淺談公路擋土墻設計

樊風建

（長沙有色冶金設計研究院有限公司　湖南　長沙　410000）

淺談公路擋土墻設計

樊風建

（長沙有色冶金設計研究院有限公司湖南長沙410000）

在公路工程中，擋土墻作為一種被廣泛采用的構造物，在公路的建設過程中得到了廣泛的應用，其能夠對公路的路堤起到保護作用，防止出現(xiàn)滑坡等問題，因此在公路建設中得到了廣泛的認可。本文主要對公路工程中的擋土墻設計進行了簡要的分析，對公路工程中擋土墻設計的重要問題進行了分析，并提出合理的建議。

公路工程；擋土墻；設計；重力式擋土墻

引言

在公路工程施工中，擋土墻的主要指的是支撐路基填土、土坡土體，有效地避免公路填土或者土體出現(xiàn)變形的構造物。在公路工程的路基工程中，擋土墻的設計能夠用作路堤以及路塹邊坡的穩(wěn)定，減少土石方的工程量以及占地面積，避免水流對路基進行沖刷，且對治理塌方、滑坡的等路基病害有著重要的作用。因此，在公路工程的建設中，擋土墻設計得到了廣泛的應用。

1　擋土墻設計各種作用的組合選用

擋土墻極限狀態(tài)分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)，對于地基承載力、構件裂縫寬度、墻面強度驗算等屬于正常使用極限狀態(tài)的標準。組合、準永久組合驗算，基礎結構、墻身結構強度驗算及穩(wěn)定性驗算等屬于承載能力極限狀態(tài)的基本組合驗算。正常使用極限狀態(tài)結構重要性系數(shù)、各作用分項系數(shù)均取1.0，永久荷載效應為標準值，可變荷載效應為組合值。承載能力極限狀態(tài)的驗算目前各種規(guī)范、細則中都有常用作用的組合Ⅰ、Ⅱ，Ⅲ的說法，根據(jù)相關規(guī)定，工程結構的承載能力極限狀態(tài)設計應根據(jù)各自情況，在基本組合、偶然組合中考慮一種或兩種效應組合，一般情況的擋土墻作用組合的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類組合計算均是基本組合，荷載效應為設計值。Ⅰ類作用組合僅考慮永久作用，適用于路塹擋土墻或防止路外滑坡的山坡?lián)跬翂υO計，對應組合系數(shù)中φZL取1.0；Ⅱ類作用組合是考慮Ⅰ類作用和汽車荷載可變作用的作用組合，適用于一般路肩擋土墻或路堤擋土墻設計，對應組合系中φZL取1.0；Ⅲ類作用組合是考慮Ⅱ類作用和流水壓力、凍脹壓力或溫度影響力等特殊荷載的組合，適用于特殊環(huán)境條件的擋土墻設計，對應組合系數(shù)中φZL取0.8。偶然作用是在必要的情況時才考慮，如地震力在非液化土、非軟土地區(qū)地震動峰值加速度值為0.2g及以上地區(qū)才要求驗算。因此，擋土墻斷面形式的確定時，應根據(jù)實際情況區(qū)別對待，同一個項目用于不同部位（如路塹墻、路堤墻）、不同高度、墻背填料是否透水應考慮不同的荷載組合。

2　公路工程中擋土墻的主要類型及適用條件

擋土墻作為支承高速公路路基填土或者山坡土體，對于提升公路路基的穩(wěn)定性、降低路基的變形有著重要的意義。公路工程的邊坡支護擋土墻的類型有多種，在劃分的時候大部分是以擋土墻的結構方式來分類的。最為常見的擋土墻形式有以下幾種：重力式擋土墻、衡重式擋土墻、懸臂式擋土墻、扶壁式擋土墻、加筋土式擋土墻、錨桿式擋土墻、錨定板式擋土墻等。不同類型的擋土墻其適用范圍會因墻址地型、施工環(huán)境、建筑材料、地質狀況等因素的影響。

2.1重力式擋土墻

公路工程邊坡支護的重力式擋土墻，一般是通過塊石、混凝土等材料進行砌筑的。重力式擋土墻借助擋土墻自身的重量來保證墻體的穩(wěn)定性。所以，重力性擋土墻的截面一般比較大，這種擋土墻適合在小型工程中使用，重力擋土墻一般小于8m。其優(yōu)點是結構簡單，便于施工，在公路工程的邊坡支護施工中有著非常廣泛的應用（具體如圖1）。

2.2懸臂式擋土墻

在公路工程施工的過程中，當?shù)鼗耐临|比較差，或者缺乏石料的時候，一般使用懸臂式擋土墻，通過把擋土墻設計成L型，使用鋼筋混凝土做建造的材料（具體如圖2）。懸臂式擋土墻的穩(wěn)定性主要是借助墻踵懸臂上面的土重量予以維持的。在施工的時候懸臂式擋土墻內(nèi)部放置鋼筋，以更好的承受拉應力，所以擋土墻的墻身截面要小。

2.3扶壁式擋土墻

扶壁式擋土墻在公路工程的路邊坡支護中有著重要的應用，扶壁式擋土墻是由墻面板、墻趾板、墻踵板、扶肋等結構組成的?；鶐r這懸臂式擋土墻的墻長方向，間隔一定的距離增設扶肋，將墻面板與墻踵板連接到一起。附壁石擋土墻經(jīng)常用于史料缺乏、地基承載力比較差的施工建設段。如果墻高較高的時候，扶壁式擋土墻的經(jīng)濟性更強。

圖1　重力式擋土墻的幾種表現(xiàn)形式

圖2　懸臂式擋土墻結構圖

2.4錨定板及錨桿式擋土墻

錨定板擋土墻作為擋土墻的一種類型，是由墻面、錨定板、混凝土立柱等構件拼裝成的。錨定板擋土墻通過填土、擋土墻結構兩者的作用力，來保證擋土墻的自身穩(wěn)定性。錨定板擋土墻與重力式擋土墻比較，其結構更輕、柔性大、施工量少、工程造價低、便于施工等優(yōu)勢。錨定板擋土墻適合在地基承載力差的區(qū)域。在設計的過程中，為了更好的提升錨定板擋土墻結構的內(nèi)力效果，一定要確保錨定板結構附近的系統(tǒng)穩(wěn)定與土的摩擦阻力大于自重、荷載的壓力之和。

2.5加筋土擋土墻

加筋土擋土墻的組成包括三個部分，分別是擋土墻面板、擋土墻的拉筋、填土等三個部分構成的。此種擋土墻是通過拉筋與填土兩者之間的摩擦，將土的側壓力傳遞給拉筋，達到穩(wěn)定土體的目的。加筋土擋土墻作為一種柔性的結構，能夠承受較大程度的變形，作為一種重力式的路基結構，能夠有效的承載荷載帶來的沖擊。而且，加筋土擋土墻的施工簡單、所需的占地面積小，適應能力強等優(yōu)點，經(jīng)常用于石料缺乏的施工區(qū)域。

3　公路工程中擋土墻的設計要點

在對擋土墻進行設計前，首先要對設置擋土墻的路段基本的地質資料、當?shù)氐卣鸬牧叶鹊葐栴}進行分析，從而確定埋深等參數(shù)，還要按照路線的縱斷面和路線的逐樁橫斷面圖，對擋土墻的基本高度進行確定。

3.1確定設計方案

目前，公路建設行業(yè)中普遍的利用理正巖土擋土墻的設計軟件，對擋土墻進行設計，其給擋土墻設計提供很大程度的方面，不過其參數(shù)的選擇還要靠設計者自己分析掌握。對于計算填料的內(nèi)摩擦角和容重、建筑材料容重、墻背摩擦角、基礎底和基底土之間的摩擦系數(shù)等參數(shù)，都按照工程所在位置的地質情況和實際的工程材料進行試驗后方可確定，或者根據(jù)相關的設計規(guī)范進行選取。對于確定工程設計參數(shù)時必須要慎重，擋土墻是工程設計的一大重要環(huán)節(jié)，其設計參數(shù)的確定要盡量的符合實際要求，其直接關系到墻體的設計是否安全、可靠、經(jīng)濟合理。

3.2選取擋土墻的設計參數(shù)

在工程中邊坡支護擋土墻設計的時候，由于對于主動土的壓力進行的庫倫理論計算適用范圍較小，尤其是在粘性土進行壓力計算的時候，往往會存在較大的誤差。因此，在對以粘性土為填料的擋土墻進行計算的時候，所設計的參數(shù)，例如：填料的內(nèi)摩擦角等所用的取值要相對保守一些。因為庫倫理論作為一種常用的簡化土壓力的計算方法。對于砂性土填料的擋土墻，其設計的參數(shù)需要按照實際的情況來進行取值。而安全系數(shù)的選取上，對于墻高大于6m的擋土墻，在實際設計的過程中，可以將安全系數(shù)提升20%，以更好的提升擋土墻的安全性能。

3.3確定擋土墻的類型及尺寸

一般來說，擋土墻主要采用漿砌片石、塊石進行施工，為的是滿足施工的便捷性和材料選擇的方便性，而且，漿砌片石的擋墻適用范圍相對廣泛。在實際的擋土墻設計過程中，最為常見的便是重力式擋土墻，其主要特點在于憑借自身的重量承受土的壓力，結構簡單且施工簡便，但是由于其自重大，對地基的承載力要求也相對較高。重力式擋土墻按照其墻背傾斜的方式，可分為垂直、仰斜式、俯斜式三種。而其中仰斜式墻身斷面相對經(jīng)濟，特別是用路塹墻時，墻背和開挖的邊坡相對貼合，因此開挖和回填數(shù)量較小。公路工程邊坡支護擋土墻的設計為了提升擋土墻的美觀與施工的便捷性，往往使用一個墻面坡設計的方法。而針對山區(qū)公路工程的擋土墻，通過借助較陡的墻面坡，可以有效的降低擋土墻的高度，實現(xiàn)施工材料的節(jié)省。大多數(shù)情況下，在進行重力式擋土墻、衡重式擋土墻設計的時候，一般墻面坡的設計比例為1：0.05，而進行仰斜式擋土墻設計的時候，其墻面坡的比例為1：0.25，以此來提升擋土墻設計的科學性。

3.4擋土墻墻背坡的選取

在進行仰斜式擋土墻設計的時候，墻背坡的設計比例一般在1：0.3，實際的設計過程中，需要根據(jù)開挖的臨時邊坡來進行選取。在擋土墻高度增加的情況下，擋土墻墻頂?shù)膶挾纫残枰鄳募哟?。針對衡重式路肩擋土墻來講，在擋土墻的高度小于等于8m的時候，上墻背坡的比例為1：0.25，在擋土墻的高度在8～10m的時候，上墻背坡的比例為1：0.3。

3.5擋土墻設計控制的重點

擋土墻的設計過程中，由于擋土墻承受來自土的壓力比較大。因此，在設計的過程中，要加大對擋土墻穩(wěn)定性與抗傾覆能力的計算。例如：衡重式擋土墻設計時，往往較為容易滿足擋土墻穩(wěn)定性的要求。擋土墻的墻身斷面的強度作為設計的主要控制指標之一，為了更好地提升墻身的強度，需要選用高強度石料等進行砌筑。

4　結束語

公路擋土墻為受力構造物，所以其自身結構的穩(wěn)定與安全就尤為重要。雖然擋土墻的設置能夠解決很多問題，但擋土墻設計是經(jīng)驗大于理論計算的一種結構設計理念，在設計中還應充分考慮項目的實際情況，需要設計人員進行不斷總結和研究，從而提高擋土墻工程的結構安全性能、經(jīng)濟效果及方便施工的可操作性。在實際的施工過程中，要根據(jù)實際情況進行分析計算，做好擋土墻的設計，以保證公路工程的質量。

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U417.11

A

1673-0038（2015）32-0011-02

2015-6-18

樊風建（1988-），男，助理工程師，本科，主要從事總圖運輸工作。