曲线形挡土墙设计计算及工程实用性研究

王之光

（河北锐驰交通工程咨询有限公司 050021）

曲线形挡土墙设计计算及工程实用性研究

王之光

（河北锐驰交通工程咨询有限公司 050021）

本文阐述了山岭区V形冲沟高填方路基工程特性，并对V型冲沟高填方路基挡土墙受力特点进行了分析。介绍了V型冲沟高填方路基挡土墙的几何设计，对高填方路基挡土墙受力进行计算，并结合工程实例对曲线型挡土墙的应用效果进行评价。

0 绪论

今年来，我国交通建设事业蓬勃发展，再加国家宏观政策的调整，西部大开发战略被提上日程，高速公路的建设不断向西部偏远山岭重丘区转移。碍于西部特殊地势条件限制高速公路选线，将不可避免的出现高填方路基以及深挖方路堑，出现很多V形冲沟，而V形冲沟下的高填方路基的边坡失稳又必然会对高速公路的正常运行造成或轻或重的影响。因此，有必要对V型冲沟地形条件下的高填方路基的稳定性加强研究，提出适宜的挡土墙以降低山区公路造价。

1 V形冲沟高填方路基特点

西部山岭重丘区V型冲沟填筑的路堤普遍较高，一般都在20-40m之间，也有填高超过40m的，复杂的地质条件使得V型冲沟处路基的施工要比一般地质条件下的路基施工困难的多，工程造价也相对较高。由于复杂地形因素的影响，在进行路基沉降和稳定性分析时更加困难。所谓V字型冲沟，受地形限制，从坡脚至坡顶随着高度的增加，填筑路基的宽度也由窄变宽，由于上方土体较宽，自稳过程中受岸坡的约束，其两侧的水平土压力将集中指向沟心坡脚处，由于这种土压力方向的特殊性，拦渣坝挡土墙的受力作用也变得更加的复杂多变。

2 V型冲沟高填方路基挡土墙受力特点

V型冲沟在西部山区中是一种比较常见的地形，特点是底坡很陡，所以通常选择路堤和留住结构作为V型冲沟路基结构。和沟心路堤高度、最大的两边的远岸高度，路堤高度变小，使得路堤横槽方向的“v”字形。路堤实体规则的作用下极，坡脚挡土墙的土压力是不相同的大小，和它的方向是不一致的。v型沟高填路堤挡土墙的受力特点相似的建造水坝在狭窄的山谷。大坝挡水建筑物，用于防洪、供水、灌溉、水力发电，提高导航等v型沟高填路基挡土墙也需要足够的抵抗侧向土压力、放电沟内地表径流，保持高填路堤的稳定性。一条狭窄、V型谷“拱”的作用很大，“梁”是相对较小的角色。V形沟横截面V型谷类似于一个狭窄的，如果重力式挡土墙曲线形式，有承压拱的特点，不仅可以对混凝土材料的抗压强度，但也挡土墙的宽度可以有效地减少重力的抗压性能，充分发挥拱墙。

3 V型冲沟高填方路基挡土墙几何设计

拱式挡土墙在西部山岭重丘区应用较多，这都得益于拱坝的独特优势。

①线型挡墙的受力特性简述

曲线型挡土墙结构主要靠自身重量及两侧拱座维持墙体稳定，兼具拱4和梁的共同特点，充分发挥材料强度，同比相同高度的重力式挡土墙其工程量将大大减少。除此之外，曲线型挡土墙承载力极强，在一定程度上可自发调节应力分布。总之，曲线型挡土墙以承受压力为主，充分发挥混凝土抗压强度。

②线型挡墙的经济性简述

从经济性角度考虑，曲线型挡土墙在狭窄的冲沟地段为最佳选择，相比同等规模的重力式挡土墙，曲线型挡土墙只需一半的混凝土甚至更少。

③线型挡墙的安全性简述

国内外很多研究和试验证明，曲线式挡土墙具有其他任何类型的挡土墙所不具有的自我调整能力，这得益于曲线式挡土墙特殊的形状。

4 V型冲沟高填方路基挡土墙受力计算

确保高填路堤的稳定的首要条件是选择合理的墙体形式，首先通过三维技术手段画出一条合理的墙身轴线，在此之前，要准确分析墙背土压力及其变形分布规律，再计算得出墙背不同位置处土压力大小，计算得出墙身厚度。最后得到合理支护结构的几何形式。由于设置挡土墙会在一定程度上增加路堤稳定性，因此，控制条件路堤安全系数变为1.3。砖石混凝土挡土墙材料应当符合公路桥梁设计规范在桥梁结构最低强度水平，采用现浇混凝土拱圈强度等级不小于这件，基于最低强度等级控制。

5 V型冲沟曲线型挡土墙应用实例

试验路段位于重庆某山岭地区，地形条件复杂，V型冲沟深82m，宽度约20m，底部坡道线路和连接很复杂，之前和之后的斜面坡道布局为V形沟，平曲线半径为1200m，最大纵坡1.6%，最小纵坡0.68%，匝道设计速度为35km/h。经重新设计，以高填方路基的形式来代替原高架桥设计来通过冲沟，避免了桥隧结构昂贵的工程造价。于是，高填方路基的稳定性成为整个项目的难点。

高填方路基施工时采用的填料主要为路基挖方和弃渣块片石，要求分层碾压，压实度必须达到设计要求，每填5m厚度则必须采用重锤夯实。路基填石料采用推土机、压路机分层摊铺、整平、碾压，采用经验法、沉降差法控制填筑压实质量。填筑前按设计及规范要求清理地表，增设沟底盲沟，填筑中及时设置沉降变形观测点，配合业主等有关单位作好高填方沉降变形观测，为下一部施工提供可靠参数。

曲线型挡土墙墙身必须为现浇混凝土，与基础的结合应留施工缝。墙身施工每节高1.5米，墙身模板采用钢模板拼装，事先预埋锚固钢筋，用钢管作围楞，并设斜拉螺杆，相邻模板用高强螺栓连接，保证混凝土浇筑期间模板稳固，没有跑模、漏浆现象。

6 V型冲沟曲线型挡土墙应用效果评价

实践证明，曲线式挡土墙能很好的应用于工程实际中，其优越的自我调整能力确保了V型冲沟高填方路基的边坡稳定性，其超载安全度较高。除此之外，经业内专家分析，曲线式挡土墙特殊的结构不仅更好的发挥了支护作用，同时也降低了工程造价，最大限度的发挥了自身的经济性。

7 结论

高等级公路的建设直接关系到国家经济命脉，是发展国家交通运输的基本。时代的进步促使人们对高速公路的安全性及舒适性提出了更高的要求，但鉴于高速公路巨大的投资费用以及山岭重丘区V型冲沟高填方路基的边坡失稳问题的影响，我们必须对V型冲沟地形条件下的高填方路基的稳定性加强研究，进一步推广曲线式挡土墙在这一工程实际中的应用，给山区高等级公路的建设带来一定的指导作用。

[1]高路堤稳定性研究.西安:长安大学，2003

[2]刘先义.V型冲沟超高路堤稳定性分析合理方法研究.重庆:重庆交通大学，2011

[3]邹广电，魏汝龙.土坡稳定分析普遍极限平衡法数值解的理论及方法研究[J].岩石力学与工程学报，2006 25(2):363-370

[4]张常亮.边坡稳定性三维极限平衡法研究田].西安:长安大学，2008

[5l刘文平，郑颖人，刘元雪.边坡稳定性理论及其局限性[[J].后勤工程学院学报，2005(1):15一19

[6]张常亮，李同录，李萍.三维边坡稳定性分析的解析算法[J].中国地质灾害与防治学报，2007，18(1):99一103

TU7

B

1007-6344（2016）03-0103-01

?