的鋼板上,然后在其內倒填土的一種擋墻形式與其它幾種形式的擋墻比較,扶壁式擋土墻具有節省占地空間、縮短施工工期、美化城市環境、較易施工等優點,是城市公路工程立交橋引道中常用的一種擋墻形式。
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三、懸臂式擋土墻
懸臂式擋土墻由底板和固定在底板上的直墻構成,主要靠底板上的填土重量來維持穩定的擋土墻。其主要由立壁、趾板及踵板三個鋼筋混凝土構件組成。
懸臂式擋土墻是一種輕型支擋構筑物。其支擋結構的抗滑、抗傾覆主要取決于墻身自重和墻底板以上填筑土體(包括荷載)的重力效應,此外如果在墻底板設置凸榫將大大提高擋土墻的抗滑穩定性。由于擋土墻采用鋼筋混凝土結構,使得其結構厚度減小,自重減輕,鋼筋混凝土底板剛度的提高,使得擋土墻立臂高度較高且提高了在地基承載力較低條件下的適應性。因此,懸臂式擋土墻的優點主要體現在結構尺寸較小、自重輕、便于在石料缺乏和地基承載力較低的填方地段使用。
懸臂式擋土墻的設計計算主要包括:側壓力計算、確定墻身斷面尺寸、鋼筋混凝土結構設計、裂縫寬度驗算及穩定性驗算等。
一般通過試算法確定墻身的斷面尺寸,即先擬定截面的試算尺寸,計算作用其上的側壓力,通過全部穩定驗算來最終確定墻踵板和墻趾板的長度。
鋼筋混凝土結構設計主要是對已初步擬定的墻身斷面尺寸進行內力和配筋計算。在配筋設計時,可能會調整斷面尺寸,特別是墻身的厚度。一般情況下這種墻身厚度的調整對整體穩定影響不大,可不再進行全墻的穩定驗算。
穩定性驗算主要包括抗滑、抗傾覆、地基穩定性驗算等內容。裂縫最大寬度驗算應滿足相關規范的要求。另外,懸臂式擋土墻按平面應變問題考慮,即沿墻長度方向取一延米進行設計計算。
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四、錨桿式擋土墻
錨桿式擋土墻是指主要由預制的鋼筋混凝土柱、擋土板構成的墻面,與水平或傾斜的鋼錨桿聯合組成。錨桿的一端與立柱連接,另一端被錨固在山坡深處的巖層或土層中。墻后側壓力由擋土板傳給立柱,由錨桿與巖體之間的錨固力,即錨桿的抗拔力,使墻獲得穩定。
錨桿式擋土墻是一種輕型擋土墻,由鋼筋混凝土板和錨桿組成,依靠錨固在巖土層內的錨桿的水平拉力以承受土體側壓力的擋土墻。錨桿式擋土墻適用于墻高較大、石料缺乏或挖基苦難地區,具有錨固條件的路基擋土墻,一般多用于路塹擋土墻。為便于立柱和擋板安裝,大多采用豎直墻面。立柱間距2.5~3.5m,每根立柱視其高布置2~3根錨桿,錨桿的位置應盡量使立柱受彎分布均勻。錨桿一般水平向下傾斜10°~45°,并使錨桿長度盡可能短。錨桿的有效錨固長度在巖層中一般不小于4 m,在穩定土層內,應有9~10m。錨孔內灌以膨脹水泥砂漿;錨孔口與墻面間一段錨桿采用瀝青包扎防銹。擋墻分級設置時,每級高度不大于6m,兩級之間留有1~2m的平臺,以利施工操作和安全。錨桿式擋土墻作為一種柔性支擋結構,以占地面積小、施工方便、 變形小及安全度較高的特點得到了廣泛的應用。
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五、噴錨支護
噴錨支護(shotcrete-bolt support)指的是借高壓噴射水泥混凝土和打入巖層中的金屬錨桿的聯合作用(根據地質情況也可分別單獨采用)加固巖層,分為臨時性支護結構和永久性支護結構。 噴混凝土可以作為洞室圍巖的初期支護,也可以作為永久性支護。噴錨支護是使錨桿、混凝土噴層和圍巖形成共同作用的體系,防止巖體松動、分離。把一定厚度的圍巖轉變成自承拱,有效地穩定圍巖。當巖體比較破碎時,還可以利用絲網拉擋錨桿之間的小巖塊,增強混凝土噴層,輔助噴錨支護。
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