何 璠

(西安市引湑济黑调水工程管理中心，陕西 西安 710000)

1 仰斜式挡土墙的概述

重力式挡土墙主要依靠墙身自重保持稳定。其墙身断面尺寸较大，墙身较高，对地基承载力要求较高。重力式挡土墙根据墙背形式的不同，大致可以分为五类，即仰斜、垂直、俯斜、凸折线和横重式、仰斜式挡土墙：挡土墙的墙背是仰斜的，即挡土墙的墙背在垂直状态下绕墙背顶点做顺时针旋转所形成斜墙背，斜墙背与通过墙背顶点的垂直线形成α角，通常α=8°～15°(坡比约1∶0.15～1∶0.3)。这时，墙后填土位于斜墙背之下，所计算的总土压力较小，对挡土墙稳定非常有利。仰斜挡土墙墙胸也是倾斜的，常用语公路路基、铁路路基、堤防边坡、填方渠道边坡上，所以又被称为贴坡式挡土墙，也属于重力式挡土墙。仰斜式挡土墙由于受到的土压力很小，所以断面尺寸较小，比较经济，适用于2 m～10 m的挡土墙边坡砌筑中。

2 仰斜式挡土墙适用条件

挡土墙形式选择应根据现场地形情况、地质情况、墙的高度等进行比较而定。仰斜式挡土墙墙背所受的主动土压力小，墙身断面比较经济，特别用于路堑墙、路堤，墙背与临时开挖的边坡比较贴合，开挖量和回填量较少，施工场地受周边建筑影响施工作业面小，墙趾处横坡平坦的条件下。

3 应用

引湑济黑调水工程所在的西安市周至县厚畛子镇至老县城村的22 km山路，是进入引湑济黑调水工程唯一山路。该段山路于2006年完工，山路翻越海拔2200高程的秦岭梁，为山岭重丘四级公路，路基宽度双车道6.5 m，单车道4.5 m，路面宽度双车道6.0 m，单车道3.5 m。其中在翻越主梁的0+500～1+980段，为单车道山路，且道路弯度大于180°，由于汛期暴雨较多，道路路基靠近悬崖侧路基容易发生水毁导致轻度滑坡，滑坡面比较陡峭，地面狭窄，坡度陡峭。塌方部位高度约2 m～10 m，需要对路基进行加固处理。

3.1 挡土墙选型考虑

重力式挡土墙有仰斜、俯斜和直墙背三种。挡土墙形式选择的合适与否，直接关系到挡土墙的可靠使用和是否经济合理，对设计有着重要意义。挡土墙形式选择应根据现场地形情况、地质情况、墙的高度等进行比较而定。

3.1.1 俯斜式挡土墙

考虑到该段道路已经修筑完成，且水毁道路路基滑坡侧为悬崖，选用俯斜式挡土墙需要开挖基础，填方较大，上部山路道路面层需要凿除，重新浇筑，且该段山区道路只有3.5 m，山路宽度非常有限，凿除后影响岭南村民出行，该地区位于秦岭腹地，施工机械难以调动且施工困难。

3.1.2 直墙重力式挡土墙

直墙重力式挡土墙墙前地面积不足，施工体积大，用料较多，经济性差，且对地基承载力要求较高，只能用于承载力大的岩石地基和坚硬的土类地基。

3.1.3 仰斜式挡土墙

由于滑坡面坡比约1∶0.25，仰斜式墙背能与开挖的临时边坡紧密贴合，对地基承载力要求较低，且对墙前墙后地面大小要求较低，施工对交通影响较小，因此拟采用仰斜式挡土墙。

3.2 主要技术参数

(1)根据实际勘查现场，拟设仰斜式挡土墙墙高为7 m，墙顶宽b=1.3 m，Bd=1.8 m，Hj=0.6 m，bj=0.5 m。

(2)墙体材料采用MU80片石，M10水泥砂浆，砌体抗压强度1.14 N/mm2，砌体重度γ0=24 N/m3。

(3)墙后填土为碎石土，重度γ0=18 N/m3，内摩擦角Φ=35°。

(4)墙后填土表面为水平，即β=0°，其上汽车等带何在值q=10 kN/m2。

(5)地基为砾石类土，承载力特征值fk=750 kPa。

(6)墙背与竖直线的夹角α=-14°02′(仰斜坡率=1∶0.25)。

(7)外摩擦角δ取14°。

(8)墙底与岩土摩擦系数μ=0.5。

(9)墙底做成8°倾角，墙背坡率1∶0.25，墙胸坡率1∶0.25。(见图1)

图1 拟设计仰斜式挡土墙尺寸图

3.3 土力学稳定性及承载力计算

3.3.1 主动土压力系数Ka

β=0°，δ=14°，ψ=35°，α=-14°02′

计算得，Ka=0.1642，查表得Ka=0.1644，说明计算无误。

3.3.2 主动土压力及稳定计算成果

(1)抗滑动稳定

式中：∑V为作用在墙上的竖直力之代数和；∑H为作用在墙上的水平力之代数和；μ为墙底与地基间的摩擦系数，取0.5。

(2)抗倾覆稳定

(3)基地应力计算

式中：Pmax为1 m长度偏心受压基础底面边缘处最大压力设计值，应使Pmax≤1.2 f；Pmin为1 m长度偏心受压基础底面边缘处最小压力设计值，应使Pmax≥0；f为天然地基承载力设计值；B为墙的基底总宽度；e为墙上作用荷载对基底中心点产生的偏心距。

=89.5 kPa>0 kPa

=166.21 kPa<750 kPa

根据计算，说明拟设定的挡土墙尺寸满足稳定及承载能力要求。同时，可以以此方法来推求其他高度情况下所需挡土墙尺寸。

表1 挡土墙受力及墙趾处力矩计算表

3.4 应用过程中注意问题

3.4.1 回填料问题

墙后填土性质决定挡土墙的受力，填土的重度越大，产生土压力越大，填土的含水位越高，产生土压力也越大；因粘性土的压实性和透水性较差，且具有吸水膨胀和洞胀性，可能产生侧向膨胀压力，因此，墙后填土应选用砂性土，如中粗砂、砂砾、碎石土、砾石土、块石等。

3.4.2 回填强度

仰斜式挡土墙施工过程较复杂，尤其对于山路路基挡土墙回填难度较大。挡土墙完成后必须使强度达到70%以上才能回填土，每层回填厚度不得大于20 cm。每层回填完毕后压实，压实度不得小于90%。

3.4.3 墙身防水

排水设置的好坏直接涉及挡土墙的安全与使用，是关系到挡土墙成败的又一关键。排水不良对基础和土坡的稳定影响很大，它可以增大墙后的土压力，严重时可对地基造成破坏，从而导致挡土墙失事。为确保墙后排水孔通畅和不被堵塞，孔的进口必须设置级配碎石反滤层，为防止墙后积水下渗地基，造成墙体破坏，墙后应设置黏土隔水层，黏土层一般设在最低一排排水孔处，以堵绝墙后积水下渗基础的途径并利于孔眼前水的排泄；在墙顶设截流沟，墙后填土顶面采用砼护砌。

图2 仰斜式挡土墙设计施工详图

3.4.4 挡土墙埋深

挡土墙的墙趾的最小埋深也关系到基础的稳定性。对于普通土质，挡土墙的最小埋深为1 m，距斜坡地面的最小水平距离在3 m。在山区道路滑坡后路基挡土墙的选型过程中，尤其在基础处于陡坡段，一定要考虑基础的设置位置，确保有足够埋设深度和距离斜坡地面的最小水平距离。在山区公路地面横坡比较陡峭，无法保证最小水平距离时，采用仰斜式挡土墙可能会过多的增加墙高，不太经济。可考虑俯斜式和衡重式挡土墙。一般在路堑墙、墙趾比处地面平缓的路肩墙或者路堤等情况下，采用仰斜式挡土墙。

4 实施的效果

2011年～2020年，引湑济黑调水工程22 km山区公路运行10年，暴雨水毁导致的山路路基及路堑滑坡水毁非常普遍。仰斜式挡土墙多数是在滑坡处地形窄，其他型挡土墙设置存在造价高或者施工场地边界受限的情况下考虑的。施工后，较好地防止了边坡填土或者山体变形而引发的病害，避免塌方、滑坡、泥石流等自然灾害，提升公路施工的质量。

5 结论

本文从土力学理论基础的角度论述仰斜式挡土墙在各参数确定情况下的选型计算过程，在实际的设计过程中，各参数的选择应经过准确的核实。在选取挡土墙截面时，挡土墙基础墙趾及挡土墙的宽度对稳定性及抗倾覆计算起到重要作用。墙身排水及墙顶不渗水对于减小墙后土压力也非常重要，设计中应在墙顶设置截水槽等工程措施，同时，在施工过程中，应认真把握细节，严格按照技术交底施工，勿以工程的规模小或者建筑级别较低而放松施工要求，做到严格控制好墙后回填、墙前埋设深度碾压夯实，墙顶防渗、墙身排水的施工工作。