路基支挡总结.docx

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路基支挡总结

绪论、一、二章

路基工程的构成：

①路基本体②路基防护和加固建筑物③路基排水设备

路基本体是:

各种断面形式中的填挖部分，即直接铺设轨道结构并承受列车荷载的部分。

路基排水设施:

排除地面水的排水沟、侧沟、天沟；排除地下水的排水槽、渗水暗沟、渗水隧洞等。

路基工程的特点:

1）路基工程是铁路线路的重要组成部分，一般占线路总长的20%～80%。

2）路基建筑在岩土地基上，并以岩土为建筑材料。

3）路基完全暴露在大自然中.4）路基同时受静荷载和动荷载的作用

路基的病害：

道砟槽，路肩剪切挤起，路肩翻浆冒泥。

路基建筑应满足如下要求：

1）路基必须平顺，路基面有足够宽度和上方限界2）路基必须坚固、稳定3）路基的设计和施工应满足技术经济要求

路基只当建筑物：

各种为使路基本体稳定，或使与路基本体基本性质有关的周围土体稳定的建筑

物。

支挡结构的分类：

按形式：

重力式，托盘式，悬臂式和扶壁式，加筋土，锚定板，抗滑桩和桩板式，锚杆，土钉墙，预应力锚索加固技术，槽型，桩板结构。

按材料：

浆砌片石，混凝土，土工合成材料，复合型支挡结构

以下地段应考虑设置路基支挡结构

（1）陡坡路堑边坡薄层开挖、路堤边坡薄层填方地段，或为加强路堤本体稳定地段；

（2）为避免大量挖方、降低高边坡或加强边坡稳定性的路堑地段；3）不良地质条件下，为加固地基、边坡、山体、危岩，或拦挡落石地段；（4）水流冲刷影响路堤稳定的沿河、滨海拦挡地段；（5）为节约用地、少占农田或为保护重要的既有建筑物地段；（6）其他特殊条件的需要。

路基横断面的形式：

路堤（填筑）路堑（开挖）半路堤（部分无填筑）半路堑（一侧无开挖）半路堤半路堑，不填不挖路基

路基本体：

由路基顶面、路肩、基床、边坡、路基基底几部分构成

填料的分类：

普通填料：

按成因：

天然，改性，土工；按粒径：

巨料，粗料，细料。

按工程性质：

A：

硬块石土、不易风化的软块石（抗压强度大于15MPa）和级配良好的漂石土、砂砾石等B不易风化的软块石（抗压强度不大于15MPa）和级配一般的漂石土、砂砾石等C易风化的软块石、细粒含量高的漂石土、细粒含量高的卵石土、细粒含量高的碎石类土、粉细砂、低液限的细粒土（WL＜40%）等D高液限的细粒土（WL＞40%）等，是较差的路基填筑材料，不可直接用于路基，改良后可使用;E有机土；按渗透性：

渗水土，非渗水土

级配碎石、级配沙砾石：

级配碎石或级配砂砾石是用不同料径的碎石或砾石材料与一定比例的砂及部分细颗料粘土的混合料，

改良土：

是指掺合砂、砾石、碎石、水泥、石灰或粉煤灰改良而成的填筑材料。

物理改良：

掺合砂、砾石或碎石；化学改良：

掺合水泥、石灰、粉煤灰

路基面宽度＝道床覆盖宽度＋两侧路肩宽度＋线间距

路肩标高是指路肩边缘的高程。

应保证路基不致被洪水淹没，也不致在地下水最高水位时因毛细水上升至路基面而产生冻胀或翻浆冒泥等病害。

因此，这些地段对路肩标高有一个最小值要求。

基床：

路基上部承受轨道、列车动力作用，并受水文、气候变化影响的深度范围称为基床。

基床加固措施：

就地碾压；换土或土质改良；复合地基；加强防排水、设置土工合成材料等措施；综合措施。

基床病害及发生因素：

下沉（道砟槽、道砟箱、道砟囊及道砟袋）路肩剪切挤起路基翻浆冒泥冻害（冻胀、融沉）；基床土质不良、水的浸入和列车动荷载同时作用的结果。

路基设计的基本内容：

（1）收集资料

（2）根据路线纵断面设计确定的填挖高度，结合沿线地质、水文调查资料，设计路基主体，确定路基横断面图。

（3）边坡防护、支挡及地基加固设计（4）排水设计（5）其它工程，如取土坑、弃土堆、护坡道等设计。

路基设计阶段流程：

（1）预可行性研究；

（2）可行性研究；（3）初步设计；（4）施工图设计；

路基设计文件：

（1）设计说明：

设计原则、工程措施方案、施工及养护事项等。

（2）设计图件：

横、纵、排水用地图（3）工程数量

边坡：

具有倾斜坡面的岩土体。

滑坡：

边坡丧失其原有稳定性，一部分土体相对与另一部分土体滑动的现象称滑坡。

滑坡的发育过程：

蠕动阶段、挤压阶段、滑动阶段、剧滑阶段和固结阶段。

滑坡治理：

排水、减载、支挡

边坡稳定性：

一般来说，如果边坡土（岩）体内部某一个面上的滑动力超过了土（岩）体抵抗滑动的能力，边坡将产生滑动，即失去稳定；如果滑动力小于抵抗力，则认为边坡是稳定的。

影响边坡稳定性的主要因素：

1、内部原因

（1）土质：

各种土质的抗剪强度、抗水能力是不一样的。

（2）土层结构：

如在斜坡上堆有较厚的土层，就易沿倾斜层面滑动。

（3）边坡形状：

突肚形的斜坡由于重力作用，比上陡下缓的凹形坡易于下滑；2、外部原因

（1）水的作用

（2）地震及其他震动荷载（3）荷载增加（4）人为影响

边坡稳定性计算方法，根据边坡类型和可能的破坏形式，可按下列原则确定：

1．土质边坡和较大规模的碎裂结构岩质边坡宜采用圆弧滑动法计算；2．对可能产生平面滑动的边坡宜采用平面滑动法计算；3．对可能产生折线的边坡宜采用折线滑动法计算；4．对结构复杂的岩质边坡，可配合采用赤平极射投影和实体比例投影法分析；5．当边坡破坏机制复杂时，宜结合数值分析法进行分析；6．对存在地下水渗流作用的边坡，稳定性分析应按下列方法考虑地下水的作用；7．对存在多个滑动面的边坡，应分别对各种可能的滑动面组合进行稳定性计算分析，并取最小稳定性系数。

对多级滑动面的边坡，应分别对各级

路基边坡稳定性检算：

直线滑动面边坡稳定性计算:

适用范围:

直线法适用于砂土和砂性土（两者合称砂类土），土的抗力以内摩擦力为主，粘聚力甚小。

边坡破坏时，破裂面近似平面。

圆弧滑动面的边坡稳定性分析:

土的粘力使边坡滑动面多呈现曲面，通常假定为圆弧滑动面。

圆弧法适用于粘土土的抗力以粘聚力为主，内摩擦力力较小。

边坡破坏时，破裂面近似圆柱形。

不平衡推力法（传递系数法、剩余推力法）:

适用条件：

滑动面为折线或其它形状的边坡稳定性验算。

原地面为折线形的陡坡上的路堤；层状构造岩土层路基边坡；滑坡等。

假定

（1）条块间只传递推力，不传递拉力；

（2）块间作用力以集力表示，它的作用线前一块的滑面方向，作用在分界面的中点。

浸水路堤：

受到季节性或长期浸水的沿河路堤、河滩路堤等均称为浸水路堤。

特点：

1.稳定性受水位降落的影响2.稳定性与路堤填料透水性有关。

最不利情况：

最高水位骤然降落

第三章

一）水对路基的危害

冲刷：

地表水在流动过程中冲刷坡体造成病害

浸湿软化：

水浸湿路基后会降低土的抗剪强度

冻胀、盐渍化：

严寒地区地下水冻结会使路基产生冻胀变形，冻层融化时又会产生翻浆冒泥

潜蚀：

地下水能溶蚀土中的盐类，且流动时能带走细颗料，从而降低土的强度，甚到形成地下洞穴

液化：

饱和砂土在地震作用下产生液化灾害

二）地面排水设备

地面排水设备有:

排水沟,侧沟,天沟,吊沟（急流槽、跌水）,缓流井,地下排水设备,明沟和槽沟

渗沟

（1）截水和引水渗沟

（2）无砂混凝土渗沟

（3）边坡渗沟

（4）支撑渗沟

渗水隧洞

集水渗井—水平孔联合排水

1、路基面防护措施

（一）植物防护

1、植草2、铺草皮3、植树

（二）圬工防护

1、抹面、喷浆、勾缝、灌浆2、喷锚网护坡3、砌石护坡

二、路基冲刷防护

直接防护：

直接防护中，除上述植物防护（主要指植树）与砌石防护外，对于较大流速和浸水部分来说，还有抛石、石笼、柔性板与抗滑桩等

间接防护：

主要指导治和改河，目的是改变水流性质，或者迫使主流流向偏离被防护的路段。

亦可减小流速，缓和水流对被防护路段的作用。

导流建筑物常用的有丁坝、顺坝两种

第四章

软土的定义：

软土是指在静水或缓慢的流水环境中以细颗粒为主的近代沉积物，具有含水率大（

）、孔隙比大（

≥1.0）、压缩性高（

）、强度低（

<0.8

）、渗透性小等特点的呈流塑到软塑状态的饱和黏性土。

工程上将软粘性土、淤泥质土、泥炭质土及泥炭等强度低、压缩性高、孔隙比大的软弱土层统称为软土。

软土的工程性质

1、高含水量和高孔隙性2、渗透性弱3、压缩性高4、抗剪强度低5、较显著的触变性和流变形。

软土地基加固措施

1．改变路堤本身的结构形式，对地基不作处理:

反压护道,铺设土工织物

2．排水预压

3．人工地基:

换土,碎石桩,CFG桩,生石灰桩,旋喷桩,深层搅拌桩

膨胀土的工程特性

1）胀缩特性-----膨胀土的干缩湿胀十分强烈

2）裂隙性

3）超固结性

膨胀土路基处理防治措施

1、边坡加固设计:

“强排水、缓坡率、宽平台、固坡脚”。

2、基床病害:

排水、改良、换土、土工织物或复合地基等。

3、填料：

条件许可时一般不采用膨胀土作填料，若不得采用时，应进行改良。

冻土地区主要工程问题及防治措施

（一）存在的主要工程问题

基床病害

地基冻胀、融沉

防治措施

（1）换填法

（2）物理化学法（3）保温法（4）排水隔水法

第五章

支挡结构荷载分类

（1）主力：

☐支挡结构承受的岩土侧压力或滑坡推力

☐支挡结构重力及结构顶面承受的恒载

☐轨道、列车、汽车、房屋等荷载产生的侧压力

☐结构基底的法向反力及摩擦力

☐常水位时静水压力及浮力（常水位指每年大部分时间

保持的水位）

（2）附加力：

☐设计水位的静水压力和浮力

☐水位退落时的动水压力

☐波浪压力

☐冻胀力和冰压力（不与波浪压力同时计算）

（3）特殊力

☐地震力（洪水与地震不同时考虑）

☐施工荷载及临时荷载

☐其他特殊力

作用在支挡结构上的力系一般只考虑主力的影响，在浸水和地震等特殊情况下，应考虑附加力和地震力的作用。

设计方案的比选

1、设计前，应认真进行调查研究，广泛收集资料，查明山体和地基的工程地质、水文地质条件，获取必要的岩土物理力学参数，充分进行方案比选。

2、支挡结构设计中应进行以下各种方案的比选工作

（1）平面位置的确定

（2）支挡结构类型的选择

（3）支挡结构建筑材料及截面尺寸的比选

3、设计方案的比选，在满足技术可行、安全可靠的前提下，应综合考虑施工条件、环境影响及造价等因素。

设计步骤

（1）搜集设计工点的地形、地质资料（1/200横断面图、1/200～1/500的纵断面图、1/500～1/2000的平面图）。

（2）大致确定支挡结构在平面和横断面上的位置.

（3）初步选择支挡结构的类型，在高填、深挖或不良地质情况下支挡结构工程难度大时应与改线移位或设桥、隧等进行比较。

（4）经比选后具体确定支挡结构形式。

（5）计算各种工况下的土压力或下滑力，确定最不利工况。

（6）支挡结构强度设计。

（7）支挡结构稳定性设计。

（8）绘制支挡结构横断面图、正面图、平面图，计算工程数量，编写设计说明。

设计注意事项

（1）同一地段支挡结构的形式不宜过多，以免施工困难及影响美观。

（2）注意工程间接口及相互影响。

（3）由于岩土工程的复杂性，支挡结构设计所需的岩土物理力学参数受各种因素影响，设计方案难以完全符合工程实际，因此重点支挡工程和新型支挡结构，设计时应包括一定的现场监测要求，以便及时获取支挡结构的受力、变形、位移情况。

挡土墙的概念：

支撑天然斜坡或人工边坡保持土体稳定而修筑的墙式构造物，称为挡土墙。

挡土墙的分类：

按作用位置分：

路堑墙、路堤墙、路肩墙

按建筑材料分：

石砌挡土墙，混凝土挡土墙，钢筋混凝土挡土墙钢板挡土墙

按结构形式分：

重力式、锚定式、薄壁式、加筋土、桩板式

第六章

重力式挡土墙：

依靠自身重力来维持挡土墙在土压力作用下稳定的挡土墙。

基础埋置深度的基本要求：

（1）保证基底可能出现的最大应力不超过地基的容许承载力；

（2）保证基础不受冲刷；

（3）季节性冰冻地区，应将基础埋到冰冻线以下。

排水设施：

地面排水--设置排水沟，夯实回填土和地表松土，加固边沟

墙身排水---设置泄水孔和反滤层

伸缩缝--为防止圬工砌体因砂浆硬化收缩和温度变化而产生裂缝

沉降缝--为防止地基不均匀沉降而引起墙身开裂

土压力分为：

静止土压力，主动土压力，被动土压力

库伦土压力理论的基本假设：

1、挡土墙是刚性的，墙后的填土是理想的散粒体（粘聚力c=0）；

2、滑动破坏面为一通过墙踵的平面。

3、滑动楔体为刚体。

两种土压力的比较

朗肯土压力理论：

（1）依据：

半空间的应力状态和土的极限平衡条件

（2）概念明确、计算简单、使用方便

（3）理论公式直接适用于粘性土和无粘性土

（4）由于忽略了墙背与填土之间的摩擦，主动土压

力偏大，被动土压力偏小。

库仑土压力理论：

（1）依据：

墙后土体极限平衡状态、楔体的静力平衡条件

（2）理论假设条件

（3）理论公式仅直接适用于无粘性土

（4）考虑了墙背与土之间的摩擦力，并可用于墙背倾斜，填土面倾斜的情况。

但库伦理论假设破裂面是一平面，与按滑动面为曲面的计算结果有出入。

求解步骤：

1、假设破裂面的位置（θ），也即c点交于荷载的何处；

2、根据相应的边界条件，计算出破裂棱楔体的重力G，为θ的函数；

（先根据几何关系求出破裂楔体的面积，再取纵向单位长度相乘，同时乘以土体容重即可）。

3、根据破裂楔体的极限平衡条件，运用正弦定理（力三角形封闭），求土压力表达式，为θ的函数；

4、根据一阶导数为零的条件，求出θ；

5、验证θ的大小与前面的假设的位置是否一致，如一致，代入土压力表达式求出土压力。

如不一致则反映假设有矛盾，需重新假设，并重复以上步骤。

注：

1、在试算过程中可能三种情况均不满足，此时应按破裂面交于荷载内缘点或外缘点计算破裂角；

2、如果出现两种边界条件都符合的情况（双解区），此时应分别计算两种情况的土压力，然后按大者进行设计。

什么是第二破裂面：

当墙后土体达到极限平衡时，破裂棱体不沿着墙背或假想墙背AC滑动，而是沿着土体中另一破裂面DC滑动，DC称为第二破裂面

出现的条件:

1、墙背或假想墙背的倾角α必须大于第二破裂面的倾角αi，即墙背或假想墙背不妨碍第二破裂面的出现。

2、墙背或假想墙背上产生的抗滑力必须大于其下滑力。

重力式挡土墙设计验算的主要内容

一、挡土墙稳定性验算

1、抗倾覆验算；

2、抗滑移稳定验算；

3、基底偏心距验算；

4、地基的承载力验算；

二、墙身强度验算

墙身强度验算应取墙身薄弱截面（截面转折、急剧变化处）进行

内容有：

抗压验算、抗剪验算、偏心距验算

公路：

极限状态为主的设计方法

铁路：

容许应力设计法

增加抗滑稳定措施

（1）设倾斜基底

重力式挡土墙，当受滑动稳定控制时，可采用倾斜基底。

基底的倾斜度，一般地区挡土墙，土质地基不陡于0.1：

1；岩石地基不陡于1.0：

5.0；

（2）设凸榫基础

增加抗倾覆稳定的措施

（1）改变墙身的胸、背坡的坡度

（2）改变墙身形状

（3）扩大基础，加设墙趾台阶

我国公路行业的挡土墙采用“极限状态分项系数法”为主的设计方法进行设计

（一）承载力极限状态

（1）挡土墙整体或部分作为刚体失去平衡；

（2）挡土墙构件或连接部件因材料承受的强度超过极限破坏，或过量塑性变形时不适合继续承载；

（3）挡土墙结构变为机动体系或局部失去平衡。

（二）正常使用极限状态

（1）影响正常使用或外观变形；

（2）影响正常使用或耐久性发生局部破坏；

（3）影响正常使用的其他特定状态。

第十二章

抗滑桩：

是防治滑坡的一种工程建筑物，设于滑坡的适当部位，一般完全埋置地面下，有时也可露出地面，桩的下段均必须埋置在滑动面以下稳定地层的一定深度

抗滑桩的特点：

1、抗滑能力强，在滑坡推力大、滑动带深的情况下，能够克服抗滑挡土墙难以克服的困难。

2、桩位灵活，可以设在滑坡体中最有利抗滑的部位，可以单独使用，也能与其它建筑物配合使用。

3、可以沿桩长根据弯矩大小合理地布置钢筋（优于管形桩、打入桩）。

4、施工方便，设备简单。

采用混凝土或少量钢筋混凝土护壁，安全、可靠。

5、间隔开挖桩孔，不易恶化滑坡状态，利于整治在活动中的滑坡，利于抢修工程。

6、通过开挖桩孔，能够直接校核地质情况，进而可以检验和修改原来的设计，使之更切合实际，发现问题，易于补救

抗滑桩设计要求：

1、坡体稳定：

抗滑桩提供的阻滑力要使整个滑坡具有足够的稳定性，同时保证坡体不从桩顶滑出，不从桩间挤出；

2、桩体稳定：

抗滑桩桩身要有足够的强度和稳定性，即桩的断面要有足够的刚度，桩的应力和应变满足规定要求；

3、桩基和桩侧稳定：

桩周地基抗力和滑体的变形在容许范围内；

4、抗滑桩的埋深及锚固深度、桩间距、桩结构尺寸和桩断面尺寸应比较适当，安全可靠，施工可行、方便，造价较经济。

抗滑桩的设计内容

1、进行桩群平面布置，拟定桩间距等平面尺寸；

2、拟定桩型、桩埋深、桩长、桩断面尺寸；

3、根据拟定的结构确定作用于抗滑桩上的力系；

4、确定桩的计算宽度，选定地基反力系数，进行桩的受力和变形计算；

5、进行桩截面的配筋计算和一般的构造设计；

6、提出施工技术要求，拟定施工方案，计算工程量，编制概（预）算等。

设计步骤：

作用于抗滑桩上的力系主要有两大部分：

作用于桩上部的滑坡推力（或主动土压力）和桩周地层对桩的反力。

滑坡推力分布形式

（1）对于液性指数小，刚度较大和较密实的滑坡体，从顶层至底层的滑动速度常大体一致，假定滑面上桩背的滑坡推力分布图形呈矩形；

（2）对于液性指数较大，刚度较小和密实度不均匀的塑性滑体，其靠近滑面的滑动速度较大，而滑体表层的速度则较小，假定滑面以上桩背的滑坡推力图形呈三角形分布；

（3）介于上述两者之间的情况可假定桩背推力分布呈梯形。

锚固段地基反力：

土体阻止基桩变位的作用力。

桩侧岩土体的弹性抗力系数简称为地基反力系数，是地基承受的侧压力（应力）与桩在该位置处产生的侧向位移的比值。

也即单位土体或岩体在弹性限度内产生单位压缩变形时所需施加于其单位面积上的力。

刚性桩与弹性桩的区分

抗滑桩受到滑坡推力后，将产生一定的变形。

根据桩和桩周土的性质和桩的几何性质，其变形有两种情况：

（1）刚性桩：

桩的位置发生了偏离，但桩轴线仍保持原有的线形，变形由于桩周土的变形所致。

（2）弹性桩：

桩的位置和轴线同时发生改变，即桩轴线和桩周土同时发生变形。

（3）区分方法：

试验研究表明，当抗滑桩埋入稳定地层内的计算深度为某一临界值时，可视桩的刚度为无穷大，桩的侧向极限承载力仅取决于桩周土的弹性抗力的大小。

工程中把这个临界值作为判断是刚性桩或弹性桩的标准。

桩的计算宽度：

为了简化计算，即将空间受力状态简化为平面问题，考虑到桩截面形式的影响，将桩宽（或桩径）换算成相当于实际工作条件下的矩形桩宽度Bp称为桩的计算宽度。

对于正面边长b大于或等于lm的矩形桩和桩径d大于或等于lm的圆形桩，其计算宽度为：

抗滑桩的平面位置：

对滑坡治理工程，抗滑桩原则上布置在滑体下前缘，即在滑动面平缓、滑体厚度较小、锚固段地质条件较好的地方，同时也要考虑到施工的方便。

对地质条件简单的中小型滑坡，一般在滑体前缘布设一排抗滑桩，桩排方向应与滑体垂直或近垂直。

对于轴向很长的多级滑动或推力很大的滑坡，可考虑将抗滑桩布置成两排或多排，进行分级处治，分级承担滑坡推力；也可考虑在抗滑地带集中布置2～3排、平面上呈品字形或梅花形的抗滑桩或抗滑排架。

合适的桩间距应该使桩间滑体具有足够的稳定性，在下滑力作用下不致从桩间挤出。

一般采用的间距为6～10m。

当桩间采用了结构连接来阻止桩间楔形土体的挤出，则桩间距完全决定于抗滑桩的抗滑力和桩间滑体的下滑力。

抗滑桩长度由两部分组成，即滑动面以下的锚固长度和滑动面以上直接承受滑坡推力的非锚固长度。

锚固长度：

原则上由桩的锚固段传递到滑面以下地层的侧向压应力不得大于该地层的容许侧向抗压强度、桩基底的压应力不得大于地基的容许承载力来确定。

对于土层或软质岩层，锚固长度与非锚固长度之比为1：

2到1：

1比较合适，对于完整而坚硬的岩层，可采用1：

3。

抗滑桩长度宜小于35m，当滑带埋深大于25m时，是否采用抗滑桩应充分论证其可行性。

抗滑桩的桩型有钢筋混凝土桩和钢管桩、H型钢桩等，最常用的是钢筋混凝土桩

抗钢筋混凝土桩是抗滑桩用得最多的桩型，其断面形式主要有圆形和矩形，一般采用矩形断面。

圆形断面可机械钻孔成桩，也可人工挖孔成桩，桩径根据滑坡推力和桩间距而定，从φ600～φ2000，最大可达φ4500。

矩形断面可充分发挥其抗弯刚度大的优点，适用于滑坡推力较大，需要较大刚度的地方。

一般为人工成孔抗滑桩。