预制拼装式箱形重力式挡土墙的应用分析

孙可君

(杭州市市政工程集团有限公司，浙江 杭州 310012)

在实际施工建设过程中，往往应用预制拼装式箱型重力式挡土墙进行施工，这种挡土墙能够结合施工现场环境调整具体方案，实现预制拼装，一方面满足施工建设需要，另一方面则可以实现施工建设的快速化，同时减少施工人员以及场地的需要，实现良好的建设效果和经济效益。

1 预制装配式箱形重力式挡土墙设计方案

预制装配式结构在实际施工建设过程中得到广泛应用，这是因为这种结构对相关资料的消耗较低，同时能够达到一个较快的施工建设速度，而且建设过程对周围自然环境不会产生严重破坏，还可以达到良好的整体施工建设质量，因此能够取得良好的经济效益、生态效益和社会效益。

1.1 概念设计

本次研究中为了满足实际施工建设需要，充分结合MSE挡土墙和SRW挡土墙的结构体系特点，并发挥重力式挡土墙的实践应用优势，得到预制拼装式箱型重力式挡土墙，该挡土墙由三部分构成，分别是标准箱的预制构件、底部箱型预制构件以及对应的预制底板。结合实际需要按照榫接方式进行有效连接，从而得到一种新型挡土墙，也就是预制装配式箱型重力式挡土墙。

在这个设计中，底部的预制构件能够有效强化其抗倾覆性能，而且在实际应用过程中还可以根据需要对其尺寸进行调节和改变，有效满足对应施工现场需要。

预制底板可以用于地基承载力较弱的情况下，能够增加对应挡土墙的整体接触面积；还可以根据需要对构件的位置进行调整，并选择对应材料进行填充。

经过针对性设计和建设，得到具有良好实用效果的预制装配式挡土墙，其优点主要包括：

施工操作简便，能够简化施工流程，同时还可以有效保证整体施工质量，确保施工过程中取得良好效果；施工周期短，施工效率得到有效提高，而且在施工过程中还可以快速有效形成对边坡的安全防护；预制拼装式箱型重力式挡土墙在施工建设过程中，可以使用现场的土石方作为填料，简单易行，而且能够实现资源的有效利用，降低整体施工成本；挡土墙建设完成以后，可以在上部种植相关的植物，实现良好的绿化效果，避免对周围自然环境造成严重污染，达到美化环境的效果，实现良好的生态效益。

1.2 结构基本参数拟定

为了满足实际施工建设需要，要针对挡土墙的各种参数进行设计和确定，具体包括挡土墙宽度、高度，以及墙趾宽度及其高度。在设计参数的过程中，要注意满足以下要求。

(1)预制构件的连接部位不会出现错动，而且不会受到破坏；

预制构件的连接假定为不会发生相对错动，且不会破坏；

(2)计算墙背填土压力的时候，一般按照库伦理论进行计算。同时需要确保整体结构的参数满足相关施工规范和要求。本次研究中，分别从墙背压力对具体高度的影响进行分析，确定挡土墙在实际施工建设过程中需要满足的抗滑移性能和抗倾覆性能，分析填土土质及其相应摩擦角对整体高度的影响，分析截面宽度与墙趾宽度对比稳定性方面的变化。

2 预制装配式箱形重力式挡土墙破坏模式研究

2.1 数值分析模型的建立

本次研究主要针对以下尺寸的挡土墙，其具体规格如下：墙高8.0 m，墙宽2.2 m，底部墙趾宽度0.4 m，高度0.5 m，挡土墙底板厚度0.3 m，宽度3.0 m；墙体背后山坡距离墙趾1 m，山坡倾斜度为55，为了确保挡土墙不会受到影响，建立对应的计算模式。

分析计算挡土墙的模型时，针对具体网格的划分，一般按照自适应控制划分法进行，在实践过程中要注意各种因素如剪切过程中的耗散、总体耗散、墙体应变、塑型乘数等；针对模型边界的确定，一般选择标准模式，能够实现针对不同水平方向实现对应的约束效果。

分析过程中，需要确保以下基本条件：土体满足mohr-coulomb准则；挡土墙变形破坏情况属于平面应变问题；挡土墙变形过程中一般不受到地下水的作用；挡土墙的墙背保持竖直状态，墙后填土能够达到表面水平效果；挡土墙墙身为整块刚体。

2.2 分析工况

本次分析中，地基土土质保持不变，在此基础上针对不同土质的墙背填土进行分析，在此基础上使用极限分析法对挡土墙整体结构的破坏情况进行分析。

2.3 破坏模式分析结果

(1)T模式

分析结果显示，T模式，三种工况下，剪切耗散的分布特点具有内在一致性，均表现为从墙底部超墙趾移动；需要注意的是，当墙背填土处于可塑状态以及密砂状态，剪切耗散在发生过程中，到达土层表面最终形成一个整体性的剪切耗散散面；当墙背填土转变为中密砂，剪切耗散延伸未达到土层表面时，这种情况下墙背土体的剪切耗散表现为从墙趾向墙背扩散。

(2)RB模式

RB模式下剪切耗散从墙趾处向下扩散，而且存在一定的差异，其中一部分向挡墙前方土面延伸，另一部分向墙踵延伸形成闭合环形。其破坏特点呈现倾覆的破坏趋势。

分析结果显示，当墙背土整体越柔软，往往受到的破坏也更加严重；进一步分析发现，RB模型下挡土墙整体结构出现的倾覆破坏更加严重。

3 工程应用

3.1 工程背景

本文选取南方某市境内S204线K279+798.000～K279+816.000的路基边坡修复工程作为实际应用案例。修复边坡长度为18 m。

3.2 挡土墙设计

该修复路段挡土墙墙高8.2 m，采用仰斜式结构。其主要参数见表1。

表1 参数一览表

3.3 应用效果

这一工程在施工过程中仅仅持续三天，就实现了通车效果。分析发现，施工过程中，预制块需要实施起吊、安装等工序，本次施工过程中每一标准预制块的这些施工程序仅仅需要5 min，因此从整体上来看，本次施工时间得到有效缩短。另一方面，为了准确掌握挡土墙后续使用效果和性能，需要对挡土墙相关数据进行监测，具体包括对于位置的压力、墙体变形情况等。经过监测，发现本次施工过程中，挡土墙墙后压力变化控制在一定范围内，墙体变形也控制在有效范围内，均不影响挡土墙正常使用。这一结果充分说明，挡土墙整体稳定性和安全性良好，具有优良的使用效果。

4 结 论

挡土墙在使用过程中能够实现良好效果，整体施工效率得到有效提高，能够在较短时间内实现通车，具有良好实用价值。挡土墙的应用，可以满足因为水毁出现问题的边坡的修复需求，不仅如此，在完成相关施工以后，还可以在相应位置实施植被绿化功能，从而达到良好的生态效果，实现经济效益、生态效益的双赢。