公路工程挡土墙设计

徐海波

摘要：随着城市化的不断发展，我国公路建设也在不断的发展。为了更好的设计出更加完美的公路，本文主要针对公路工程建设中的挡土墙进行了一系列的深入分析和研究，并提出了一些在设计挡土墙时需要考虑的设计要点。

关键词：公路工程；挡土墙；设计

在公路的建设中，挡土墙发挥着十分重要的作用。建设宽广的且质量水平优良的公路，不仅需要精良的施工技术，还需要挡土墙对公路的支撑与保护。接下来本文将对挡土墙的作用、分类等进行详细的介绍。

一、挡土墙在公路工程中的作用

在公路工程中，经常会出现挡土墙的身影，挡土墙不仅可以支承路基填土或者山坡土体，还可以防止填土和土体变形失去稳定性，阻挡墙后土体坍塌等。一般挡土墙的作用主要表现在以下几个方面：

（一）可以使路基更加稳定，避免路基边坡或基地的滑动；

（二）可以收缩填土的坡脚，减少填土的数目；

（三）可以减少占地的面积进而减少拆迁；

（四）还可以保护临近的建筑物等；

（五）可以减少水流对路基的冲刷；

（六）可以压缩河床的面积，尽量少占据库容。

二、挡土墙的分类

（一）重力式擋土墙

重力式挡土墙的一般应用比较广泛，可应用于铁路、公路、水利等领域，它依靠墙体本身的重量来抵抗土体所带来的压力，因此，它的尺寸较大、占地面积也比较大。由于它的有效高度相对比较小，一般不超过12m，因而在一些地形比较特殊的地段就不能够发挥其特有的优势，不易于施工机械化的实行。重力式挡土墙的分类有很多，根据其墙背的形状可分为仰斜式挡土墙、俯斜挡土墙、横重式挡土墙和凸形折线挡土墙，重力式挡土墙一般会由石砌或者是混凝土等材料建造成简单的梯形状。它有着能够就地取材、施工起来比较方便、经济效果比较好的优点。

（二）悬臂式挡土墙

悬臂式挡土墙是由墙身、墙趾板和墙踵板构成的用在挡土高度比较高的土坡上面的一种轻型支挡构筑物，一般墙体高度不超过5m，适宜用在石料比较稀缺和地基的承载能力比较低的填方路段。它有着结构尺寸小、自重较轻的优点。

（三）锚杆式挡土墙

锚杆式挡土墙一般是由钢筋混凝土板和锚杆构成的轻型支档结构物，通过锚固在岩土层里面的锚杆的拉力来承载土体侧压力。锚杆式挡土墙一般分为两类——柱板式和壁板式，一般用于路堑墙，可用于抗滑，它可采用肘柱式或板壁式的单级或多级墙，其每一级的高度都应小于8m，且在多级墙的上下墙体之间应设置宽度大于2m的平台，锚杆式挡土墙有着结构质量轻、提高劳动生产率的优点。

（四）加筋土挡土墙

加筋土挡土墙是由填土、拉带及镶面砌块组成的柔性结构物，通过在土中加入拉筋使得土体更加稳固，适用于比较平坦的且宽敞的填方路段，在高速公路或一级公路的设计时，墙的高度应小于12米，在二级或者二级以下的公路设计时，其墙高应小于20米，根据其外轮廓的形式可分为单面式、双面式和台阶式加筋土挡土墙，也可按照其断面的结构形式分为矩形、正梯形、倒梯形、和锯齿形的加筋土挡土墙。加筋土挡土墙有着造型美观、节约占地面积的优点。

（五）桩板式挡土墙

桩板式挡土墙是一般由钢筋混凝土桩以及挡土板构成的良好的地震结构物，适宜用于侧压力比较大的加固地段，比如地震区的路堑、路堤支挡或者滑坡等特殊地段，挡土墙的高度可以比较大，按照其结构形式可分为重力式挡土墙和轻型挡土墙。桩板式挡土墙有着构造简单、施工比较方便的优点。

三、选取适当的挡土墙的形式

首先，应对当地的地理情况、材料的供应以及投资情况进行深入的调查与分析，然后对挡土墙的形式进行合理的选择。根据上述的具体分析，可以因地制宜，选择适于当地环境的挡土墙。

四、挡土墙建筑材料的选择

在确定好挡土墙的形式之后，接下来就应该对挡土墙的建筑材料进行选择了，同样的，首先应该对当地环境特点进行考察，在选取材料时，根据其特点进行合理化的分析，针对其地质条件、气候特点等综合因素，选取适宜当地条件的材料，一般选取自然山石作为材料，石材和贴面材料的协调统一的搭配，构成了挡土墙的细部美感。在冻土区，要选择与之抗衡的耐寒性材料，在大风区，要选择质地均匀且不易被风化的石料。选择好材料后，一定要针对选择好的材料进行一系列的验算，比如受力程度和荷载能力的改变。

五、提升挡土墙稳定性

在设计挡土墙时，首先要通过有关土压力的理论和公式计算出作用在墙背上的土压力的大小，计算土压力的大小主要采用库仑土压力理论。然后根据已经给出的条件设计好土墙的横截面积的大小，接下来，对已经拟定好大小的挡土墙进行一系列的验算，一般要对地基的承载力、墙身的强度和稳定性进行验算，一般验算地基承载力的方法类似于在一般偏心荷载作用下的基础计算方法，而墙身的强度的验算须根据不同的材料来进行计算，验算最为复杂的是墙身的稳定性，在验算稳定性时，不仅要验算抗倾覆稳定性，而且还要验算抗滑移稳定性，抗倾覆稳定性的验算用公式p=2（F+G）。/3la。若验算不满足要求，则须推翻重新设计挡土墙的截面大小，以此类推，直至满足条件为止。

六、挡土墙的设计因素的分析

（一）全面的进行受力分析

不同类型的挡土墙，不仅仅形式不相同，它们的受力情况也大不相同，外在的附加的荷载力也不相同。所以在不同的情况下，要进行合理的对挡土墙的周边进行分析，将其所要承受的各种压力和荷载力的因素考虑在内，比如土压力或者水的大小以及附加荷载力的大小。挡土墙结构承受的土压力有三种——静止土压力、主动土压力和被动土压力，三种土压力当中，最小的是主动土压力，其次是静止土压力，最大的是被动土压力，同时，它的位移也最大。在计算荷载力时，应先确定挡土墙墙背填料摩擦角的大小，然后确定车辆荷载和人群荷载的作用。这样可以尽量避免在挡土墙建成之后因受力不均而引发严重的后果。

（二）准确的进行指标的取值

在确定指标和参数的时候，比如稳定性安全系数或是安全性系数的可靠性指标，要尽可能的对现场的情况进行调查和分析，并在不断的查阅资料和实验的基础上或是在已有工程经验的情况下进行确定。

（三）合理选择墙身材料

在选择挡土墙的墙身材料时，首先应考察当地的实际条件，然后根据当地的环境特点，进行挡土墙墙身材料的合理选择，比如在冻土或浸水区时，应选择具有耐冻性能和抗腐蚀性能的材料。而在选择砌筑挡土墙的石料时，应选用结构比较密实且质地均匀不容易被风化的硬质石料，必须注意的是，该石料的抗压强度必须大于30MPa。

（四）设置齐全的排水设施

为了疏干挡土墙后面的土体，防止地面和地下水下渗，在设计挡土墙时必须设置齐全的排水设施。首先应对当地的雨季雨量以及挡土墙后面的汇水面积进行合理分析，然后对挡土墙的排水走向进行合理设计，为了防积水的冲刷，应该合理设置泄水孔的数量、间隔和尺寸，一般泄水孔上下交错设置，最下面的泄水孔应该高出地面，保证泄水孔顺利出水。在泄水孔的材料选择时也要因地制宜，使其能够不受其他的环境因素的影响。在渗水量大的时候，可以在挡土墙上增设渗沟，将水排到挡土墙外面。

（五）设置规范的沉降缝和伸缩缝

为了避免由于挡土墙沉降不均使得挡土墙裂开的情况发生，在设计挡土墙时，应根据当地的地理条件以及地质的变化情况，对挡土墙的沉降缝进行合理的设计。根据地基和地形情况，对路段进行分段继而确定沉降缝和伸缩缝的位置，一般，沉降缝间隔10m～15m，宽2cm～3cm。在填塞沉降缝时，应该选择具有弹性的材料沿挡土墙的内、外、顶三侧进行填充，比如沥青麻絮、沥青竹绒和涂有沥青的木板等，其填充的深度应小于15cm。沉降缝的端面须整齐、方正，沉降缝的基础和涵身不得上下交错。

七、小结

在挡土墙的设计过程中，一定要首先针对环境、地质等进行实地考察和分析，然后对挡土墙进行受力分析继而选择合适的挡土墙形式，并对相应的数值和指标进行准确的测定，接着对建筑材料进行选择和严格的把关，最后在挡土墙的结构中设置一些设施，以便对挡土墙更好的保护和管理。

参考文献：

[1]刘许锋.重力式挡土墙设计与计算在公路工程中的应用[J].建筑技术开发，2017，44（12）：110-111.

[2]丁鵬飞.扶壁式挡土墙在公路工程设计中的应用[J].交通世界，2016（01）：28-29+39.

[3]张艳光.公路工程挡土墙设计浅析[J].公路交通科技（应用技术版），2015，11（04）：45-47.

（作者单位：中交铁道设计研究总院有限公司东北分公司）