博深高速公路挡土墙设计

李勇泉

1 概述

挡土墙在路基设计中具有不可替代的作用。随着应用的越来越广泛，挡土墙结构形式也日新月异，包括重力式挡墙、衡重式挡墙、加筋土挡墙、悬臂式挡墙、扶臂式挡墙、锚杆挡墙、土钉墙、桩板墙、气泡轻质土路堤等。如何针对复杂的地形地质条件，选择合理有效的挡土墙形式地基和处理措施，做到安全、经济、有效、合理是设计中的重点和难点。本文以粤湘高速公路博罗—深圳段SJ-2合同段为例，详细介绍了在复杂的地形地质条件下，如何进行挡土墙类型的选择和优化设计。

该合同段路线全长34.3 km，地形地质条件复杂，约有6 km路基位于斜陡坡地带，同时部分路段穿过城镇，为了节约修建桥梁带来的昂贵费用，沿线大量采用了挡土墙作为路基防护结构。挡土墙总长约3.1 km，包括路肩墙、路堤墙与浆砌片石护脚等。

2 地质情况

沿线地层从石炭系到第四系均有广泛分布，岩层以灰岩、砂岩、泥岩等沉积岩组为主，第四系主要为沿现代河流谷地和湖泊分布的砂砾、砂、粉砂、黏土、淤泥、泥炭层以及沿坡地分布的残坡积粉砂、黏土等。路线地貌包括中低山、丘陵、山塘水库和河流谷地，其中以丘陵地区分布面积最大，面积约占46%。地势总体上北高南低，公路中轴线多与山地、谷地斜交。

3 挡土墙设计

3.1 衡重式路肩(路堤)挡土墙

对于填方路基，由于放坡受限、少占农田或者地面横坡较陡需收缩坡脚以及减少土石方回填数量等原因，需要设置路肩墙。如果地面横坡陡峻，一般采用衡重式路肩墙，以有效降低建在斜坡上挡土墙的高度，从而达到降低土石方回填和减少圬工数量的目的。衡重式挡土墙上下墙高之比为4∶6，上墙墙背俯斜，坡度采用 1∶0.3;下墙墙背仰斜，坡度采用 1∶0.25;面坡坡度 1∶0.05，路堤墙可根据墙顶填土高度设置防滑凸榫，墙体厚度根据挡土高度来确定。由于本项目挡墙较高，最高9 m，根据挡土墙的受力性能，考虑到便于施工质量的控制，墙体均采用C15片石混凝土砌筑，并采用换填碎石垫层以满足基底地基容许承载力的要求。

3.2 加筋土挡土墙

加筋挡土墙是一种具有一定柔性和变形适应能力的支挡结构，它与传统的重力(衡重)式挡土墙以自重等因素抵抗墙后土压力来保持自身稳定不同，加筋挡土墙是通过筋带和填土之间的摩擦作用，改善土体的变形条件和提高土体的工程性能，从而达到加固、稳定土体的目的。同时，加筋挡土墙还具有以下优点:墙面板垂直砌筑，节约用地;施工便利，造价低廉;造型美观，便于绿化;柔性结构，对变形适应能力强，抗震性能优良。

K53+660～K53+715段为省道S359跨线桥桥改路段，左侧填方边坡高20.9 m，直接放坡将侵入已有道路，并且坡脚距离已有北通道很近，不便于对所侵占道路进行改路，考虑到坡脚范围地势平坦，同时避免高大挡墙对视觉的冲击，采用加筋土挡土墙收缩坡脚。

本段路堤挡墙墙顶填土高度16 m，结构采用阶梯路堤式加筋陡坡结构，分阶高度3 m，台阶宽度1 m。基础置于基岩上，现浇混凝土条形基础，预制安装钢筋混凝土空心墙面块体;加筋材料采用防老化高强土工格栅;填料就近采用开山土(碎石土)，不可用高液限土。每个台阶顶利用空心墙面块体进行绿化，种植藤蔓植物或灌木等。

3.3 L形钢筋混凝土挡土墙

L形钢筋混凝土挡土墙是悬臂式钢筋混凝土挡土墙的一种变异形式，广泛应用于市政与交通建设，其优点为:基础埋深浅，开挖基坑扰动小;可预制吊装，施工便捷;墙体直立面坡，收缩坡脚效果显著。

LB匝道起点～LBK0+252.6为填方路基，由于该段路基左侧放坡会侵占北通道行车道，而右侧存在一条埋深约1 m的地下水管，距离路肩最近仅2.5 m，放坡将覆盖既有地下管线，道路改线已不现实;若设置一般重力式(衡重式)挡墙，开挖基坑及墙后夯实过程亦难免破坏地下管线，因此该段填方路基两侧均采用L形钢筋混凝土挡土墙。

本段路肩挡土墙最大高度为4.6 m，墙身采用C30钢筋混凝土浇筑，墙背与面坡均为直立浇筑，基底为已建成北通道路基(见图1)，开挖表土后承载力满足200 kPa的要求，墙身高于3.0 m可设置碎石土垫层以提高承载力。

3.4 轻质土路堤悬臂式挡土墙

排榜枢纽立交G匝道从GK0+600开始并入已建成排榜枢纽立交A匝道，G匝道的建设即为A匝道路基路面右侧的加宽扩建。为减小对重要管线的扰动破坏，该段路基加宽采用气泡混合轻质土填筑，使用浇筑片石混凝土挡土墙支挡，并在墙脚砌筑浆砌片石护脚。

气泡轻质土的主要特性是容重远小于一般的填土(通常为普通填土的1/3)，强度和容重可在应用范围内自由调节，具有低渗透性和低透水性，施工便捷高效且可直立填筑;这些特性，决定了气泡混合轻质土作为扩建路基，不仅可降低基底附加应力、减少总沉降、提高路堤稳定性及降低新路基对旧路基的影响，同时直立填筑尚可节省大量用地。轻质土路堤凝结后能直立，因此作用于挡土墙上的土压力几乎可以忽略不计，挡土墙在此主要起抗倾覆的作用;浆砌片石护脚保证挡土墙墙趾埋深，主要起抗滑移的作用。

本段路基先按照1∶0.75坡率开挖已有A匝道边坡，浇筑片石混凝土挡土墙并砌筑浆砌片石护脚，待挡土墙墙身强度达到要求后，铺设碎石垫层，然后浇筑轻质土路堤，最后进行轻质土顶板与路面拼接施工(见图2)。

3.5 挖方路基挡土墙

为保证已有B匝道路基稳定与安全通畅运行，该段路基设计方案为开挖已有B匝道边坡，开挖阶段设置临时支护，并浇筑挖方挡土墙，挡土墙基础为原B匝道压实路基，承载力满足250 kPa的要求。

本路段按照土层编号顺序以1∶0.2的坡率对B匝道路基边坡进行开挖，第一层全路段一次性开挖，下部土体分层跳槽开挖，每开挖一层立即对开挖面进行锚杆防护并挂网喷浆，开挖到H匝道路面标高且锚杆注浆强度达到80%后，再进行挡墙基础开挖并立即进行挡墙墙身施工。锚杆支护应按设计规定分层、分段开挖，做到随时开挖，随时支护，在上层作业面的锚杆砂浆强度达到要求以前，不得进行下一层土的开挖，严禁边壁出现超挖或造成边壁土体松动等破坏。同时要求在旱季施工，并且施工期间对已建B匝道施工侧封闭半个车道，让通行车辆临时行驶远离开挖侧硬路肩。

综合本文所述，提出以上几类挡墙的适用范围:1)衡重式挡土墙适用范围较广，一般用于放坡受限制处，墙趾处横坡不大于1∶2，墙高一般不大于 10.0 m，且对地基承载力要求较高，常须配合碎石垫层使用;2)加筋挡土墙是一种新型面板式挡土墙，造型美观，适用于地势平坦且对绿化景观或抗震要求有较高要求的地区，对地基承载力要求较高;3)L形钢筋混凝土挡土墙是一种轻型挡土墙，坡面直立，对地基承载力要求相对较低，施工开挖少，适用于市政道路以及有重要管线埋置区域;4)轻质土路堤对减少沉降以及拼接差异沉降有显著效果，常应用于桥头路基填筑与道路加宽拼接;5)挖方路基挡土墙需考虑喷锚临时支护，适用于无法绕避且需要对临近重要构筑物进行边坡开挖的区域，施工过程中需要做好所开挖边坡的监测工作，以保障施工与构筑物的安全。

4 结语

作为设计人员必须对场地工程地质条件有清楚的认识，结合场地的实际地形地质条件，进行多方面的综合考虑，才能做到设计的安全、经济、合理和有效，在进行挡土墙设计时合理地选择挡土墙的类型，以保证路基稳定，同时工程投资不至浪费。

[1] 粤湘高速公路博罗至深圳段SJ-2合同段两阶段施工设计第二册[R].广州:广东省公路勘察规划设计院有限公司，2008.

[2] JTG D30-2004，公路路基设计规范[S].

[3] JTG F10-2006，公路路基施工技术规范[S].

[4] 中交第二公路勘察设计研究院有限公司.公路挡土墙设计与施工技术细则[M].北京:人民交通出版社，2008.