野三關(guān)某山區(qū)公路擋土墻精細(xì)設(shè)計(jì)淺析

楊勇

（中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司，湖北 武漢 430060）

0 引言

山區(qū)地勢(shì)起伏較大，溝壑縱橫，使得公路項(xiàng)目的高填、陡坡路堤較多，為了保證路基的穩(wěn)定性，擋土墻是最常采用的結(jié)構(gòu)物。目前，擋土墻設(shè)計(jì)人員注重?fù)跬翂ψ陨矸€(wěn)定性和設(shè)計(jì)成圖，忽視擋土墻數(shù)據(jù)、與兩端路堤或建筑物的前后銜接、擋土墻地基及填土的整體穩(wěn)定性驗(yàn)算等，設(shè)計(jì)粗獷，導(dǎo)致?lián)跬翂υO(shè)計(jì)圖與實(shí)際不符，常出現(xiàn)“掉工掉腳”，施工時(shí)變更較多，影響惡劣，對(duì)設(shè)計(jì)單位的聲譽(yù)和市場(chǎng)開(kāi)拓均不利。本文根據(jù)野三關(guān)某山區(qū)公路工程（以下簡(jiǎn)稱“本工程”）擋土墻施工時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行歸納，并分析總結(jié)提出山區(qū)公路擋土墻精細(xì)化設(shè)計(jì)的解決對(duì)策，可供類似的工程仿鑒[1-3]。

1 工程概況

本工程地處鄂西中山區(qū)，地形南北狹長(zhǎng)，途經(jīng)地段地勢(shì)變化很大。路線走廊帶內(nèi)山巒疊嶂，綿延起伏，溝壑縱橫。山脈與溝谷相間，山前有小型山間盆地。為典型的山嶺重丘區(qū)地形，屬淺侵蝕切割中山地貌。

線路段內(nèi)地形標(biāo)高介于950～1 200 m之間，地形較陡，自然坡度一般為20°～50°，相對(duì)高差較大，呈波狀起伏，地表大部分地段被第四系土層覆蓋，厚度為0.2～0.5 m居多，溝谷低洼地段2～3 m，局部大于5.00 m，部分基巖直接出露。

本工程按山嶺重丘區(qū)二級(jí)公路建設(shè)，全長(zhǎng)5.051 km，設(shè)計(jì)速度40 km/h，路基寬度12 m。擋土墻墻高小于10 m采用漿砌片石，墻高大于10 m采用片石混凝土。

2 擋土墻施工中出現(xiàn)的問(wèn)題

本工程路基主體于2018年年底完工，施工中發(fā)現(xiàn)施工圖設(shè)計(jì)的21段擋土墻中共有14段存在問(wèn)題，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題歸納后主要有以下幾種：

（1）擋土墻懸空或橫向懸寬

施工圖設(shè)計(jì)文件中的擋土墻基礎(chǔ)底標(biāo)高高于該處地面標(biāo)高，擋土墻懸空，需增加擋土墻高度，導(dǎo)致?lián)跬翂Σ牧嫌蓾{砌片石變更為片石混凝土，工程費(fèi)用增加。

山腰上的公路路肩擋土墻正位于跌坎處，放樣時(shí)墻趾懸寬，墻踵位于跌坎上方，墻趾位于跌坎下方，需設(shè)置樁承臺(tái)減少擋土墻高度或擋土墻無(wú)法生根需改移線位，工程費(fèi)用大大增加。

（2）擋土墻與兩端路堤、不同部位間擋土墻縱向過(guò)渡脫節(jié)

擋土墻與路堤段過(guò)渡樁號(hào)不連貫，兩種橫斷面樁號(hào)間距范圍內(nèi)無(wú)設(shè)計(jì)圖，施工時(shí)發(fā)現(xiàn)無(wú)法放坡、擋土墻短缺，需延長(zhǎng)擋土墻。

路肩擋土墻段與路堤擋土墻段相鄰時(shí)，缺少縱向過(guò)渡擋土墻。按圖1施工后，邊坡景觀效果較差。

（3）擋土墻與路基銜接段路基土石方量計(jì)算有誤

路基橫斷面設(shè)計(jì)圖20 m間距成圖，按平均斷面法計(jì)算土石方量，擋土墻與路堤端段的土石方量計(jì)算偏少。

圖1 路線總體布置圖

（4）擋土墻發(fā)生滑移

在沖溝段設(shè)置的擋土墻，隨著擋土墻修筑及墻后填土堆載，墻體出現(xiàn)滑移開(kāi)裂，見(jiàn)圖2。

圖2 擋土墻開(kāi)裂照片

3 出現(xiàn)的問(wèn)題原因分析

對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行分析，總結(jié)出現(xiàn)問(wèn)題的主要原因。

3.1 基礎(chǔ)資料精度不足

（1）測(cè)量精度不足

測(cè)量是建筑工程中最為基礎(chǔ)的工作，在工程精細(xì)化設(shè)計(jì)和控制工程質(zhì)量起到了決定性的作用。一旦測(cè)量成果出現(xiàn)問(wèn)題，將直接影響整體工程質(zhì)量。本文分別從主觀和客觀上進(jìn)行分析：

a.主觀原因：本工程的測(cè)量和設(shè)計(jì)由同一公司下的兩個(gè)部門分別承接，設(shè)計(jì)部門提交測(cè)量要求報(bào)告，測(cè)量部門根據(jù)報(bào)告要求進(jìn)行測(cè)量。設(shè)計(jì)人員沒(méi)有結(jié)合擋土墻和地形情況設(shè)置加密樁，仍按常規(guī)路段20 m間距布中樁測(cè)量橫斷面，兩測(cè)點(diǎn)之間的地形采用直線連接，形成擋土墻基底軸線的縱斷地面線。但本工程沿線地形起伏大，山脊和沖溝交錯(cuò)，20 m間距范圍內(nèi)就伴有沖溝，造成測(cè)量成果遺漏了沖溝。導(dǎo)致按測(cè)量成果設(shè)計(jì)出來(lái)的擋土墻平面、立面、剖面圖都與現(xiàn)場(chǎng)差距較大，出現(xiàn)掉工掉腳。

b.客觀原因：本工程山區(qū)地形陡峭，人員難到測(cè)量點(diǎn)位，測(cè)量手段難實(shí)現(xiàn)；坡面植被茂密，無(wú)人機(jī)測(cè)量接收反饋信號(hào)較弱，測(cè)量數(shù)據(jù)與實(shí)際產(chǎn)生偏差。

（2）地質(zhì)勘察精度不足

開(kāi)挖后擋土墻基底的地基承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求或開(kāi)挖后地質(zhì)與設(shè)計(jì)出入較大，出現(xiàn)的原因主要有：

a.孔位偏離擋土墻墻腳

勘察孔沿路線中心線布孔或因地形原因，擋土墻處鉆機(jī)無(wú)法就位，采用就近鉆孔，勘察孔偏離墻腳。因山區(qū)，尤其是在沖溝段，坡體覆蓋層差異化較大，孔位偏移，地質(zhì)變化很大，鉆孔無(wú)法反映墻底下地質(zhì)。

b.勘察孔數(shù)量偏少

擋土墻是一個(gè)連續(xù)的帶狀體，勘察布孔呈點(diǎn)狀，同時(shí)，受勘察費(fèi)用限制，鉆孔數(shù)量有限，不能全面揭示擋土墻下的地質(zhì)，勢(shì)必會(huì)有與現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖地質(zhì)不相符的情況，這是客觀原因。這是不管哪個(gè)設(shè)計(jì)單位，同樣面臨著的問(wèn)題。對(duì)地質(zhì)較為復(fù)雜的山區(qū)公路，設(shè)計(jì)單位在前期洽談合同時(shí)，應(yīng)盡量爭(zhēng)取多的勘察費(fèi)用。如無(wú)法查明的，需在設(shè)計(jì)文件中交待可能造成的工程風(fēng)險(xiǎn)，提前預(yù)警。

3.2 擋土墻與兩端路基和不同部位間擋土墻縱向過(guò)渡細(xì)節(jié)不足

路基橫斷面設(shè)計(jì)圖按20 m間距成圖，導(dǎo)致路堤端與擋土墻起點(diǎn)或終點(diǎn)間隔20 m，相當(dāng)于擋土墻與路堤在20 m范圍內(nèi)過(guò)渡，設(shè)計(jì)文件中沒(méi)有反映出具體從哪個(gè)樁號(hào)開(kāi)始過(guò)渡，缺少過(guò)渡銜接圖。而山區(qū)擋土墻設(shè)大都設(shè)在沖溝和山腰段，地勢(shì)變化大，路堤往往無(wú)法放坡，需用擋墻延伸抵于沖溝兩側(cè)山體，采用錐坡與路堤相連，易出現(xiàn)擋土墻短缺、錐坡漏計(jì)、土石方少計(jì)。

路肩擋土墻與路堤擋土墻相鄰時(shí)，問(wèn)題的原因與兩端路基情況一致。當(dāng)路肩擋土墻與路堤擋土墻相鄰時(shí)間距小于20 m時(shí)應(yīng)采用擋土墻直接折線連接。

3.3 擋土墻地基及填土的整體穩(wěn)定性不足

本工程沿山腰展線，勘區(qū)走廊帶范圍內(nèi)，基巖以三迭系下統(tǒng)大冶組為主，覆蓋層主要為第四系殘坡積層，具體為：沖洪積層（Q4al+pl）沖洪積層主要為黏性土混碎石層，位于溝谷、坡緣地段，厚度1～5 m不等。殘坡積層（Q4el+dl）殘坡積層主要為黏性土混碎石層，多位于槽谷、坡緣地段，厚度0.5～5 m不等，坡面上相對(duì)較薄，一般0.2～1.0 m左右。

本工程的擋土墻大多設(shè)在第四系殘坡積層的斜坡上，殘坡積層在路基和基巖層之間相當(dāng)于一個(gè)軟弱層，在自然狀態(tài)下坡體穩(wěn)定。本工程設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮擋土墻地基及填土的整體穩(wěn)定性，隨著擋土墻的修建，在擋土墻自重和路基填土荷載等外力作用下，坡體剪應(yīng)力大于殘坡積層的抗剪強(qiáng)度，使得整個(gè)路基沿著這殘坡積層滑移，拉裂擋土墻，路基垮塌。

施工時(shí)還有一種情況，擋土墻挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，殘坡積層的承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。按平原地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，采用換填碎石，增大應(yīng)力擴(kuò)散力的措施進(jìn)行基底加強(qiáng)，但換填的碎石層下仍為較軟弱的殘坡積層，在擋土墻自重和路基填土荷載等外力的作用下，路基沿軟弱的殘坡積層滑移失穩(wěn)。

4 擋土墻精細(xì)設(shè)計(jì)的對(duì)策

山區(qū)公路擋土墻精細(xì)設(shè)計(jì)主要從下面兩個(gè)方面來(lái)控制。

（1）勘察階段

a.施工圖測(cè)量階段應(yīng)加密測(cè)量擋土墻段路基橫斷面，測(cè)量擋土墻起訖樁號(hào)路基橫斷面，測(cè)量擋土墻墻址軸線處縱斷面線。

對(duì)于路堤擋土墻，隨著地形的起伏及路線縱坡變化，擋土墻墻址的軸線，并不一定平行于路基中心線，因此要根據(jù)地形特點(diǎn)，選擇能控制擋土墻長(zhǎng)度與高度的一個(gè)或數(shù)具有代表性墻址的地形縱斷面，作為設(shè)計(jì)依據(jù)。加密測(cè)量時(shí)，擋土墻的同一分段長(zhǎng)度內(nèi)，至少應(yīng)有一個(gè)橫斷面資料，曲線和地形變化處，應(yīng)視需要而適當(dāng)加密，并與墻址軸線縱斷面資料對(duì)照驗(yàn)證，防止產(chǎn)生過(guò)大的測(cè)量偏差。

b.施工圖勘察階段擋土墻要作為工點(diǎn)設(shè)計(jì)，應(yīng)繪制擋土墻墻趾軸線處地質(zhì)縱斷面圖、繪制擋土墻段地質(zhì)橫斷面圖，提供擋土墻計(jì)算相關(guān)參數(shù)，并進(jìn)行工程地質(zhì)調(diào)繪，對(duì)填土后的擋土墻、邊坡、基底的穩(wěn)定性進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)。

按照《公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范》要求，每段擋土墻勘探點(diǎn)的數(shù)量不得小于1個(gè)。地質(zhì)條件變化大時(shí)，宜結(jié)合物探進(jìn)行綜合勘探，勘探深度應(yīng)達(dá)持力層以下的穩(wěn)定地層中不小于3 m，以保證擋土墻基礎(chǔ)置于可靠的地基層面上。

（2）設(shè)計(jì)階段

a.選擇合適的擋土墻結(jié)構(gòu)類型、形式和基本尺寸。設(shè)置于不良土質(zhì)地基、表土下為傾斜基巖地基及斜坡上的擋土墻，應(yīng)對(duì)擋土墻地基及填土的整體穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算；

b.結(jié)合擋土墻墻址處縱斷面線、擋土墻與路堤段銜接性情況，確定擋墻起訖樁號(hào)；

c.擋土墻段起訖點(diǎn)各加密生成1個(gè)小間距的路堤橫斷面圖，精細(xì)計(jì)算土石方；

d.根據(jù)地質(zhì)縱斷面圖和擋土墻基礎(chǔ)最小深度要求，確定擋土墻的基礎(chǔ)標(biāo)高。沖溝段擋土墻基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)置在基巖上，切勿設(shè)置在碎石層或坡積土層上；

e.結(jié)合路基設(shè)計(jì)標(biāo)高，繪制生成擋土墻平、縱、剖面設(shè)計(jì)圖；

f.因客觀原因未查清，存在潛在風(fēng)險(xiǎn)的，應(yīng)在擋土墻設(shè)計(jì)文件中提出可能造成的工程風(fēng)險(xiǎn)，提前預(yù)警。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文根據(jù)擋土墻施工時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題，結(jié)合施工圖設(shè)計(jì)文件進(jìn)行原因分析，總結(jié)得出山區(qū)公路擋土墻精細(xì)設(shè)計(jì)的解決對(duì)策：

（1）施工圖測(cè)量階段加密測(cè)量擋土墻路段路基橫斷面，測(cè)量擋土墻起訖樁號(hào)路基橫斷面，測(cè)量擋土墻墻址軸線處縱斷面線。

（2）繪制擋土墻墻趾軸線處地質(zhì)縱斷面圖、繪制擋土墻段地質(zhì)橫斷面圖，提供擋土墻計(jì)算相關(guān)參數(shù)，并進(jìn)行工程地質(zhì)調(diào)繪，對(duì)填土后的擋土墻、邊坡、基底的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。

（3）細(xì)化擋土墻起訖點(diǎn)端部設(shè)計(jì)，保證基底位于穩(wěn)定巖層。

按上述對(duì)策能有效解決擋土墻精細(xì)設(shè)計(jì)，提高施工圖設(shè)計(jì)文件質(zhì)量，更好指導(dǎo)施工，為以后山區(qū)公路擋土墻設(shè)計(jì)提供借鑒。