解析山区公路挡土墙设计

2016-12-03易清鹏四川公路工程咨询监理公司四川成都610000

低碳世界 2016年31期

易清鹏（四川公路工程咨询监理公司，四川成都610000）

解析山区公路挡土墙设计

易清鹏（四川公路工程咨询监理公司，四川成都610000）

公路挡土墙的作用在于对路基填土或者是山坡土体进行支承，避免填土出现变形失稳的情况。对于山区公路来说，地形条件相对复杂，地势比较陡峭，所以挡土墙得到了更加广泛的应用，所以挡土墙的设计工作对于山区公路建设具有非常重要的作用。本文主要解析山区公路挡土墙设计内容，希望能够对相关人士有一定参考作用。

山区公路；挡土墙；设计

引言

随着我国社会的快速发展，我国公路建设数量和规模都在不断上升。在路基项目建造过程中，挡土墙被大范围的运用在路堤和路堑边坡的支撑方面，能够减小所需土石方的项目量和占地规模，防止水流对路基产生不良影响，另外也被大范围运用在塌方和滑坡等路基病害方面，由此可知在公路施工中，挡土墙发挥着不可忽视的作用。所以要充分分析挡土墙的设计内容，从而提升公路建设质量。

1　挡土墙设计中的基本资料和相关参数

1.1基本资料

在进行挡土墙设计过程中一定要具有下述资料，包括：总体设计资料和构造物一览表、区域性地震勘探报告、相关水文资料、路线平面图、横纵断面图、相关地质情况报告等等。

1.2设计相关参数的选择

（1）墙背填料的物理力学性质选择。在缺少相关实验数据的情况下，对于山岭重丘的二、三级公路挡土墙设计来说，其填料内摩擦角和容重可以按照表1～2来选择。

表1　填料内摩擦角参考值

（2）墙背摩擦角（δ）选择。在选取墙背摩擦角的时候应当依照墙背粗糙水平与排水状况来选择。在山地公路施工中因为排水状况和浆砌片石墙体都比较好，所以墙背摩擦角可以取内摩擦角的1/2。

（3）基底摩擦系数（μ）的选择。重点依据基底的粗糙水平、排水状况和土质情况进行基底摩擦系数选择。

（4）对于地基容许的承载力、建筑材料的容量、砌体的容许应力以及设计强度等要按照相关的设计规范来选取。

2　挡土墙的选型以及布置

2.1挡土墙材料的选取

由于浆砌片石挡土墙具有容易获取材料、施工简单等方面的优势被广泛应用在公路建设当中。在山区公路建设中，石料资源是最为丰富的资源之一，所以在山区公路建设时要采取因地制宜的原则来采用浆砌片石进行建设，这能够很好的满足经济方面以及安全方面的需求。

2.2挡土墙截面形式的确定

按照挡土墙的结构形式和所具有的特点来看，若是挡土墙的高度在5m以下能够运用重力型的挡土墙，如此可以全面发挥方式简单、作业便捷的优势。除此以外，由于山地公路的表面横坡比较而言比较陡，因此如果运用仰斜型的挡土墙便会增高墙高，而且加大断面，进而导致无谓的耗费，而运用俯斜型的挡土墙比较而言是较为科学的，成本较少。唯有在地面坡度较小的路肩墙和路堤墙的状况下才会运用仰斜型挡土墙。若是挡土墙的高度在5m以上并且地基状况优良时，便能够运用衡重型的挡土墙，如此可以大大降低截面，可以节约诸多建材。

2.3挡土墙地点的选取

如果挖方边坡坡度较陡能够运用路堑挡土墙，如此可以一定程度下让路面平缓，能够减少开挖工作量，避免山体均衡被损坏。如果是地质状况不好的话还可以对或许垮塌的山坡土体发挥支持的功能。对于山坡挡土墙而言能够把其设计在基础牢固的地点，墙的高度应当保证墙后和墙顶以上边坡的稳固性。

2.4挡土墙的横、纵向布置

（1）挡土墙的横向布置要选在最大的墙高位置、墙身的断面位置以及基础形式发生变异位置等等，同时也可以选择必须桩号的横断面图上进行。在进行挡土墙设计过程中要按照墙类型、墙高以及地基和填料的性能指标进行，要明确墙身的断面、基础的方式、埋深和排水设备的布设状况等等，另外应设计出挡土墙的横断面图。

（2）挡土墙的垂直布设。首先要明确挡土墙的长度，从而确定出挡土墙与路基亦或其他架构的连接形式。路肩挡土墙端部能够嵌进用石头铺设的路堑中，或者运用锥坡与路堤有效连接。在与桥台衔接的时候，为了防止墙后面的回填土由桥台的后部与挡墙衔接地点的缝隙中流出，要在此处设置隔墙。另外，要按照地基与地形的状况来划分段区，明确伸缩缝和下沉缝所在的地点。在布设挡土墙的时候，如果墙趾地面比较陡峭，那么挡土墙的基底应当做成5个百分点以内的垂直坡。可是假如地基为岩石，那么为了减少开挖施工量能够沿着垂直方向建设为台阶。同时要进行泄水孔位置的布置，主要包括数量、间隔以及尺寸等等。

2.5挡土墙的平面布置

对于类似沿河曲线的较为复杂的挡土墙来说，可以进行水平布设，而且设计出平面图，利用该图来体现挡土墙与路线的平面地点和周围地质等状况，特别是与挡土墙有一定关系的建筑物更应这样。另外沿河挡土墙还应当包括水流流向、河道方向、防护及稳定项目等等。在进行图纸设计时可以标注出简单的说明内容，若是有必要可以单独编写说明书，阐述选取挡土墙计划的缘由，选择挡土墙架构的类别和时间参数等的选取依据、建材和以及施工的注意事项等等。

3　挡土墙的稳定校核以及强度校核

在设置挡土墙的时候务必要保证在经受外部载荷的情况下不会出现墙的移动或者变化，另外应当保证墙身截面有很强的硬度，确保基底的应力不大于地基的荷载力等等。因此在明确了墙身断面方式和大小后要对墙的稳定性和强度进行校核，现阶段挡土墙校核的主要方法为容许应力法。

3.1对于抗滑稳定性的验算

为了确保挡土墙的抗滑稳定性，需要对挡土墙在受到外部作用力的情况下基底所具有的摩擦力抵抗滑移能力进行验算。正常情况下可以按照如下公式进行计算：

（0.9G+γQ1Ey）μ+0.9Gtanα0≥γQ1Ex

其中Ex，Ey表示的是横向和纵向的主动土压力；γQl代表的是主动土压力分项系数；α0表示的是基底的倾斜程度。在设置挡土墙的时候，为了提高其的抗滑稳固性，通常会把基底建造为向内倾斜的方式，进而提升稳固性。通常状况下基层的倾斜度在1：5之内。

3.2对于抗倾覆稳定性的验算

为了保证挡土墙有优良的抗倾覆稳固性，可采用下述方法检验向外转动倾覆的性能。

0.9GZG+γQl（EyZx-ExZy）＞0

其中ZG表示的是墙身基础等合力重心与墙趾的水平距离；Zx表示的是土压力垂直分力作用点距离墙趾的水平距离；Zy表示的是土压力水平分力作用点距离墙趾的垂直距离。在校核挡土墙稳固性时，通常状况下均未核算墙趾前土层对于墙面所造成的被动土压力。

3.3墙体基底应力和偏心距离的校核

3.3.1基础地面的压应力计算

在受到轴心载荷所用时可以按照如下公式计算：p=Nl/A。其中p表示的为基底平均压应力；A表示的为基础宽度情况；N1表示的为每延米作用到基底的总竖向力设计值，Nl=（GγG+γQlEy-W）cosα+γQlEXsinα0，其中Ey表示的为挡土墙背主动土压力的垂直分力情况；EX表示的为挡土墙背主动土压力的水平分力情况；W表示的为低水位的浮力情况。

3.3.2地基承载力抗力值得计算

地基应力的设计值必须要达到地基承载力抗力值方面的要求，并且要满足下述各公式内容：

（1）受到轴向载荷作用时，P≤f，其中p表示的为基底平均压应力；f表示的是地基承载力的抵抗之；

（2）受到偏心载荷组作用时，P≤1.2f；

（3）对于地基承载力抗力值得规定如下：若是挡土墙的基础宽度在3m以上，或者是埋置深度在0.5m以上时，地基的承载力抗力值可以按照下述公式进行计算（不包括岩石地基）：f=fk+k1γl（b-3）+k2γ2（h-0.5），其中f表示的为地基承载应力抗力值；fk表示的为地基承载应力的标准值；对于b值来说，若是基础底面宽度在3m之下可以取3m，若是在6m之上可以取6m；h表示的为基础底面的埋置深度；k1，k2表示的是承载力的修正系数；γ1表示的为基底下持力层上土的天然重度值；γ2表示的为基础底面之下不同土层的加权平均重度值；

（4）如果不符合以上各式的计算条件或者是计算所得到的结果为f≤1.2f时，那么可以按照公式f=1.1fk来直接确定出地基承载力的抗力值；

（5）F值可按照不同形式的载荷组合进行提升，其提升系数在1.0～1.5之间；

（6）若是偏心距e≤0.333倍的基础底面宽度时，那么地基的承载应力抗力值可以按照土的抗剪强度来进行确定。