基于GEO5山區(qū)高速公路路肩墻的選型研究

孟定宇，旃 鵬，王曉俊

(云南省交通規(guī)劃設計研究院有限公司，云南 昆明 650041)

0 引 言

山區(qū)高速公路受地形限制，將不可避免地應用支擋結構。常用的支擋結構根據位置的不同，主要分為路塹擋土墻、路堤擋土墻、路肩擋土墻和山坡?lián)跬翂?。路肩擋土墻在工程中，有支擋陡坡路堤下滑、收縮坡腳、減少占地，減少填方量的優(yōu)勢，特別是針對基本農田資源稀缺的山區(qū)，更是極為常用。由于云南山區(qū)地形陡峻，路肩墻主要采用俯斜式和衡重式擋土墻[1，2]。

根據云南省高速公路工程建設經驗，作為路肩墻應用時，俯斜式路肩墻的墻身高度為2～8 m，而衡重式路肩墻墻高的尺寸為3～12 m。因此，3～8 m的墻身存在重疊區(qū)，一般設計人員憑借自己以往的工作經驗和其他項目的應用經驗任意選取，忽略了兩種墻型在應用時的區(qū)別，本文將基于GEO5重力式擋土墻設計模塊的計算結果，結合基底壓應力、抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)、抗滑移穩(wěn)定性安全系數(shù)三大關鍵指標，對云南山區(qū)常用的兩類擋土墻型式進行綜合比選，并提出相關的建議，為山區(qū)公路路肩墻的設計和施工提供參考。

1 擋墻尺寸

云南地區(qū)高速公路常用的俯斜式和衡重式路肩墻的尺寸，如圖1、圖2和表1、表2所示，材料為C20片石混凝土，重度γ=23 kN/m3。

圖1 重力式路肩墻尺寸圖

圖2 衡重式路肩墻尺寸圖

表1 俯斜式路肩墻尺寸

表2 衡重式路肩墻尺寸

2 設計參數(shù)

一般情況下，擋土墻的埋深在1～1.5 m，基本處于土層范圍內。因此，天然地基及土層②按粘性土考慮，土層①為墻背回填土，一般采用碎石土，結合云南山區(qū)的勘察經驗，擬定兩土層設計參數(shù)見表3。荷載主要考慮行車荷載q和主動土壓力，不計墻前被動土壓力，規(guī)范[3]規(guī)定，墻高3～8 m，荷載q從18.35～12.5 kN/m2線性內插，填土角度θ=45°，基底與基底土間的摩擦系數(shù)μ=0.3，結構重要性系數(shù)γ0=1.0(H≤5 m)，γ0=1.05(H>5 m)。

圖3 重力式設計參數(shù)圖

圖4 衡重式設計參數(shù)圖

表3 土層參數(shù)

3 計算結果

根據相關的計算參數(shù)和擋墻尺寸，應用GEO5南京庫侖軟件進行基底壓應力p、抗滑傾覆穩(wěn)定性K0、抗滑移穩(wěn)定性Kc的計算，重力式路肩墻和衡重式路肩墻的計算結果分列于表4、表5。

表4 重力式路肩墻的受力分析結果

表5 衡重式路肩墻的受力分析結果

4 結 論

(1)基于經濟性的考慮，當墻高H>4 m之后，重力式路肩墻的混凝土體積較衡重式路肩墻大。即H≤4 m時，選用重力式擋土墻較為經濟；H>5 m，選用衡重式擋土墻較為經濟。

(2)一般土體的承載力特征值f<200 kPa。由此可見，當墻高H>6 m，應注意基底壓應力和地基承載力的比較。

(3)重力式和衡重式路肩墻中，抗滑移和抗傾覆安全系數(shù)隨擋墻墻高的變化規(guī)律基本一致。重力式路肩墻隨墻高H的增大，抗滑移安全系數(shù)K0和抗滑移安全系數(shù)Kc均增大，衡重式路肩墻隨墻高H的增大，抗滑移安全系數(shù)K0和抗滑移安全系數(shù)Kc的變化范圍基本穩(wěn)定在3～4之間。規(guī)范[3]要求抗滑移安全系數(shù)Kc=1.3，安全系數(shù)抗傾覆K0=1.5，兩種墻型均滿足要求。

(4)綜合經濟性、安全性考慮，路肩墻墻高H<6 m，建議選用重力式路肩墻；墻高H≥6 m，建議選用衡重式路肩墻。