加筋土挡土墙在城市沿河道路中的应用

2020-06-27谢东

建材与装饰 2020年17期

谢东

（中国市政工程中南设计研究总院有限公司湖北武汉 430010）

0 前言

目前，在我国城市道路和公路工程建设中，路基所采用的支护结构大部分为重力式挡土墙，究其原因为施工简易、就地取材。但这种结构具有明显的缺点，具体表现在结构笨重、体积大、造价高。随着人们的生活水平不断提高，精神文明建设不断增强，现代工程结构物不仅需要满足安全性、实用性，还要有景观性。

对于城市沿河道路而言，路基首先应满足防洪的基本要求。大部分沿河道路均采用防洪堤与道路相结合的形式，既能满足交通功能，又能满足防洪功能，还能提供休闲娱乐。

由于沿河地带地势低洼，路基一般为全填方，沿河路基冲刷防护工程的类型主要有植被防护，砌石防护，土工织物，石笼防护，浸水挡土墙，抛石防护和排桩防护等。浸水挡土墙可以适用于流速5-8m/s的河段。

1 工程项目背景

本项目为城市次干路，位于福建省福州市某县城沿河段，全长2000m，道路宽24m，双向4车道，20年一遇防洪水位为191.0m，沿河地面标高在184.0～185.0m之间，根据设计要求，路基除满足技术要求外，还应满足景观休闲功能，拟在道路沿河一侧设置亲水平台，设计标高约为187.0m，满足常水位要求。

本项目沿河地质条件，区域内无大型构造带通过，地表及钻探揭示均未发现有明显的断裂构造，地质构造相对稳定，无活动性断层存在。拟建场地抗震设防烈度为Ⅶ度，基本地震加速度值为0.10g，地震分组为第三组，道路抗震设防类别为丙类。

图1 本项目区位

2 加筋土挡土墙设计要点

本项目大部分为填方，道路设计标高为防洪线以上1m，高程分布在192.0m左右，填方高度达到8m，其中亲水平台设计标高为187.0m，路基边坡设计考虑采用分台阶挡土墙设计，上级台阶采用高5m的加筋土挡土墙，下级亲水平台采用高3m重力式挡土墙，台阶平台设置向外2%的横坡度。本方案设计的特点是，沿河地带水流方向与路线近乎平行，流速不大，下部重力式挡土墙可以满足冲刷的条件。而上部加筋土挡土墙受冲刷概率小，且占地面积小，地基承载力要求低，抗震效果好，边坡直立更加利于景观改造。

加筋土挡土墙主要由面板、筋带、后方填土组成。其中面板、筋带和后方填土三者形成内部稳定结构，上部加筋土挡土墙和下部的重力式挡土墙整体形成外部稳定结构，共同承担上部传递的车辆荷载和土压力。为增加绿化景观，可在面板中预留植被空隙。

2.1 内部稳定计算

加筋土挡土墙内部稳定计算，假定墙体破裂面为折线形，折线以内为自由活动区，折线以外为锚固区。破裂面上部为竖直面，下部为三角区。破裂面上部竖直区域宽度取0.3倍挡土墙高度，下部三角区折线角度按一般重力式挡土墙破裂角考虑，为45°加0.5倍内摩擦角。根据以上2个参数可以得到破裂角形成的折线位置。

加筋土挡土墙内部稳定性计算分为两部分：筋带的抗拉强度验算和全墙抗拔稳定性验算。

不同深度的筋带长度由两部分组成，一部分为活动区长度，一部分为锚固区长度。其中锚固区长度根据筋带上下两个面的摩擦力所能够提供的抗拔力进行计算，筋带活动区的长度可以按公式计算：

式中：H1-破裂角上部的竖直部分长度；H为挡土墙总高度；zi为土层深度；φ-内摩擦角。

全墙抗拔稳定性验算，根据墙体高度采用不同安全系数值。当墙高＜12m时，拉筋产生的摩擦力总和与拉筋承担的总水平拉力总和之比应≥2；当墙高≥12m时，除了满足以上要求外，还应该满足筋带的有效拉力之和与破裂滑动面及上部荷载产生的水平滑动力比值≥1.25。

2.2 外部稳定计算

加筋土挡土墙外部整体抗滑动稳定性计算，可采用圆弧滑动面模型进行计算，其中抗滑动稳定计算系数Ks，可以按公式进行计算（参考公路挡土墙设计与施工技术细则）：

加筋土挡土墙的整体外部稳定性系数应该满足Ks＞1.25的基本要求。

在计算外部整体稳定性时，车辆荷载作用在挡土墙后填土上，会产生附加土压力，可以将车辆荷载换算成等代均布土层厚度h0=q/r，式中：q-汽车荷载产生的附加压力值；r-墙体后方填土的重度。对于汽车荷载产生的附加压力值，根据墙体高度而定，当墙高大于10m时，标准值取10kN/m2，当墙高小于2m时，标准值取20kN/m2，其余高度按内插计算。本方案中上部挡土墙高度为5m，标准值取16.25kN/m2。