预制钢筋混凝土块拼装式绿色挡土墙设计与计算—工点本科毕业论文正文终稿

西南交通大学本科毕业设计（论文）

第1章绪论

1.1 引言

挡土墙是指支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物[1]。随着科学技术分发展于与人民生活质量的不断提高，其在铁路、公路边坡、建筑物四周、矿山坑道、水利工程岸堤防护等工程中的作用越来越重要，其应用范围也越来越广泛。

挡土墙类型多式多样，分类方式也很多，按其作用性质不同分可分为：路肩墙、路堤墙、路堑墙、山坡墙、隧道及明洞口挡土墙、桥梁两端挡墙等；按其结构性质不同可分为：重力式挡土墙、锚定式挡土墙、薄壁式挡土墙、加筋土挡土墙、其它挡土墙（柱板式挡土墙、桩板式挡土墙、垛式挡土墙）等[2]。

拼装式预制钢筋混凝土块挡土墙是最近一些年新兴的一种挡土墙形式，其与传统的现浇挡土墙相比具有很多优点：第一是其施工速度快，施工工期可提前；二是，由于其不产生大量的废渣，故对环境影响很小，基本不污染环境；三是其外表美观简洁，容易进行美化设计；四是其工程造价并不昂贵，性价比很高。同时，其施工工艺与结构形式与传统挡土墙也有很大区别，主要表现在其无需现场浇筑，只需简单的进行拼装，其工程量较小。但是相比较于部分拼装的挡土墙而言，预制钢筋混凝土拼装式挡土墙虽然还没有在国内大量的使用，但是其发展前景也相当可观。因为其完全是拼装的，所以在施工过程中不会用到大量的人力，且施工简单方便。但是由于结构形式的选择面较小所以有时候不会将其作为优先考虑。但是其优点还是比较明显的，设计计算也较方便。

1.2挡土墙发展史介绍

在古代人民反复不断的实践中，人们渐渐总结出了有关于挡土墙设计的丰富的经验并世代相传下来，从中国的具有悠久历史的古长城、古代望星台、古墓及古墓周边的古驿道、古栈道的两侧，都可以发现前人进行边坡防护而修筑挡土墙的痕迹。在近代，挡土墙的作用越发明显，其更是被广泛应用于各种各样土木及建筑工

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程中，特别是铁道与公路的路基工程、建筑工程、市政园林工程、水利水电工程、水土保持工程中。挡土墙可以说是随着现代工业与科学技术的发展而迅速发展起来的。

重力式挡土墙是从古至今历史最悠久的一种挡土墙结构形式，因为其材料资源丰富、结构形式容易理解、取材方便无需大范围搬运、施工简便快捷，所以其仍然是目前各国应用的最为广泛的结构形式。为了适应各式各样不同地形条件和不同地基承载力的复杂要求，在重力式挡土墙的基础上，渐渐发展形成了半重力式挡土墙与衡重式挡土墙。

为了适应不同地区的建筑条件（如地基、料源、地形等）和不同的使用要求（如建筑高度、稳定性等），研究开发了多种形式的挡土墙，如悬臂式、扶壁式、加筋土式、锚定板式、锚杆式、土钉式及卸荷板式等，这些形式都是钢筋混凝土结构[3]。

扶臂式和悬臂式挡土墙在国外各个国家中应用非常广泛，但在我国尚未大范围的进行普及，相信随着高等级高要求的公路工程向中西部地区的大力推进，其在建筑工程中的应用将越来越广。

加筋土式挡土墙的结构设计运用了先进的加筋土技术，这是在上个世纪60年代由法国的一个著名工程师亨利一维达尔(Hneri一Vidal)在实验中进行多次试验发现的，试验结果表明当土中掺有纤维材料时，挡土墙的强度能够提高到原来挡土墙强度的几倍以上。同时，他还通过三轴压缩试验的试验结果首次提出了加筋土的概念，并且将其研究成果撰写成论文，分析了挡土墙内力计算分析的方法，为现代加筋土技术具有的广阔的应用前景奠定了坚实的基础。从而，工程师亨利一维达尔(Hneri一Vidal)荣获了加筋土技术创始人的称号。我国对于加筋土技术的研究与进行应用20世纪70年代的中期才渐渐开始，1978年在云南的田坝贮煤场首次建成了我国第一座加筋土挡土墙进行试验，1980年在山西晋城—陵川公路上修建了第一座公路加筋土挡土墙。加筋土挡土墙已在铁路、建筑、水利、公路和各种矿产部门得到广泛的应用。

锚杆技术在土木工程中的应用已经具有非常悠久与辉煌的历史。最早于1890年北威尔士的一个煤矿加固工程中，由于结构需要最先出现运用钢筋加固岩层，美国于1912年在阿伯施来辛德的大型煤矿中使用锚杆来进行顶板的支付工作。从20世纪四、五十年代开始，法国、英国、美国、德国等国家就渐渐的开始运用锚杆的特

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殊作用来对隧道及其洞口的边坡、各种建筑物的边坡进行加固工作。到20世纪50年代开始，由于工程建筑的需要，我国开始从国外引进锚杆技术，最初是将其运用于煤炭系统中的加固与防护。从20世纪60年代之后，锚杆技术在各个领域中的应用迅猛发展并且越来越广泛的应用于土木工程建设过程中的大量领域中。锚杆挡土墙作为一种轻型的支挡结构，由于其大量的有点被认可，其开始逐渐取代早期的笨重的重力式挡土墙，并广泛应用于铁路、公路路、煤矿及水利等工程的支挡结构当中。

锚定板挡土墙是由我国铁道部门在不断实践与总结中发明而出的，它在20世纪70年代的初期开始得到迅猛的发展，1974年首次运用于太焦铁路上，目前由于其独特的性能，在铁路部门各类工程中的应用非常广泛，其在铁路、公路、煤矿、水利等部门的立交桥台的防护、边坡的支撑、坡脚的防护等大量工程中也有非常广泛的应用。

从20世纪70年代开始，法国、美国、英国以及原德意志联邦共和国这几个国家均各自独立的发明了一种用于边坡稳定和土坑开挖的的一种称为土钉支护的新型挡土墙支护技术，并在法国、德国两国中得到了迅猛的大范围推广运用。尤其在是20世纪70年代和其后面的一段短的时间内，土钉支护结构先后在德国的法兰克福地铁工程与纽伦堡地铁工程的基坑土体开挖工程中的应用获得巨大成功，这次的成功应用对于土钉墙的技术出现与推广发展产生了重大的积极影响。

我国于1980年第一次将土钉墙支护技术在山西柳湾煤矿的边坡稳定工程中应用，其后，土钉墙技术在我国也得到发展。近年来，一些高等教育院校、建筑设计院和科研院等部门在土钉墙技术的研究与开发应用方面也进行了大量的试验与研究工作。

卸荷板挡土墙结构在外国建筑工程中的应用比较早，小的日本、前苏联等这些国家在港口一些工程建筑物中对这种新型结构的应用与研究比较多。印度于20世纪70年代对在建筑物边坡工程中设置卸荷板的悬臂式挡土墙进行了大量的研究，通过理论上的分析与在现实中的试验对其结构形式做了一些讨论。我国国内对于卸荷板挡土墙在港口工程建筑物中的运用也相对较早，主要在重力式码头与岸壁结构中对其进行大量的运用。原德意志联邦共和国还进行了长达10年的工程观测，获得了许多有价值的数据。

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随着现代科学技术的发展，我国对新型结构的研究也更加广泛，诞生了大量复合式挡土墙结构，如下图所示的重力式锚杆复合挡土墙与竖向预应力锚杆挡土墙等。

竖向预应力锚杆挡土墙是重力式挡土墙与竖向设置的预应力锚杆组合形成的一种新型支挡构造物，如图1-1所示[4]。

重力式锚杆挡土墙是在原本的重力式挡土墙的结构基础上，添加进锚杆技术而产生的一种新型的支挡结构，如图1-2所示。

图1-1 竖向预应力锚杆挡土墙图1-2 重力式锚杆挡土墙

这些年以来，在熟悉掌握了传统挡土墙结构形式与构造技术的基础上，同时也研究与开发了一些新的结构形式的挡土墙，如常见的U形挡土墙和倒Y形挡土墙。倒Y形挡土墙这一新型结构是由日本的神户大学的田中博士通过实验首次发现的，倒Y形挡土墙它首先是将混凝土通过预制做成1～4m的不同尺寸的砌体块状物，然后再将预制的砌形块状物通过组合铺筑在碎石类基础之上，最后回填碎石从而构成完整的挡土墙。倒Y形挡土墙在力学性能上具有较高的抗倾覆、抗滑动的重要特点，另外倒Y形挡土墙还具有良好的排水性能，避免地下水位对挡土墙造成严重侵蚀的优点。

U形挡土墙在结构形式上与传统的悬臂式挡土墙类似，它是通过将底板和侧壁通过钢筋连成一个整体，形成与字母“U”相似的形状。在需要采取挖方的地段，需要我们将路基面铺筑在地下水位之下时，很适合采用采用U形挡土墙结构进行设计。在进行U形挡土墙的设计时，其与传统的挡土墙相比，主要不同之处在于应该考虑地下水水压力对于路基的影响，同时在进行检算时必须考虑上浮稳定性验算。U形挡土墙的底板宽度与传统挡土墙相比更宽，可将其看作一个弹性的地基梁。当遇

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