[12-11 17:01:08] 来源：http://www.tmgc8.com 铁路工程 阅读：3908次
广州枢纽软土地基上加筋土挡墙设计（铁道部第四勘测设计院 陈德平）
1、工程概况
工点位于京广铁路广州枢纽DK2250+068.23-DK2250+671.90段,江村3号中桥与江村北大桥之间,全长603.67m,分为两段:
第一段:DK2250+068.23-- +642.83路基左侧设路肩式加筋土挡墙,墙高H=4.5-6.5m,右侧放坡,坡率1:1.5。
第二段:DK2250+653.53-- +671.9路基两侧设路肩式加筋土挡墙,墙高H=5.95m。两段间为江村北立交涵（框架）。
加筋土挡墙胸坡坡率1：0。05，面板为预制C20钢筋混凝土板，拉筋材料采用SDL-50型土工格栅。挡墙基础和帽石均为C15混凝土。挡墙起、终点设重力式端墙与桥台及框架涵顺接。
由于地基为软土，设粉喷桩加固地基。
2、工程地质条件和技术条件
工点场址位于北江一级阶地，地势平坦。表层为alQ4淤泥质粘土、砂粘土，灰黑色，软-流塑，厚5.0-9.0m左右，局布夹薄层粉砂。下部为中砂，中密饱和，厚度大于5.0m。地下水较发育，埋深约1.0m左右。
地层物理力学指为：
（1）淤泥质粘土、砂粘土
r=16.8KN/m3,øu=6度。Cu=7kpa，Es=1.8MPa，
Cv=0.423*10-3cm2/s,σ0=50~80KPa。
（2）中沙：基本承载力σ0=350 kpa。
由于路基左侧为住宅小区8层高楼群，与线路基本平行，距离约13.0左右。其间有混凝土路面的公路和生活污水沟，因此路基左侧必需设挡墙收坡。
由于路基软土分布范围广，厚度较大，承载力低，工程地质条件差，且住宅楼地基加固情况不明，故路基设计时除要解决路堤的稳定外，还要考虑路基支挡建筑类型对软弱地基的适应性和基础施工时基坑开挖深度对附近路面和楼房的影响。
3、方案选择
本段路基设计在技术设计阶段做了两套方案比选。一方案为加筋土挡土墙，采用土工格栅作为加筋材料；另一方案为浆砌片石重力式路肩挡土墙。
两设计方案对比，加筋土挡墙有以下优点：
1、墙高H=4.5-6.5m，比重力式挡墙低1.0-1.5m墙高；
2、较适应软弱地基；
3、墙面为柔性结构，对因地基沉降造成的变形具有一定的自身调节作用；
4、加筋土挡墙构件可在工地附近工场化生产，施工组织及机械化施工便宜；
5、结构轻型化，现场组装容易，路堤填土同期进行，能够缩短工期；
6、墙面美观大方，符合美化城市环境要求；
7、工程总造价低于重力式挡墙方案（估算节省58元/延米）。
相比之下重力式挡墙：
1、因基础埋深的要求，墙高H=5.5-5.7m，增加了墙高；
2、基础施工须开挖较大且深的临时基坑，其外缘距公路仅1.5m左右，可能对住宅楼或公路路面构成不利影响；
3、要求复合地基承载力的低限为σ=180kpa,相应增加了地基加固数量，且重力式挡运动员一般不适应软弱地基的较大变形；
比较两个设计方案，加筋土挡墙不论在结构和墙高，还是对软地基的适应能力，其技术条件均优于重力式挡墙。故技术设计经铁道部鉴定同意采用路肩式加筋土挡墙方案。
4、设计
已知数据：
r=18KN/m3，ø=35度，f=0.3,δ=ø；
[σ]=165kpa（复合地基），f’=0.3；
h0=3.2m,L0=3.6m,H=6.5m,b=2.48m。（见图1）
加筋土挡墙设计、计算除拉筋材料采用柔性的土工格栅外，均按TBJ25-90《铁路路基支挡结构物设计规则》（以下简称《规则》）的标准执行。
1）线路有关技术指标：
线路等级：I级（单线）；
轨道类型：重型（按特重型预留）。
2）拉筋材料采用TGDG50型土工格栅，幅宽为1.10m，其极限抗拉强度为50KN/m，延伸率<10%，与填料间似摩擦系数f’=0.3。拉筋的设计容许强度为12.5KN /m（为应变量2%时的抗拉强度，约为极限强度的1/4）。www.tmgc8.com
3）挡墙面板采用1.10*0.5*0.14m矩形预制C20钢筋混凝土板，板面设棱形凸起花纹，面板周边设计成楔形，使墙面平整美观且便于安装。
4）作用于墙面板的土压力，为墙后填料和荷载产生的土压力之和，按下式计算：
σ hi=σhi1+σhi2
其中：σhi1-由板背填料产生的水平土压力，呈梯形分布（见图2）。
σhi1=k0rhi (hi<0.5H)
σhi1=0.5k0rhi (hi>=0.5H)
式中：k0-静止土压力系数，k0=1-sinø；
hi-墙顶距第i层面板的高度，m；
r-填料容重，KN/m3；
ø-填料内摩擦角；
σhi2-由荷载产生的水平土压力，kpa;
σhi2=rho/3.14*[bhi/(b2+hi2)-hi(b+l0)/[hi2+(b+l0)2]+arctg(b+l0/hi)-arctg(b/hi)
式中：b-荷载内边缘至墙背的距离，m;
ho-荷载换算土柱高，m;
lo-荷载分布宽度，m.
面板所受土压力由其形心处的土压应力σ hi乘以面板面积求得，并作为拉筋设计的依据，帽石所受土压力由第一层面板承担。
Ei=A*σ hi （KN）
5）拉筋拉力计算：
Ti=kσ hiA=KEi (KN)
K-拉筋拉力峰值附加系数，K=1.5
根据拉筋所受的拉力，确定配置双层SDL-50型土工格栅。
6）拉筋所受的垂直压力为填料自重压力和荷载产生的压力之各，按下式计算：
σ vi =rhi+rho/3.14(arctgx1-arctgx2+x1/1+x12-x2/1+x22)
σ vi-第i层拉筋上的垂直压力，（kpa）
系数：x1=2x+l0/2hi; x2=2x-l0/2hi
x--计算点至荷载中线的距离（m），（见图1）
假定拉筋布置在面板水平中线上，按无载（rhi）和有载（σ vi）两种情况计算作用在拉筋上的垂直压力。有载时由荷载产生的垂直压应力，取x的三个计算点垂直压应力的平均值。
7）拉筋的有效长按有荷载和无荷载两种情况计算：
按筋需要长Li=Lai(无效长)Lbi（有效长）
拉筋的无效长按0.3H折线法确定：
Lai=0.3H (HI<=h/2) Lai=0.6(H-hi) (hi>H/2)
拉筋的摩擦力按单层拉筋上、上两面计算：
Sfi=2σ viBLbif’ (f’=0.3) B-拉筋幅宽
在垂直压力作用下产生的摩阴力能与板的计算土压力相平衡的拉筋长度即为拉筋有效长： Ti=Sfi=2σ viBf’Lbi Tbi=Ti/2σ viBf’=kAσ hi /2σ viBf’ （取B=1.0）
=1.5*0.5*1.10σ hi /2*1.0*0.3σ vi =1.375σ hi /σ vi
拉筋计算长度除满足Li=Lai+Lbi以外，还应满足加筋土挡墙断面尺寸的一般规定和结构外部稳定的长度需要。从计算结果看，拉筋的需要长均未超过3.0m，按《规则》规定，拉筋的设计长度由构造控制，采用L=5.0m。
8)抗拔稳定性检算考虑有荷载和无荷载两种情况，分别检算全墙和单板抗拔稳定：
单板抗拔稳定系数：Ksi=Sfi/Ti=0.6*σ vi*Lbi/0.825σ hi
全墙抗拔稳定系数：Ks=（求和）Sf/（求和）Ti 计算结果：单筋抗拔稳定系数均大于2.0，全墙抗拔稳定系数Ks>2.0。 满足《规则》要求。www.tmgc8.com
9）全墙稳定检算视加筋土挡墙为包括挡板厚和拉筋长在内的实体土墙，分有荷载和无荷载两种情况按《规则》第二章（重力式挡墙）第三节的要求检算整体稳定性和基底应力。
计算结果为有荷载控制：
抗滑动安全系数Ｋc=2.05>1.3；
抗倾覆安全系数K0=6.1>1.5；
基底合力偏心距e=0.0316<B/6；
地基应力σ1.2=162.6/149.8(kpa)。
按滑弧稳定检算，抗滑走稳定也满足要求。
