博深高速公路擋土墻設計

李勇泉

1 概述

擋土墻在路基設計中具有不可替代的作用。隨著應用的越來越廣泛，擋土墻結(jié)構(gòu)形式也日新月異，包括重力式擋墻、衡重式擋墻、加筋土擋墻、懸臂式擋墻、扶臂式擋墻、錨桿擋墻、土釘墻、樁板墻、氣泡輕質(zhì)土路堤等。如何針對復雜的地形地質(zhì)條件，選擇合理有效的擋土墻形式地基和處理措施，做到安全、經(jīng)濟、有效、合理是設計中的重點和難點。本文以粵湘高速公路博羅—深圳段SJ-2合同段為例，詳細介紹了在復雜的地形地質(zhì)條件下，如何進行擋土墻類型的選擇和優(yōu)化設計。

該合同段路線全長34.3 km，地形地質(zhì)條件復雜，約有6 km路基位于斜陡坡地帶，同時部分路段穿過城鎮(zhèn)，為了節(jié)約修建橋梁帶來的昂貴費用，沿線大量采用了擋土墻作為路基防護結(jié)構(gòu)。擋土墻總長約3.1 km，包括路肩墻、路堤墻與漿砌片石護腳等。

2 地質(zhì)情況

沿線地層從石炭系到第四系均有廣泛分布，巖層以灰?guī)r、砂巖、泥巖等沉積巖組為主，第四系主要為沿現(xiàn)代河流谷地和湖泊分布的砂礫、砂、粉砂、黏土、淤泥、泥炭層以及沿坡地分布的殘坡積粉砂、黏土等。路線地貌包括中低山、丘陵、山塘水庫和河流谷地，其中以丘陵地區(qū)分布面積最大，面積約占46%。地勢總體上北高南低，公路中軸線多與山地、谷地斜交。

3 擋土墻設計

3.1 衡重式路肩(路堤)擋土墻

對于填方路基，由于放坡受限、少占農(nóng)田或者地面橫坡較陡需收縮坡腳以及減少土石方回填數(shù)量等原因，需要設置路肩墻。如果地面橫坡陡峻，一般采用衡重式路肩墻，以有效降低建在斜坡上擋土墻的高度，從而達到降低土石方回填和減少圬工數(shù)量的目的。衡重式擋土墻上下墻高之比為4∶6，上墻墻背俯斜，坡度采用 1∶0.3;下墻墻背仰斜，坡度采用 1∶0.25;面坡坡度 1∶0.05，路堤墻可根據(jù)墻頂填土高度設置防滑凸榫，墻體厚度根據(jù)擋土高度來確定。由于本項目擋墻較高，最高9 m，根據(jù)擋土墻的受力性能，考慮到便于施工質(zhì)量的控制，墻體均采用C15片石混凝土砌筑，并采用換填碎石墊層以滿足基底地基容許承載力的要求。

3.2 加筋土擋土墻

加筋擋土墻是一種具有一定柔性和變形適應能力的支擋結(jié)構(gòu)，它與傳統(tǒng)的重力(衡重)式擋土墻以自重等因素抵抗墻后土壓力來保持自身穩(wěn)定不同，加筋擋土墻是通過筋帶和填土之間的摩擦作用，改善土體的變形條件和提高土體的工程性能，從而達到加固、穩(wěn)定土體的目的。同時，加筋擋土墻還具有以下優(yōu)點:墻面板垂直砌筑，節(jié)約用地;施工便利，造價低廉;造型美觀，便于綠化;柔性結(jié)構(gòu)，對變形適應能力強，抗震性能優(yōu)良。

K53+660～K53+715段為省道S359跨線橋橋改路段，左側(cè)填方邊坡高20.9 m，直接放坡將侵入已有道路，并且坡腳距離已有北通道很近，不便于對所侵占道路進行改路，考慮到坡腳范圍地勢平坦，同時避免高大擋墻對視覺的沖擊，采用加筋土擋土墻收縮坡腳。

本段路堤擋墻墻頂填土高度16 m，結(jié)構(gòu)采用階梯路堤式加筋陡坡結(jié)構(gòu)，分階高度3 m，臺階寬度1 m。基礎置于基巖上，現(xiàn)澆混凝土條形基礎，預制安裝鋼筋混凝土空心墻面塊體;加筋材料采用防老化高強土工格柵;填料就近采用開山土(碎石土)，不可用高液限土。每個臺階頂利用空心墻面塊體進行綠化，種植藤蔓植物或灌木等。

3.3 L形鋼筋混凝土擋土墻

L形鋼筋混凝土擋土墻是懸臂式鋼筋混凝土擋土墻的一種變異形式，廣泛應用于市政與交通建設，其優(yōu)點為:基礎埋深淺，開挖基坑擾動小;可預制吊裝，施工便捷;墻體直立面坡，收縮坡腳效果顯著。

LB匝道起點～LBK0+252.6為填方路基，由于該段路基左側(cè)放坡會侵占北通道行車道，而右側(cè)存在一條埋深約1 m的地下水管，距離路肩最近僅2.5 m，放坡將覆蓋既有地下管線，道路改線已不現(xiàn)實;若設置一般重力式(衡重式)擋墻，開挖基坑及墻后夯實過程亦難免破壞地下管線，因此該段填方路基兩側(cè)均采用L形鋼筋混凝土擋土墻。

本段路肩擋土墻最大高度為4.6 m，墻身采用C30鋼筋混凝土澆筑，墻背與面坡均為直立澆筑，基底為已建成北通道路基(見圖1)，開挖表土后承載力滿足200 kPa的要求，墻身高于3.0 m可設置碎石土墊層以提高承載力。

3.4 輕質(zhì)土路堤懸臂式擋土墻

排榜樞紐立交G匝道從GK0+600開始并入已建成排榜樞紐立交A匝道，G匝道的建設即為A匝道路基路面右側(cè)的加寬擴建。為減小對重要管線的擾動破壞，該段路基加寬采用氣泡混合輕質(zhì)土填筑，使用澆筑片石混凝土擋土墻支擋，并在墻腳砌筑漿砌片石護腳。

氣泡輕質(zhì)土的主要特性是容重遠小于一般的填土(通常為普通填土的1/3)，強度和容重可在應用范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)，具有低滲透性和低透水性，施工便捷高效且可直立填筑;這些特性，決定了氣泡混合輕質(zhì)土作為擴建路基，不僅可降低基底附加應力、減少總沉降、提高路堤穩(wěn)定性及降低新路基對舊路基的影響，同時直立填筑尚可節(jié)省大量用地。輕質(zhì)土路堤凝結(jié)后能直立，因此作用于擋土墻上的土壓力幾乎可以忽略不計，擋土墻在此主要起抗傾覆的作用;漿砌片石護腳保證擋土墻墻趾埋深，主要起抗滑移的作用。

本段路基先按照1∶0.75坡率開挖已有A匝道邊坡，澆筑片石混凝土擋土墻并砌筑漿砌片石護腳，待擋土墻墻身強度達到要求后，鋪設碎石墊層，然后澆筑輕質(zhì)土路堤，最后進行輕質(zhì)土頂板與路面拼接施工(見圖2)。

3.5 挖方路基擋土墻

為保證已有B匝道路基穩(wěn)定與安全通暢運行，該段路基設計方案為開挖已有B匝道邊坡，開挖階段設置臨時支護，并澆筑挖方擋土墻，擋土墻基礎為原B匝道壓實路基，承載力滿足250 kPa的要求。

本路段按照土層編號順序以1∶0.2的坡率對B匝道路基邊坡進行開挖，第一層全路段一次性開挖，下部土體分層跳槽開挖，每開挖一層立即對開挖面進行錨桿防護并掛網(wǎng)噴漿，開挖到H匝道路面標高且錨桿注漿強度達到80%后，再進行擋墻基礎開挖并立即進行擋墻墻身施工。錨桿支護應按設計規(guī)定分層、分段開挖，做到隨時開挖，隨時支護，在上層作業(yè)面的錨桿砂漿強度達到要求以前，不得進行下一層土的開挖，嚴禁邊壁出現(xiàn)超挖或造成邊壁土體松動等破壞。同時要求在旱季施工，并且施工期間對已建B匝道施工側(cè)封閉半個車道，讓通行車輛臨時行駛遠離開挖側(cè)硬路肩。

綜合本文所述，提出以上幾類擋墻的適用范圍:1)衡重式擋土墻適用范圍較廣，一般用于放坡受限制處，墻趾處橫坡不大于1∶2，墻高一般不大于 10.0 m，且對地基承載力要求較高，常須配合碎石墊層使用;2)加筋擋土墻是一種新型面板式擋土墻，造型美觀，適用于地勢平坦且對綠化景觀或抗震要求有較高要求的地區(qū)，對地基承載力要求較高;3)L形鋼筋混凝土擋土墻是一種輕型擋土墻，坡面直立，對地基承載力要求相對較低，施工開挖少，適用于市政道路以及有重要管線埋置區(qū)域;4)輕質(zhì)土路堤對減少沉降以及拼接差異沉降有顯著效果，常應用于橋頭路基填筑與道路加寬拼接;5)挖方路基擋土墻需考慮噴錨臨時支護，適用于無法繞避且需要對臨近重要構(gòu)筑物進行邊坡開挖的區(qū)域，施工過程中需要做好所開挖邊坡的監(jiān)測工作，以保障施工與構(gòu)筑物的安全。

4 結(jié)語

作為設計人員必須對場地工程地質(zhì)條件有清楚的認識，結(jié)合場地的實際地形地質(zhì)條件，進行多方面的綜合考慮，才能做到設計的安全、經(jīng)濟、合理和有效，在進行擋土墻設計時合理地選擇擋土墻的類型，以保證路基穩(wěn)定，同時工程投資不至浪費。

[1] 粵湘高速公路博羅至深圳段SJ-2合同段兩階段施工設計第二冊[R].廣州:廣東省公路勘察規(guī)劃設計院有限公司，2008.

[2] JTG D30-2004，公路路基設計規(guī)范[S].

[3] JTG F10-2006，公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S].

[4] 中交第二公路勘察設計研究院有限公司.公路擋土墻設計與施工技術(shù)細則[M].北京:人民交通出版社，2008.