2 高轻型支挡结构选择原则和方案比选 - 中国交通教育研究会.doc

山区支挡结构的研究 报 告 简 本 前言 在我国实施西部大开发战略的过程中，山区地形陡峻地区公路建设任务繁重、投资巨大，高填、深挖在所难免，常采用高轻型支挡结构来保证高路堤的稳定。高轻型支挡结构不仅结构新颖、技术先进、节约投资，同时该结构还具有抗震性好、占用地少、施工周期短、消耗废方多等优点。但因其受力模式、工作机理与低矮支挡结构差别较大，没有相关设计、施工规范供工程建设参考，因而设计、施工中存在的问题较多，工程失稳破坏现象时有发生，造成不良的社会影响和较大的经济损失。 本项目就是针对我国高轻型支挡结构技术发展现状及其对国民经济和社会发展的影响，在借鉴国内外相关研究成果，吸收各地成功经验的基础上，充分考虑高轻型支挡结构设计、施工中关键技术问题。结合西部地区的具体情况，针对高于12m的路堤轻型支挡结构，以云南水（富）麻（柳弯）、云南思（茅）小（勐养）两条高速公路为依托工程，选择分离式锚索桩板墙、现浇式锚索桩板墙、加筋土挡墙、锚定板挡墙4种结构形式9个实体试验工点开展项目研究，从选择原则、设计计算理论、施工工艺、病害整治措施等各个方面，对高轻型支挡结构技术进行了深入的研究，为相关规范的修订提供系统、可靠的技术依据。 高轻型支挡结构选择原则和方案比选 1、高轻型支挡结构的选择原则 通过对高轻型支挡结构适宜性分析及技术经济比较，提出高轻型支挡结构的6大选择原则。 （1）地质适宜性原则 ①原山坡的稳定性以及填方对原山坡稳定性的影响，原有山坡是否为不稳定体或存在不稳定的安全隐患，路基填土和汽车荷载对原山坡的稳定是否有利。 在工程使用年限内，由于路基填土或支挡结构的作用，原有山坡的地质条件是否恶化，以及达到的程度。 ②在确定路基填土和汽车荷载产生的侧向土压力时，既要考虑施工期间的不利工况又要考虑运营期间的不利工况。 ③结构物的持力层条件如何？当采用预应力锚索时，是否具有良好的锚固条件？对桩是否具有足够的侧向承载力？ 另外，轻型支挡结构的选择，除了适宜的地形、地质条件外，对其高度应有合理的限制。支挡结构高度越高，对地形、地质条件的要求就越高，工程实践中，往往由于支挡结构过高、过大，脱离了具体的地形、地质条件而造成变形破坏和灾害事故。 结合工程实例，从地质、地形及挡墙高度方面综合分析，提出高轻型支挡结构的选择方案建议表，见表1。 表1 高轻型支挡结构的选择方案建议表 填方高度h（m） 地形坡度α 下卧软层 选型原则 8.0m＜h≤12.0m α≤1:1.25 无 采用锚定板挡墙、加筋土挡墙、桩板墙、扶壁式挡墙。 有 加筋土挡墙、锚定板墙、桩板墙、扶壁式挡墙。 α＞1:1.25 无 预应力锚索桩板墙、悬臂式桩板墙。 有 预应力锚索桩板墙。 12.0m＜h≤15.0m α≤1:1.25 采用锚定板挡墙、加筋土挡墙、桩板墙。 α＞1:1.25 无 预应力锚索桩板墙。 有 预应力锚索桩板墙、桥梁。 15.0m＜h≤24.0m α≤1:1.25 采用桩板墙、桥梁。 α＞1:1.25 无 预应力锚索桩板墙、桥梁。 有 深埋式预应力锚索桩板墙、桥梁。 （2）安全可靠性原则 （3）因地制宜、尊重地方特性的原则 （4）服务社会和自然性原则 （5）经济合理性和技术可行性原则 （6）促进科技进步的原则 2、方案比选 结合工程实例提出了高轻型支挡结构方案比选的内容和方法；通过多个工程实例对高轻型支挡结构与高路堤边坡、高重力式挡土墙结构进行了方案比选，表明采用高轻型支挡结构技术可行、经济合理、综合效益更高；通过思小线、水麻线上9个试验工点的原桥梁设计方案与变更后的高轻型支挡结构设计方案的对比分析，表明采用高轻型支挡结构较桥梁有明显优势，尤其在工程造价方面。 高轻型锚索桩板墙 1、首次研发了路堤式小截面整体现浇高轻型预应力锚索桩板墙，桩的截面尺寸为0.4m*0.6m，板厚0.25m；改进发展了高轻型分离式预应力锚索桩板墙，原大截面桩的尺寸可以减小到0.6m*0.8m。 图1 分离式锚索桩板墙 图2 现浇式锚索桩板墙 以往的预应力锚索桩板墙，桩的最小截面1.25m×1.5m，而且桩高度越大，桩截面越大。结合依托工程的建设，设计实施了4个高轻型分离式预应力锚索桩板墙和1个现浇式预应力锚索桩板墙试验工程，进行了大型现场试验和原型监测，研究试验规模之大，采集数据之多，实属国内外同类项目中罕见。成功建设的实体工程桩的截面大幅度减小，分离式预应力锚索桩板墙桩的截面减小到0.6m×0.8m，桩的悬臂高度达到18.5m；整体现浇式预应力锚索桩板墙的桩截面减小到0.4m×0.6m，悬臂段高度达到13.5m。 2、针对A（填土）、B（锚索张拉）、C（运营）3种主要工况，根据实测数据分析结果，研究了挡墙