进入本世纪以来,国内城镇化进程明显加快,随着城市基础设施建设的全面开展,城市道路网也迅速形成。在城市道路设计过程中,挡土墙作为道路基础的重要支撑形式,也在各种道路边坡中得到了大量应用。但是,随着工程建设从粗糙到精细的变化,在道路路基础和市政基础设施项目中,重力式、悬臂式等最广泛的挡土墙形式应用,在景观和生态要求高的项目中,不能满足这种新形式的要求。这要求从项目的实际需求出发,分析选择更合理的挡墙形式,满足未来项目的多样化要求。
1市政道路障碍的特点和常见形式
1.1市政道路障碍的特点
作为最常见的支持形式,障碍墙被广泛应用于道路、市政、水利、住宅建设等行业项目,对各行业的具体要求不同,对市政道路项目来说,障碍墙在满足最基本的道路基础边坡稳定作用的同时,具有以下特点。1.挡板的高度很低。根据城市发展周边地块规划条件,城市道路纵向一般与现状地面高差小,需要设置挡板,多采用高度不足8m的挡板,对地基承载力的要求也不高。2.挡墙的形式多种多样。道路工程中常用的挡墙形式,根据位置不同,有肩膀墙、堤坝墙、道路挡墙等结构形式的重力式、平衡式、悬臂式、加筋土式等,其中重力式分为仰斜式、俯斜式、直立式等。
3.挡墙要求越来越高。早期市政道路挡墙仅要求满足基本支护功能,随着近年来工程项目的开展,以及对于工程项目的要求越来越高,对挡墙也提出了新的要求,要“以人为本、坚持可持续发展观,满足安全、经济、美观、与自然环境和谐”。4.挡墙设计难度增大。受墙壁背面土层和地质条件复杂性的影响,在不能满足墙壁基础承载力的要求的同时,必须满足墙壁在地震和暴雨状况下的稳定性计算,在设计过程中变得困难。5.挡墙的影响因素很多。在市政道路项目中包括很多专家,在设计内部,在道路基础边坡设置挡墙往往与给排水管道、电力管道、景观等多个专家发生冲突的设计外部,与现状煤气、通信等设施发生冲突,影响因素很多。
1.2市政项目挡墙常见形式
市政项目建设中,挡墙一般配置在道路基础、城市高架桥台起坡处和通道挡墙段,最常见的挡墙形式有重力挡墙、衡重挡墙和悬臂挡墙。1、作为道路基础坡口的墙壁,根据城市道路的纵向计划,道路部分的填充方向小,一般填充方向为堤壁,墙壁高度小于8m,多采用重力式、平衡式的墙壁。2、在道路挖掘方段,受道路红线和地质边坡状况的影响,无法进行多级放坡处理时,多采用重力式、衡重式挡板作为道路挡板,墙壁的高度也在8m以下。3、应用于城市高架桥的桥梁跨越终点段,作为桥台的一部分连接道路的纵坡,或者应用于通过道路的挡板段,连接道路的起坡点和通过船槽段,多采用重力式、衡量式或悬臂式挡板,高度一般在8m以下,其中悬臂式挡板一般在起点4、市政道路如滨河道在设计过程中,道路临河侧多与河道结合,采用挡墙形式,保证道路边坡稳定,作为河堤的作用。
1.3市政道路障碍新形式
1、生态障碍墙近年来在市政基础设施建设过程中,对景观性和生态性提出了更全面、更具体的要求,在工程中填充挖掘方面的处理中,以往钢筋混凝土和素混凝土障碍生态挡土墙与传统的道路挡土墙相比,最大的区别在于其景观及生态功能。在满足道路基础边坡稳定要求的前提下,从原材料中选择更具生态性和适应性的材料,不再单独使用钢筋混凝土结构,如生态袋、石笼网钢筋混凝土结构。
2、组合形式挡墙-桩基梁挡墙应用于道路边坡,特别是在滨河道项目中,挡墙起着堤防护岸的重要作用。在河道范围内,地质土层被河水浸泡、冲刷,上层多为弱土层,承载力低,一般不能满足挡板本身的承载力要求,同时考虑挡板基础的冲刷深度,不能以简单的重力式或其他形式挡板。为了解决挡板承载力和冲刷深度的问题,重力挡板与桩基结合,形成组合结构。也就是说,在重力式挡板的底部设置钢筋混凝土桩的基础,伸入下层良好的土层,按摩桩和岩桩进行设计。这样解决了土层承载力不足的问题,同样,桩基也不受冲刷深度的影响,挡墙上部的构造也作为堤防护岸,发挥了良好的效果。
2工程实例
2.1工程概况
该项目位于四川省乐山市,为现状滨河路改造项目,道路临河侧为既有重力式挡板,挡板顶为3m人行道。现状挡墙高约8m,河道常水位深约1.0m。挡板顶部损坏,护栏大部分损坏,墙壁面临水侧冲刷严重,不能满足使用要求,本项目挡板拆除重建,长度约120m。
2.2工程地质状况
1、地形地形调查区地形为大渡河和白沙河漫滩,是侵蚀堆积类型、洪水堆积的原因。挡墙区的水深约为0.50~1.00米。2、岩土特征场地土由杂填土和卵石土构成。由上至下分述如下:1)杂填土(Q4ml)人工回填成因,大部分分布,呈杂色,很湿~饱和,松散。成分由卵石、砂砾和少量建筑垃圾构成,开孔厚度为1.00~1.60米。2)卵石(Q4apl)洪水积聚的原因是杂色,湿~饱水,成分以玄武岩、灰岩等为主,质量硬,没有风化,圆度好,卵石呈次圆形~圆形。粒径以20~50mm为主,含有约5~15%的漂浮石,粒径大小差异较大,最大粒径达0.50米以上,分布不均匀,局部丰富。②-1松散卵石:大部分分布在卵石层上部,钻孔暴露厚度为0.40~6.60米。
②—2稍密卵石:全区分布,分布于卵石层中上部,钻孔揭露厚度0.90~9.60米。②—3中密卵石:全区分布,分布于卵石层中下部,厚度大,钻孔揭露厚度1.70~6.30米。③层灰岩(T1f)部分地段分布,浅灰、黄灰色,以碳酸盐矿物为主,隐晶质结构,中厚层状构造,锤击声响,回弹、震手,质硬,断口尖锐。裂缝发育,轴心角约40~50度,张开,填充泥。岩体破碎,以芯碎片、短柱为主,柱状为次,属于中等风化岩石,厚度大,未暴露,钻孔暴露厚度为9.00~11.00米。引用岩石试验成果:天然密度2.47~2.55g/cm3,饱和单轴抗压强度22.36~24.59MPa。
3、水文清洗挡墙区位于白沙河河漫滩,水深约0.50~1.00米,地下水年变幅约3.00~5.00米,调查最高河水位约538.0米。雨季,河水上升,对河床有很大的冲刷影响,建议冲刷深度为3.50米。4、地质结构和地震场地抗震设置防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.10g,设计地震组为第二组,中硬场地土,复盖层厚度超过5米,场地类别为ii类,对应特征周期为0.40s。5、网站稳定性建设网站地质结构条件复杂,区内无断裂通过,新结构运动弱,相对活跃期,未见不良地质现象,网站稳定,适合建筑。6、岩土物理力学指标参数
2.3设计方案
该项目挡板高,墙高约9~11m,采用普通重力式或衡重式挡板,基础承载力要求在360KPa以上,现场地层承载力不能满足,基础在冲刷线以下1m以上结合河道现状和地质状况、水文清洗深度,设计采用平衡式挡墙和桩基结构形式,即桩基梁形式。上部衡重式挡墙高9~11m,顶宽0.5m,底部托梁断面尺寸4.5mx1m,桩基直径0.8m,桩横向间距2.4m,沿堤方向间距5m。桩基按摩擦桩设计,基底伸入基岩不小于3.5倍桩径。挡墙间隔15m设置变形缝。施工在枯水期进行,在原河道中修建土袋围堰,保证半幅河道流水,对拆除挡墙工序完成后,立即进行新建,同时做好墙后回填和附近道路的临时交通疏导,保证施工期安全、快速、有序进行。项目于2021年施工完成,至今使用状况良好。
3结语
挡土墙作为城市道路网络交通系统的重要组成部分,目前仍在大量应用于各种道路边坡支持,但重力式、衡重式、悬臂式等最常见的结构形式面临生态和景观要求近年来,生态屏障也得到了一定的应用,但受到技术、经济、地质状况等多种因素的制约,同时生态屏障本身也有一定的短板,加强生态屏障的研究和开发,可以得到更好的应用。
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