公路路基擋土墻防護設(shè)計及施工方法

楊美汪

（中國公路工程咨詢集團有限公司,北京 100089）

0 引言

通過公路路基擋土墻的設(shè)置，有效支撐路基填土或山坡土體，以防變形、坍塌，從而為車輛通行提供安全保障。擋土墻的設(shè)計及施工水平均要得到保障，如此才可發(fā)揮出擋土墻的應(yīng)用優(yōu)勢[1]。為此，有必要加強探討，明確擋土墻設(shè)計及施工的關(guān)鍵要點，促進擋土墻建設(shè)工作的有效開展。

1 擋土墻的類型及適用范圍

按使用場合的不同，擋土墻分為多種形式，如下：

（1）路肩墻：墻頂位于路肩，通常建設(shè)于陡山坡處，此類構(gòu)造物的建設(shè)能夠收縮坡腳，由于結(jié)構(gòu)尺寸得到優(yōu)化，可避免過量侵占農(nóng)田的問題，同時維持路基的穩(wěn)定性，豎直式和仰斜式擋土墻多在該處應(yīng)用。

（2）路堤墻：建設(shè)位置在路堤邊坡處，主要適用于場地受限的工程場景中，對防止陡坡路堤下滑有重要的作用，豎直式和仰斜式擋土墻多在該處應(yīng)用。

（3）路塹墻：建設(shè)在路塹邊坡處，其作用在于降低邊坡高度、減少開挖量，對施工現(xiàn)場的生態(tài)環(huán)境較為友好。若現(xiàn)場的地質(zhì)條件較差，在設(shè)置路塹墻后還可起到阻止山體滑坡的效果，附斜式和折線式多在該處應(yīng)用，見圖1。

圖1 重力式擋土墻

（4）山坡墻：建設(shè)在山坡上，具有支承作用，用于穩(wěn)定可能坍塌的覆蓋層土體，以免其滑落。

（5）浸水擋土墻：通常建設(shè)在沿河路堤處，結(jié)構(gòu)尺寸調(diào)整方面，重點對坡腳做收縮處理，以此來削弱水流沖刷作用。

2 公路路基擋土墻的作用

2.1 對路基與周圍建筑的保護作用

以往路基施工中易由于防護不當(dāng)導(dǎo)致周邊建筑受損，不利于工程正常施工和周邊建筑的穩(wěn)定使用。通過路基擋土墻的建設(shè)，在提高路基結(jié)構(gòu)性能的同時實現(xiàn)對周邊建筑的有效防護，避免建筑結(jié)構(gòu)受損。由于現(xiàn)場異常狀況的減少，施工可按照計劃有條不紊地進行，施工質(zhì)量也將有所提高[2]。

2.2 對公路交通的安全保護作用

公路工程應(yīng)具有耐久性，以便滿足長期的交通運行要求。路基施工質(zhì)量對公路耐久性有顯著的影響，穩(wěn)定可靠的路基可降低路面產(chǎn)生不均勻沉降的概率，保證車輛的平穩(wěn)通行。路基施工中，擋土墻屬于重要部分，建設(shè)擋土墻將在一定程度上維持路基內(nèi)部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，保障公路的正常使用。

3 公路路基擋土墻的設(shè)計原則

路基擋土墻的建設(shè)規(guī)模較大，合理的設(shè)計是有效施工的關(guān)鍵，也是充分發(fā)揮出擋土墻對道路保護功能的重要前提。在現(xiàn)代化的公路建設(shè)中，路基擋土墻的建設(shè)除了考慮經(jīng)濟效益外，還需充分兼顧社會生態(tài)環(huán)境保護需求，實現(xiàn)公路建設(shè)事業(yè)的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的保護。因此，在路基擋土墻的設(shè)計中必須以安全、可靠、生態(tài)為基本的原則，確保設(shè)計出的方案能夠有效落實到位，以便發(fā)揮出擋土墻應(yīng)有的應(yīng)用優(yōu)勢。

4 公路路基擋土墻設(shè)計

4.1 工程概況

在某公路改擴建工程中，擋土墻屬于重點建設(shè)對象。設(shè)計人員高度重視擋土墻的設(shè)計，綜合考慮沿線地貌、地形、水文等自然條件，遵循因地制宜、安全可靠、生態(tài)環(huán)保等基礎(chǔ)原則，開展路基擋土墻的設(shè)計工作?，F(xiàn)場勘察結(jié)果顯示，項目建設(shè)現(xiàn)場的地質(zhì)條件復(fù)雜，地基土缺乏均勻性，需富有針對性地進行設(shè)計，保證路基擋土墻設(shè)計方案具有可行性。

4.2 設(shè)計重點

（1）擋土墻構(gòu)造設(shè)計。墻背俯斜坡度以1∶0.25~1∶0.4為宜，仰斜坡度以1∶0.25~1∶0.3為宜，上墻墻背俯斜坡度控制在1∶0.25~1∶0.45，具體需要根據(jù)墻身的高度和強度兩方面做靈活的控制，保證坡度參數(shù)具有適用性。

墻面坡度的設(shè)置需要考慮到墻背坡度的情況，兩項參數(shù)需保持協(xié)調(diào)；墻趾處地形坡度也是參數(shù)設(shè)計中不容忽視的對象，根據(jù)規(guī)律，隨著地形坡度的增加，墻背坡度對墻高的影響越顯著。若地面地形平緩，坡度可放緩，較陡峻時則以1∶0.05~1∶0.20較為合適。在參數(shù)協(xié)調(diào)控制方式下，仰斜式墻面坡度與墻背坡度需保持一致，或是在條件允許時小幅度緩于墻背坡度。根據(jù)墻面形式的不同做針對性的考慮，對于衡重式墻面，可設(shè)置為1∶0.05的坡度。

（2）擋土墻基礎(chǔ)埋置深度的設(shè)計。土質(zhì)基礎(chǔ)，埋深不小于1 m，存在凍結(jié)現(xiàn)象并且凍結(jié)深度在1 m以上時，需要重點處理的是凍結(jié)線以下0.25 m的區(qū)域，對該部位做換填處理，可選擇不凍脹材料。對于設(shè)置在不凍脹土層的基礎(chǔ)，在控制埋深時無須過多地考慮凍深，換言之，此時凍深對埋深的制約性較弱?；A(chǔ)為硬質(zhì)巖石地基時，設(shè)置的擋墻基礎(chǔ)所處位置應(yīng)規(guī)劃在風(fēng)化層以下的區(qū)域。若工程現(xiàn)場存在清除難度較大的厚風(fēng)化層，宜將基礎(chǔ)設(shè)在風(fēng)化層中[3]。

4.3 擋土墻材料及結(jié)構(gòu)的設(shè)計

（1）擋墻墻體用C20片石混凝土施工成型，路肩擋土墻頂部用C30混凝土施工。

（2）毛石間分層有序排列，為使毛石有足夠的穩(wěn)定性，統(tǒng)一按照大面向下、小面向上的方式設(shè)置。毛石間存在部分空隙，該處用混凝土填充密實。毛石的強度等級不小于MU30，應(yīng)同時滿足堅硬、潔凈、未風(fēng)化、無裂縫的要求。

（3）按要求將透水管埋設(shè)到位，注重防護，以免水泥漿進入管內(nèi)。

（4）分段砌筑擋土墻，單段長度以10~15 m為宜，具體視現(xiàn)場施工條件做靈活的調(diào)整。局部地基性狀高度存在變化，在該處設(shè)沉降縫，寬度控制在2 cm，縫內(nèi)填塞瀝青麻筋。

（5）墻后填料的內(nèi)摩擦角Φ≥35°，填筑夯實作業(yè)安排在混凝土強度達(dá)到70%以上時進行，此時的墻體更具穩(wěn)定性。

（6）為減小水侵蝕問題，施工前采取地面排水措施，經(jīng)過排水處理后使地面及坡面保持干燥的狀態(tài)。此外，考慮到擋土墻耐久性的要求，施工后及時設(shè)置坡頂及坡底排水體系。

（7）針對部分地基承載力不足的情況，或是現(xiàn)場施工揭示的地質(zhì)條件不符合工程要求時，均及時與建設(shè)單位、設(shè)計單位等相關(guān)主體取得聯(lián)系，就實際情況加以協(xié)商，生成更適應(yīng)于現(xiàn)場實際條件的變更方案。

5 路基擋土墻施工

5.1 石砌施工

（1）施工準(zhǔn)備。從現(xiàn)場施工條件出發(fā)，制定科學(xué)可行的設(shè)計方案；全面檢查腳手架、跳板等各類施工設(shè)施，要求結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；準(zhǔn)備石砌施工所需的材料，進場時安排檢驗。

（2）堆放順序。臺階堆放屬于重要環(huán)節(jié)，在臺階樁的施工中，有必要適時設(shè)置伸縮縫或沉降縫。工程施工采取分層荷載的方式時，于路面轉(zhuǎn)角部位的面石處施工，再對該部分做飾面處理，提升表觀質(zhì)量。

（3）施工要求。為保證石砌結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性，在選材時優(yōu)先選用平坦同時尺寸較大的砌塊。

5.2 厚路肩護墻施工

建設(shè)位置安排在路肩處，具體作業(yè)要點如下：

（1）基坑的開挖。以機械為主、人工為輔的方案開挖基坑。開挖前，先測放邊線、中線，設(shè)定樁標(biāo)，結(jié)合工程開挖要求標(biāo)記出具體的開挖深度和高程。正式開挖時，先啟用挖掘機，高效開挖至設(shè)計標(biāo)高以上30 cm的位置，再由人工完成剩余部分的開挖作業(yè)，此方案能夠同時兼顧開挖高效性和開挖進尺精準(zhǔn)性的要求，以免出現(xiàn)超挖現(xiàn)象。開挖期間，現(xiàn)場作業(yè)人員加強對基底的檢查，確定具體的寬度和高度，根據(jù)實際情況采取控制措施，以保證開挖尺寸的合理性。

（2）基底的處理。擋墻地基承載力不足時，先針對擋墻基底做加強處理，使其維持穩(wěn)定。基底處理至設(shè)計標(biāo)高后，對基底做夯實處理，直至實測密實度超過90%為止。于底部鋪設(shè)碎石墊層，用于提升基底的摩擦力，鋪設(shè)完成后用打夯機夯實，使鋪設(shè)部位有足夠的密實性。此后，測量頂面高程，根據(jù)測量結(jié)果安排墊層的混凝土澆筑作業(yè)。

（3）模板的安裝。取鋼模板，先詳細(xì)檢查鋼模板，完成形態(tài)修整、表面雜物清理等相關(guān)準(zhǔn)備工作。于鋼模板外側(cè)設(shè)置方木，形成外襯結(jié)構(gòu)，向四周的墻壁設(shè)鋼管，發(fā)揮出支撐的作用，維持墻壁的穩(wěn)定性，內(nèi)部則設(shè)拉桿。墻身模板材料選用的是厚度為1.2 cm的竹膠板，橫向布設(shè)方木，作為加勁肋。側(cè)模安裝時，用φ16 cm的螺栓定位，螺栓布設(shè)間距統(tǒng)一控制在80 cm，螺栓穿孔采用內(nèi)徑20 cm的PVC管。模板拼裝成型后，旋緊螺栓，使其保持緊固的狀態(tài)。向模板拼縫部位粘貼海綿條，增強該處的嚴(yán)密性，防止漏漿。

（4）混凝土的澆筑。分部依次進行，其中擋土墻基礎(chǔ)一次澆筑到位，墻身分三段有序施工?；炷翝仓?，先對底層混凝土做鑿毛處理，使新澆筑的混凝土與底層穩(wěn)定結(jié)合。在基礎(chǔ)的混凝土澆筑過程中，設(shè)滑槽入模。分層澆筑，單層厚度約為30 cm，每完成一層的混凝土澆筑后隨即采取振搗措施，提升混凝土的密實性。振搗作業(yè)人員注重防護，避免出現(xiàn)過振或漏振的情況。

5.3 公路路基擋土墻防護施工要點

擋土墻基礎(chǔ)的施工效果對擋土墻的穩(wěn)定性有顯著影響，擋土墻基礎(chǔ)開挖后應(yīng)安排檢驗，評估基礎(chǔ)具備的承載性能是否達(dá)到要求，避免由于軟弱地基的出現(xiàn)導(dǎo)致?lián)跬翂Σ痪鶆虺两?、開裂。遇到松軟地面時，及時將現(xiàn)場情況完整匯報給設(shè)計師、業(yè)主等，從現(xiàn)場實際情況出發(fā)，采取擠壓、換填或是其他的應(yīng)對措施，改善地基的受力狀態(tài)，提高承載性能，為擋土墻的穩(wěn)定性提供保障。同時，擋土墻基礎(chǔ)的摩擦系數(shù)應(yīng)達(dá)到要求，目的在于提升結(jié)構(gòu)的防滑性能。埋深應(yīng)得到控制，埋深較淺時基礎(chǔ)穩(wěn)固性欠佳，易影響擋土墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

地下水或地表水易對擋土墻造成水侵蝕作用，加劇墻體的受損，墻后方的土由于水的侵入達(dá)到飽和狀態(tài)，穩(wěn)定性減弱。墻體被凍結(jié)后，結(jié)構(gòu)形態(tài)出現(xiàn)異常，受力性能降低。而縱觀現(xiàn)狀，部分施工單位在擋土墻的施工中并未充分關(guān)注到排水設(shè)施的建設(shè)，由于水侵蝕現(xiàn)象未得到及時的解決，易誘發(fā)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)問題。在擋土墻的排水施工中，須根據(jù)各區(qū)特點做針對性的分析。通常，設(shè)計擋土墻僅考慮主力系統(tǒng)的作用，洪泛區(qū)應(yīng)兼顧附加力帶來的影響，地震區(qū)需根據(jù)當(dāng)?shù)氐卣鹳Y料評估擋土墻受到地震作用時的狀況。設(shè)計的排水設(shè)施需要具備高效排水的能力，將水侵蝕作用降到最低，保證擋土墻的穩(wěn)定性。

擋土墻背回填時，填料的性質(zhì)對回填效果具有影響，應(yīng)優(yōu)先選擇透氣性較佳的填料。膨脹土和淤泥在擋土墻背回填中缺乏適用性，原因在于水滲透性較差，對水較為敏感，干燥環(huán)境中收縮脫水干裂，形態(tài)發(fā)生變化，剝離后墻；遇水后快速膨脹并趨于軟化，水難以被高效排出，加筋土擋墻所受的壓力明顯偏高，在高強度的外部作用下墻體有爆裂的可能，或是擋土墻發(fā)生整體滑動乃至傾覆，嚴(yán)重影響施工質(zhì)量并威脅到人員的人身安全。因此，須妥善選用回填材料，用試驗結(jié)果論證是否具有可行性，再有效回填。

6 擋土墻施工監(jiān)測

加強施工監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷擋土墻的施工質(zhì)量監(jiān)測方法，如下：

（1）水平位移監(jiān)測：于擋土墻的頂部埋設(shè)斜側(cè)管，布設(shè)間距統(tǒng)一按30 m予以控制。為使測斜管有足夠的穩(wěn)定性，其埋入中風(fēng)化巖層的深度需達(dá)到2 m。經(jīng)過水平位移監(jiān)測后，判斷擋土墻變形對周邊建筑物的影響。

（2）垂直位移監(jiān)測：沿邊坡方向布設(shè)觀測點，間距控制在15~20 m，必要時做適度的加密處理。此外，在坡底沿道路方向按相同的間距依次布設(shè)測點。

（3）支護結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測：測點布設(shè)間距控制在15~20 m，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷支護結(jié)構(gòu)的變形程度，據(jù)此評估支護結(jié)構(gòu)是否具有可行性。

（4）地表裂縫監(jiān)測：監(jiān)測對象指的是擋墻坡頂超過1.5倍邊坡高度的區(qū)域，經(jīng)過監(jiān)測后判斷地表的裂縫情況，若有異常的裂縫，隨即采取控制措施，阻止裂縫的發(fā)展。

（5）監(jiān)測頻率。施工前，安排2次初始位移值的監(jiān)測工作（連續(xù)進行）；施工期間，監(jiān)測頻率調(diào)整為每2個星期1次；經(jīng)過擋土墻施工后，降低監(jiān)測頻率，以每1~2個月安排一次監(jiān)測較為合適。監(jiān)測頻率無明確的限定，可根據(jù)實際狀況做靈活的調(diào)整，例如現(xiàn)場存在暴雨天氣或某些極端情況時，需要增加監(jiān)測次數(shù)，及時掌握最新的情況。此外，監(jiān)測期間的各項數(shù)據(jù)均要得到全面的采集與記錄，作為反映實際狀況的重要依據(jù)。

7 結(jié)語

綜上所述，擋土墻的合理設(shè)計對于維持公路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、保障出行安全有重要的意義。作為設(shè)計人員，需要遵循因地制宜的原則，根據(jù)實際情況選擇適宜的擋土墻結(jié)構(gòu)形式，再注重對各處結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的優(yōu)化；施工期間，嚴(yán)格依據(jù)要求將各項建設(shè)工作落實到位，同時做好監(jiān)測與分析，采取動態(tài)化控制措施，最終順利建成公路路基擋土墻。