扶壁式高挡土墙现场测试及土压力分析

摘要

本文研究的扶壁式挡土墙是一种钢筋混凝土薄壁式挡土墙，此种墙型依靠墙身自重和踵板上方填土的重力来保证其稳定性，踵板上的土体重力可有效地抵抗倾覆和滑移，墙趾板也增大了墙体的抗倾覆稳定性，立壁和扶肋共同承受填土压力产生的弯矩和剪力，有利于发挥钢筋混凝土材料的高强度性能。其主要特点是构造简单、施工方便，墙身断面较小，自身质量轻，节约占地面积，能适应地基承载力较低、缺乏石料的地区。一般情况下，扶壁式挡土墙的高度不宜大于10m。对于高度超限的扶壁式挡土墙，国内对其研究很少，所以对这种特殊情况下的扶壁式挡土墙进行分析研究有一定的意义。
　　论文首先介绍了挡土墙的各种形式、作用和目前主要用来计算挡土墙墙背土压力的理论。然后结合福厦铁路厦门北站扶壁式高挡土墙的现场测试数据，主要对墙背土压力，踵板压力，墙身位移、钢筋应变、筋带应变进行了分析，针对测试工点的测试结果进行了填土综合内摩擦角和挡土墙稳定性讨论，主要结论如下：
　　(1)《铁路路基支挡结构设计规范》(TB10025－2006)的规定：当墙高>12m时，综合内摩擦角的取值应小于30°。取实测假想墙背稳定数据中的最大值、平均值、最小值进行计算，得到的综合内摩擦角依次为33.03°、35.39°、37.44°。也就是说通过计算，测试工点挡土墙的综合内摩擦角的取值范围是33.03°～37.44°这个区间。表明规范所规定的综合内摩擦角取值范围对于该类工程应用来讲是偏于安全的。
　　(2)实测扶肋法线方向的土压力为916.75kN/m，肋间土的土压力为293.27 kN/m，其比值为1:0.32；这说明由于扶肋的存在，使扶肋迎土面的土压力分布不均匀，扶肋后的土体以扶肋端部为拱脚产生土拱效应。使墙后土体的很大一部分土压力传至扶肋上，作用在肋间土体的土压力降低。
　　(3)土工格栅加筋属于被动受力的结构，只有当土体的侧向位移达到一定程度的时候，加筋才能发挥明显的作用，筋带约束土体变形的能力才得以发挥。而根据本测试工点实测的数据显示，墙体变形较小，最大位移为6.08mm，土体与筋带的应变范围是-1500με～2500με，应变量不大，甚至为压应变。这表明对测试工点的挡土墙墙后填土进行加筋效果不显著。
　　(4)根据实测数据计算分析，随着综合内摩擦角取值的减小，测试工点挡土墙的整体稳定性首先由地基承载力控制，然后由抗滑稳定性控制，最后由抗倾覆稳定性控制。也即是说，本测试工点挡土墙的抗倾覆能力很好，地基承载力是第一控制指标。