預制拼裝式箱形重力式擋土墻的應用分析

孫可君

(杭州市市政工程集團有限公司，浙江 杭州 310012)

在實際施工建設過程中，往往應用預制拼裝式箱型重力式擋土墻進行施工，這種擋土墻能夠結合施工現場環境調整具體方案，實現預制拼裝，一方面滿足施工建設需要，另一方面則可以實現施工建設的快速化，同時減少施工人員以及場地的需要，實現良好的建設效果和經濟效益。

1 預制裝配式箱形重力式擋土墻設計方案

預制裝配式結構在實際施工建設過程中得到廣泛應用，這是因為這種結構對相關資料的消耗較低，同時能夠達到一個較快的施工建設速度，而且建設過程對周圍自然環境不會產生嚴重破壞，還可以達到良好的整體施工建設質量，因此能夠取得良好的經濟效益、生態效益和社會效益。

1.1 概念設計

本次研究中為了滿足實際施工建設需要，充分結合MSE擋土墻和SRW擋土墻的結構體系特點，并發揮重力式擋土墻的實踐應用優勢，得到預制拼裝式箱型重力式擋土墻，該擋土墻由三部分構成，分別是標準箱的預制構件、底部箱型預制構件以及對應的預制底板。結合實際需要按照榫接方式進行有效連接，從而得到一種新型擋土墻，也就是預制裝配式箱型重力式擋土墻。

在這個設計中，底部的預制構件能夠有效強化其抗傾覆性能，而且在實際應用過程中還可以根據需要對其尺寸進行調節和改變，有效滿足對應施工現場需要。

預制底板可以用于地基承載力較弱的情況下，能夠增加對應擋土墻的整體接觸面積；還可以根據需要對構件的位置進行調整，并選擇對應材料進行填充。

經過針對性設計和建設，得到具有良好實用效果的預制裝配式擋土墻，其優點主要包括：

施工操作簡便，能夠簡化施工流程，同時還可以有效保證整體施工質量，確保施工過程中取得良好效果；施工周期短，施工效率得到有效提高，而且在施工過程中還可以快速有效形成對邊坡的安全防護；預制拼裝式箱型重力式擋土墻在施工建設過程中，可以使用現場的土石方作為填料，簡單易行，而且能夠實現資源的有效利用，降低整體施工成本；擋土墻建設完成以后，可以在上部種植相關的植物，實現良好的綠化效果，避免對周圍自然環境造成嚴重污染，達到美化環境的效果，實現良好的生態效益。

1.2 結構基本參數擬定

為了滿足實際施工建設需要，要針對擋土墻的各種參數進行設計和確定，具體包括擋土墻寬度、高度，以及墻趾寬度及其高度。在設計參數的過程中，要注意滿足以下要求。

(1)預制構件的連接部位不會出現錯動，而且不會受到破壞；

預制構件的連接假定為不會發生相對錯動，且不會破壞；

(2)計算墻背填土壓力的時候，一般按照庫倫理論進行計算。同時需要確保整體結構的參數滿足相關施工規范和要求。本次研究中，分別從墻背壓力對具體高度的影響進行分析，確定擋土墻在實際施工建設過程中需要滿足的抗滑移性能和抗傾覆性能，分析填土土質及其相應摩擦角對整體高度的影響，分析截面寬度與墻趾寬度對比穩定性方面的變化。

2 預制裝配式箱形重力式擋土墻破壞模式研究

2.1 數值分析模型的建立

本次研究主要針對以下尺寸的擋土墻，其具體規格如下：墻高8.0 m，墻寬2.2 m，底部墻趾寬度0.4 m，高度0.5 m，擋土墻底板厚度0.3 m，寬度3.0 m；墻體背后山坡距離墻趾1 m，山坡傾斜度為55，為了確保擋土墻不會受到影響，建立對應的計算模式。

分析計算擋土墻的模型時，針對具體網格的劃分，一般按照自適應控制劃分法進行，在實踐過程中要注意各種因素如剪切過程中的耗散、總體耗散、墻體應變、塑型乘數等；針對模型邊界的確定，一般選擇標準模式，能夠實現針對不同水平方向實現對應的約束效果。

分析過程中，需要確保以下基本條件：土體滿足mohr-coulomb準則；擋土墻變形破壞情況屬于平面應變問題；擋土墻變形過程中一般不受到地下水的作用；擋土墻的墻背保持豎直狀態，墻后填土能夠達到表面水平效果；擋土墻墻身為整塊剛體。

2.2 分析工況

本次分析中，地基土土質保持不變，在此基礎上針對不同土質的墻背填土進行分析，在此基礎上使用極限分析法對擋土墻整體結構的破壞情況進行分析。

2.3 破壞模式分析結果

(1)T模式

分析結果顯示，T模式，三種工況下，剪切耗散的分布特點具有內在一致性，均表現為從墻底部超墻趾移動；需要注意的是，當墻背填土處于可塑狀態以及密砂狀態，剪切耗散在發生過程中，到達土層表面最終形成一個整體性的剪切耗散散面；當墻背填土轉變為中密砂，剪切耗散延伸未達到土層表面時，這種情況下墻背土體的剪切耗散表現為從墻趾向墻背擴散。

(2)RB模式

RB模式下剪切耗散從墻趾處向下擴散，而且存在一定的差異，其中一部分向擋墻前方土面延伸，另一部分向墻踵延伸形成閉合環形。其破壞特點呈現傾覆的破壞趨勢。

分析結果顯示，當墻背土整體越柔軟，往往受到的破壞也更加嚴重；進一步分析發現，RB模型下擋土墻整體結構出現的傾覆破壞更加嚴重。

3 工程應用

3.1 工程背景

本文選取南方某市境內S204線K279+798.000～K279+816.000的路基邊坡修復工程作為實際應用案例。修復邊坡長度為18 m。

3.2 擋土墻設計

該修復路段擋土墻墻高8.2 m，采用仰斜式結構。其主要參數見表1。

表1 參數一覽表

3.3 應用效果

這一工程在施工過程中僅僅持續三天，就實現了通車效果。分析發現，施工過程中，預制塊需要實施起吊、安裝等工序，本次施工過程中每一標準預制塊的這些施工程序僅僅需要5 min，因此從整體上來看，本次施工時間得到有效縮短。另一方面，為了準確掌握擋土墻后續使用效果和性能，需要對擋土墻相關數據進行監測，具體包括對于位置的壓力、墻體變形情況等。經過監測，發現本次施工過程中，擋土墻墻后壓力變化控制在一定范圍內，墻體變形也控制在有效范圍內，均不影響擋土墻正常使用。這一結果充分說明，擋土墻整體穩定性和安全性良好，具有優良的使用效果。

4 結 論

擋土墻在使用過程中能夠實現良好效果，整體施工效率得到有效提高，能夠在較短時間內實現通車，具有良好實用價值。擋土墻的應用，可以滿足因為水毀出現問題的邊坡的修復需求，不僅如此，在完成相關施工以后，還可以在相應位置實施植被綠化功能，從而達到良好的生態效果，實現經濟效益、生態效益的雙贏。