山區(qū)公路擋土墻防護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘? 要：邊坡是公路工程的一種結(jié)構(gòu)形式，在山區(qū)公路工程建設(shè)及后期通車運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，由于邊坡失穩(wěn)造成財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡的例子屢見不鮮。為了做好邊坡防護(hù)工作，擋土墻得到廣泛應(yīng)用?；诖耍疚脑谌媪私馍絽^(qū)公路特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，闡述了擋土墻防護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法和步驟，并依托具體案例，探討了山區(qū)公路擋土墻防護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)[1]。

關(guān)鍵詞：山區(qū)公路;擋土墻;防護(hù)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U417.11? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2096-6903（2020）10-0000-00

0 引言

目前，我國(guó)公路路網(wǎng)基本完善，公路建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，越來(lái)越多公路項(xiàng)目向偏遠(yuǎn)山區(qū)進(jìn)發(fā)，這不僅是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需，更是推進(jìn)山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必要條件。當(dāng)前路基邊坡失穩(wěn)破壞問(wèn)題是山區(qū)公路建設(shè)最常見問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)路基整體滑移，進(jìn)而導(dǎo)致道路無(wú)法修復(fù)，危害工程安全。為穩(wěn)定公路邊坡，工程建設(shè)者進(jìn)行了大量研究，擋土墻作為邊坡病害治理的重要方式，如何達(dá)到其最佳防護(hù)效果成為當(dāng)前關(guān)鍵問(wèn)題。為此，只有做好山區(qū)公路擋土墻防護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，才能使邊坡治理更加科學(xué)化、合理化[2]。

1 山區(qū)公路的特點(diǎn)

地勢(shì)陡峭、高差大、災(zāi)害頻發(fā)、交通不暢是山區(qū)的主要特點(diǎn)，由于這些特點(diǎn)的存在增加了山區(qū)公路建設(shè)的難度，為了防止地基失穩(wěn)、山體滑坡等災(zāi)害往往會(huì)設(shè)置擋土墻進(jìn)行有效防護(hù)。因此，擋土墻在山區(qū)公路防護(hù)中極為常見，且作用顯著，究其原因在于2點(diǎn)，第一，受山區(qū)地形特點(diǎn)影響，施工中必定會(huì)大填大挖，產(chǎn)生大量土石方工程，為了有效控制工期，減少對(duì)環(huán)境的影響，在地基穩(wěn)固方面采用擋土墻效果良好。第二，施工中很可能會(huì)影響山區(qū)公路邊坡的穩(wěn)定性，產(chǎn)生大量不安全因素，擋土墻的應(yīng)用可以增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性，解決安全隱患問(wèn)題。每個(gè)工程的施工條件不同，所選用的防護(hù)措施也不盡相同，在防護(hù)當(dāng)中形成了大量擋土墻類型，比如重力式擋墻、衡重式擋土墻、鋼筋混凝土扶壁式擋土墻等等。受施工工藝、材料選用、工期長(zhǎng)短、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等因素影響，每種類型的擋土墻其特定適用范圍也存在很大區(qū)別。因此，在山區(qū)公路防護(hù)工程當(dāng)中，不僅要考慮地形的特殊性，還要根據(jù)工程具體情況，選擇合適的擋土墻結(jié)構(gòu)形式和尺寸，作為設(shè)計(jì)人員，必須深入分析和掌握山區(qū)公路防護(hù)施工特點(diǎn)，提高防護(hù)工程質(zhì)量，減少邊坡的災(zāi)害發(fā)生[3]。

2 擋土墻防護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法和步驟

邊坡防護(hù)設(shè)計(jì)一般是通過(guò)具有豐富經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員結(jié)合以往類似工程的處治措施，同時(shí)綜合考慮項(xiàng)目所處地質(zhì)地形及自然環(huán)境等因素，通過(guò)計(jì)算、分析及對(duì)比論證所確定的最終設(shè)計(jì)方案。

在擋土墻防護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，第一步，要采用科學(xué)、有效的方法對(duì)項(xiàng)目的各種影響因素進(jìn)行分析，并根據(jù)影響條件的限制擬定設(shè)計(jì)方案，借助于優(yōu)化工具進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化處理。第二步，在幾種方案當(dāng)中通過(guò)對(duì)比分析其經(jīng)濟(jì)性、安全性等指標(biāo)，選擇出最合理、可靠、安全及經(jīng)濟(jì)的防護(hù)措施，即所有邊坡防護(hù)工程治理方案都必須建立在詳細(xì)的勘察資料前提下，并通過(guò)穩(wěn)定性計(jì)算，確定具體的處治措施。表1為擋土墻防護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要步驟。

3 工程概況

在山區(qū)公路建設(shè)中，擋土墻設(shè)計(jì)是確保公路建設(shè)安全順利進(jìn)行的關(guān)鍵，為此，本文結(jié)合某具體案例，對(duì)山區(qū)公路擋土墻防護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行分析。某山區(qū)公路K123+000～K123+220段右側(cè)與山為鄰，又高又陡，開挖之后很可能出現(xiàn)大面積滑坡現(xiàn)象，為了保障邊坡穩(wěn)固，必須進(jìn)行外側(cè)填方。但是本路段的左側(cè)又臨近河道，為了避免河道被填方施工影響，必須進(jìn)一步加強(qiáng)路基穩(wěn)定性?；诖?，本文提出了重力式擋土墻（5m高）施工方案，以期達(dá)到收縮邊坡、穩(wěn)定路基的目的[4]。

4 山區(qū)公路擋土墻防護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 擋土墻結(jié)構(gòu)型式的確定

本路段長(zhǎng)220m，但沿線斜坡崩坡體積分布較廣，且量大。厚度范圍為2～25m。經(jīng)地質(zhì)勘察結(jié)果顯示，本路段土體力學(xué)性質(zhì)差，承載力不足。因此，為了穩(wěn)固路基，決定采用重力式擋土墻防護(hù)方案，提高地基承載力。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求，可設(shè)置一至三級(jí)路堤墻，在路堤墻設(shè)置前，需先對(duì)邊坡填方加壓之后的穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)算，根據(jù)滑坡傳遞系數(shù)法的計(jì)算模型進(jìn)行測(cè)算，若計(jì)算安全系數(shù)不滿足要求，說(shuō)明邊坡處于失穩(wěn)狀態(tài)，這種情況下，支擋結(jié)構(gòu)可采用抗滑擋土墻、樁板墻。反之，則采用重力式路堤墻。根據(jù)上述原則與擋土墻高度要求確定：（1）上墻墻背坡度為1﹕0.3～1﹕0.7;（2）下墻墻背傾斜坡度為1﹕0.1～1﹕0.2;（3）面坡坡度為1﹕0.1。

汽車荷載以公路-1級(jí)為準(zhǔn)，利用填方高度對(duì)各部分尺寸進(jìn)行計(jì)算。為了達(dá)到地基承載力要求，可結(jié)合勘察結(jié)果，采用“換填砂礫+擴(kuò)大基礎(chǔ)”的基礎(chǔ)形式。在由于本路段左側(cè)臨河，部分地段地下水豐富，為了保證防護(hù)施工效果，可進(jìn)行橫向支撐滲溝設(shè)計(jì)，從而迅速排除擋墻底部的地下水，避免在地下水長(zhǎng)期作用下，影響基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

4.2 擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)算

根據(jù)工程實(shí)際情況，在擋土墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)算中，首先要掌握基本參數(shù)，比如墻身尺寸、墻后填土容重等等。同時(shí)，還要驗(yàn)算擋土墻的穩(wěn)定性、容許應(yīng)力、地基應(yīng)力等內(nèi)容。所得結(jié)果如表2所示。

4.3 擋土墻布設(shè)

（1）橫向布設(shè)。擋土墻設(shè)計(jì)時(shí)，必須綜合考慮墻高、填料類型、地基性質(zhì)等因素，在墻身斷面處、最大墻高位置等選點(diǎn)，并將其作為設(shè)計(jì)依據(jù)，從而確定基礎(chǔ)形式、埋設(shè)深度等。

（2）垂直布設(shè)。在擋土墻長(zhǎng)度確定之后，可對(duì)擋土墻、路基等結(jié)構(gòu)的連接方法進(jìn)行確定。根據(jù)本工程要求，在橋臺(tái)連接時(shí)，可設(shè)置隔墻，從而避免擋土墻和橋臺(tái)等連接處的縫隙溢出回填料。

（3）沉降縫和伸縮縫布設(shè)。在擋土墻設(shè)計(jì)中，當(dāng)墻趾地面較陡時(shí)，可將擋土墻的基底設(shè)計(jì)為小于5%的垂直坡。若存在巖石地基，可沿垂直方向進(jìn)行臺(tái)階設(shè)計(jì)，從而減少工程量。此外，還要確定泄水孔等參數(shù)，比如間距、數(shù)量等[5]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，交通建設(shè)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的先行官，改善山區(qū)交通條件，才能進(jìn)一步推進(jìn)山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。然而，山區(qū)公路建設(shè)并非易事，其會(huì)涉及到特殊路基、高填方路基、深挖路塹、特殊防護(hù)措施等內(nèi)容，受地形地勢(shì)、水文等多種因素制約，山區(qū)公路設(shè)計(jì)難度較大。因此，本文開展山區(qū)公路擋墻防護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究具有重要意義[6]。

參考文獻(xiàn)

[1]魏汾.山區(qū)公路擋土墻設(shè)計(jì)與施工的研究[J].山西建筑，2018，44（11）：158-160.

[2]李銳.山區(qū)公路重力式擋土墻設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].山西建筑，2018，44（6）：147-148.

[3]陳奎.山區(qū)公路擋土墻施工中應(yīng)注意事項(xiàng)探討[J].低碳世界，2017（13）：188-189.

[4]張健，張?chǎng)危呓鹳F，等.陡坡路基的滑動(dòng)穩(wěn)定性分析方法[J].北華大學(xué)學(xué)報(bào)，2012（10）：595-597.

[5]李新旺，甘鵬山，李國(guó)昌，等.山區(qū)復(fù)雜地形條件下高填方邊坡穩(wěn)定性分析[J].路基工程，2015（5）：32-37.

[6]潘建標(biāo).高填陡坡路堤穩(wěn)定性分析及處治方案[J].福建交通科技，2017（5）：1-5.

收稿日期：2020-09-06

作者簡(jiǎn)介：苗繼承（976—），男，河南駐馬店人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：公路橋梁勘察設(shè)計(jì)。