《重力式挡土墙安全问题的研究》.docx

1、重力式挡土墙安全问题的研究重力式挡土墙安全问题的研究论文题目：学生姓名学号类型网络教育专业土木工程层次指导教师日期摘要.1一、研究重力式挡土墙安全问题的目的与意义.2二、重力式挡土墙的分类、构造与应用.2（一）重力式挡土墙的分类.2（二）重力式挡土墙的构造及材料.3（三）应用范围及适用条件.3三、重力式挡土墙的设计与施工要求.4（一）挡土墙设计.4（二）挡土墙施工应符合规定.4（三）重力式挡土墙跟踪检查.4四、重力式挡土墙的常见问题及原因.5（一）墙体地基问题引发的墙体失稳.5（二）水引起的挡墙破坏.6（三）后期养护.7五、重力式挡土墙安全问题的防治.7（一）设计的合理性.7（二）填料的选择.

2、8（三）完善设计与施工中排水的处理.8（四）施工质量控制.9（五）后期维护管理.10六、重建挡土墙安全评估体系.11七、结论.12参考文献.14致谢.15摘要重力式挡土墙能够就地取材，施工方便，经济效果好，所以，重力式挡土墙在我国铁路、公路、水利、港湾、矿山等工程中得到广泛的应用。本文将通过对挡土墙的安全隐患进行分析，进而对构建挡土墙安全评估体系进行阐述，对挡土墙的安全问题进行研究。关键词：重力式；挡土墙；安全问题；防治；安全评估一、研究重力式挡土墙安全问题的目的与意义在国家大力发展基础建设的今天，挡土墙作为路桥、码头、矿山等工程当中的重要构造物，其安全问题直接影响到各类基础工程的顺利施工与后

3、期使用，而其安全问题在施工过程当中因为环境、地质、设计方法、施工工艺等各种原因层出不穷，在各种安全问题上没有采取有效合理的措施进行预防和治理，给构造物的施工和使用带来了巨大的安全隐患，因挡土墙失稳造成的损失不计其数，本文着重从重力式挡土墙的常见问题、产生的原因以及具体的防治措施几个方面来探讨当下重力式挡土墙的砌筑工艺，以期对重力式挡土墙常见安全隐患的预防以及具体问题的治理起到积极的促进作用。二、重力式挡土墙的分类、构造与应用（一）重力式挡土墙的分类重力式挡土墙以挡土墙自身重力来维持挡土墙在土压力作用下的稳定，它是我国目前常用的一种挡土墙。重力式挡土墙可用块石、片石、混凝土预制块作为砌体，或采用

4、片石混凝土、混凝土进行整体浇筑，一般都做成简单的梯形。按照挡土墙墙背的形式，可分为四大类。第一类，仰斜式，墙背偏向右，可形象的看作钟表一点时针所指位置；第二类，直立式，墙背垂直，可形象的看作钟表十二点时针所指位置；第三类，俯斜式，墙背偏向左，可形象的看作钟表十一点时针所指位置；第四类，折背式，墙背上半部分偏向左，墙背下半部分偏向右，可看作是上半部分为俯斜式、下半部分是仰斜式的复合式挡土墙。（二）重力式挡土墙的构造及材料由于重力式挡土墙靠自重维持平衡稳定，因此，体积、重量都大，在软弱地基上修建往往受到承载力的限制。当地基较好，挡土墙高度不大，本地又有可用石料时，应当首先选用重力式挡土墙。重力式挡

5、土墙一般不配钢筋或只在局部范围内配以少量的钢筋，墙高在六米以下，地层稳定、开挖土石方时不会危及相邻建筑物安全的地段，其经济效益明显。重力式挡土墙的尺寸随墙型和墙高而变，仰斜墙背坡度愈缓，土压力愈小。但为避免施工困难及本身的稳定，墙面尽量与墙背平行。当墙身高度超过一定限度时，基底压应力往往是控制截面尺寸的重要因素。为了使地基压应力不超过地基承载力，可在墙底加设墙趾台阶。加设墙趾台阶对挡土墙抗倾覆稳定也有利。墙趾的高度与宽度比，应按圬工（砌体）的刚性角确定，墙趾台阶连线与竖直线之间的夹角要满足要求，一般墙趾的宽度不大于墙高的二十分之一，墙趾高应按刚性角定。墙体材料。挡土墙墙身及基础，采用混凝土不低

6、于c15，采用砌石、石料的抗压强度一般不小于mu30，寒冷及地震区，石料的重度不小于20kn/m3，经25次冻融循环，应无明显破损。挡土墙高小于6m砂浆采用m5；超过6m高时宜采用m7.5，在寒冷及地震地区应选用m10。（三）应用范围及适用条件对于道路建设中，挡土墙主要应用于以下几种情况：填挖方路段，即路基与路外场地存在高差，且不具备放坡条件的，在这种条件下，有两种情况：一种为填方路段，一种为挖方路段。填方路段，在平原地区的公路施工中比较普遍，在城市跨河段，桥头两侧引道路段也常常遇到。挖方路段，在山区路段中非常普遍，道路沿着有一定坡度的场地修建时，考虑填挖方平衡，通常一侧挖方，另一侧为填方。沿

7、河路段，根据具体情况，修建路基防护，即驳岸。填埋路段，对于道路跨越河道时，可根据实际情况，酌情考虑路基防护。三、重力式挡土墙的设计与施工要求（一）挡土墙设计设计重力式挡土墙，一般先通过满足挡土墙的抗滑移要求确定挡土墙的总工程量，再进行细部尺寸调整，以满足挡土墙的抗倾覆要求。根据重力式挡土墙结构类型及其特点，我们可以根据实际条件，选择不同类型的断面结构。如果地面横坡比较陡峭，若采用仰斜式挡土墙，一定会过多增加墙高，断面增大，造成浪费，而采用俯斜式挡土墙会比较经济合理。只有在路堑墙、墙趾处地面平缓的路肩墙或路堤墙等情况下，才考虑采用仰斜式挡土墙。重力式挡土墙是靠自身重力来抵抗土压力，在设计时，重力

8、式挡土墙的截面尺寸一般按试算法确定，可结合工程地质、填土性质、墙身材料和施工条件等方面的情况按经验初步拟定截面尺寸，然后进行验算，如不满足要求，则应修改截面尺寸或采取其它措施，直到满足为止。（二）挡土墙施工应符合规定当基础开挖较深或边坡稳定性较差时，应分段、跳槽开挖，并采取临时支护措施。临时弃土或堆放材料距坑边的距离不应小于两米，机械行驶不得影响施工安全。基坑应随基础施工分层回填夯实，顶面做成向外不小于百分之四的排水坡。墙面应平顺整齐，墙顶排水及防渗设施应及时施作。泄水孔应在砌筑墙身时留置，必须保持排水通畅。墙背拆模时，应在墙背侧设置必要的临时支撑。（三）重力式挡土墙跟踪检查重力式挡土墙施工应

9、进行全面检查，并认真填写检查记录表。对检查中发现的不符合规定的情况，应签发安全检查整改通知单，限期整改，并跟踪验证。四、重力式挡土墙的常见问题及原因重力式挡土墙通过自身的质量来承受侧向土体的压力，所以一般体积和质量较大，但由于其整体结构简单、取用材料方便、适用范围广泛等优点，所以被广泛的应用于道路、桥梁、铁路等路基施工中。由于施工情况、地质条件、水文条件等因素的影响，重力式挡土墙自身的损坏可能会引发安全隐患。一般而言，重力式挡土墙的安全隐患损坏形式有以下两个大类：（一）墙体地基问题引发的墙体失稳重力式挡土墙地基的不均匀沉降可以导致墙体的位移、倾覆以及沿着地基软弱层滑动失稳。发生墙体地基的不均匀

10、沉降主要是由于挡土墙的地基承载力不强，当墙体占据的地基部分所承受的墙体竖向压力大于其能够承受的承载力时，就会造成墙体地基的不均匀沉降。墙体地基的不均匀沉降存在很大的安全隐患，当不均匀沉降较小时，墙体可能只是出现细微的裂缝影响墙体美观，而当不均匀沉降不断增大时，墙体就可能出现局部的塌陷甚至整体塌陷危险，从而导致道路基的损坏，造成安全事故。重力式挡土墙的稳定性与抗滑力和滑动力之比有关，二者之比越大，稳定性越好，而挡土墙的抗滑力涉及挡土墙自重、竖向力之和、水平分重、竖向分重和倾斜角度等多个因素。当影响挡土墙抗滑力的因素发生变化时，挡土墙的抗滑力就会减小，从而引发基础移动，一旦挡土墙的基础移动，挡土墙

11、所保护的边坡土体就会与挡土墙之间形成缝隙，从而引起土体的下滑，进一步影响墙体的稳定性，重力式挡土墙沿地基软弱层滑动造成的损坏主要是由于墙体地基剪切强度差，有的是由于地基下存在强度不同的夹层，从而造成挡土墙墙体沿地基强度差所在的部位产生裂缝，并引发进一步的破坏，从而造成墙体损坏引发安全隐患，当这种相互之间力的作用不断加大时，墙体最终会由于重心失稳而造成倾覆。（二）水引起的挡墙破坏地表水、地下水的蓄渗以和水流的冲刷以及墙背土体的冻胀是引起挡土墙破坏的重要原因。众所周知，墙后填土的物理力学性质决定了挡土墙上的土压力，此外，土体中含水量的情况也在一定程度上影响着挡土墙的土压力。挡土墙后的土体在没有浸水

12、的情况下，是靠自重来抵抗倾覆力矩及滑动力而保持稳定的，当土体浸在水中时，主动土压力和水压力逐渐增大，以致挡墙不能抵抗土压力，而发生倾覆或基底滑出破坏的现象。这是因为浸水以后，水分在土粒表面形成润滑剂，减小了内摩擦角，从而减弱了土体颗粒间的电分子力和粘聚力由于在挡土墙设施施工中忽略了必要的排水设施或排水措施不当，墙背回填材料性能差，未夯实或回填不饱满，当雨季到来时，雨水沿山坡下流，经过蓄渗形成地下潜水，从而增加了挡土墙的压力。墙后填土的含水量剧增，使土的抗剪强度相应降低，这实际上是增加了挡土墙的土压力。此外墙背积水又增加了水压力，墙的设计和施工并未考虑这部分压力，因而造成许多挡土墙墙体滑动.倾斜

13、、开裂甚至倒塌现象。此类挡土墙病害的预防一是要防止地面水的渗透；二是要选择透水性良好的墙背填料并保障泄水孔畅通。有些路堑挖方或半填半挖路段含水层接近路基顶面或被路堑边坡切断，而挡土墙的设计中容易忽略地质条件的变化，多数挡土墙的基础埋深较浅，基底位于冻结线以上，墙背未做必要的引排水设施，冬季排水不畅，一是引起墙背土体冻胀加大压力；二是在基底两侧产生不等的向上冻胀力，造成墙体变形；另外到次年春天地基解冻时还会引起不均匀沉降，造成墙体裂缝，顶面鼓包等病害。此类病害的预防主要是要根据地质条件设计基础埋深，墙背回填选择冻胀危害较小的填料。沿河挡土墙冲刷破坏。沿河挡土墙病害最大的要算水毁了，其主要原因是基

14、础埋深不够，当挡土墙受洪水冲击时，在挡土墙处产生环流，形成较大冲刷，如果基础埋深不够，必然会造成基底掏空，挡土墙倒塌的事故。如果挡土墙能够直接放在岩基上，特别是在稳定河段上河槽狭窄，水流湍急，挡土墙直接建在岩基上是必要的，否则就应进行合理的冲刷计算，确定切实可行的基础埋置浓度。（三）后期养护重力式挡土墙的及时养护和维修在其生命周期当中扮演重要角色，当病害发生初期，若不认真检查，很难及时发现，也就不能及时进行养护、修补；或者发现后，未能准确找出真正病害原因，而采取不正确的处治方法，殆误时机，导致严重病害的发生。五、重力式挡土墙安全问题的防治针对重力式挡土墙的上述安全问题，可以从以下几个方面入手来

15、进行预防和治理：（一）设计的合理性挡土墙设计是否经济合理，关键是正确地计算土压力，确定土压力的大小、方向与分布。土压力计算是一个十分复杂的问题，它涉及墙身、填土与地基三者之间的共同作用。计算土压力的理论和方法很多，库伦理论和公式是目前应用最广的土压力计算方法。在重力式挡土墙设计中，传统的设计方法是安全系数法。这一方法把土看作是具有某种“平均”性质的“均质”材料，将土工参数的各种指标、各种参数定值化，并选用一定的数学模式来进行计算。由于把那些未知的、不定的因素都归到一个单一的安全系数上，其所得到的结果是明确的，因此也易于为人们所接受。然而安全系数法却忽略了土工参数的不确定性，与实际是不相符的。近

16、几年来，人们在逐渐认识到土工参数不确定性的基础上，将可靠度分析方法引入了支挡结构工程。区别于传统的安全系数法，可靠度分析方法在对支挡结构稳定性的分析中用概率的方法定量地考虑了实际存在的种种不确定因素，因而更为客观、更为真实的反映了支挡结构的实际安全性。在挡土墙结构设计中，应考虑其周围建筑物荷载对挡土墙的影响，尽量避免其他建筑物基础落于墙体破裂角范围之内。若无法避免时，则须计入这部分荷载对挡土墙的作用。挡土墙修建在斜坡地面上时，还应注意避免墙后填土沿原地面滑动。如果原地面坡度缓于计算的填土破裂角时，则实际沿原地面滑动产生的土压力可能大于计算值。特别是当原地面有植被覆盖而回填前又未清除的情况下，随

17、着植被的腐烂，将会形成一个软弱的交接面，墙体沿此面滑动时，土压力往往超过计算值。简单有效的解决办法是将表面植被清除并开挖成台阶状，然后回填，可以达到阻滑的目的。为减少基底压应力，增加抗倾覆的稳定性，可以在墙趾处设置台阶，以拓宽基底，以增大稳定力臂。另外可以改变墙背或墙面的坡度，以减小土压力或增大力臂。改变墙身形式，如采用衡重式、拱桥式等。重力式抗滑挡土墙的墙背坡度一般采用1。0.25，墙后常设卸荷平台，墙基一般做成倒坡或台阶形，墙高和基础的埋深必须按地基的性质，承载力的要求，地形和水文地质等条件，通过验算来确定。此外，为避免因地基不均匀沉陷而引起墙身开裂，应根据地质条件的变化和墙高，墙身断面的

18、变化而设置沉降缝和伸缩缝。（二）填料的选择墙后填料的选择也是一项重要的工作。由土压力理论可知，填土重度愈大，主动土压力愈大，填料的内摩擦角愈大，主动土压力愈小。所以宜选择重度小而内摩擦角大的填料，通常填料重度差别不大，主要考虑内摩擦角大的材料，如块石，砾石，粗砂等，这样的填料透水性强，抗剪强度稳定，易排水，可显著减小土压力。黏性土的压实性和透水性都较差，又常具有吸水膨胀性和冻胀性，产生侧向膨胀压力，影响挡土墙的稳定，应尽量少采用。当不得不采用黏性土时，应适当混以砾石，填土必须分层夯实，保证填筑质量。（三）完善设计与施工中排水的处理挡土墙的排水设施通常由地面排水和墙身排水两部分组成。挡土墙的排水

19、处理是否得当，直接影响到挡土墙的安全及使用效果。挡土墙设计的关键就是处理好挡土墙的排水问题。在进行挡土墙的设计时，应注意以下几方面：首先，在进行挡土墙设计之前，应该对挡土墙所在位置周围的环境和地形情况有一个较为全面的了解，比如地面有无排水设施，地表水的排除是否通畅等。此外，应及时排除地表水，设计中要重视地表水的排除，可采用多种办法来排除地表水，必要时还可以在墙后地面设防水层封闭，防止雨水渗入墙后。其次，查明地下水的情况。地下水具有一定的隐蔽性并且对挡土墙的危害严重，可以软化挡土墙的地基，降低其承载能力和抗滑能力，且事后不易处理，尤其是建在遇水容易软化岩层（如泥岩，粉砂岩等）上的高挡墙，更应做好

20、基底防护措施，确保其不被地下水侵蚀破坏。再次，挡土墙排水设施的设置。合理设置排水设施，不仅可以减少挡墙后水分的积聚，还可以节省资源。例如，在挡土墙设置排水孔时，应考虑渗水的及时排除，保证排水孔应有一定的密度，一般两米至三米设一个。此外，当墙后填料的透水性较差时，需加速土体中水分的排除，这时可以在墙背设置连续的反滤层。（四）施工质量控制首先，对于基础施工阶段的要求是。第一，在施工前做好地面的排水工作，在安全、可靠、经济并满足设计要求的条件下，确定基础埋置深度及地基处理措施，同时，掌握地基的工程地质与水文地质条件，并按实际情况调整设计；第二，一般要求地基大致水平，当基础落在坡度较大且较坚硬的石质地

21、段时，应把挡土墙的基础要做成台阶状，并与墙体连在一起，同时砌筑；第三，雨季施工，要采取有效的排水措施，同时基坑挖好后应及时封闭坑底，此外，为避免在挡土墙的砌筑过程中发生坍滑，在松软地层地段开挖基坑时，应采用跳槽间隔分段开挖的方法，不宜全段开挖，以保证施工安全。其次，对材料的要求是。按挡土墙类别、部位及用途选用砌筑挡土墙用的砂浆，此外，应尽量选用较大的石料砌筑，一般要求石料结构密实、质地均匀、不易风化、无裂缝，并且抗压强度不宜小于30mp，同时表面要干净，不能粘有泥土或油质。再次，墙体施工的技术要求是：砂浆饱满、密实，石头与砂浆紧密结合，不得有缝隙、空洞等，同时，采用“坐浆”、“灌浆”、“挤浆”

22、相结合的施工方法进行砌筑，以保证挡土墙的内部符合要求。对施工的具体要求有：第一，保证伸缩缝与沉降缝内两侧壁竖直、平齐、无搭叠；第二，采用错缝砌筑的方法浆砌挡土墙，并保证嵌填饱满密实，当墙体的砂浆强度达到设计强度的75%以上时，再回填墙后填料；第三，为了使积水能迅速排出，减少动水压力，应尽量采用透水性好的砂砾土作为填料。（五）后期维护管理挡土墙是否坚固、稳定、完整，对行车安全影响甚大，特别是使用年限较久的路肩墙，为此必须有相应的检查维修制度。检查时应注意墙身有无开裂、凸出或倾斜，有无勾缝脱落风化、石块松动变形，墙顶有无积水、开裂和下沉，趾前地面有无冲刷或挤出，墙后地面排水设备和墙身泄水孔有无长草

23、、堵塞等。一旦发现病害应及时维修处理。对于墙身裂缝应联系墙后山体、地面、地基、排水、施工质量等情况进行登记，并做明显的标志进行监视。挡土墙的日常养护除经常检查其是否有损坏外，每年应在春秋两季各进行一次定期检查，北方冰冻严重的地区尤应重视这种定期检查。主要检查挡土墙在冰冻融化后墙身及基础的变化情况，以及冰冻前所采取的防护措施的效果。另外在反常气候、地震或重型车辆通过等特殊情况后也应进行及时检查。发现了裂缝、断裂、倾斜、鼓肚、滑动、下沉或表面风化、泄水孔堵塞、墙后积水、周围地基错台、空隙等情况，应尽快查明原因，并观察其发展情况，应做好工作记录，设立技术档案备查。每年春秋季节病害检查后，应分轻重缓急

24、安排维修计划。除新修挡土墙需整治路基病害外，还要做好已有挡土墙的保养、观测等工作。如疏通泄水孔，除草，墙身勾缝抹面修补，基础加固及冲刷防护，挡土墙地基的填注补缺，夯实裂缝，做好地面排水以及裂缝和土压力的观测等，甚至对挡土墙进行全面的修理，拆除、重建或增建较大的挡土墙。养护中应注意以下几点：挡土墙的泄水孔应保持畅通。如有堵塞，应及时疏通。如无法疏通，应另行选择适当位置增设泄水孔，或在墙背后沿挡土墙增做墙后排水设施，一般可增设盲沟将水流引出路基以外，以防止墙后积水引起土压力增加或冻胀。挡土墙表面出现风化剥落时，应将风化表层砸除，喷涂水泥砂浆保护层，防止剥落恶化。当风化剥落严重时，应将风化部分拆除重

25、砌。锚杆、锚定板挡土墙及加筋挡土墙，应做顶面和墙外的防水、排水，经常注意有无变形、倾斜或肋柱、挡土板断裂、损坏。如有损坏，应及时修理、加固或更换。对暴露的锚头、螺母、垫圈应定期涂刷防锈漆，同时应经常检查锚头螺母有无松动、脱落，如有松动、脱落应及时紧固和补充。浸水挡土墙，除平时经常检查其有无损坏时，应在洪水期前后详细观察、检查。汛前检查的目的是确定其作用、效果和是否完整稳定，能否承受洪水的袭击以及应采取的防护、加固措施;汛后检查的目的是观察其有无损坏，如有损坏，应及时修理和加固。浸水挡土墙受洪水冲刷，出现基础被淘空，但未危及挡土墙本身时，可采取抛石加固或用块石将淘空部分塞实并灌浆。当挡土墙本身出

26、现损坏，如松动、下沉、倒塌、开裂等，应按原样修复。六、重建挡土墙安全评估体系路基的重力式挡土墙由于损坏会引发多种安全问题，需要构建安全评估体系，本着“预防为主、保证安全”的原则，对引发问题的一些关键因素进行分析评估，从而对挡土墙的安全性能进行预判，采取有针对性的措施予以解决，从而保证挡土墙的稳定，保证道路桥梁的安全使用挡土墙相对于地面道路挡土墙而言，其与地基的接触面摩擦力相对较小，对其稳定性构成的考验更大。对挡土墙的稳定性进行安全评估，主要考虑两个方面的参数：抗滑动力和抗倾覆力。进行安全评估，首先需要通过技术手段对影响这两个参数的各种因素，包括自然、地质等方面的数据进行勘探收集，将收集到的信息

27、通过公式进行计算，将得到的数据与规范要求数据进行比较，从而对挡土墙的稳定性进行预判分析。通过得到的评估结果，确定桥梁可以继续使用，还是需要维修或停用，对挡土墙需要进行维护保养、中等程度维修、大修还是进行抢救性维修划分不同的安全等级。路线当中桥梁挡土墙的地基位于河床之上，所以具有一定的不稳定性，其发生不均匀沉降的可能性非常大。对墙体基础不均匀沉降的安全评估，主要考虑的参数是地基基底合力的偏心距，当基底合力的偏心距过大时，就会产生不均匀沉降或者是使得挡土墙的墙体发生不均匀沉降，根据其大小可以评估挡土墙的安全等级。通过得到的结果，确定桥梁挡土墙的安全状态，进而确定对其进行相应程度的维护保养。重力式挡

28、土墙不仅要承受侧向边坡土体的压力，而且还要承受另一侧水流的冲击压力，所以墙体损坏的可能性较大。对墙体损坏的安全评估，不仅要考虑墙体本身损坏程度的评估，还要对墙体受力较大面承受轴向力的偏心距进行考虑，通过对前者进行分析，将后者与标准数据进行比较，从而可以得出墙体的损坏程度，进而采取一定的技术处理措施对其加以保护。由于路线当中桥梁挡土墙多位于河床之上，而河床多处于软弱地基处，并且随着时间的推移具有一定的流动性，所以对桥梁挡土墙软弱层滑动的安全评估显得尤为重要。对软弱层滑动的安全评估，主要通过考虑边坡稳定性对其进行分析在软弱层滑动不明显的时候，挡土墙墙体并不会出现裂缝或者是产生明显变化。但是，只要挡土墙发生了移动，那么挡土墙所承受压力一侧的边坡土体肯定会发生松动，其稳定性就会遭到破坏，而通过桥梁表面直线破裂面法、圆弧破裂面法等方法，我们就可以通过计算得出挡土墙墙体是否发生位移的结论。从而对挡土软弱层滑动进行安全评估墙。七、结论上所述，重力式挡土墙在现代的道路、桥梁等交通干线施工中应用广泛，充分保护路基不受流水侵蚀和浸泡而遭受损坏，从而保证公路构造物的安全性和稳定性。在使用过程中，重力式挡土墙存在一些安全隐患，通过构建重力式挡土墙安全评估体系，可以对这些危害进行提前评估和预判，从而采取针对性的措施加以改进，保证结构物的安全使用。参考文献1张观胜.重力式挡土墙+初探