樊风建

（长沙有色冶金设计研究院有限公司　湖南　长沙　410000）

浅谈公路挡土墙设计

樊风建

（长沙有色冶金设计研究院有限公司湖南长沙410000）

在公路工程中，挡土墙作为一种被广泛采用的构造物，在公路的建设过程中得到了广泛的应用，其能够对公路的路堤起到保护作用，防止出现滑坡等问题，因此在公路建设中得到了广泛的认可。本文主要对公路工程中的挡土墙设计进行了简要的分析，对公路工程中挡土墙设计的重要问题进行了分析，并提出合理的建议。

公路工程；挡土墙；设计；重力式挡土墙

引言

在公路工程施工中，挡土墙的主要指的是支撑路基填土、土坡土体，有效地避免公路填土或者土体出现变形的构造物。在公路工程的路基工程中，挡土墙的设计能够用作路堤以及路堑边坡的稳定，减少土石方的工程量以及占地面积，避免水流对路基进行冲刷，且对治理塌方、滑坡的等路基病害有着重要的作用。因此，在公路工程的建设中，挡土墙设计得到了广泛的应用。

1　挡土墙设计各种作用的组合选用

挡土墙极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态，对于地基承载力、构件裂缝宽度、墙面强度验算等属于正常使用极限状态的标准。组合、准永久组合验算，基础结构、墙身结构强度验算及稳定性验算等属于承载能力极限状态的基本组合验算。正常使用极限状态结构重要性系数、各作用分项系数均取1.0，永久荷载效应为标准值，可变荷载效应为组合值。承载能力极限状态的验算目前各种规范、细则中都有常用作用的组合Ⅰ、Ⅱ，Ⅲ的说法，根据相关规定，工程结构的承载能力极限状态设计应根据各自情况，在基本组合、偶然组合中考虑一种或两种效应组合，一般情况的挡土墙作用组合的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类组合计算均是基本组合，荷载效应为设计值。Ⅰ类作用组合仅考虑永久作用，适用于路堑挡土墙或防止路外滑坡的山坡挡土墙设计，对应组合系数中φZL取1.0；Ⅱ类作用组合是考虑Ⅰ类作用和汽车荷载可变作用的作用组合，适用于一般路肩挡土墙或路堤挡土墙设计，对应组合系中φZL取1.0；Ⅲ类作用组合是考虑Ⅱ类作用和流水压力、冻胀压力或温度影响力等特殊荷载的组合，适用于特殊环境条件的挡土墙设计，对应组合系数中φZL取0.8。偶然作用是在必要的情况时才考虑，如地震力在非液化土、非软土地区地震动峰值加速度值为0.2g及以上地区才要求验算。因此，挡土墙断面形式的确定时，应根据实际情况区别对待，同一个项目用于不同部位（如路堑墙、路堤墙）、不同高度、墙背填料是否透水应考虑不同的荷载组合。

2　公路工程中挡土墙的主要类型及适用条件

挡土墙作为支承高速公路路基填土或者山坡土体，对于提升公路路基的稳定性、降低路基的变形有着重要的意义。公路工程的边坡支护挡土墙的类型有多种，在划分的时候大部分是以挡土墙的结构方式来分类的。最为常见的挡土墙形式有以下几种：重力式挡土墙、衡重式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙、加筋土式挡土墙、锚杆式挡土墙、锚定板式挡土墙等。不同类型的挡土墙其适用范围会因墙址地型、施工环境、建筑材料、地质状况等因素的影响。

2.1重力式挡土墙

公路工程边坡支护的重力式挡土墙，一般是通过块石、混凝土等材料进行砌筑的。重力式挡土墙借助挡土墙自身的重量来保证墙体的稳定性。所以，重力性挡土墙的截面一般比较大，这种挡土墙适合在小型工程中使用，重力挡土墙一般小于8m。其优点是结构简单，便于施工，在公路工程的边坡支护施工中有着非常广泛的应用（具体如图1）。

2.2悬臂式挡土墙

在公路工程施工的过程中，当地基的土质比较差，或者缺乏石料的时候，一般使用悬臂式挡土墙，通过把挡土墙设计成L型，使用钢筋混凝土做建造的材料（具体如图2）。悬臂式挡土墙的稳定性主要是借助墙踵悬臂上面的土重量予以维持的。在施工的时候悬臂式挡土墙内部放置钢筋，以更好的承受拉应力，所以挡土墙的墙身截面要小。

2.3扶壁式挡土墙

扶壁式挡土墙在公路工程的路边坡支护中有着重要的应用，扶壁式挡土墙是由墙面板、墙趾板、墙踵板、扶肋等结构组成的。基岩这悬臂式挡土墙的墙长方向，间隔一定的距离增设扶肋，将墙面板与墙踵板连接到一起。附壁石挡土墙经常用于史料缺乏、地基承载力比较差的施工建设段。如果墙高较高的时候，扶壁式挡土墙的经济性更强。

图1　重力式挡土墙的几种表现形式

图2　悬臂式挡土墙结构图

2.4锚定板及锚杆式挡土墙

锚定板挡土墙作为挡土墙的一种类型，是由墙面、锚定板、混凝土立柱等构件拼装成的。锚定板挡土墙通过填土、挡土墙结构两者的作用力，来保证挡土墙的自身稳定性。锚定板挡土墙与重力式挡土墙比较，其结构更轻、柔性大、施工量少、工程造价低、便于施工等优势。锚定板挡土墙适合在地基承载力差的区域。在设计的过程中，为了更好的提升锚定板挡土墙结构的内力效果，一定要确保锚定板结构附近的系统稳定与土的摩擦阻力大于自重、荷载的压力之和。

2.5加筋土挡土墙

加筋土挡土墙的组成包括三个部分，分别是挡土墙面板、挡土墙的拉筋、填土等三个部分构成的。此种挡土墙是通过拉筋与填土两者之间的摩擦，将土的侧压力传递给拉筋，达到稳定土体的目的。加筋土挡土墙作为一种柔性的结构，能够承受较大程度的变形，作为一种重力式的路基结构，能够有效的承载荷载带来的冲击。而且，加筋土挡土墙的施工简单、所需的占地面积小，适应能力强等优点，经常用于石料缺乏的施工区域。

3　公路工程中挡土墙的设计要点

在对挡土墙进行设计前，首先要对设置挡土墙的路段基本的地质资料、当地地震的烈度等问题进行分析，从而确定埋深等参数，还要按照路线的纵断面和路线的逐桩横断面图，对挡土墙的基本高度进行确定。

3.1确定设计方案

目前，公路建设行业中普遍的利用理正岩土挡土墙的设计软件，对挡土墙进行设计，其给挡土墙设计提供很大程度的方面，不过其参数的选择还要靠设计者自己分析掌握。对于计算填料的内摩擦角和容重、建筑材料容重、墙背摩擦角、基础底和基底土之间的摩擦系数等参数，都按照工程所在位置的地质情况和实际的工程材料进行试验后方可确定，或者根据相关的设计规范进行选取。对于确定工程设计参数时必须要慎重，挡土墙是工程设计的一大重要环节，其设计参数的确定要尽量的符合实际要求，其直接关系到墙体的设计是否安全、可靠、经济合理。

3.2选取挡土墙的设计参数

在工程中边坡支护挡土墙设计的时候，由于对于主动土的压力进行的库伦理论计算适用范围较小，尤其是在粘性土进行压力计算的时候，往往会存在较大的误差。因此，在对以粘性土为填料的挡土墙进行计算的时候，所设计的参数，例如：填料的内摩擦角等所用的取值要相对保守一些。因为库伦理论作为一种常用的简化土压力的计算方法。对于砂性土填料的挡土墙，其设计的参数需要按照实际的情况来进行取值。而安全系数的选取上，对于墙高大于6m的挡土墙，在实际设计的过程中，可以将安全系数提升20%，以更好的提升挡土墙的安全性能。

3.3确定挡土墙的类型及尺寸

一般来说，挡土墙主要采用浆砌片石、块石进行施工，为的是满足施工的便捷性和材料选择的方便性，而且，浆砌片石的挡墙适用范围相对广泛。在实际的挡土墙设计过程中，最为常见的便是重力式挡土墙，其主要特点在于凭借自身的重量承受土的压力，结构简单且施工简便，但是由于其自重大，对地基的承载力要求也相对较高。重力式挡土墙按照其墙背倾斜的方式，可分为垂直、仰斜式、俯斜式三种。而其中仰斜式墙身断面相对经济，特别是用路堑墙时，墙背和开挖的边坡相对贴合，因此开挖和回填数量较小。公路工程边坡支护挡土墙的设计为了提升挡土墙的美观与施工的便捷性，往往使用一个墙面坡设计的方法。而针对山区公路工程的挡土墙，通过借助较陡的墙面坡，可以有效的降低挡土墙的高度，实现施工材料的节省。大多数情况下，在进行重力式挡土墙、衡重式挡土墙设计的时候，一般墙面坡的设计比例为1：0.05，而进行仰斜式挡土墙设计的时候，其墙面坡的比例为1：0.25，以此来提升挡土墙设计的科学性。

3.4挡土墙墙背坡的选取

在进行仰斜式挡土墙设计的时候，墙背坡的设计比例一般在1：0.3，实际的设计过程中，需要根据开挖的临时边坡来进行选取。在挡土墙高度增加的情况下，挡土墙墙顶的宽度也需要相应的加大。针对衡重式路肩挡土墙来讲，在挡土墙的高度小于等于8m的时候，上墙背坡的比例为1：0.25，在挡土墙的高度在8～10m的时候，上墙背坡的比例为1：0.3。

3.5挡土墙设计控制的重点

挡土墙的设计过程中，由于挡土墙承受来自土的压力比较大。因此，在设计的过程中，要加大对挡土墙稳定性与抗倾覆能力的计算。例如：衡重式挡土墙设计时，往往较为容易满足挡土墙稳定性的要求。挡土墙的墙身断面的强度作为设计的主要控制指标之一，为了更好地提升墙身的强度，需要选用高强度石料等进行砌筑。

4　结束语

公路挡土墙为受力构造物，所以其自身结构的稳定与安全就尤为重要。虽然挡土墙的设置能够解决很多问题，但挡土墙设计是经验大于理论计算的一种结构设计理念，在设计中还应充分考虑项目的实际情况，需要设计人员进行不断总结和研究，从而提高挡土墙工程的结构安全性能、经济效果及方便施工的可操作性。在实际的施工过程中，要根据实际情况进行分析计算，做好挡土墙的设计，以保证公路工程的质量。

[1]许敏.对公路挡土墙设计的若干研究[J].建筑工程技术与设计，2014（3）：123～124.

[2]黄明跃.试析公路挡土墙设计[J].黑龙江科技信息，2011（19）：286.

[3]张程宏.山区公路挡土墙设计研究[J].四川建材，2012（4）：82～84.

[4]卢伟，桂云海，段然.山区公路挡土墙设计浅析[J].林业建设，2009（2）：30～32.

U417.11

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1673-0038（2015）32-0011-02

2015-6-18

樊风建（1988-），男，助理工程师，本科，主要从事总图运输工作。