何蛟　羅勁松

摘要：文章通過一個衡重式超高擋土墻施工實例，闡述了衡重式超高擋土墻在山區(qū)公路中的應用，其中包括了衡重式超高擋土墻的適用范圍、支擋原理、尺寸擬定、穩(wěn)定驗算、施工要點等內容，為衡重式超高擋土墻在山區(qū)公路中的應用與推廣提供參考經驗。

關鍵詞：衡重式;超高擋土墻;山區(qū)公路

中國分類號：U417.1+1文獻標識碼：A

0 引言

我國山區(qū)地域廣闊，山區(qū)公路在交通路網中扮演著重要的角色，為山區(qū)的交通建設做出了極大貢獻。山區(qū)公路由于地勢險峻、工程造價、技術水平等諸多因素限制，很多臨溝臨崖路段均需設置擋墻支護工程。衡重式擋土墻作為支擋工程中的一種，在山區(qū)公路的支護工程中發(fā)揮著重要的作用。當溝崖較深時可適當設置衡重式超高擋土墻，在滿足支護安全的同時，達到就地取材、控制造價、施工簡便等效果。本文將通過一個衡重式超高擋土墻施工實例，詳細地闡述衡重式超高擋土墻在山區(qū)公路中的具體應用，為山區(qū)公路中超高擋土墻的建設提供一些參考經驗。

1 工程概況

廣西壯族自治區(qū)某山區(qū)公路路段，公路等級為四級公路，設計速度為20 km/h，汽車荷載為公路—Ⅱ級，路基全寬6.5 m，路面全寬6 m。項目路線經過區(qū)域地勢陡峻，地形變化較大。在項目實施過程中發(fā)現某路段路基出現坍塌，導致其右側路基寬度不足，無法填筑路基，需在該路段增設擋墻支護工程。該路段溝底至路基頂面高差約20 m，路基下邊坡地質情況主要為堆積侵蝕地貌，上部為殘破積黏土層，厚度為0.5～1.5 m，土黃色～褐色，含少量碎石顆粒，下伏基巖為泥質粉砂巖、砂巖，開挖邊坡基巖風化嚴重，節(jié)理發(fā)育較為破碎并伴有順層。下伏基巖的端土極限承載力δR為1 200 kPa，容許承載力σ0為650 kPa。

2 衡重式超高擋土墻的選用

路基支護工程中，重力式擋土墻、衡重式擋土墻、扶壁式擋土墻、加筋土擋土墻等都是比較常用的支擋形式，但各自有各自的特點與適用條件。對于擋土高度≤5 m的路基擋墻，一般采用重力式擋墻;當擋土高度>5 m時，可采用衡重式擋土墻;扶壁式擋土墻可進一步提高擋墻砌筑高度，但擋墻底板必須有足夠的寬度，特別是在前齒部位;加筋土擋土墻是一種能適應軟土地基砌筑高擋墻的支擋結構。從本項目的工程實際出發(fā)，重力式擋土墻支擋高度較低，扶壁式擋土墻與加筋土擋土墻造價較高，工藝較復雜，故本路段對支擋結構高度、工程造價、施工工藝等多因素綜合考慮后，決定采用衡重式擋土墻。

衡重式擋土墻的支擋原理是利用衡重平臺上的填土重量，迫使墻身整體重心后移，使基底應力趨于均衡，以此增加墻身的穩(wěn)定性。一般情況下，擋土墻超過12 m后，稱為超高擋土墻。本路段路基下邊坡采用衡重式超高擋土墻支護，擬定擋墻高度為17 m。

3 衡重式超高擋土墻的尺寸擬定

本路段路基下邊坡采用衡重式超高擋土墻支護，根據交通部衡重式擋墻通用圖及擋墻基底地質情況，擬定的尺寸具體為：擋墻高度為17 m，擋墻頂寬為1.40 m，擋墻底寬為4.57 m，衡重臺寬為1.40 m，外墻坡率為1∶0.05，上墻背斜率為1∶0.40，下墻背斜率為1∶0.25，墻趾高度為1 m，墻趾寬度為0.8 m，墻趾底面坡率為1∶10。具體尺寸見圖1。

一般情況下，擋土墻由于造價原因多采用M7.5或M10漿砌片石材料。本路段衡重式擋土墻為超高擋土墻，為提高擋土墻的整體強度與穩(wěn)定性，同時也不至于造價過高，本路段衡重式超高擋土墻采用C25片石混凝土材料分層澆筑成形。

4 衡重式超高擋土墻的穩(wěn)定驗算

根據《公路路基設計規(guī)范》（JTG D30-2015）第5章第5.4.2條規(guī)定：擋土墻設計應進行其承載力能力極限狀態(tài)計算和正常使用極限狀態(tài)驗算，以及擋土墻抗滑穩(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定和整體性驗算。本路段衡重式超高擋土墻的穩(wěn)定驗算，采用理正巖土計算機軟件進行輔助計算，主要驗算步驟為：

第一步為原始條件輸入，一般包括墻身尺寸、物理參數、場地環(huán)境等參數的錄入，相當于一個建立模型的過程。

第二步為荷載分析并進行荷載組合分類，一般根據受力特征分為三類組合，相當于一個模型加載的過程。

第三步為各個特征指標、特征截面的具體驗算，一般包括滑動穩(wěn)定性驗算、傾覆穩(wěn)定性驗算、地基應力及偏心距驗算、基礎強度驗算、上墻截面強度驗算（容許應力法、極限狀態(tài)法）、墻底截面強度驗算（容許應力法、極限狀態(tài)法）、臺頂截面強度驗算（容許應力法、極限狀態(tài)法）等內容。這相當于一個應力應變計算與容許值驗算的過程。

采用理正巖土計算機軟件進行輔助計算，能比較方便地對擋土墻的受力情況進行驗算，同時也能較方便地出具相應的計算書。針對計算書中的計算步驟、計算公式以及驗算指標，應根據《公路路基設計規(guī)范》（JTG D30-2015）中的詳細規(guī)定進行詳細復核，確保無誤后方可認定擋土墻驗算通過。本路段衡重式超高擋土墻的穩(wěn)定驗算采用理正巖土計算機軟件進行輔助計算，具體的驗算過程摘取部分如下：

4.1 滑動穩(wěn)定性驗算

基底摩擦系數=0.500

采用傾斜基底增強抗滑動穩(wěn)定性，計算過程如下：

基底傾斜角度=5.711（°）;

Wn=1 829.375（kN），En=313.908（kN），Wt=182.937（kN），Et=435.230（kN）;

滑移力=252.293（kN），抗滑力=1 071.641（kN）;

滑移驗算滿足：Kc=4.248>1.300。

滑動穩(wěn)定方程驗算：

滑動穩(wěn)定方程滿足：方程值=821.880（kN）>0.0。

地基土層水平向：滑移力=464.305（kN），抗滑力=1 274.781（kN）。

地基土層水平向滑移驗算滿足：Kc2=2.746>1.300。

4.2 傾覆穩(wěn)定性驗算

相對于墻趾，墻身重力的力臂Zw=3.349（m）;

相對于墻趾，上墻Ey的力臂Zx=6.005（m）;

相對于墻趾，上墻Ex的力臂Zy=13.213（m）;

相對于墻趾，下墻Ey的力臂Zx3=5.559（m）;

相對于墻趾，下墻Ex的力臂Zy3=4.368（m）。

驗算擋土墻繞墻趾的傾覆穩(wěn)定性：

傾覆力矩=3 058.514（kN·m），抗傾覆力矩=7 995.083（kN·m），

傾覆驗算滿足：K0=2.614>1.500。

傾覆穩(wěn)定方程驗算：

傾覆穩(wěn)定方程滿足：方程值=3 075.402（kN·m）>0.0。

4.3 地基應力及偏心距驗算

基礎類型為天然地基，驗算墻底偏心距及壓應力，取傾斜基底的傾斜寬度驗算地基承載力和偏心距：

作用于基礎底的總豎向力=2 143.282（kN），作用于墻趾下點的總彎矩=4 936.570（kN·m）;

基礎底面寬度B=4.380（m），偏心距e=0.113（m）;

基礎底面合力作用點距離基礎趾點的距離Zn=2.303（m）;

基底壓應力：趾部=565.368（kPa），踵部=413.348（kPa）;

最大應力與最小應力之比=565.368/413.348=1.368;

作用于基底的合力偏心距驗算滿足：e=0.113（m）≤0.200×4.380=0.876（m）。

墻趾處地基承載力驗算滿足：壓應力=565.368≤624.000（kPa）。

墻踵處地基承載力驗算滿足：壓應力=413.348≤676.000（kPa）。

4.4 墻底截面強度驗算

驗算截面以上，墻身截面積=73.117（m2），重量=1 681.702（kN）;

相對于驗算截面外邊緣，墻身重力的力臂Zw=3.355（m）。

（1）容許應力法

法向應力檢算：

作用于截面總豎向力=2 085.154（kN），作用于墻趾下點的總彎矩=4 921.485（kN·m）;

相對于驗算截面外邊緣，合力作用力臂Zn=2.360（m）。

截面寬度B=4.467（m），偏心距e1=0.127（m）;

截面上偏心距驗算滿足：e1=0.127≤0.250×4.467=1.117（m）。

截面上壓應力：面坡=546.260，背坡≤387.321（kPa）;

壓應力驗算滿足：計算值=546.260≤1 000.000（kPa）。

切向應力檢算：

剪應力驗算滿足：計算值=-82.775≤90.000（kPa）。

（2）極限狀態(tài)法

重要性系數=1.000;

驗算截面上的軸向力組合設計值Nd=2 078.365（kN）;

軸心力偏心影響系數=0.956;

擋墻構件的計算截面每延米面積A=4.467（m2）;

材料抗壓極限強度Ra=14 000.000（kPa）;

圬工構件或材料的抗力分項系數=1.540;

偏心受壓構件在彎曲平面內的縱向彎曲系數為0.924。

計算強度時：

強度驗算滿足：計算值=2 078.365≤38 834.645（kN）。

計算穩(wěn)定性時：

穩(wěn)定性驗算滿足：計算值=2 078.365≤35 871.848（kN）。

5 衡重式超高擋土墻的施工要點

本項目衡重式超高擋土墻經過驗算，已滿足穩(wěn)定性與截面強度要求。對于衡重式超高擋土墻的施工，其與一般衡重式擋土墻的施工大體一致。關鍵的區(qū)別在于兩點：（1）衡重式超高擋土墻需要分層澆筑，所以分層澆筑是衡重式超高擋土墻施工的難點;（2）衡重式超高擋土墻的高空外模，一定要牽引牢固。針對衡重式超高擋土墻的分層澆筑，其具體施工有如下幾個要點：（1）注意合理安排分層厚度;（2）注意振搗密實;（3）注意避免片石混凝土離析;（4）可以適當預埋接茬鋼筋;（5）注意處理好施工縫。更多更詳細的施工技術可參照《公路路基施工技術規(guī)范》（JTG F10-2006）、《公路擋土墻設計和施工技術細則》（2008年3月版）等技術規(guī)范。

6 結語

衡重式擋土墻在山區(qū)公路中應用廣泛，而衡重式超高擋土墻作為一種造價適中、工藝不難的支擋形式，也應當在山區(qū)公路支擋工程中成為不錯的選擇。在條件適宜的情況下選擇衡重式超高擋土墻，可達到就地取材、控制造價、施工簡便等效果。本文通過衡重式超高擋土墻施工實例，闡述了衡重式超高擋土墻在山區(qū)公路中的應用，希望能為山區(qū)公路的支擋工程提供一些參考經驗。

參考文獻：

[1]JTG D30-2015，公路路基設計規(guī)范[S].

[2]JTG F10-2006，公路路基施工技術規(guī)范[S].

[3]中交第二公路勘察設計研究院有限公司.公路擋土墻設計和施工技術細則[M].北京：人民交通出版社，2008.