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市政道路工程中路基挡土墙的设计研究

发表时间：2021/5/17 来源：《基层建设》2021年第2期作者：余霞君高光耀

[导读] 摘要：近年来，随着我国公路建设的进一步推进，公路路基的防护建设需要进一步的提高。

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        摘要：近年来，随着我国公路建设的进一步推进，公路路基的防护建设需要进一步的提高。路基挡土墙是一种建筑物，主要用来支撑人工填土边坡或天然形成边坡、承受侧向土压力、维护土体稳定。在市政道路工程中，广泛用于桥梁两端、隧道洞口、路堑边坡以及河流堤岸等地。挡土墙最基本的用途就是防护道路路基，但现在，除了这方面，还要考虑生态环境，因此挡土墙的设计要走一条安全绿色的环保之路。
        关键词：市政、道路工程、路基挡土墙、设计
        一.路基挡土墙的防护设计原则
        由于路基挡土墙会随着道路的修建而到达全国各处，所以挡土墙对道路的保护作用很大，本文所研究的主要内容为市政道路的挡土墙，主要考虑的是挡土墙在市政道路方面的应用，现在的观点是在防护道路路基的同时还要考虑对生态环境的影响，要采用一种适当的绿色保护方法来进行路基防护，这样就会使道路更加的安全和美观，因此，挡土墙的设计应遵循“安全绿色、水土保持、恢复自然、环保之路”的设计原则。
        二.挡土墙的类型和适用范围
        根据挡土墙在路基横断面上设置的位置，挡土墙可分为路肩墙、路堤墙及路堑墙。当挡土墙顶置于路肩时，称为路肩式挡土墙，若挡土墙支撑路堤边坡，墙顶以上尚有一定的填土高度，则称为路堤式挡土墙，如果挡土墙用于稳定路堑边坡，称为路堑式挡土墙。把挡土墙按照结构的形式来划分，可分为：加筋土式、扶壁式、锚杆式、悬臂式、重力式、半重力式、衡重式锚定板式和桩板式等，他们的特点如下：（1）重力式：此方式就是用挡土墙自身的重力来保持稳定，这种方法的特点就是取材和施工都很简单，使用的范围也是最广的，由于挡土墙自身较重，对地基承载力的要求较高；（2）半重力式：一般采用片石混凝土浇筑，墙背拉应力较大时，需设置钢筋，由于整体强度较高，墙身截面和自重相对较小，常用于不宜采用重力式挡土墙的地下水位较高和软弱地基上，以及缺乏石料的地区，一般多用于低墙；（3）衡重式：上下墙背间有衡重台，利用衡重台上填土重力和墙身自重共同作用维持其稳定。可作为拦截崩坠石之用；（4）悬臂式：属钢筋混凝土结构，由立壁、墙趾板和墙踵板三个悬臂部分组成，墙身稳定主要依靠墙踵板上的填土重力以及墙身自重来保证。适用于缺乏石料的地区和承载能力较低的地基；（5）扶壁式：属钢筋混凝土结构，由墙面板（立壁）、墙趾板、墙踵板和扶肋（扶壁）组成，即沿悬臂式挡上墙的墙长，每隔一定距离增设扶肋，把墙面板与墙踵板连接起来。适用于基承载力较低的地段和缺乏石料的地区和大型填方工程；（6）垛式：又称框架式，用钢筋混凝土预制杆件纵横交错拼装成框架，内填土或石，以此抵抗土体的推力。适用缺乏石料地区的路肩墙和路堤墙，建筑高度—般不受限制。
        三.挡土墙的设计构造
        1.墙身构造
        挡土墙的墙身包括墙背、墙面、墙顶和护栏四部分。在挡土墙的墙身构造中主要有以下几种常见的形式：如俯斜、垂直、凸形折线、仰斜式等很多，这种方式主要是按照墙背的倾斜方向的不同来进行不同的分类的。墙身一般是平面结构的，当然，在墙身构造的设计中，要充分考虑坡度和墙背坡度的相互协调，在此基础上也要对其他方面加以考量，例如墙址处地面的横坡度等等。施工时墙顶宽度也是需要注意的，它是要根据施工的变化而改变的，举个例子来说干砌时不小于60cm，浆砌时不小于50cm；护栏是保证交通安全的，在弯道或地势险峻处的路肩墙，必须设置护栏。
        2.基础构造
        挡土墙基础是挡土墙质量的关键，实践证明，挡土墙的破坏，大多是由于基础处理不当而引起的，挡土墙的基础的设置是挡土墙计算的重中之重。挡土墙的基础埋深应按地基性质、承载力要求、地形地质等条件确定，如有冲刷时，要埋置在冲刷线以下，且不得低于冲刷线1.0米。
        3.排水设施
        墙身排水：布置墙身泄水孔，以疏干墙后填料中的水分，防止墙后积水致使墙身承受额外的静水压力等；地面排水：在地面设排水沟，截引地表水；为防地面水或雨水下渗，要对地表松土进行检查夯实。

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        4.沉降缝和伸缩缝
        地基的不均匀沉陷，可能会导致墙身开裂，应当综合地质、墙高、墙身断面等具体因素设置沉降缝；砂浆的硬化收缩和温度变化都会使圬工砌体产生裂缝，应设置伸缩缝，沉降缝和伸缩缝是设在一起的。
        四.挡土墙的布置设计
        1.位置的选定。路堑挡土墙多设在边沟旁，路肩墙和路堤墙应进行技术经济比较后，确定墙体的合理位置，在墙身高度等基础情况相差无几时，优先选用前者。
        2.纵向布置。在纵向布置时，主要分四点进行，包括：确定起点和墙的长度，选择与其他构造物的衔接方式；根据地形及地基情况分段，确定沉降缝和伸缩缝；布置各个分段的挡土墙基础；布置泄水孔，包括数量、尺寸、间隔等。布置后绘成挡土墙正面图。
        3.横向布置。绘制起点、墙高最大处，墙身断面和基础形式变异处，以及其他有关桩号的挡土墙断面图；图上应按计算结果布置墙身断面，确定基础形式和埋深深度，布置排水设备等。
        4.平面布置。主要用于个别的较为复杂的挡土墙，像曲线挡土墙等。
        五.土压力的计算
        1.土压力的分类。墙体的位移、荷载的大小和分布、填土的性质或边界条件等因素都影响着土压力，在这诸多因素中，挡土墙位移的方向是计算时需考虑的主要因素。根据墙体的位移情况，可分为静止土压力(E0)、主动土压力（Ea)和被动土压力(Ep)，一般来说，土体挤压挡土墙向外移动的可能性极大，此时墙背承载的是主动土压力。在挡土墙的基底背破坏或失稳前，墙身会随之发生位移，而墙后土体的状态呈主动极限状态。因此，按主动土压力设计挡土墙是较为合理的。
        2.库仑土压力理论。库仑理论以墙后土体的滑动研究为切入点，当墙背破裂时，棱体会发生相应的滑动，此时土体基本呈极限平衡状态，根据破裂棱体的静力平衡条件，求得墙背主动土压力和被动土压力。
        3.库仑理论的适应范围。库仑理论具有计算简单、概念清晰等优点，适应范围比较广泛，对于墙背为平面或接近平面抑或是形墙背的挡土墙，都可以使用，还能用于用于砂性土，若用于粘性土时，应强调对粘聚力的考虑。需要注意的是，当土体中出现第二破裂面，应按第二破裂面法计算；此外，用于仰斜墙背时，墙背坡度不能太缓。
        六.折线形墙背的土压力计算
        有时为了满足工程和地形的需要，会采用衡重式挡土墙和凹形墙背的挡土墙，这些挡土墙和平面挡土墙不同，它的墙背不是一个平面，而是折面，我们称之为折线形墙背。
        1.延长墙背法。此方法不是很精确，主要体现在：土压力在实际墙背和延长墙背上的作用方向不同，会引起一定的垂直分力差，此方法考虑了这一点，却忽略了实际墙背和延长墙背之间的荷载重及土锲，虽然两者能抵消一些，但未必能全部抵消；制作土压应力图时，假设上墙破裂面与下墙破裂面是平行的，由此会导致在计算下墙土压力时有误差出现。以上这两种误差一般偏于安全，并且此法计算简便，所以至今仍被广泛使用。
        2.力多边形法。这种计算方法在求算下墙土压力时，依据的是在极限平衡条件下作用于破裂棱体上的诸力应构成闭合力多边形的原理。
        结语
        综上所述，路基的防护是保护道路的重要措施之一，挡土墙技术的应用对市政道路建设带来了很大的作用，在进行挡土墙设计时一定要收集各方的资料后再进行合理设计，避免在施工过程中出现问题。通过对路基挡土墙的合理设计及施工，保证市政道路的顺利修建和稳定的运营。
        参考文献
        [1]王若俊.市政道路工程中路基挡土墙的设计[J].《交通世界》,2013（16）.
        [2]冉旭.分析公路工程挡土墙施工[J].黑龙江交通科技,2014（07）.