何 璠

(西安市引湑濟黑調水工程管理中心，陜西 西安 710000)

1 仰斜式擋土墻的概述

重力式擋土墻主要依靠墻身自重保持穩(wěn)定。其墻身斷面尺寸較大，墻身較高，對地基承載力要求較高。重力式擋土墻根據墻背形式的不同，大致可以分為五類，即仰斜、垂直、俯斜、凸折線和橫重式、仰斜式擋土墻：擋土墻的墻背是仰斜的，即擋土墻的墻背在垂直狀態(tài)下繞墻背頂點做順時針旋轉所形成斜墻背，斜墻背與通過墻背頂點的垂直線形成α角，通常α=8°～15°(坡比約1∶0.15～1∶0.3)。這時，墻后填土位于斜墻背之下，所計算的總土壓力較小，對擋土墻穩(wěn)定非常有利。仰斜擋土墻墻胸也是傾斜的，常用語公路路基、鐵路路基、堤防邊坡、填方渠道邊坡上，所以又被稱為貼坡式擋土墻，也屬于重力式擋土墻。仰斜式擋土墻由于受到的土壓力很小，所以斷面尺寸較小，比較經濟，適用于2 m～10 m的擋土墻邊坡砌筑中。

2 仰斜式擋土墻適用條件

擋土墻形式選擇應根據現場地形情況、地質情況、墻的高度等進行比較而定。仰斜式擋土墻墻背所受的主動土壓力小，墻身斷面比較經濟，特別用于路塹墻、路堤，墻背與臨時開挖的邊坡比較貼合，開挖量和回填量較少，施工場地受周邊建筑影響施工作業(yè)面小，墻趾處橫坡平坦的條件下。

3 應用

引湑濟黑調水工程所在的西安市周至縣厚畛子鎮(zhèn)至老縣城村的22 km山路，是進入引湑濟黑調水工程唯一山路。該段山路于2006年完工，山路翻越海拔2200高程的秦嶺梁，為山嶺重丘四級公路，路基寬度雙車道6.5 m，單車道4.5 m，路面寬度雙車道6.0 m，單車道3.5 m。其中在翻越主梁的0+500～1+980段，為單車道山路，且道路彎度大于180°，由于汛期暴雨較多，道路路基靠近懸崖側路基容易發(fā)生水毀導致輕度滑坡，滑坡面比較陡峭，地面狹窄，坡度陡峭。塌方部位高度約2 m～10 m，需要對路基進行加固處理。

3.1 擋土墻選型考慮

重力式擋土墻有仰斜、俯斜和直墻背三種。擋土墻形式選擇的合適與否，直接關系到擋土墻的可靠使用和是否經濟合理，對設計有著重要意義。擋土墻形式選擇應根據現場地形情況、地質情況、墻的高度等進行比較而定。

3.1.1 俯斜式擋土墻

考慮到該段道路已經修筑完成，且水毀道路路基滑坡側為懸崖，選用俯斜式擋土墻需要開挖基礎，填方較大，上部山路道路面層需要鑿除，重新澆筑，且該段山區(qū)道路只有3.5 m，山路寬度非常有限，鑿除后影響嶺南村民出行，該地區(qū)位于秦嶺腹地，施工機械難以調動且施工困難。

3.1.2 直墻重力式擋土墻

直墻重力式擋土墻墻前地面積不足，施工體積大，用料較多，經濟性差，且對地基承載力要求較高，只能用于承載力大的巖石地基和堅硬的土類地基。

3.1.3 仰斜式擋土墻

由于滑坡面坡比約1∶0.25，仰斜式墻背能與開挖的臨時邊坡緊密貼合，對地基承載力要求較低，且對墻前墻后地面大小要求較低，施工對交通影響較小，因此擬采用仰斜式擋土墻。

3.2 主要技術參數

(1)根據實際勘查現場，擬設仰斜式擋土墻墻高為7 m，墻頂寬b=1.3 m，Bd=1.8 m，Hj=0.6 m，bj=0.5 m。

(2)墻體材料采用MU80片石，M10水泥砂漿，砌體抗壓強度1.14 N/mm2，砌體重度γ0=24 N/m3。

(3)墻后填土為碎石土，重度γ0=18 N/m3，內摩擦角Φ=35°。

(4)墻后填土表面為水平，即β=0°，其上汽車等帶何在值q=10 kN/m2。

(5)地基為礫石類土，承載力特征值fk=750 kPa。

(6)墻背與豎直線的夾角α=-14°02′(仰斜坡率=1∶0.25)。

(7)外摩擦角δ取14°。

(8)墻底與巖土摩擦系數μ=0.5。

(9)墻底做成8°傾角，墻背坡率1∶0.25，墻胸坡率1∶0.25。(見圖1)

圖1 擬設計仰斜式擋土墻尺寸圖

3.3 土力學穩(wěn)定性及承載力計算

3.3.1 主動土壓力系數Ka

β=0°，δ=14°，ψ=35°，α=-14°02′

計算得，Ka=0.1642，查表得Ka=0.1644，說明計算無誤。

3.3.2 主動土壓力及穩(wěn)定計算成果

(1)抗滑動穩(wěn)定

式中：∑V為作用在墻上的豎直力之代數和；∑H為作用在墻上的水平力之代數和；μ為墻底與地基間的摩擦系數，取0.5。

(2)抗傾覆穩(wěn)定

(3)基地應力計算

式中：Pmax為1 m長度偏心受壓基礎底面邊緣處最大壓力設計值，應使Pmax≤1.2 f；Pmin為1 m長度偏心受壓基礎底面邊緣處最小壓力設計值，應使Pmax≥0；f為天然地基承載力設計值；B為墻的基底總寬度；e為墻上作用荷載對基底中心點產生的偏心距。

=89.5 kPa>0 kPa

=166.21 kPa<750 kPa

根據計算，說明擬設定的擋土墻尺寸滿足穩(wěn)定及承載能力要求。同時，可以以此方法來推求其他高度情況下所需擋土墻尺寸。

表1 擋土墻受力及墻趾處力矩計算表

3.4 應用過程中注意問題

3.4.1 回填料問題

墻后填土性質決定擋土墻的受力，填土的重度越大，產生土壓力越大，填土的含水位越高，產生土壓力也越大；因粘性土的壓實性和透水性較差，且具有吸水膨脹和洞脹性，可能產生側向膨脹壓力，因此，墻后填土應選用砂性土，如中粗砂、砂礫、碎石土、礫石土、塊石等。

3.4.2 回填強度

仰斜式擋土墻施工過程較復雜，尤其對于山路路基擋土墻回填難度較大。擋土墻完成后必須使強度達到70%以上才能回填土，每層回填厚度不得大于20 cm。每層回填完畢后壓實，壓實度不得小于90%。

3.4.3 墻身防水

排水設置的好壞直接涉及擋土墻的安全與使用，是關系到擋土墻成敗的又一關鍵。排水不良對基礎和土坡的穩(wěn)定影響很大，它可以增大墻后的土壓力，嚴重時可對地基造成破壞，從而導致?lián)跬翂κ?。為確保墻后排水孔通暢和不被堵塞，孔的進口必須設置級配碎石反濾層，為防止墻后積水下滲地基，造成墻體破壞，墻后應設置黏土隔水層，黏土層一般設在最低一排排水孔處，以堵絕墻后積水下滲基礎的途徑并利于孔眼前水的排泄；在墻頂設截流溝，墻后填土頂面采用砼護砌。

圖2 仰斜式擋土墻設計施工詳圖

3.4.4 擋土墻埋深

擋土墻的墻趾的最小埋深也關系到基礎的穩(wěn)定性。對于普通土質，擋土墻的最小埋深為1 m，距斜坡地面的最小水平距離在3 m。在山區(qū)道路滑坡后路基擋土墻的選型過程中，尤其在基礎處于陡坡段，一定要考慮基礎的設置位置，確保有足夠埋設深度和距離斜坡地面的最小水平距離。在山區(qū)公路地面橫坡比較陡峭，無法保證最小水平距離時，采用仰斜式擋土墻可能會過多的增加墻高，不太經濟?？煽紤]俯斜式和衡重式擋土墻。一般在路塹墻、墻趾比處地面平緩的路肩墻或者路堤等情況下，采用仰斜式擋土墻。

4 實施的效果

2011年～2020年，引湑濟黑調水工程22 km山區(qū)公路運行10年，暴雨水毀導致的山路路基及路塹滑坡水毀非常普遍。仰斜式擋土墻多數是在滑坡處地形窄，其他型擋土墻設置存在造價高或者施工場地邊界受限的情況下考慮的。施工后，較好地防止了邊坡填土或者山體變形而引發(fā)的病害，避免塌方、滑坡、泥石流等自然災害，提升公路施工的質量。

5 結論

本文從土力學理論基礎的角度論述仰斜式擋土墻在各參數確定情況下的選型計算過程，在實際的設計過程中，各參數的選擇應經過準確的核實。在選取擋土墻截面時，擋土墻基礎墻趾及擋土墻的寬度對穩(wěn)定性及抗傾覆計算起到重要作用。墻身排水及墻頂不滲水對于減小墻后土壓力也非常重要，設計中應在墻頂設置截水槽等工程措施，同時，在施工過程中，應認真把握細節(jié)，嚴格按照技術交底施工，勿以工程的規(guī)模小或者建筑級別較低而放松施工要求，做到嚴格控制好墻后回填、墻前埋設深度碾壓夯實，墻頂防滲、墻身排水的施工工作。