轻型支挡结构

二、锚杆挡土墙
锚杆挡土墙可根据地形设计为单级或多级，每级不大于 8 m。
锚杆挡土墙是利用锚杆技术形成的一种挡土结构物。锚杆是 一种新型的受拉杆件。
1 作用原理 它的一端与工程结构物联结，另一端通过钻孔、插入锚杆、
灌浆、养护等工序锚固在稳定的地层中，以承受土压力对结构物 所施加的推力，从而利用锚杆与地层间的锚固力来维持结构物的 稳定。
土压力
竖向预应力锚杆
岩层地基
三、锚定板挡土墙
锚定板挡土结构是一种适用于填方的轻型支挡结构，可以用作挡土墙、桥台、港口护岸工程。 锚定板结构是我国铁路部门首创的一种新型支挡结构形式，它发展于70年代初期，1974年首次在太 焦铁路上使用，目前在铁路部门已广泛应用，公路、水利、煤矿等部门也在立交桥台、边坡支挡、坡脚 防护等多种工程中应用。
3 薄壁式挡土墙原理
悬臂式和扶壁式挡土墙的结构稳定性是依靠墙身自重和墙踵板 上方填土的重力来保证的，而且墙趾板的设立也显著地增大了挡土 墙的抗倾覆稳定性，并大大减小了基底接触应力。
4 优缺点
优点： 构造简单、施工方便，墙身断面较小，自身质量轻，可以较好
地发挥材料的强度性能，能适应承载力较低的地基。
1）灌浆锚杆 灌浆锚杆俗称大锚杆，采用钻机钻
孔 。 一 般 沿 水 平 向 下 倾 斜 10° ～ 45° 。 孔内安放钢筋或钢丝束，用灌注水泥砂浆 的方法，使其锚固于稳定的地层内。
10°～45°
①锚杆类型
根据施工方法和受力状况的不同可分为： (i)普通灌浆锚杆 首先由钻孔机钻孔，钻孔的深度和孔径按设计拉力和地层情况决定；然后插入锚杆，并灌注水
泥砂浆(水泥砂浆标号不低于M30)，经过一定时间养护，即可承受拉力。
(ii)预压锚杆
预压锚杆与普通灌浆锚杆不同之点，是在灌浆时对水泥砂浆施加一定的压力。水泥砂浆由于压 力而压入孔壁四周的裂隙并在压力下固结，从而使这种锚杆具有较大的抗拔力。
(iii)预应力锚杆
一般锚杆往往穿过松软(或不稳定的)地层而锚固在稳定的地层中，如将稳定地层中的锚固段先 用速凝的水泥砂浆灌填，然后将锚杆与结构物连接并施加张拉应力，最后再灌注锚孔其余部分的砂 浆。这样的锚杆可使其所穿过的地层和砂浆都受有预应力。
1 组成
它是由墙面系、钢拉杆、锚定板和充填墙面与锚定板之间的填料组成的一个整体。
2 作用原理
在这个整体结构的内部，存在着作用于墙面上的土压力、拉杆的拉力和锚定板的抗拔力等相互 作用的内力，这些内力必须互相平衡，才能保证结构内部的稳定。同时，在锚定板挡土墙的周围边 界上，还存在着从边界外部传来的土压力、活载以及结构自重所产生的作用力和摩擦力，这些外力 也必须互相平衡，以保证锚定板挡土墙的整体稳定性，防止发生滑动或蠕动。
6 锚杆挡土墙施工工序
其施工工序为： 1）施工准备 2）钻孔 3）插入锚杆 4）灌浆 5）钢筋防锈
7 特点
优点： (1)结构质量轻，使挡土墙的结构轻型化，与重力式挡土墙相比，可以节约大量的圬工和节省工程投 资；
(2)利于挡土墙的机械化、装配化施工，可以减轻笨重的体力劳动，提高劳动生产率；
(3)不需要开挖大量基坑，能克服不良地基挖基的困难，并利于施工安全。
因此，墙后侧向土压力通过墙面传给拉杆，依靠锚定板在填土中的抗拔力抵抗侧向土压力，以维持挡土墙的 平衡与稳定。在锚定板挡土墙中，一方面填土对墙面产生主动土压力，填土愈高，主动土压力愈大；另一方 面填土又对锚定板的移动产生被动的土抗力，填土愈高，锚定板的抗拔力也愈大。
4 类型
锚定板挡土墙主要有：肋柱式和无肋柱式两种。
2 发展
在50年代以前，锚杆技术只是作为施工过程的一种临时措施，例如临时的螺旋地锚以及采矿工程中的 临时性木锚杆或钢锚杆等。
50年代中期以后，西方国家在隧道工程中开始采用小型永久性的灌浆锚杆和喷射混凝土代替衬砌结构。
60年代以后，锚杆技术迅速发展并广泛应用到土木工程的许多领域中。作为轻型的支挡结构，锚杆挡 土墙取代笨重的重力式圬工挡土墙，可以节省大量圬工材料，现已广泛用于公路、铁路、煤矿和水利等支 挡工程中。
缺点： 需耗用一定数量的钢材和水泥，特别是墙高较大时，钢材用量
急剧增加，影响其经济性能。
5 适用范围
一般情况下，墙高6m以内采用悬臂式，6m以上则采用扶 壁式。
它们适用于缺乏石料及地震地区。由于墙踵板的施工条件，
一般用于填方路段做路肩墙或路堤墙使用。
悬臂式和扶壁式挡土墙在国外已广泛使用，近年来，在国内也开始大量应用。
墙或路堤墙。
在滑坡、坍塌地段以及膨胀土地区不能使用。
四、加筋土挡土墙
加筋土挡土墙是利 用加筋土技术修建的一 种支挡结构物，加筋土 是一种在土中加入拉筋 的复合土，它利用拉筋 与土之间的摩擦作用， 改善土体的变形条件和 提高土体的工程性能， 从而达到稳定土体的目 的。
加筋土挡土墙由填 料、在填料中布置的拉 筋以及墙面板三部分组 成。
每级肋柱上视柱高度可设计为两层或多层锚杆，一般布置2～3层。若锚杆布置太疏，则肋柱截面尺 寸大，锚杆粗而长，但若布置过密，锚杆之间受力的相互影响使锚杆抗拔力受到影响，此时锚杆拉力就 变得比单根锚杆设计拉力低。
根据已建工程的经验，锚杆的位置应尽可能使肋柱所受弯矩均匀分布。
③有效锚固段
锚杆由非锚固段(即自由段)和有效锚固段组成。非锚固段不提供抗拔力，其长度L0应根据肋柱 与主动破裂面或滑动面(有限填土)的实际距离确定。如果地质条件较好，不太可能形成主动破裂面，
(iv)扩孔锚杆
利用扩孔钻头或爆破等方法扩大锚固段的钻孔直径 (一般可扩大3～5倍)，从而提高锚杆的抗拔能 力。这种扩孔方法主要用于软弱地层中。
②锚杆的布置
锚杆的布置直接涉及到锚杆挡土墙墙面构件和锚杆本身设计的可行性和经济性。布设时要求考虑墙 面构件的预制、运输、吊装和构件受力的合理性，同时要考虑锚杆施工条件、受力特点等。
当墙身较高时，在悬臂式挡土墙的基础上，沿墙长方向，每隔一定距离加设扶肋。扶肋把立壁同墙踵板 连接起来，扶肋起加劲的作用，以改善立壁和墙踵板的受力条件，提高结构的刚度和整体性，减小立壁的变 形。
墙趾板和凸榫的构造与悬臂式挡土 墙相同。墙面板通常为等厚的竖直板， 与扶壁和墙踵板固结相连。
扶壁式挡土墙宜整体灌注，也可采 用拼装，但拼装式扶壁挡土墙不宜在地 质不良地段和地震烈度大于等于八度的 地区使用。
3 分类 锚杆挡土墙由于锚固地层、施工方法、受力状态以及结构形
式等的不同，有各种各样的形式。按墙面的结构形式可分为： 柱板式锚杆挡土墙 壁板式锚杆挡土墙
目前多用柱板式锚杆挡土墙。
1）柱板式锚杆挡土墙 由挡土板、肋柱和锚杆组成。
肋柱是挡土板的支座； 锚杆是肋柱的支座。
传力方向及作用原理： 墙后的侧向土压力作用于挡土板上，
肋柱式锚定板挡土墙
2）无肋柱式
无肋柱式锚定板挡土墙的墙面由钢筋混凝土板组成，外形美观，施工简便，多用于城市交通的支挡 建筑工程。
无肋柱式锚定板挡土墙
5 锚定板和锚杆联合使用的挡土墙
可以根据周围环境及地质地形条件设计成锚定板和锚杆联合使用的挡土墙。上层拉杆利用锚定板锚固在新 填土中，下层拉杆采用灌浆锚杆固定在原有边坡内。这样可充分利用原有边坡及新填路基，发挥锚定板和锚杆 的优越性。
它就是依靠埋置在填料中的锚定板所提供的抗拔力维持挡土墙的稳定。
3 锚定板挡土墙和锚杆挡土墙的异同点
相同点： 锚定板挡土墙和锚杆挡土墙一样，也是依靠“拉杆”的抗拔力来保持挡土墙的稳定。
区别： 锚杆挡土墙的锚杆必须锚固在稳定的地层中，其抗拔力来源于锚杆与砂浆、孔壁地层之间的摩阻力； 锚定板挡土墙的拉杆及其端部的锚定板均埋设在回填土中，其抗拔力来源于锚定板前填土的被动抗力。
并通过挡土板传给肋柱，再由肋柱传给锚 杆，由锚杆与周围地层之间的锚固力即锚 杆抗拔力使之平衡，以维持墙身及墙后土 体的稳定。
柱板式锚杆挡土墙
2）壁板式锚杆挡土墙 壁板式锚杆挡土墙是由墙面板(壁面板)和锚杆组成。
传力方向及工作原理：墙面板直接与锚杆连接，并以锚杆为支撑，土压力通过墙面板传给锚杆，依靠锚杆 与周围地层间的锚固力(即抗拔力)抵抗土压力，以维持挡土墙的平衡与稳定。
第十三讲 轻型支挡结构
1、薄壁式挡土墙（悬臂式与扶壁式） 2、锚杆挡土墙 3、锚定板挡土墙 4、加筋土挡土墙 5、土钉式挡土墙 6、抗滑挡土墙 7、路基其它加固建筑物
一、薄壁式挡土墙（悬臂式与扶壁式）
薄壁式挡土墙是钢筋混凝土结构，属轻型挡土墙，包括悬臂式和扶壁式两种形式。
1 悬臂式挡土墙
悬臂式挡土墙一般是由立臂(墙面板)和墙底板(包括墙趾板和墙踵板)组成。呈倒“T”字形，具有三个悬臂，即 立壁、墙趾板和墙踵板。
4 适用范围
它适用于墙高较大，缺乏石料或挖基困难地区，具有锚固条件的路 堑挡土墙，还可应用于陡坡路堤。
多用于一般地区较完整岩石地段的支挡工程，也可作为地下工程的 临时支护。
在高边坡的情况下，锚杆挡土墙可以自上而下逐级施工，避免边坡 坍塌，有利于施工的安全。
5 柱板式锚杆挡土墙的构造 柱板式锚杆挡土墙，由肋柱、挡土板和灌浆锚杆组成，可以采用拼装式，也可以就地灌注。
墙面板
拉筋 填料
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1 发展及适用范围
加筋土技术最初应用于挡土墙，然后用于桥台、护岸、堤坝、货场站台、水运码头与建筑物基 础。
在公路、铁路、建筑、水利、煤矿等部门都得到应用，尤其是公路部门应用最广泛。
则非锚固段长度可以短于到理论破裂面的距离。有效锚固段提供锚固力，其长度L0应按锚杆承载 力的要求，根据锚固段地层性质和锚杆类型确定。
④锚杆的倾斜度 锚杆在地层中一般都沿水平向下倾斜一定的角度，通常在10°～45°之间。具体倾斜度应根据施工机具、岩
层稳定的情况、肋柱受力条件以及挡土墙要求而定。锚杆的倾斜度是为保证灌浆的密实，有时也为了避开邻近的 地下管道或浅层不良土质等。从受力的角度来看，水平方向为好，但这种水平锚杆由于上述原因而往往不能实现。 当倾斜度为45°，抗拔力仅为水平方向的一半，而且锚杆倾斜度的增加会使结构位移加大，因此锚杆倾斜度不宜 过大。
1）立 臂：立臂为锚固于墙底板的悬臂梁。 2）墙底板：墙底板通常为水平设置。当墙身受抗 滑稳定控制时，多采用凸榫基础。墙底板由墙踵板 和墙趾板两部分组成。 3）凸榫(防滑键)：凸榫的高度，应根据凸榫前土体 的被动土压力能够满足全墙的抗滑稳定要求而定。
凸榫。
2 扶壁式挡土墙
扶壁式挡土墙由墙面板(立壁)、墙趾板、墙踵板及扶肋(扶壁)组成。
新填土 灌浆锚杆
新填土
老路堤
灌浆锚杆
6 主要特点
构件小，可预制； 结构轻； 柔性大； 占地少； 圬工省； 造价低； 有利于实现结构轻型化和机械化施工。
它主要适用于承载力较低的软弱 地基和缺乏石料的地区，作路肩墙或路堤墙。在滑坡、坍塌地段以及膨胀土地区不能使用。
7 适用性 它主要适用于承载力较低的软弱地基和缺乏石料的地区，作路肩
锚杆的倾斜度
2）肋 柱
肋柱的间距视工地的起吊能力和锚杆的抗拔力而定。肋柱的底端视地基的强度和埋置深度，一般设计为 自由端和铰支端，如基础埋置较深，且为坚硬岩石时，也可设计为固结端。
3）挡土板 挡土板可采用钢筋混凝土槽形板、空心板和矩形板。
4）锚杆钢筋的防锈 锚杆钢筋防止锈蚀的方法，目前国内采用以防锈油漆为底漆，再包扎两层沥青玻璃丝布的方法。
缺点： 施工工艺要求较高，要有钻孔、灌浆等配套的专用机械设备，且要耗用一定的钢材。从而使设计
和施工受到一定的限制。
8 竖向预应力锚杆挡土墙
另一类锚杆挡土墙为竖向预应力锚杆挡土墙。它 也是利用了锚杆技术，即竖向锚杆锚固在岩层地基中， 并施加预应力，以竖向预应力锚杆代替重力式挡墙的 部分圬工断面，减小档土墙的圬工数量且增加其稳定 性。竖向预应力锚杆挡土墙的工作原理、设计方法与 普通锚杆挡土墙有很大的差异。
肋柱式锚定板挡土墙的墙面系由肋柱和挡土板组成，一般为双层拉杆，锚定板的面积较大，拉杆较 长，挡土墙的变形量较小，可用作路肩、路堤挡土墙。但在浸水地区使用时，应有相应的处理措施。
无肋柱式锚定板挡土墙的墙面由钢筋混凝土板组成，外形美观，施工简便，多用于城市交通的支挡 建筑工程。
1）肋柱式
肋柱式锚定板挡土墙的墙面系由肋柱和挡土板组成，一般为双层拉杆，锚定板的面积较大，拉杆较 长，挡土墙的变形量较小，可用作路肩、路堤挡土墙。但在浸水地区使用时，应有相应的处理措施。