路基支擋建築物是指各種為使路基本體穩定，或者使與路基本體性狀有關的周圍土體穩定而修建的建築物。在路基工程中，它常用於高路堤或深路塹的邊坡。當路基修築在滑坡、崩塌地區時，也可以設抗滑樁和攔擋支撐建築物。在隧道的洞口、橋樑與路堤連線的橋台處和沿河路堤，一般都設有支擋建築物。在路基工程中，支擋建築物常和其他功能的構造物結合使用，如支撐滲溝等。
基本介紹
- 中文名：路基支擋建築物
- 外文名：Subgrade retaining structure
路基支擋建築物的使用歷史,擋土牆的概念,擋土牆的分類,擋土牆的施工特點,其他支擋結構簡介,
路基支擋建築物的使用歷史
中國鐵路最早和最普遍使用的路基支擋建築物為重力式擋牆，如濱洲、濱綏、哈大、京山、沈山、京漢、粵漢、京滬等鐵路，隨處可見。重力式擋牆以漿砌片石構築，人工操作簡單易行，對防止路基土質邊坡的坍塌、支承路塹高坡和填土路堤的側向土壓力等，有顯著功效。新中國成立以後，隨著大量山區鐵路和海濱、凍土、沙漠等鐵路的修築，由於地勢險惡、地質複雜、氣溫和水文條件差異大，不良地質和特殊土對鐵路的危害多，各種形式的路基支擋建築物有很大發展，新技術、新工藝和新材料不斷套用。
首先，在支擋建築物的勘測設計上，有很大改進。如對土壓力的計算，以前多採用庫侖理論，自50年代起，中國結合鐵路荷載種類，先後推導出適合於不同形式擋牆使用的計算公式及有關簡化圖表，滿足設計需要。這一時期，通過試驗確定，當路基擋牆為俯斜式且傾角較大時，牆背會出現“第二斷裂面”。在60年代的擋牆設計計算中，即按“第二斷裂面”的理論改進土壓力計算公式，並繪出判識曲線，使擋牆的承載力設計得到較大的改進。70年代以後，又不斷研究和總結經驗，對不同的地質水文資料，編制出有關地震區、浸水區以及各種特殊土適用的一些支擋結構物有關的計算方法和圖表，並納入全路標準設計圖，供設計套用。80年代以來，隨著電子計算機的推廣套用，又把結構可靠度理論引入路基工程建築物的計算中，探索路基擋牆壓力計算更完善的方法，儘可能考慮多因素的綜合影響，用隨機理論和極值求法來計算土柱強度和擋牆的承載力，使擋牆設計在確保全全的條件下，省工、省料。
其次，在路基支擋建築物的結構形式上。因地制宜地進行了許多創新，除了繼續大量使用和改進重力式擋牆外，同時發展了一些輕型的新式支擋結構和特別設計的加固建築物，用於不同的鐵路沿線地域，起到更好地穩定和加固路基的作用。如重力式擋牆的改進型有衡重式擋牆、托盤式擋牆和檐式擋牆等。輕型的新式擋牆有錨桿擋牆、錨定板擋牆、抗滑樁和樁板牆等。錨桿擋牆和錨定板擋牆與過去的重力式擋牆比較．具有結構輕、柔性大、構件可以預製和拼裝等優點，在某些地基不良或石料缺乏的地區，可解決重力式擋牆不能克服的困難．對加固路基發揮了良好的作用，抗滑樁和錨固樁是山區鐵路處理坍方和滑坡而發展起來的路基支擋新技術，60～70年代，鐵路建設向西南、西北等山區發展，遇到的坍方和滑坡很多，為了治理滑坡，進行過許多試驗研究，其中在穩固路基和防坍方面，創造性地運用了各種錨固、抗滑建築，除了樁柱基礎外，還有沉井基礎等，作用也很好。1978年，曾由鐵道部專業設計院主持在柳州鐵路局召開了全路新型支擋結構經驗交流及選優會議，總結了路基支擋建築物的設計、施工經驗．對後期鐵路建設中擇優發展鐵路路基的支擋建築物有很大的促進作用。
第三，在路基支擋建築物中，廣泛採用各種新材料和新工藝，使其在技術經濟上更加合理和先進。最突出的是各種土工合成材料的套用，土工織物、土工膜、特種土工合成材料和複合型土工合成材料等。土工合成材料是用合成纖維、塑膠、橡膠等高分子聚合物製成的用於岩土工程的新型建築材料，具有防滲、隔離、加筋、過濾、排水和防護等功能，可以根據工程的要求進行選用。如土工織物是一種化纖產品，具有透水性，抗拉強度大，抗剪力強，可廣泛用作滲水固結材料。土工膜有以瀝青作為浸潤粘結劑的瀝青土工膜和聚合物土工膜兩類，可加筋，也可不加筋，具有耐火、防腐蝕和抗拉強度大，延伸率可達150%～600%等特點，不易老化，在支擋建築物中使用可顯著提高承載能力和穩固性。特種土工合成材料，在路基工程中常用的有土工格柵、土工膜袋、土工網、土工墊、土工格室和超輕型土工合成材料等。複合型土工合成材料指綜合運用土工織物、土工膜和某些特種土工合成材料的組合材料，它能按工程需要，將不同構成材料的性能結合起來，更好地發揮材料的多功能作用?在路基的支擋建築物中，如果埋入加筋的土工合成材料，可依靠其與岩土的相互摩擦作用，限制土體側向變形、增強土體承載的整體性。修築陡坡(路堤或路塹)，把加筋材料埋入土中，可阻止坡面滑動，防止滑坍。在填土坡端埋入筋材，可使邊坡填土更加密實，防止填料側向移動。在擋牆上部邊坡放置土工織物，可阻止雨水滲入土層，保護擋牆。除了土工合成材料外，鋼纖維、玻璃纖維和錨噴混凝土等也得到了套用。
在路基支擋工程中，結合採用新材料，施工方法和施工工藝，也不斷提高和完善。
擋土牆的概念
擋土牆是支撐天然斜坡或人工邊坡保持土體穩定的建築物。它承受的主要荷載為土壓力。擋土牆的各部分名稱如圖3—24所示。牆的頂面稱為牆頂；牆的底面稱為牆底；與填土接觸的面稱為牆背；與牆背對應的另一面稱為牆胸；牆胸與牆底的交線稱為牆趾；牆背與牆底的交線稱為牆踵；牆背與豎直線的夾角稱為牆背傾角；牆頂與牆趾間的垂直距離稱為牆高。
在高填路堤和陡坡路堤的下方設定擋土牆，可防止路堤邊坡沿基底滑動，保證路基穩定，同時又可收縮坡腳，減少填方和少占農田。濱河或水庫路堤在臨水一側設定擋土牆，可防止水流對路基的沖刷和浸蝕，同時也可避免壓縮河床或侵占庫容。在路塹地段設定擋土牆可支撐開挖後不能自行穩定的邊坡，同時減少刷方高度和刷方工程量。在不良地質地段，常以擋土牆加固邊坡。此外，擋土牆還被用來整治溜坍、滑坡等路基病害。
擋土牆的分類
1．按擋土牆在路基橫斷面上的位置分
擋土牆按其在路基橫斷面上的位置分為路肩式、路堤式和路塹式三種，如圖3—25所示。
2．按牆背形式分
當牆背為一平面時，稱為直線形牆背擋土牆。當牆背由一個以上平面組成時，稱為折線形牆背擋土牆。
按直線形牆背的傾斜方向分為俯斜式、仰斜式和豎直式三類，如圖3—26所示。
3．按結構形式分
按擋土牆的結構形式分為重型結構擋土牆和輕型結構擋土牆兩類。重型結構擋土牆主要依靠本身自重維持穩定，常用的有重力式和衡重式兩種。
擋土牆的施工特點
擋土牆的施工大體上分施工放樣、挖基坑、砌築基礎和砌築牆身四個步驟。在施工中應注意下列事項。
1．挖基
(1)基坑開挖前應做好截排水工作；
(2)隨挖隨核對基礎地質資料，如遇地質不良、承載力不足的地基，應通過變更設計採取措施，然後據以施工；
(3)牆基位於斜坡地面時，其趾部埋入深度和距地面水平距離，應同時符合設計要求；牆基高程如不能滿足設計要求時，應通過變更設計後施工；
(4)採用傾斜基底時，應準確挖鑿，不得用填補方法築成斜面；
(5)基坑超挖部分，套用同強度漿砌體回填；
(6)基坑應視地質情況確定是否需要支撐加固以及加固類型，特殊條件下採用沉井和挖孔樁基礎，並通過設計確定後，據以施工。
2．砌築基礎
(1)砌筑前，應將基底表面風化、鬆散土石清除；
(2)硬石基坑中的基礎，宜緊靠坑壁，並插漿塞滿間隙，使之與岩層結為一體；
(3)雨季在土質或易風化軟石基坑中砌築基礎時，應於基坑挖好後，立即滿鋪砌築～層；
(4)採用台階式基礎時，台階轉折處不得砌成豎向通縫；砌體與台階壁間的縫隙應插漿塞滿；
(5)應隨砌築分層回填、壓實。
3．砌築牆身
(1)砌出地面後應立即回填夯實，並作好排水設施； ‘
(2)伸縮縫與沉降縫內兩側壁間應平齊無搭疊，縫中防水材料應按要求深度填塞緊密；
(3)應按設計要求做好牆後隔水、排水設施，泄水孔的進水側應設定反濾層，厚度不小於0.3m；
(4)預埋構件、檢查梯、台階、欄桿等應與牆身同時砌築，並連線牢固。
其他支擋結構簡介
近年來，隨著科學技術的不斷進步，出現了很多的新型支擋結構，如加筋土擋牆、錨桿擋牆、錨定板擋牆、對拉式擋牆、樁板式擋牆等。這類擋牆以抗拉強度較高的鋼材或鋼筋混凝土為材料，具有圬工少、造價低、便於拼裝和機械化施工等優點，得到越來越廣泛的套用。在此不再贅述，具體可參見其他相關教材和資料。
