曲線形擋土墻設計計算及工程實用性研究

王之光

（河北銳馳交通工程咨詢有限公司 050021）

曲線形擋土墻設計計算及工程實用性研究

王之光

（河北銳馳交通工程咨詢有限公司 050021）

本文闡述了山嶺區V形沖溝高填方路基工程特性，并對V型沖溝高填方路基擋土墻受力特點進行了分析。介紹了V型沖溝高填方路基擋土墻的幾何設計，對高填方路基擋土墻受力進行計算，并結合工程實例對曲線型擋土墻的應用效果進行評價。

0 緒論

今年來，我國交通建設事業蓬勃發展，再加國家宏觀政策的調整，西部大開發戰略被提上日程，高速公路的建設不斷向西部偏遠山嶺重丘區轉移。礙于西部特殊地勢條件限制高速公路選線，將不可避免的出現高填方路基以及深挖方路塹，出現很多V形沖溝，而V形沖溝下的高填方路基的邊坡失穩又必然會對高速公路的正常運行造成或輕或重的影響。因此，有必要對V型沖溝地形條件下的高填方路基的穩定性加強研究，提出適宜的擋土墻以降低山區公路造價。

1 V形沖溝高填方路基特點

西部山嶺重丘區V型沖溝填筑的路堤普遍較高，一般都在20-40m之間，也有填高超過40m的，復雜的地質條件使得V型沖溝處路基的施工要比一般地質條件下的路基施工困難的多，工程造價也相對較高。由于復雜地形因素的影響，在進行路基沉降和穩定性分析時更加困難。所謂V字型沖溝，受地形限制，從坡腳至坡頂隨著高度的增加，填筑路基的寬度也由窄變寬，由于上方土體較寬，自穩過程中受岸坡的約束，其兩側的水平土壓力將集中指向溝心坡腳處，由于這種土壓力方向的特殊性，攔渣壩擋土墻的受力作用也變得更加的復雜多變。

2 V型沖溝高填方路基擋土墻受力特點

V型沖溝在西部山區中是一種比較常見的地形，特點是底坡很陡，所以通常選擇路堤和留住結構作為V型沖溝路基結構。和溝心路堤高度、最大的兩邊的遠岸高度，路堤高度變小，使得路堤橫槽方向的“v”字形。路堤實體規則的作用下極，坡腳擋土墻的土壓力是不相同的大小，和它的方向是不一致的。v型溝高填路堤擋土墻的受力特點相似的建造水壩在狹窄的山谷。大壩擋水建筑物，用于防洪、供水、灌溉、水力發電，提高導航等v型溝高填路基擋土墻也需要足夠的抵抗側向土壓力、放電溝內地表徑流，保持高填路堤的穩定性。一條狹窄、V型谷“拱”的作用很大，“梁”是相對較小的角色。V形溝橫截面V型谷類似于一個狹窄的，如果重力式擋土墻曲線形式，有承壓拱的特點，不僅可以對混凝土材料的抗壓強度，但也擋土墻的寬度可以有效地減少重力的抗壓性能，充分發揮拱墻。

3 V型沖溝高填方路基擋土墻幾何設計

拱式擋土墻在西部山嶺重丘區應用較多，這都得益于拱壩的獨特優勢。

①線型擋墻的受力特性簡述

曲線型擋土墻結構主要靠自身重量及兩側拱座維持墻體穩定，兼具拱4和梁的共同特點，充分發揮材料強度，同比相同高度的重力式擋土墻其工程量將大大減少。除此之外，曲線型擋土墻承載力極強，在一定程度上可自發調節應力分布。總之，曲線型擋土墻以承受壓力為主，充分發揮混凝土抗壓強度。

②線型擋墻的經濟性簡述

從經濟性角度考慮，曲線型擋土墻在狹窄的沖溝地段為最佳選擇，相比同等規模的重力式擋土墻，曲線型擋土墻只需一半的混凝土甚至更少。

③線型擋墻的安全性簡述

國內外很多研究和試驗證明，曲線式擋土墻具有其他任何類型的擋土墻所不具有的自我調整能力，這得益于曲線式擋土墻特殊的形狀。

4 V型沖溝高填方路基擋土墻受力計算

確保高填路堤的穩定的首要條件是選擇合理的墻體形式，首先通過三維技術手段畫出一條合理的墻身軸線，在此之前，要準確分析墻背土壓力及其變形分布規律，再計算得出墻背不同位置處土壓力大小，計算得出墻身厚度。最后得到合理支護結構的幾何形式。由于設置擋土墻會在一定程度上增加路堤穩定性，因此，控制條件路堤安全系數變為1.3。磚石混凝土擋土墻材料應當符合公路橋梁設計規范在橋梁結構最低強度水平，采用現澆混凝土拱圈強度等級不小于這件，基于最低強度等級控制。

5 V型沖溝曲線型擋土墻應用實例

試驗路段位于重慶某山嶺地區，地形條件復雜，V型沖溝深82m，寬度約20m，底部坡道線路和連接很復雜，之前和之后的斜面坡道布局為V形溝，平曲線半徑為1200m，最大縱坡1.6%，最小縱坡0.68%，匝道設計速度為35km/h。經重新設計，以高填方路基的形式來代替原高架橋設計來通過沖溝，避免了橋隧結構昂貴的工程造價。于是，高填方路基的穩定性成為整個項目的難點。

高填方路基施工時采用的填料主要為路基挖方和棄渣塊片石，要求分層碾壓，壓實度必須達到設計要求，每填5m厚度則必須采用重錘夯實。路基填石料采用推土機、壓路機分層攤鋪、整平、碾壓，采用經驗法、沉降差法控制填筑壓實質量。填筑前按設計及規范要求清理地表，增設溝底盲溝，填筑中及時設置沉降變形觀測點，配合業主等有關單位作好高填方沉降變形觀測，為下一部施工提供可靠參數。

曲線型擋土墻墻身必須為現澆混凝土，與基礎的結合應留施工縫。墻身施工每節高1.5米，墻身模板采用鋼模板拼裝，事先預埋錨固鋼筋，用鋼管作圍楞，并設斜拉螺桿，相鄰模板用高強螺栓連接，保證混凝土澆筑期間模板穩固，沒有跑模、漏漿現象。

6 V型沖溝曲線型擋土墻應用效果評價

實踐證明，曲線式擋土墻能很好的應用于工程實際中，其優越的自我調整能力確保了V型沖溝高填方路基的邊坡穩定性，其超載安全度較高。除此之外，經業內專家分析，曲線式擋土墻特殊的結構不僅更好的發揮了支護作用，同時也降低了工程造價，最大限度的發揮了自身的經濟性。

7 結論

高等級公路的建設直接關系到國家經濟命脈，是發展國家交通運輸的基本。時代的進步促使人們對高速公路的安全性及舒適性提出了更高的要求，但鑒于高速公路巨大的投資費用以及山嶺重丘區V型沖溝高填方路基的邊坡失穩問題的影響，我們必須對V型沖溝地形條件下的高填方路基的穩定性加強研究，進一步推廣曲線式擋土墻在這一工程實際中的應用，給山區高等級公路的建設帶來一定的指導作用。

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