山区公路挡土墙防护结构优化设计与应用

2020-09-10苗继承

智能建筑与工程机械 2020年10期

摘要：边坡是公路工程的一种结构形式，在山区公路工程建设及后期通车运营过程中，由于边坡失稳造成财产损失和人员伤亡的例子屡见不鲜。为了做好边坡防护工作，挡土墙得到广泛应用。基于此，本文在全面了解山区公路特点的基础上，阐述了挡土墙防护结构优化设计的方法和步骤，并依托具体案例，探讨了山区公路挡土墙防护结构优化设计要点[1]。

关键词：山区公路;挡土墙;防护设计

中图分类号：U417.11 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2020）10-0000-00

0 引言

目前，我国公路路网基本完善，公路建设规模不断扩大，越来越多公路项目向偏远山区进发，这不仅是社会经济发展所需，更是推进山区经济发展的必要条件。当前路基边坡失稳破坏问题是山区公路建设最常见问题，严重时甚至会出现路基整体滑移，进而导致道路无法修复，危害工程安全。为稳定公路边坡，工程建设者进行了大量研究，挡土墙作为边坡病害治理的重要方式，如何达到其最佳防护效果成为当前关键问题。为此，只有做好山区公路挡土墙防护结构优化设计，才能使边坡治理更加科学化、合理化[2]。

1 山区公路的特点

地势陡峭、高差大、灾害频发、交通不畅是山区的主要特点，由于这些特点的存在增加了山区公路建设的难度，为了防止地基失稳、山体滑坡等灾害往往会设置挡土墙进行有效防护。因此，挡土墙在山区公路防护中极为常见，且作用显著，究其原因在于2点，第一，受山区地形特点影响，施工中必定会大填大挖，产生大量土石方工程，为了有效控制工期，减少对环境的影响，在地基稳固方面采用挡土墙效果良好。第二，施工中很可能会影响山区公路边坡的稳定性，产生大量不安全因素，挡土墙的应用可以增强边坡稳定性，解决安全隐患问题。每个工程的施工条件不同，所选用的防护措施也不尽相同，在防护当中形成了大量挡土墙类型，比如重力式挡墙、衡重式挡土墙、钢筋混凝土扶壁式挡土墙等等。受施工工艺、材料选用、工期长短、经济指标等因素影响，每种类型的挡土墙其特定适用范围也存在很大区别。因此，在山区公路防护工程当中，不仅要考虑地形的特殊性，还要根据工程具体情况，选择合适的挡土墙结构形式和尺寸，作为设计人员，必须深入分析和掌握山区公路防护施工特点，提高防护工程质量，减少边坡的灾害发生[3]。

2 挡土墙防护结构优化设计的方法和步骤

边坡防护设计一般是通过具有丰富经验的技术人员结合以往类似工程的处治措施，同时综合考虑项目所处地质地形及自然环境等因素，通过计算、分析及对比论证所确定的最终设计方案。

在挡土墙防护结构优化设计时，第一步，要采用科学、有效的方法对项目的各种影响因素进行分析，并根据影响条件的限制拟定设计方案，借助于优化工具进行设计优化处理。第二步，在几种方案当中通过对比分析其经济性、安全性等指标，选择出最合理、可靠、安全及经济的防护措施，即所有边坡防护工程治理方案都必须建立在详细的勘察资料前提下，并通过稳定性计算，确定具体的处治措施。表1为挡土墙防护结构优化设计的主要步骤。

3 工程概况

在山区公路建设中，挡土墙设计是确保公路建设安全顺利进行的关键，为此，本文结合某具体案例，对山区公路挡土墙防护结构优化设计问题进行分析。某山区公路K123+000～K123+220段右侧与山为邻，又高又陡，开挖之后很可能出现大面积滑坡现象，为了保障边坡稳固，必须进行外侧填方。但是本路段的左侧又临近河道，为了避免河道被填方施工影响，必须进一步加强路基稳定性。基于此，本文提出了重力式挡土墙（5m高）施工方案，以期达到收缩边坡、稳定路基的目的[4]。

4 山区公路挡土墙防护结构优化设计要点

4.1 挡土墙结构型式的确定

本路段长220m，但沿线斜坡崩坡体积分布较广，且量大。厚度范围为2～25m。经地质勘察结果显示，本路段土体力学性质差，承载力不足。因此，为了稳固路基，决定采用重力式挡土墙防护方案，提高地基承载力。根据现场实际情况和设计要求，可设置一至三级路堤墙，在路堤墙设置前，需先对边坡填方加压之后的稳定性进行测算，根据滑坡传递系数法的计算模型进行测算，若计算安全系数不满足要求，说明边坡处于失稳状态，这种情况下，支挡结构可采用抗滑挡土墙、桩板墙。反之，则采用重力式路堤墙。根据上述原则与挡土墙高度要求确定：（1）上墙墙背坡度为1﹕0.3～1﹕0.7;（2）下墙墙背倾斜坡度为1﹕0.1～1﹕0.2;（3）面坡坡度为1﹕0.1。

汽车荷载以公路-1级为准，利用填方高度对各部分尺寸进行计算。为了达到地基承载力要求，可结合勘察结果，采用“换填砂砾+扩大基础”的基础形式。在由于本路段左侧临河，部分地段地下水丰富，为了保证防护施工效果，可进行横向支撑渗沟设计，从而迅速排除挡墙底部的地下水，避免在地下水长期作用下，影响基础的稳定性。

4.2 挡土墙结构设计验算

根据工程实际情况，在挡土墙结构设计验算中，首先要掌握基本参数，比如墙身尺寸、墙后填土容重等等。同时，还要验算挡土墙的稳定性、容许应力、地基应力等内容。所得结果如表2所示。

4.3 挡土墙布设

（1）横向布设。挡土墙设计时，必须综合考虑墙高、填料类型、地基性质等因素，在墙身断面处、最大墙高位置等选点，并将其作为设计依据，从而确定基础形式、埋设深度等。

（2）垂直布设。在挡土墙长度确定之后，可对挡土墙、路基等结构的连接方法进行确定。根据本工程要求，在桥台连接时，可设置隔墙，从而避免挡土墙和桥台等连接处的缝隙溢出回填料。

（3）沉降缝和伸缩缝布设。在挡土墙设计中，当墙趾地面较陡时，可将挡土墙的基底设计为小于5%的垂直坡。若存在岩石地基，可沿垂直方向进行台阶设计，从而减少工程量。此外，还要确定泄水孔等参数，比如间距、数量等[5]。

5 结语

综上所述，交通建设是经济发展的先行官，改善山区交通条件，才能进一步推进山区经济发展。然而，山区公路建设并非易事，其会涉及到特殊路基、高填方路基、深挖路堑、特殊防护措施等内容，受地形地势、水文等多种因素制约，山区公路设计难度较大。因此，本文开展山区公路挡墙防护结构优化设计研究具有重要意义[6]。

參考文献

[1]魏汾.山区公路挡土墙设计与施工的研究[J].山西建筑，2018，44（11）：158-160.

[2]李锐.山区公路重力式挡土墙设计要点分析[J].山西建筑，2018，44（6）：147-148.