淺談重力式擋墻的系統設計

李慧

(唐山市交通勘察設計院有限公司，河北唐山 063000)

淺談重力式擋墻的系統設計

李慧

(唐山市交通勘察設計院有限公司，河北唐山 063000)

結合省道京建公路、承栗公路的地質、工期及沿線環境等情況，介紹了擋土墻設計的類型、整體構思、形式選擇、驗算設計等。

擋土墻;養護改造;設計

0 引言

省道京建、承栗公路唐山段是溝通河北唐山和承德兩大重要地級市的主要道路，在地區路網中的地位極其重要。京建公路和承栗公路位于燕山山脈南麓中段，公路路徑地貌多為山地及丘陵地貌，地形起伏較大;河流較多，各河多為山溪性河流，受季節性影響較大。本文結合設計項目闡述重力式擋土墻在山區公路改造中的應用及設計。

1 擋土墻類型

按照擋土墻的結構形式與特點[1]，可分為重力式、衡重式、懸壁式、扶壁式、加筋土式、錨桿式、錨定板式和樁板式等;按照擋土墻設置位置，路基擋土墻可分為路堤墻、路肩墻和路塹墻。其中，重力式擋土墻按墻背常用線形，可分為仰斜式、垂直式、俯斜式、凸折式、衡重式和臺階式等。

2 設計概要

2.1 整體構思

京建、承栗公路由三級公路升級改造為二級公路時需要優化道路平、縱、橫等各方面。為減少填方收縮邊坡，克服地形限制，減少拆遷及新增占地面積，避免路基侵占河道等，在路段適當位置設置擋土墻。根據道路的平面和縱斷面、地形、用地指標、造價等方面對工程設計進行綜合考慮。首先確定需要設置擋墻段落;其次選定擋墻的形式，進行擋墻斷面尺寸驗算設計，排水設計;進而繪制擋墻平面圖、縱斷面圖，編制路基防護工程數量表。

2.2 擋墻形式選擇

(1)京建公路K211+795～K211+855段:此段路線左側依山，右側沿河，填方較高，約10 m左右。為避免大量填方以及侵占河道，并進行工程經濟多方面比較，設置仰斜式路堤墻。

(2)承栗公路K40+730～K41+840段:基本上為右側依山，左側沿河，且左側路基離河較近，填方不大，水流沖刷嚴重。進行工程經濟多方面比較，設置仰斜式路肩墻。

2.3 擋土墻驗算設計

2.3.1 墻身構造

(1)初步擬定仰斜式路肩墻墻面坡度為1∶0.25，墻背坡度為1∶-0.25，墻底傾斜率為0.2∶1;仰斜式路堤墻墻面坡度為1∶0.25，墻背坡度為1∶-0.2，墻底傾斜率為0.2∶1。

(2)墻頂寬度由設計驗算定。

(3)材料設計。墻身材料應選用結構密實、質地均勻、不易風化且無裂縫的硬質石料，其抗壓強度不低于30 MPa，砂漿選用M10水泥砂漿，采用中砂或粗砂。該項目選用M 10漿砌片石。墻背填土采用滲水性良好的砂性土、碎石土填筑，要求填料內摩擦角不小于35°。

(4)沿路線方向間距每10～15 m設置沉降縫(伸縮縫)，縫寬為20～30 mm。

2.3.2 排水措施

擋土墻的排水極其重要，設計要注重擋土墻的排水設施。排水設施主要有地面排水和墻身排水:(1)地面排水主要為設置排水溝，及時排出地面水;(2)墻身排水主要是為了排除墻后積水，設置梅花形泄水孔，孔眼間距為3 m，孔徑為10 cm，泄水孔向外坡度為3%，最底層泄水孔高出地面0.5 m，并設置反濾包。圖1為擋墻防排水設施。

圖1 擋墻防排水設施(單位:cm)

2.3.3 基礎設計

京建公路和承栗公路大部分地段沿線地質條件較好，承載力較高;局部地區填筑土較厚，承載力不能滿足要求的基礎換填1 m山皮石。同時，基礎埋置深度不小于1 m。

基礎每10～15 m設置沉降縫，縫內填塞瀝青麻絮或瀝青木板等有彈性的材料，沿墻內、外、頂三側填塞，填塞深度不小于15 cm。

2.3.4 擋墻與路堤的連接

擋墻與路堤采用漿砌片石錐坡連接，錐坡坡率為1∶1.5。

2.3.5 擋土墻設計驗算

計算軟件:北京理正巖土計算軟件5.3版。設計驗算步驟:

(1)初擬墻身尺寸。

(2)輸入各物理參數(見表1)。該工程墻身采用漿砌片石，墻后填料為良好的砂性土、碎石土填筑。

表1 擋土墻填料物理參數

(3)輸入坡線土柱，如為路堤墻，可將土柱設為2個，路肩墻可直接設為1個土柱。設置完土柱后，布荷載。該工程選用2004路基規范擋土墻車輛荷載。

(4)基礎為天然基礎，荷載組合系數為1。

以上參數均設置完畢后，便可進行擋土墻驗算，查看結果:土壓力計算、滑動穩定性驗算、傾覆穩定性驗算、地基應力及偏心距驗算、基礎強度驗算、墻底截面強度驗算。

重力式擋土墻規范標準[2]:

(1)抗滑穩定系數要大于1.3;

(2)抗傾覆穩定系數要大于1.5;

(3)基底合力的偏心距，土質地基不大于B/6，巖質地基不應大于B/4。該工程為土質地基，偏心距為B/6。

經驗算后，查看結果，如果滿足《公路路基設計規范》(JTG D30-2004)[2]相關標準，則表示擬定的墻身尺寸合適，但出于經濟考慮，可減小墻頂寬度，進一步驗算。若驗算不滿足規范標準，則重新擬定墻身尺寸(一般情況下修改墻頂寬度為首選)，重復進行驗算，直至驗算符合規范標準，選定斷面尺寸，繪制擋墻斷面大樣圖。

擋墻根據段落應分段進行驗算設計，分段繪制擋墻大樣圖。

2.4 擋墻平面圖、縱斷面繪制

縱斷面圖布置的內容有:擋土墻的起訖點、樁號和墻長;按地基、地形及墻身斷面變化情況進行分段并確定沉降縫的位置及基礎(基底坡度應不大于5%，可做成臺階式);路基高程、墻頂高程、基底高程等。圖2為項目中某段的縱斷面圖。

圖2 擋墻縱斷面圖(單位:cm)

在曲線段和高、長的擋墻，除了繪制縱斷面圖，還要進行平面布置，繪制平面圖，標明擋墻在平面圖中的位置等。

2.5 護欄

為保證安全，擋墻外為懸崖、墻高高于6 m且擋墻連續長度大于20 m、靠近居民點且墻高高于3 m時的路肩墻，墻頂應設置安全防護設施。圖3為項目中墻頂的三種安全設施。

圖3 擋墻安全設施圖(單位:cm)

完成以上幾步，擋墻的設計基本上完成，進而進行擋墻的工程量匯總，編制工程量表。

3 結語

在項目設計中考慮路肩擋土墻或路堤墻設計時，應首先與填方方案進行比較，在相同條件下選用工程經濟可行的方案。

路肩擋土墻或路堤墻可以防止路基邊坡或基底滑動，同時收縮坡腳，減少填方數量，減少拆遷面積。在進行擋墻設計時，當路肩墻與路堤墻的基礎情況相似、墻高和斷面圬工量相近時，應有限選用路肩墻。若在相同條件下，路堤墻的高度或斷面圬工量顯著低時，宜選用路堤墻，必要時應進行經濟技術比較。

[1] 宋進華，張彩利，張雪華，等.路基路面過程[M].北京:人民交通出版社，2006.

[2] JTG D30—2004，公路路基設計規范[S].

U417.1+1

B

1009-7716(2015)11-0043-03

2015-05-27

李慧(1984-)，女，河北唐山人，工程師，從事道路設計工作。