悬臂式挡土墙加筋体复合结构的设计

　　摘要：车站结构设计一般服从于建筑布局，高速铁路线侧下式落地车站通常需要在站台侧设置高直立支挡结构收坡，以满足线上式站台与线侧下式站房有机衔接。以某高速铁路车站为例，采用悬臂式挡土墙包裹式加筋体复合结构进行收坡，充分发挥悬臂式挡墙和加筋土的优点，既满足建筑布局要求，又方便填料的碾压作业，为类似的工程设计提供参考。
　　关键词：悬臂式挡土墙，加筋土挡土墙，悬臂式挡，土墙包裹式加筋体复合结构
　　1概述
　　车站结构设计一般服从于建筑布局，高速铁路线侧下式落地车站通常需要在站台侧设置高直立支挡结构收坡，以满足线上式站台与线侧下式站房有机衔接。而往往为了满足出站通道的净空高度，站台面与站房场坪高差较大，导致支挡结构难以设计。本文以某高速铁路车站为例，介绍了悬臂式挡土墙包裹式加筋体复合结构的设计，较好的解决了上述难题，为类似的工程设计提供参考。
　　2车站概况
　　某高速铁路地面站，按照两台三线站场规模设计，站房位于线路的右侧，采用线侧下式站房形式。地质情况为：上覆第四系全新统人工填土（Q4ml）0～1m，上更新统冰水-流水堆积层（Q3fgl-al）及中更新统冰水-流水堆积层（Q2fgl-al）的粉质黏土0～2m、下伏卵石土。站场路基以填方通过，站台顶高程为673.619m，场坪回填线高程为665.852m，高差7.767m，根据车站建筑总体布局及美观要求，需在线路右侧设置高直立支挡结构收坡。
　　3支挡方案拟定
　　方案一：采用悬臂式挡土墙。根据TB10025—2006《铁路路基支挡结构设计规范》5.1.2条:悬臂式挡土墙高度一般不宜大于6m。因此在场坪标高及站台面标高不能改变的情况下，单纯采用悬臂式挡土墙不满足高差要求。
　　方案二：采用扶壁式挡土墙，扶壁式挡土墙结构高度可以达到10m，但鉴于以往工程实践经验，扶壁式挡墙由于肋板的存在，在靠近立壁处填料不易碾压密实，本线为时速200km/h的无砟轨道铁路，沉降标准高，故此方案未予采用。
　　方案三：采用在悬臂式挡土墙墙后设置包裹式加筋体，充分发挥加筋土限制侧向变形和悬臂式挡墙美观、稳定性好的优点，将悬臂式挡土墙高度适当提高，该方案既方便机械化填料碾压作业，又满足建筑布局及车站美观要求，予以采用。
　　4悬臂式挡墙包裹式加筋体复合结构的设计
　　悬臂式挡墙包裹式加筋体复合结构的设计包括：结构布置；悬臂式挡土墙的结构及稳定设计；墙后包裹式加筋体的内外部稳定性设计。
　　4.1结构布置
　　悬臂式挡墙包裹式加筋体复合结构包括悬臂式挡土墙和在其立臂板内侧分层填筑的填料，填料内水平、相间、成层地布置拉筋，各拉筋靠近立臂板的端部翻卷形成回折段，回折段内包裹有由压实填料构成的包裹体。如图1、图2，悬臂式挡土墙包裹式加筋体结构代表性断面见图3。
　　
　　图1悬臂式挡土墙包裹式加筋体复合结构图2加筋体填土详图
　　
　　图3悬臂式挡土墙包裹式加筋体结构代表性断面图
　　4.2包裹式加筋体设计
　　包裹式加筋体主要进行内部稳定性检算，内部稳定性计算主要包括拉筋强度检算、抗拔稳定性检算、包裹体的设计，按照《铁路路基支挡结构设计规范》（TB10025-2006）中加筋土挡墙进行个别设计。
　　（1）设计活载：考虑站台面上部荷载换算成均布荷载，荷载土柱高1.1m。
　　（2）包裹式加筋土挡墙墙高8m，根据内部稳定性检算结果，设计拉筋采用单向拉伸聚丙烯高强土工格栅，拉筋长度为9.0m，拉筋竖向间距0.3m，单向拉伸聚丙烯高强土工格栅每延米拉伸强度160kN/m，纵向屈服伸长率不大于10%，拉筋高强度方向为横断面方向，靠近L型挡墙侧包裹0.2m厚填土后回折长度不小于2.0m。
　　（3）经过检算抗滑动稳定性Kc=1.32＞1.3，抗倾覆稳定性Ko=5.5＞1.6，满足规范要求，地基承载力210kPa，结合悬臂式挡墙设计，地基承载力设计要求大于250kPa。
　　4.3悬臂式挡墙的设计
　　悬臂式挡土墙按《铁路路基支挡结构设计规范》（TB10025-2006）进行个别设计。
　　（1）设计活载：轨道及列车荷载在悬臂上产生的侧向土压力及在踵板上产生的竖向土压力按弹性理论条形匀布荷载作用下的土压力进行计算。
　　（2）设计土压力：填料采用抗剪强度较高的卵石土，由于土工格栅表面与土体摩擦作用，提高填料的强度和整体性，限制了土体变形，本文加筋卵石土填料物理力学指标按Φ＝40°,γ＝20kN/m3进行检算，同时将加筋土视为无筋土，产生的土压力按库仑土压力理论计算，出现第二破裂面时，按第二破裂面法计算，第二破裂面不能形成时，用墙踵下缘与墙顶内缘的连线作为假想墙背进行计算。
　　（3）立臂、趾板、踵板均按悬臂梁计算内力，按极限状态法进行结构设计。
　　
　　4.4地基处理及施工要求
　　（1）悬臂式挡墙包裹式加筋体填土结构基底彻底挖除松软土、粉质粘土换填合格填料，悬臂式挡土墙基础范围内换填0.6m厚掺3%水泥改良的砂砾石垫层夹铺一层土工格栅，并于砂砾石垫层顶浇灌一层C15素混凝土垫层，厚0.1m,要求地基承载力不小于250kPa。
　　（2）加筋体填土在悬臂式挡土墙施工完成后采用卵石土填筑，严禁采用块石类土填筑。要求填料分层填筑压实，压实方式可采用振动式压路机或重型碾压机械充分碾压，临近墙身2.0m范围内不能有大型机械行驶或作业，墙后2.0m范围内宜采用小型机械压实或人工夯实达到设计要求的密实度；填料的摊铺、碾压应从拉筋的中部开始平行于墙面碾压，先向拉筋尾部逐步进行，然后再向墙面方向进行,严禁平行拉筋方向进行。填料中最大粒径不大于10cm，且不大于单层填料压实厚度的1/3。拉筋应平直铺设于密实填土上，底部应与填土密贴，填料与筋带直接接触部分不能含有尖锐棱角的块体。拉筋顶面填土时，严禁沿拉筋方向推土和施工车辆直接碾压拉筋，碾压前拉筋顶面的填土厚度不应小于0.2m。
　　（3）悬臂式挡土墙墙背设置一层复合排水网，沿墙长底部墙趾回填线以上设置一排泄水孔，间距2m，其余沿墙面每隔2～3m交错设置，将墙后渗水排出，在墙顶以及地面附近应设置隔水层，采用混凝土封闭。为了防止表水下渗，施工完成后在站台铺装面以下设置混凝土防水层将表水永久隔离。
　　5结语
　　结合某高铁车站高直立支挡结构的设计，采用悬臂式挡土墙包裹式加筋体复合结构进行收坡，充分发挥了加筋土限制土体侧向变形和悬臂式挡土墙美观、稳定性好的的优点，且方便填料的机械化碾压作业，有效的解决了线上式站台与线侧下站房的有机衔接，为类似的工程设计提供参考。
　　
　　参考文献
　　[1]TB10025—2006《铁路路基支挡结构设计规范》[S].

《悬臂式挡土墙加筋体复合结构的设计》

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