公路工程擋土墻設計

徐海波

摘要：隨著城市化的不斷發展，我國公路建設也在不斷的發展。為了更好的設計出更加完美的公路，本文主要針對公路工程建設中的擋土墻進行了一系列的深入分析和研究，并提出了一些在設計擋土墻時需要考慮的設計要點。

關鍵詞：公路工程；擋土墻；設計

在公路的建設中，擋土墻發揮著十分重要的作用。建設寬廣的且質量水平優良的公路，不僅需要精良的施工技術，還需要擋土墻對公路的支撐與保護。接下來本文將對擋土墻的作用、分類等進行詳細的介紹。

一、擋土墻在公路工程中的作用

在公路工程中，經常會出現擋土墻的身影，擋土墻不僅可以支承路基填土或者山坡土體，還可以防止填土和土體變形失去穩定性，阻擋墻后土體坍塌等。一般擋土墻的作用主要表現在以下幾個方面：

（一）可以使路基更加穩定，避免路基邊坡或基地的滑動；

（二）可以收縮填土的坡腳，減少填土的數目；

（三）可以減少占地的面積進而減少拆遷；

（四）還可以保護臨近的建筑物等；

（五）可以減少水流對路基的沖刷；

（六）可以壓縮河床的面積，盡量少占據庫容。

二、擋土墻的分類

（一）重力式擋土墻

重力式擋土墻的一般應用比較廣泛，可應用于鐵路、公路、水利等領域，它依靠墻體本身的重量來抵抗土體所帶來的壓力，因此，它的尺寸較大、占地面積也比較大。由于它的有效高度相對比較小，一般不超過12m，因而在一些地形比較特殊的地段就不能夠發揮其特有的優勢，不易于施工機械化的實行。重力式擋土墻的分類有很多，根據其墻背的形狀可分為仰斜式擋土墻、俯斜擋土墻、橫重式擋土墻和凸形折線擋土墻，重力式擋土墻一般會由石砌或者是混凝土等材料建造成簡單的梯形狀。它有著能夠就地取材、施工起來比較方便、經濟效果比較好的優點。

（二）懸臂式擋土墻

懸臂式擋土墻是由墻身、墻趾板和墻踵板構成的用在擋土高度比較高的土坡上面的一種輕型支擋構筑物，一般墻體高度不超過5m，適宜用在石料比較稀缺和地基的承載能力比較低的填方路段。它有著結構尺寸小、自重較輕的優點。

（三）錨桿式擋土墻

錨桿式擋土墻一般是由鋼筋混凝土板和錨桿構成的輕型支檔結構物，通過錨固在巖土層里面的錨桿的拉力來承載土體側壓力。錨桿式擋土墻一般分為兩類——柱板式和壁板式，一般用于路塹墻，可用于抗滑，它可采用肘柱式或板壁式的單級或多級墻，其每一級的高度都應小于8m，且在多級墻的上下墻體之間應設置寬度大于2m的平臺，錨桿式擋土墻有著結構質量輕、提高勞動生產率的優點。

（四）加筋土擋土墻

加筋土擋土墻是由填土、拉帶及鑲面砌塊組成的柔性結構物，通過在土中加入拉筋使得土體更加穩固，適用于比較平坦的且寬敞的填方路段，在高速公路或一級公路的設計時，墻的高度應小于12米，在二級或者二級以下的公路設計時，其墻高應小于20米，根據其外輪廓的形式可分為單面式、雙面式和臺階式加筋土擋土墻，也可按照其斷面的結構形式分為矩形、正梯形、倒梯形、和鋸齒形的加筋土擋土墻。加筋土擋土墻有著造型美觀、節約占地面積的優點。

（五）樁板式擋土墻

樁板式擋土墻是一般由鋼筋混凝土樁以及擋土板構成的良好的地震結構物，適宜用于側壓力比較大的加固地段，比如地震區的路塹、路堤支擋或者滑坡等特殊地段，擋土墻的高度可以比較大，按照其結構形式可分為重力式擋土墻和輕型擋土墻。樁板式擋土墻有著構造簡單、施工比較方便的優點。

三、選取適當的擋土墻的形式

首先，應對當地的地理情況、材料的供應以及投資情況進行深入的調查與分析，然后對擋土墻的形式進行合理的選擇。根據上述的具體分析，可以因地制宜，選擇適于當地環境的擋土墻。

四、擋土墻建筑材料的選擇

在確定好擋土墻的形式之后，接下來就應該對擋土墻的建筑材料進行選擇了，同樣的，首先應該對當地環境特點進行考察，在選取材料時，根據其特點進行合理化的分析，針對其地質條件、氣候特點等綜合因素，選取適宜當地條件的材料，一般選取自然山石作為材料，石材和貼面材料的協調統一的搭配，構成了擋土墻的細部美感。在凍土區，要選擇與之抗衡的耐寒性材料，在大風區，要選擇質地均勻且不易被風化的石料。選擇好材料后，一定要針對選擇好的材料進行一系列的驗算，比如受力程度和荷載能力的改變。

五、提升擋土墻穩定性

在設計擋土墻時，首先要通過有關土壓力的理論和公式計算出作用在墻背上的土壓力的大小，計算土壓力的大小主要采用庫侖土壓力理論。然后根據已經給出的條件設計好土墻的橫截面積的大小，接下來，對已經擬定好大小的擋土墻進行一系列的驗算，一般要對地基的承載力、墻身的強度和穩定性進行驗算，一般驗算地基承載力的方法類似于在一般偏心荷載作用下的基礎計算方法，而墻身的強度的驗算須根據不同的材料來進行計算，驗算最為復雜的是墻身的穩定性，在驗算穩定性時，不僅要驗算抗傾覆穩定性，而且還要驗算抗滑移穩定性，抗傾覆穩定性的驗算用公式p=2（F+G）。/3la。若驗算不滿足要求，則須推翻重新設計擋土墻的截面大小，以此類推，直至滿足條件為止。

六、擋土墻的設計因素的分析

（一）全面的進行受力分析

不同類型的擋土墻，不僅僅形式不相同，它們的受力情況也大不相同，外在的附加的荷載力也不相同。所以在不同的情況下，要進行合理的對擋土墻的周邊進行分析，將其所要承受的各種壓力和荷載力的因素考慮在內，比如土壓力或者水的大小以及附加荷載力的大小。擋土墻結構承受的土壓力有三種——靜止土壓力、主動土壓力和被動土壓力，三種土壓力當中，最小的是主動土壓力，其次是靜止土壓力，最大的是被動土壓力，同時，它的位移也最大。在計算荷載力時，應先確定擋土墻墻背填料摩擦角的大小，然后確定車輛荷載和人群荷載的作用。這樣可以盡量避免在擋土墻建成之后因受力不均而引發嚴重的后果。

（二）準確的進行指標的取值

在確定指標和參數的時候，比如穩定性安全系數或是安全性系數的可靠性指標，要盡可能的對現場的情況進行調查和分析，并在不斷的查閱資料和實驗的基礎上或是在已有工程經驗的情況下進行確定。

（三）合理選擇墻身材料

在選擇擋土墻的墻身材料時，首先應考察當地的實際條件，然后根據當地的環境特點，進行擋土墻墻身材料的合理選擇，比如在凍土或浸水區時，應選擇具有耐凍性能和抗腐蝕性能的材料。而在選擇砌筑擋土墻的石料時，應選用結構比較密實且質地均勻不容易被風化的硬質石料，必須注意的是，該石料的抗壓強度必須大于30MPa。

（四）設置齊全的排水設施

為了疏干擋土墻后面的土體，防止地面和地下水下滲，在設計擋土墻時必須設置齊全的排水設施。首先應對當地的雨季雨量以及擋土墻后面的匯水面積進行合理分析，然后對擋土墻的排水走向進行合理設計，為了防積水的沖刷，應該合理設置泄水孔的數量、間隔和尺寸，一般泄水孔上下交錯設置，最下面的泄水孔應該高出地面，保證泄水孔順利出水。在泄水孔的材料選擇時也要因地制宜，使其能夠不受其他的環境因素的影響。在滲水量大的時候，可以在擋土墻上增設滲溝，將水排到擋土墻外面。

（五）設置規范的沉降縫和伸縮縫

為了避免由于擋土墻沉降不均使得擋土墻裂開的情況發生，在設計擋土墻時，應根據當地的地理條件以及地質的變化情況，對擋土墻的沉降縫進行合理的設計。根據地基和地形情況，對路段進行分段繼而確定沉降縫和伸縮縫的位置，一般，沉降縫間隔10m～15m，寬2cm～3cm。在填塞沉降縫時，應該選擇具有彈性的材料沿擋土墻的內、外、頂三側進行填充，比如瀝青麻絮、瀝青竹絨和涂有瀝青的木板等，其填充的深度應小于15cm。沉降縫的端面須整齊、方正，沉降縫的基礎和涵身不得上下交錯。

七、小結

在擋土墻的設計過程中，一定要首先針對環境、地質等進行實地考察和分析，然后對擋土墻進行受力分析繼而選擇合適的擋土墻形式，并對相應的數值和指標進行準確的測定，接著對建筑材料進行選擇和嚴格的把關，最后在擋土墻的結構中設置一些設施，以便對擋土墻更好的保護和管理。

參考文獻：

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（作者單位：中交鐵道設計研究總院有限公司東北分公司）