曲線形擋土墻設(shè)計計算及工程實用性研究

王之光

（河北銳馳交通工程咨詢有限公司 050021）

曲線形擋土墻設(shè)計計算及工程實用性研究

王之光

（河北銳馳交通工程咨詢有限公司 050021）

本文闡述了山嶺區(qū)V形沖溝高填方路基工程特性，并對V型沖溝高填方路基擋土墻受力特點進(jìn)行了分析。介紹了V型沖溝高填方路基擋土墻的幾何設(shè)計，對高填方路基擋土墻受力進(jìn)行計算，并結(jié)合工程實例對曲線型擋土墻的應(yīng)用效果進(jìn)行評價。

0 緒論

今年來，我國交通建設(shè)事業(yè)蓬勃發(fā)展，再加國家宏觀政策的調(diào)整，西部大開發(fā)戰(zhàn)略被提上日程，高速公路的建設(shè)不斷向西部偏遠(yuǎn)山嶺重丘區(qū)轉(zhuǎn)移。礙于西部特殊地勢條件限制高速公路選線，將不可避免的出現(xiàn)高填方路基以及深挖方路塹，出現(xiàn)很多V形沖溝，而V形沖溝下的高填方路基的邊坡失穩(wěn)又必然會對高速公路的正常運行造成或輕或重的影響。因此，有必要對V型沖溝地形條件下的高填方路基的穩(wěn)定性加強研究，提出適宜的擋土墻以降低山區(qū)公路造價。

1 V形沖溝高填方路基特點

西部山嶺重丘區(qū)V型沖溝填筑的路堤普遍較高，一般都在20-40m之間，也有填高超過40m的，復(fù)雜的地質(zhì)條件使得V型沖溝處路基的施工要比一般地質(zhì)條件下的路基施工困難的多，工程造價也相對較高。由于復(fù)雜地形因素的影響，在進(jìn)行路基沉降和穩(wěn)定性分析時更加困難。所謂V字型沖溝，受地形限制，從坡腳至坡頂隨著高度的增加，填筑路基的寬度也由窄變寬，由于上方土體較寬，自穩(wěn)過程中受岸坡的約束，其兩側(cè)的水平土壓力將集中指向溝心坡腳處，由于這種土壓力方向的特殊性，攔渣壩擋土墻的受力作用也變得更加的復(fù)雜多變。

2 V型沖溝高填方路基擋土墻受力特點

V型沖溝在西部山區(qū)中是一種比較常見的地形，特點是底坡很陡，所以通常選擇路堤和留住結(jié)構(gòu)作為V型沖溝路基結(jié)構(gòu)。和溝心路堤高度、最大的兩邊的遠(yuǎn)岸高度，路堤高度變小，使得路堤橫槽方向的“v”字形。路堤實體規(guī)則的作用下極，坡腳擋土墻的土壓力是不相同的大小，和它的方向是不一致的。v型溝高填路堤擋土墻的受力特點相似的建造水壩在狹窄的山谷。大壩擋水建筑物，用于防洪、供水、灌溉、水力發(fā)電，提高導(dǎo)航等v型溝高填路基擋土墻也需要足夠的抵抗側(cè)向土壓力、放電溝內(nèi)地表徑流，保持高填路堤的穩(wěn)定性。一條狹窄、V型谷“拱”的作用很大，“梁”是相對較小的角色。V形溝橫截面V型谷類似于一個狹窄的，如果重力式擋土墻曲線形式，有承壓拱的特點，不僅可以對混凝土材料的抗壓強度，但也擋土墻的寬度可以有效地減少重力的抗壓性能，充分發(fā)揮拱墻。

3 V型沖溝高填方路基擋土墻幾何設(shè)計

拱式擋土墻在西部山嶺重丘區(qū)應(yīng)用較多，這都得益于拱壩的獨特優(yōu)勢。

①線型擋墻的受力特性簡述

曲線型擋土墻結(jié)構(gòu)主要靠自身重量及兩側(cè)拱座維持墻體穩(wěn)定，兼具拱4和梁的共同特點，充分發(fā)揮材料強度，同比相同高度的重力式擋土墻其工程量將大大減少。除此之外，曲線型擋土墻承載力極強，在一定程度上可自發(fā)調(diào)節(jié)應(yīng)力分布。總之，曲線型擋土墻以承受壓力為主，充分發(fā)揮混凝土抗壓強度。

②線型擋墻的經(jīng)濟(jì)性簡述

從經(jīng)濟(jì)性角度考慮，曲線型擋土墻在狹窄的沖溝地段為最佳選擇，相比同等規(guī)模的重力式擋土墻，曲線型擋土墻只需一半的混凝土甚至更少。

③線型擋墻的安全性簡述

國內(nèi)外很多研究和試驗證明，曲線式擋土墻具有其他任何類型的擋土墻所不具有的自我調(diào)整能力，這得益于曲線式擋土墻特殊的形狀。

4 V型沖溝高填方路基擋土墻受力計算

確保高填路堤的穩(wěn)定的首要條件是選擇合理的墻體形式，首先通過三維技術(shù)手段畫出一條合理的墻身軸線，在此之前，要準(zhǔn)確分析墻背土壓力及其變形分布規(guī)律，再計算得出墻背不同位置處土壓力大小，計算得出墻身厚度。最后得到合理支護(hù)結(jié)構(gòu)的幾何形式。由于設(shè)置擋土墻會在一定程度上增加路堤穩(wěn)定性，因此，控制條件路堤安全系數(shù)變?yōu)?.3。磚石混凝土擋土墻材料應(yīng)當(dāng)符合公路橋梁設(shè)計規(guī)范在橋梁結(jié)構(gòu)最低強度水平，采用現(xiàn)澆混凝土拱圈強度等級不小于這件，基于最低強度等級控制。

5 V型沖溝曲線型擋土墻應(yīng)用實例

試驗路段位于重慶某山嶺地區(qū)，地形條件復(fù)雜，V型沖溝深82m，寬度約20m，底部坡道線路和連接很復(fù)雜，之前和之后的斜面坡道布局為V形溝，平曲線半徑為1200m，最大縱坡1.6%，最小縱坡0.68%，匝道設(shè)計速度為35km/h。經(jīng)重新設(shè)計，以高填方路基的形式來代替原高架橋設(shè)計來通過沖溝，避免了橋隧結(jié)構(gòu)昂貴的工程造價。于是，高填方路基的穩(wěn)定性成為整個項目的難點。

高填方路基施工時采用的填料主要為路基挖方和棄渣塊片石，要求分層碾壓，壓實度必須達(dá)到設(shè)計要求，每填5m厚度則必須采用重錘夯實。路基填石料采用推土機、壓路機分層攤鋪、整平、碾壓，采用經(jīng)驗法、沉降差法控制填筑壓實質(zhì)量。填筑前按設(shè)計及規(guī)范要求清理地表，增設(shè)溝底盲溝，填筑中及時設(shè)置沉降變形觀測點，配合業(yè)主等有關(guān)單位作好高填方沉降變形觀測，為下一部施工提供可靠參數(shù)。

曲線型擋土墻墻身必須為現(xiàn)澆混凝土，與基礎(chǔ)的結(jié)合應(yīng)留施工縫。墻身施工每節(jié)高1.5米，墻身模板采用鋼模板拼裝，事先預(yù)埋錨固鋼筋，用鋼管作圍楞，并設(shè)斜拉螺桿，相鄰模板用高強螺栓連接，保證混凝土澆筑期間模板穩(wěn)固，沒有跑模、漏漿現(xiàn)象。

6 V型沖溝曲線型擋土墻應(yīng)用效果評價

實踐證明，曲線式擋土墻能很好的應(yīng)用于工程實際中，其優(yōu)越的自我調(diào)整能力確保了V型沖溝高填方路基的邊坡穩(wěn)定性，其超載安全度較高。除此之外，經(jīng)業(yè)內(nèi)專家分析，曲線式擋土墻特殊的結(jié)構(gòu)不僅更好的發(fā)揮了支護(hù)作用，同時也降低了工程造價，最大限度的發(fā)揮了自身的經(jīng)濟(jì)性。

7 結(jié)論

高等級公路的建設(shè)直接關(guān)系到國家經(jīng)濟(jì)命脈，是發(fā)展國家交通運輸?shù)幕?。時代的進(jìn)步促使人們對高速公路的安全性及舒適性提出了更高的要求，但鑒于高速公路巨大的投資費用以及山嶺重丘區(qū)V型沖溝高填方路基的邊坡失穩(wěn)問題的影響，我們必須對V型沖溝地形條件下的高填方路基的穩(wěn)定性加強研究，進(jìn)一步推廣曲線式擋土墻在這一工程實際中的應(yīng)用，給山區(qū)高等級公路的建設(shè)帶來一定的指導(dǎo)作用。

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