淺談重力式擋墻的系統(tǒng)設計

李慧

(唐山市交通勘察設計院有限公司，河北唐山 063000)

淺談重力式擋墻的系統(tǒng)設計

李慧

(唐山市交通勘察設計院有限公司，河北唐山 063000)

結(jié)合省道京建公路、承栗公路的地質(zhì)、工期及沿線環(huán)境等情況，介紹了擋土墻設計的類型、整體構(gòu)思、形式選擇、驗算設計等。

擋土墻;養(yǎng)護改造;設計

0 引言

省道京建、承栗公路唐山段是溝通河北唐山和承德兩大重要地級市的主要道路，在地區(qū)路網(wǎng)中的地位極其重要。京建公路和承栗公路位于燕山山脈南麓中段，公路路徑地貌多為山地及丘陵地貌，地形起伏較大;河流較多，各河多為山溪性河流，受季節(jié)性影響較大。本文結(jié)合設計項目闡述重力式擋土墻在山區(qū)公路改造中的應用及設計。

1 擋土墻類型

按照擋土墻的結(jié)構(gòu)形式與特點[1]，可分為重力式、衡重式、懸壁式、扶壁式、加筋土式、錨桿式、錨定板式和樁板式等;按照擋土墻設置位置，路基擋土墻可分為路堤墻、路肩墻和路塹墻。其中，重力式擋土墻按墻背常用線形，可分為仰斜式、垂直式、俯斜式、凸折式、衡重式和臺階式等。

2 設計概要

2.1 整體構(gòu)思

京建、承栗公路由三級公路升級改造為二級公路時需要優(yōu)化道路平、縱、橫等各方面。為減少填方收縮邊坡，克服地形限制，減少拆遷及新增占地面積，避免路基侵占河道等，在路段適當位置設置擋土墻。根據(jù)道路的平面和縱斷面、地形、用地指標、造價等方面對工程設計進行綜合考慮。首先確定需要設置擋墻段落;其次選定擋墻的形式，進行擋墻斷面尺寸驗算設計，排水設計;進而繪制擋墻平面圖、縱斷面圖，編制路基防護工程數(shù)量表。

2.2 擋墻形式選擇

(1)京建公路K211+795～K211+855段:此段路線左側(cè)依山，右側(cè)沿河，填方較高，約10 m左右。為避免大量填方以及侵占河道，并進行工程經(jīng)濟多方面比較，設置仰斜式路堤墻。

(2)承栗公路K40+730～K41+840段:基本上為右側(cè)依山，左側(cè)沿河，且左側(cè)路基離河較近，填方不大，水流沖刷嚴重。進行工程經(jīng)濟多方面比較，設置仰斜式路肩墻。

2.3 擋土墻驗算設計

2.3.1 墻身構(gòu)造

(1)初步擬定仰斜式路肩墻墻面坡度為1∶0.25，墻背坡度為1∶-0.25，墻底傾斜率為0.2∶1;仰斜式路堤墻墻面坡度為1∶0.25，墻背坡度為1∶-0.2，墻底傾斜率為0.2∶1。

(2)墻頂寬度由設計驗算定。

(3)材料設計。墻身材料應選用結(jié)構(gòu)密實、質(zhì)地均勻、不易風化且無裂縫的硬質(zhì)石料，其抗壓強度不低于30 MPa，砂漿選用M10水泥砂漿，采用中砂或粗砂。該項目選用M 10漿砌片石。墻背填土采用滲水性良好的砂性土、碎石土填筑，要求填料內(nèi)摩擦角不小于35°。

(4)沿路線方向間距每10～15 m設置沉降縫(伸縮縫)，縫寬為20～30 mm。

2.3.2 排水措施

擋土墻的排水極其重要，設計要注重擋土墻的排水設施。排水設施主要有地面排水和墻身排水:(1)地面排水主要為設置排水溝，及時排出地面水;(2)墻身排水主要是為了排除墻后積水，設置梅花形泄水孔，孔眼間距為3 m，孔徑為10 cm，泄水孔向外坡度為3%，最底層泄水孔高出地面0.5 m，并設置反濾包。圖1為擋墻防排水設施。

圖1 擋墻防排水設施(單位:cm)

2.3.3 基礎設計

京建公路和承栗公路大部分地段沿線地質(zhì)條件較好，承載力較高;局部地區(qū)填筑土較厚，承載力不能滿足要求的基礎換填1 m山皮石。同時，基礎埋置深度不小于1 m。

基礎每10～15 m設置沉降縫，縫內(nèi)填塞瀝青麻絮或瀝青木板等有彈性的材料，沿墻內(nèi)、外、頂三側(cè)填塞，填塞深度不小于15 cm。

2.3.4 擋墻與路堤的連接

擋墻與路堤采用漿砌片石錐坡連接，錐坡坡率為1∶1.5。

2.3.5 擋土墻設計驗算

計算軟件:北京理正巖土計算軟件5.3版。設計驗算步驟:

(1)初擬墻身尺寸。

(2)輸入各物理參數(shù)(見表1)。該工程墻身采用漿砌片石，墻后填料為良好的砂性土、碎石土填筑。

表1 擋土墻填料物理參數(shù)

(3)輸入坡線土柱，如為路堤墻，可將土柱設為2個，路肩墻可直接設為1個土柱。設置完土柱后，布荷載。該工程選用2004路基規(guī)范擋土墻車輛荷載。

(4)基礎為天然基礎，荷載組合系數(shù)為1。

以上參數(shù)均設置完畢后，便可進行擋土墻驗算，查看結(jié)果:土壓力計算、滑動穩(wěn)定性驗算、傾覆穩(wěn)定性驗算、地基應力及偏心距驗算、基礎強度驗算、墻底截面強度驗算。

重力式擋土墻規(guī)范標準[2]:

(1)抗滑穩(wěn)定系數(shù)要大于1.3;

(2)抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)要大于1.5;

(3)基底合力的偏心距，土質(zhì)地基不大于B/6，巖質(zhì)地基不應大于B/4。該工程為土質(zhì)地基，偏心距為B/6。

經(jīng)驗算后，查看結(jié)果，如果滿足《公路路基設計規(guī)范》(JTG D30-2004)[2]相關標準，則表示擬定的墻身尺寸合適，但出于經(jīng)濟考慮，可減小墻頂寬度，進一步驗算。若驗算不滿足規(guī)范標準，則重新擬定墻身尺寸(一般情況下修改墻頂寬度為首選)，重復進行驗算，直至驗算符合規(guī)范標準，選定斷面尺寸，繪制擋墻斷面大樣圖。

擋墻根據(jù)段落應分段進行驗算設計，分段繪制擋墻大樣圖。

2.4 擋墻平面圖、縱斷面繪制

縱斷面圖布置的內(nèi)容有:擋土墻的起訖點、樁號和墻長;按地基、地形及墻身斷面變化情況進行分段并確定沉降縫的位置及基礎(基底坡度應不大于5%，可做成臺階式);路基高程、墻頂高程、基底高程等。圖2為項目中某段的縱斷面圖。

圖2 擋墻縱斷面圖(單位:cm)

在曲線段和高、長的擋墻，除了繪制縱斷面圖，還要進行平面布置，繪制平面圖，標明擋墻在平面圖中的位置等。

2.5 護欄

為保證安全，擋墻外為懸崖、墻高高于6 m且擋墻連續(xù)長度大于20 m、靠近居民點且墻高高于3 m時的路肩墻，墻頂應設置安全防護設施。圖3為項目中墻頂?shù)娜N安全設施。

圖3 擋墻安全設施圖(單位:cm)

完成以上幾步，擋墻的設計基本上完成，進而進行擋墻的工程量匯總，編制工程量表。

3 結(jié)語

在項目設計中考慮路肩擋土墻或路堤墻設計時，應首先與填方方案進行比較，在相同條件下選用工程經(jīng)濟可行的方案。

路肩擋土墻或路堤墻可以防止路基邊坡或基底滑動，同時收縮坡腳，減少填方數(shù)量，減少拆遷面積。在進行擋墻設計時，當路肩墻與路堤墻的基礎情況相似、墻高和斷面圬工量相近時，應有限選用路肩墻。若在相同條件下，路堤墻的高度或斷面圬工量顯著低時，宜選用路堤墻，必要時應進行經(jīng)濟技術比較。

[1] 宋進華，張彩利，張雪華，等.路基路面過程[M].北京:人民交通出版社，2006.

[2] JTG D30—2004，公路路基設計規(guī)范[S].

U417.1+1

B

1009-7716(2015)11-0043-03

2015-05-27

李慧(1984-)，女，河北唐山人，工程師，從事道路設計工作。