公路工程擋土墻設(shè)計(jì)

徐海波

摘要：隨著城市化的不斷發(fā)展，我國(guó)公路建設(shè)也在不斷的發(fā)展。為了更好的設(shè)計(jì)出更加完美的公路，本文主要針對(duì)公路工程建設(shè)中的擋土墻進(jìn)行了一系列的深入分析和研究，并提出了一些在設(shè)計(jì)擋土墻時(shí)需要考慮的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：公路工程；擋土墻；設(shè)計(jì)

在公路的建設(shè)中，擋土墻發(fā)揮著十分重要的作用。建設(shè)寬廣的且質(zhì)量水平優(yōu)良的公路，不僅需要精良的施工技術(shù)，還需要擋土墻對(duì)公路的支撐與保護(hù)。接下來(lái)本文將對(duì)擋土墻的作用、分類等進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

一、擋土墻在公路工程中的作用

在公路工程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)擋土墻的身影，擋土墻不僅可以支承路基填土或者山坡土體，還可以防止填土和土體變形失去穩(wěn)定性，阻擋墻后土體坍塌等。一般擋土墻的作用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（一）可以使路基更加穩(wěn)定，避免路基邊坡或基地的滑動(dòng)；

（二）可以收縮填土的坡腳，減少填土的數(shù)目；

（三）可以減少占地的面積進(jìn)而減少拆遷；

（四）還可以保護(hù)臨近的建筑物等；

（五）可以減少水流對(duì)路基的沖刷；

（六）可以壓縮河床的面積，盡量少占據(jù)庫(kù)容。

二、擋土墻的分類

（一）重力式擋土墻

重力式擋土墻的一般應(yīng)用比較廣泛，可應(yīng)用于鐵路、公路、水利等領(lǐng)域，它依靠墻體本身的重量來(lái)抵抗土體所帶來(lái)的壓力，因此，它的尺寸較大、占地面積也比較大。由于它的有效高度相對(duì)比較小，一般不超過(guò)12m，因而在一些地形比較特殊的地段就不能夠發(fā)揮其特有的優(yōu)勢(shì)，不易于施工機(jī)械化的實(shí)行。重力式擋土墻的分類有很多，根據(jù)其墻背的形狀可分為仰斜式擋土墻、俯斜擋土墻、橫重式擋土墻和凸形折線擋土墻，重力式擋土墻一般會(huì)由石砌或者是混凝土等材料建造成簡(jiǎn)單的梯形狀。它有著能夠就地取材、施工起來(lái)比較方便、經(jīng)濟(jì)效果比較好的優(yōu)點(diǎn)。

（二）懸臂式擋土墻

懸臂式擋土墻是由墻身、墻趾板和墻踵板構(gòu)成的用在擋土高度比較高的土坡上面的一種輕型支擋構(gòu)筑物，一般墻體高度不超過(guò)5m，適宜用在石料比較稀缺和地基的承載能力比較低的填方路段。它有著結(jié)構(gòu)尺寸小、自重較輕的優(yōu)點(diǎn)。

（三）錨桿式擋土墻

錨桿式擋土墻一般是由鋼筋混凝土板和錨桿構(gòu)成的輕型支檔結(jié)構(gòu)物，通過(guò)錨固在巖土層里面的錨桿的拉力來(lái)承載土體側(cè)壓力。錨桿式擋土墻一般分為兩類——柱板式和壁板式，一般用于路塹墻，可用于抗滑，它可采用肘柱式或板壁式的單級(jí)或多級(jí)墻，其每一級(jí)的高度都應(yīng)小于8m，且在多級(jí)墻的上下墻體之間應(yīng)設(shè)置寬度大于2m的平臺(tái)，錨桿式擋土墻有著結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的優(yōu)點(diǎn)。

（四）加筋土擋土墻

加筋土擋土墻是由填土、拉帶及鑲面砌塊組成的柔性結(jié)構(gòu)物，通過(guò)在土中加入拉筋使得土體更加穩(wěn)固，適用于比較平坦的且寬敞的填方路段，在高速公路或一級(jí)公路的設(shè)計(jì)時(shí)，墻的高度應(yīng)小于12米，在二級(jí)或者二級(jí)以下的公路設(shè)計(jì)時(shí)，其墻高應(yīng)小于20米，根據(jù)其外輪廓的形式可分為單面式、雙面式和臺(tái)階式加筋土擋土墻，也可按照其斷面的結(jié)構(gòu)形式分為矩形、正梯形、倒梯形、和鋸齒形的加筋土擋土墻。加筋土擋土墻有著造型美觀、節(jié)約占地面積的優(yōu)點(diǎn)。

（五）樁板式擋土墻

樁板式擋土墻是一般由鋼筋混凝土樁以及擋土板構(gòu)成的良好的地震結(jié)構(gòu)物，適宜用于側(cè)壓力比較大的加固地段，比如地震區(qū)的路塹、路堤支擋或者滑坡等特殊地段，擋土墻的高度可以比較大，按照其結(jié)構(gòu)形式可分為重力式擋土墻和輕型擋土墻。樁板式擋土墻有著構(gòu)造簡(jiǎn)單、施工比較方便的優(yōu)點(diǎn)。

三、選取適當(dāng)?shù)膿跬翂Φ男问?/p>

首先，應(yīng)對(duì)當(dāng)?shù)氐牡乩砬闆r、材料的供應(yīng)以及投資情況進(jìn)行深入的調(diào)查與分析，然后對(duì)擋土墻的形式進(jìn)行合理的選擇。根據(jù)上述的具體分析，可以因地制宜，選擇適于當(dāng)?shù)丨h(huán)境的擋土墻。

四、擋土墻建筑材料的選擇

在確定好擋土墻的形式之后，接下來(lái)就應(yīng)該對(duì)擋土墻的建筑材料進(jìn)行選擇了，同樣的，首先應(yīng)該對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境特點(diǎn)進(jìn)行考察，在選取材料時(shí)，根據(jù)其特點(diǎn)進(jìn)行合理化的分析，針對(duì)其地質(zhì)條件、氣候特點(diǎn)等綜合因素，選取適宜當(dāng)?shù)貤l件的材料，一般選取自然山石作為材料，石材和貼面材料的協(xié)調(diào)統(tǒng)一的搭配，構(gòu)成了擋土墻的細(xì)部美感。在凍土區(qū)，要選擇與之抗衡的耐寒性材料，在大風(fēng)區(qū)，要選擇質(zhì)地均勻且不易被風(fēng)化的石料。選擇好材料后，一定要針對(duì)選擇好的材料進(jìn)行一系列的驗(yàn)算，比如受力程度和荷載能力的改變。

五、提升擋土墻穩(wěn)定性

在設(shè)計(jì)擋土墻時(shí)，首先要通過(guò)有關(guān)土壓力的理論和公式計(jì)算出作用在墻背上的土壓力的大小，計(jì)算土壓力的大小主要采用庫(kù)侖土壓力理論。然后根據(jù)已經(jīng)給出的條件設(shè)計(jì)好土墻的橫截面積的大小，接下來(lái)，對(duì)已經(jīng)擬定好大小的擋土墻進(jìn)行一系列的驗(yàn)算，一般要對(duì)地基的承載力、墻身的強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，一般驗(yàn)算地基承載力的方法類似于在一般偏心荷載作用下的基礎(chǔ)計(jì)算方法，而墻身的強(qiáng)度的驗(yàn)算須根據(jù)不同的材料來(lái)進(jìn)行計(jì)算，驗(yàn)算最為復(fù)雜的是墻身的穩(wěn)定性，在驗(yàn)算穩(wěn)定性時(shí)，不僅要驗(yàn)算抗傾覆穩(wěn)定性，而且還要驗(yàn)算抗滑移穩(wěn)定性，抗傾覆穩(wěn)定性的驗(yàn)算用公式p=2（F+G）。/3la。若驗(yàn)算不滿足要求，則須推翻重新設(shè)計(jì)擋土墻的截面大小，以此類推，直至滿足條件為止。

六、擋土墻的設(shè)計(jì)因素的分析

（一）全面的進(jìn)行受力分析

不同類型的擋土墻，不僅僅形式不相同，它們的受力情況也大不相同，外在的附加的荷載力也不相同。所以在不同的情況下，要進(jìn)行合理的對(duì)擋土墻的周邊進(jìn)行分析，將其所要承受的各種壓力和荷載力的因素考慮在內(nèi)，比如土壓力或者水的大小以及附加荷載力的大小。擋土墻結(jié)構(gòu)承受的土壓力有三種——靜止土壓力、主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力，三種土壓力當(dāng)中，最小的是主動(dòng)土壓力，其次是靜止土壓力，最大的是被動(dòng)土壓力，同時(shí)，它的位移也最大。在計(jì)算荷載力時(shí)，應(yīng)先確定擋土墻墻背填料摩擦角的大小，然后確定車輛荷載和人群荷載的作用。這樣可以盡量避免在擋土墻建成之后因受力不均而引發(fā)嚴(yán)重的后果。

（二）準(zhǔn)確的進(jìn)行指標(biāo)的取值

在確定指標(biāo)和參數(shù)的時(shí)候，比如穩(wěn)定性安全系數(shù)或是安全性系數(shù)的可靠性指標(biāo)，要盡可能的對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的情況進(jìn)行調(diào)查和分析，并在不斷的查閱資料和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上或是在已有工程經(jīng)驗(yàn)的情況下進(jìn)行確定。

（三）合理選擇墻身材料

在選擇擋土墻的墻身材料時(shí)，首先應(yīng)考察當(dāng)?shù)氐膶?shí)際條件，然后根據(jù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境特點(diǎn)，進(jìn)行擋土墻墻身材料的合理選擇，比如在凍土或浸水區(qū)時(shí)，應(yīng)選擇具有耐凍性能和抗腐蝕性能的材料。而在選擇砌筑擋土墻的石料時(shí)，應(yīng)選用結(jié)構(gòu)比較密實(shí)且質(zhì)地均勻不容易被風(fēng)化的硬質(zhì)石料，必須注意的是，該石料的抗壓強(qiáng)度必須大于30MPa。

（四）設(shè)置齊全的排水設(shè)施

為了疏干擋土墻后面的土體，防止地面和地下水下滲，在設(shè)計(jì)擋土墻時(shí)必須設(shè)置齊全的排水設(shè)施。首先應(yīng)對(duì)當(dāng)?shù)氐挠昙居炅恳约皳跬翂竺娴膮R水面積進(jìn)行合理分析，然后對(duì)擋土墻的排水走向進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，為了防積水的沖刷，應(yīng)該合理設(shè)置泄水孔的數(shù)量、間隔和尺寸，一般泄水孔上下交錯(cuò)設(shè)置，最下面的泄水孔應(yīng)該高出地面，保證泄水孔順利出水。在泄水孔的材料選擇時(shí)也要因地制宜，使其能夠不受其他的環(huán)境因素的影響。在滲水量大的時(shí)候，可以在擋土墻上增設(shè)滲溝，將水排到擋土墻外面。

（五）設(shè)置規(guī)范的沉降縫和伸縮縫

為了避免由于擋土墻沉降不均使得擋土墻裂開(kāi)的情況發(fā)生，在設(shè)計(jì)擋土墻時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩項(xiàng)l件以及地質(zhì)的變化情況，對(duì)擋土墻的沉降縫進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。根據(jù)地基和地形情況，對(duì)路段進(jìn)行分段繼而確定沉降縫和伸縮縫的位置，一般，沉降縫間隔10m～15m，寬2cm～3cm。在填塞沉降縫時(shí)，應(yīng)該選擇具有彈性的材料沿?fù)跬翂Φ膬?nèi)、外、頂三側(cè)進(jìn)行填充，比如瀝青麻絮、瀝青竹絨和涂有瀝青的木板等，其填充的深度應(yīng)小于15cm。沉降縫的端面須整齊、方正，沉降縫的基礎(chǔ)和涵身不得上下交錯(cuò)。

七、小結(jié)

在擋土墻的設(shè)計(jì)過(guò)程中，一定要首先針對(duì)環(huán)境、地質(zhì)等進(jìn)行實(shí)地考察和分析，然后對(duì)擋土墻進(jìn)行受力分析繼而選擇合適的擋土墻形式，并對(duì)相應(yīng)的數(shù)值和指標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)定，接著對(duì)建筑材料進(jìn)行選擇和嚴(yán)格的把關(guān)，最后在擋土墻的結(jié)構(gòu)中設(shè)置一些設(shè)施，以便對(duì)擋土墻更好的保護(hù)和管理。

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（作者單位：中交鐵道設(shè)計(jì)研究總院有限公司東北分公司）