市政道路工程常用擋土墻類型探析

陶 然

（中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司， 四川 成都 610000）

0 前言

進(jìn)入本世紀(jì)以來，國(guó)內(nèi)城市化進(jìn)程顯著加快，隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的全面鋪開，城市道路路網(wǎng)也快速形成。在城市道路設(shè)計(jì)過程中，擋土墻作為道路路基的重要支護(hù)形式，也在各種道路邊坡中得以大量應(yīng)用。但是隨著工程建設(shè)由粗獷向精細(xì)化的轉(zhuǎn)變，在公路路基及市政基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目中，應(yīng)用最為廣泛的擋土墻形式如重力式、懸臂式擋墻，在某些對(duì)景觀及生態(tài)有較高要求的項(xiàng)目中，已無法滿足這種建設(shè)新形式下的要求。這就要求從項(xiàng)目實(shí)際的需要為出發(fā)點(diǎn)，分析并選用更為合理的擋墻形式，以滿足未來項(xiàng)目的多樣化要求。

1 市政道路擋墻特點(diǎn)及常見形式

1.1 市政道路擋墻特點(diǎn)

作為最為常見的支護(hù)形式，擋土墻被大量應(yīng)用于公路、市政、水利、房建等行業(yè)項(xiàng)目，對(duì)于每個(gè)行業(yè)的具體要求又有所不同，對(duì)于市政道路項(xiàng)目而言，擋土墻在滿足最基本的路基邊坡穩(wěn)定作用的同時(shí)，還具有如下特點(diǎn)。

1.擋墻高度較矮。按照城市發(fā)展周邊地塊規(guī)劃條件，城市道路縱向一般與現(xiàn)狀地面高差較小，所需設(shè)置擋墻處，也多采用高度小于8m 的擋墻，對(duì)地基承載力的要求也不會(huì)過高。

2.擋墻形式多樣。道路工程中常用擋墻形式，根據(jù)位置不同有路肩墻、路堤墻、路塹擋墻等；按結(jié)構(gòu)形式重力式、衡重式、懸臂式、加筋土式等；其中重力式又分為仰斜式、俯斜式、直立式等。

3.擋墻要求越來越高。早期市政道路擋墻僅要求滿足基本支護(hù)功能，隨著近年來工程項(xiàng)目的開展，以及對(duì)于工程項(xiàng)目的要求越來越高，對(duì)擋墻也提出了新的要求，要“以人為本、堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展觀，滿足安全、經(jīng)濟(jì)、美觀、與自然環(huán)境和諧”。

4.擋墻設(shè)計(jì)難度加大。受墻背土層及地質(zhì)條件復(fù)雜性影響，往往無法滿足擋墻的基底承載力要求，同時(shí)又要滿足擋墻在地震及暴雨工況下的穩(wěn)定性計(jì)算，增加了設(shè)計(jì)過程中難度。

5.擋墻影響因素較多。在市政道路項(xiàng)目中大多包含較多專業(yè)，在設(shè)計(jì)內(nèi)部，道路路基邊坡設(shè)置擋墻往往與給排水管道、電力管線、景觀等多專業(yè)有沖突；在設(shè)計(jì)外部，又可能與現(xiàn)狀燃?xì)?、通信等設(shè)施相沖突，影響因素較多。

1.2 市政項(xiàng)目擋墻常見形式

在市政項(xiàng)目建設(shè)中，擋墻一般布置在道路路基、城市高架橋橋臺(tái)起坡處及下穿通道擋墻段，最為常見的擋墻形式有重力式擋墻、衡重式擋墻和懸臂式擋墻。

1、作為道路路基邊坡?lián)鯄r(shí)，根據(jù)城市道路豎向規(guī)劃，道路部分填挖方均較小，一般在填方段為路堤墻，墻高小于8m，多采用重力式、衡重式擋墻。

2、在道路挖方段，受道路紅線或地質(zhì)邊坡情況影響，無法按多級(jí)放坡處理時(shí)，多采用重力式、衡重式擋墻作為路塹墻，墻高同樣多小于8m。

3、應(yīng)用在城市高架橋的橋跨起終點(diǎn)段，作為橋臺(tái)的一部分連接道路縱坡，或應(yīng)用在下穿道路的擋墻段，連接道路起坡點(diǎn)與下穿船槽段，多采用重力式、衡重式或懸臂式擋墻，高度一般均小于8m，其中懸臂式擋墻一般位于起點(diǎn)處，墻高不大于6m。

4、市政道路如濱河路在設(shè)計(jì)過程中，道路臨河一側(cè)多會(huì)結(jié)合河道，采用擋墻形式，即保證道路邊坡穩(wěn)定，又充當(dāng)河道河堤的作用。

1.3 市政道路擋墻“新”形式

1、生態(tài)擋土墻

由于近年來在市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中，對(duì)景觀性及生態(tài)性提出了更全面更具體的要求，對(duì)于工程中填挖土方的處理上，就無法再像以往采用鋼筋混凝土或素混凝土擋墻，要滿足美觀、生態(tài)、與自然環(huán)境協(xié)調(diào)的要求，“生態(tài)擋墻”應(yīng)運(yùn)而生。

生態(tài)擋土墻與傳統(tǒng)的道路擋土墻相比，最大的區(qū)別在于其景觀及生態(tài)功能。在滿足道路路基邊坡穩(wěn)定要求前提下，從原材料上選用更具生態(tài)性和適應(yīng)性的材料，不再單獨(dú)使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，如生態(tài)袋、石籠網(wǎng)格、柔性加筋土擋墻等。

2、組合形式擋墻—樁基托梁擋墻

擋墻應(yīng)用于道路邊坡，尤其在濱河路項(xiàng)目中，擋墻還充當(dāng)著河堤護(hù)岸的重要作用。在河道范圍內(nèi)，地質(zhì)土層受河水浸泡、沖刷，上層多為軟弱土層，承載力較低，一般情況下無法滿足擋墻本身的承載力要求，且要同時(shí)考慮擋墻基底沖刷深度，則無法采用單純的重力式或其它形式擋墻。

為解決擋墻承載力及沖刷深度的問題，將重力式擋墻與樁基組合，形成組合結(jié)構(gòu)。即在重力式擋墻的底部設(shè)置鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)，伸入到下層較好的土層中，按摩擦樁或嵌巖樁進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣就解決了土層承載力不足的問題，同樣，樁基也不再受沖刷深度的影響，擋墻上部結(jié)構(gòu)仍可作為河堤護(hù)岸，起到了良好的效果。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

該項(xiàng)目位于四川省樂山市，為現(xiàn)狀濱河路改造項(xiàng)目，道路臨河側(cè)為既有重力式擋墻，擋墻頂為3m 人行道?，F(xiàn)狀擋墻高約8m，河道常水位深約1.0m。擋墻頂有破損，護(hù)欄多數(shù)已破壞，墻面臨水側(cè)受沖刷較為嚴(yán)重，已無法滿足使用要求，故本項(xiàng)目擋墻拆除重建，長(zhǎng)度約120m。

2.2 工程地質(zhì)情況

1、地形地貌

勘察區(qū)地貌屬大渡河及白沙河河漫灘，屬侵蝕堆積類型，沖洪積成因。擋墻區(qū)水深約0.50～1.00 米。

2、巖土特征

場(chǎng)地土由雜填土及卵石土組成。由上至下分述如下：

人工回填成因，大部分分布，呈雜色，很濕～飽和，松散。成分以卵石、砂礫及少量的建筑垃圾組成，鉆孔揭露厚度1.00～1.60 米。

沖洪積成因，呈雜色，很濕～飽水，成份為玄武巖、灰?guī)r等為主，質(zhì)硬，未風(fēng)化，磨圓度較好，卵石呈次圓狀～圓狀。粒徑以20～50mm 為主，含有約5～15%的漂石，粒徑大小懸殊，最大粒徑可達(dá)0.50 米以上，分布不均，局部富集。

②—1 松散卵石：大部分分布，分布于卵石層上部，鉆孔揭露厚度0.40～6.60米。

②—2 稍密卵石：全區(qū)分布，分布于卵石層中上部，鉆孔揭露厚度0.90～9.60米。

②—3 中密卵石：全區(qū)分布，分布于卵石層中下部，厚度大，鉆孔揭露厚度1.70～6.30 米。

部分地段分布，淺灰、黃灰色，以碳酸鹽礦物為主，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，錘擊聲響，回彈、震手，質(zhì)硬，斷口尖銳。裂隙發(fā)育，軸心夾角約40～50度，張開，泥質(zhì)充填。巖體破碎，取芯碎塊、短柱為主，柱狀次之，屬中等風(fēng)化巖石，厚度大，未揭穿，鉆孔揭露厚度9.00～11.00 米。據(jù)引用巖石試驗(yàn)成果：天然密度2.47～2.55g/cm3，飽和單軸抗壓強(qiáng)度22.36～24.59MPa。

3、水文沖刷

擋墻區(qū)位于白沙河河漫灘，水深約0.50～1.00 米，地下水年變幅約3.00～5.00米，據(jù)調(diào)查最高河水位約538.0 米。在雨季時(shí)，河水上漲，對(duì)河床有較大的沖刷影響，建議沖刷深度3.50 米。

4、地質(zhì)構(gòu)造及地震

場(chǎng)區(qū)抗震設(shè)防烈度為7 度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第二組，中硬場(chǎng)地土，覆蓋層厚度大于5 米，場(chǎng)地類別Ⅱ類，對(duì)應(yīng)特征周期0.40s。

5、場(chǎng)地穩(wěn)定性

擬建場(chǎng)地地質(zhì)構(gòu)造條件復(fù)雜，區(qū)內(nèi)無斷裂通過，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)微弱，屬相對(duì)活躍期，未見不良地質(zhì)現(xiàn)象，場(chǎng)地穩(wěn)定，適宜建筑。

6、巖土物理力學(xué)指標(biāo)參數(shù)

層 位 及 巖 性 天 然 密 度 (g/cm3) 內(nèi)摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值（度） 變 形 模 量 （MPa） 壓 縮 模 量 （MPa） 承載力 特征值 （kPa） 極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa） 極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值（kPa） 基底摩擦系數(shù)（μ） ① 層雜填土 1.85 8 ②-1 松散卵石 2.05 20 8.0 10.0 130 50 0.30 ②-2 稍密卵石 2.10 25 16.0 20.0 220 80 0.35 ②-3 中密卵石 2.15 35 26.0 32.0 400 2800（沖） 120 0.40 ③層灰?guī)r 2.50 45 1000 4500（沖） 200 0.50

2.3 設(shè)計(jì)方案

由于該項(xiàng)目擋墻較高，墻高約在9～11m，若采用普通重力式或衡重式擋墻，基底承載力要求不小于360KPa，現(xiàn)場(chǎng)地層承載力無法滿足，并且基底要置于沖刷線以下不小于1m，局部路段擋墻高度將高于12m，臺(tái)背開挖面過大，會(huì)對(duì)現(xiàn)狀道路車行道造成影響。

結(jié)合河道現(xiàn)狀及地質(zhì)情況、水文沖刷深度，設(shè)計(jì)采用衡重式擋墻加樁基的結(jié)構(gòu)形式，即樁基托梁形式。

擋墻結(jié)構(gòu)斷面圖

上部衡重式擋墻墻高9～11m，頂寬0.5m，底部托梁斷面尺寸為4.5mx1m，樁基直徑為0.8m，樁橫向間距2.4m，沿河堤方向間距5m。樁基按摩擦樁設(shè)計(jì)，基底伸入基巖不小于3.5 倍樁徑。擋墻間距15m 設(shè)一道變形縫。

施工在枯水期進(jìn)行，在原河道中修建土袋圍堰，保證半幅河道流水，對(duì)拆除擋墻工序完成后，立即進(jìn)行新建，同時(shí)做好墻后回填和附近道路的臨時(shí)交通疏導(dǎo)，保證施工期安全、快速、有序進(jìn)行。項(xiàng)目于2016 年施工完成，至今使用狀況良好。

3 結(jié)語

擋土墻做為城市道路路網(wǎng)交通體系中的重要組成部分，目前仍在大量應(yīng)用于各種道路邊坡支護(hù)中，但是常見的也是應(yīng)用最多的結(jié)構(gòu)形式如重力式、衡重式、懸臂式等面臨生態(tài)及景觀性的要求也越來越多，傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式已逐漸無法滿足愈加豐富的市場(chǎng)期望。雖然近年來，生態(tài)擋墻也得到了一定的應(yīng)用，但是仍受到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性、地質(zhì)情況等多種因素制約，同時(shí)，生態(tài)擋墻本身也存在一定的自身短板，加強(qiáng)對(duì)于生態(tài)擋墻的研究和開發(fā)，才能得到更好的應(yīng)用。