填料与地面结合方式对高路堤的影响分析

曹利锋

摘要：我国的交通运输在飞快地发展，城市建设进度也在不断增长，道路工程建设在向复杂的地形与地址环境下发展。斜坡地基的高填方路基工作，需保障路堤的稳定性，控制高路堤变形情况，并分析路基处理措施对路基稳定程度的实际作用，来提升路基的荷载能力，避免路堤病害问题，提高交通运输的安全性。本文结合某地域的一项斜坡地基高填方路基工程，对填料与地面结合方式进行了探讨，分析了挖掘台阶与台阶宽度腿与高路堤的影响作用。

关键词：填料与地面结合方式;高路堤;分析

前言

高路堤上的填方施工工程非常复杂，高路堤与平坦地基的填方工作相比，高路堤填方地形有更多的变化。高路堤的变形受斜坡的坡度、界面结合方式、填筑材料特性等条件影响，在公路工程的设计施工中需要对上述条件进行分析。填料与地面结合方式是斜坡路堤全部影响条件中的重要部分。实际施工中多利用挖台阶的方式来处理，但需考虑台阶宽度对斜坡路堤的影响。研究填料与地面结合方式，对高路堤的影响，分析台阶对高路堤变形、挡土墙推力的影响，总结台阶宽度对路基变形的影响规律，以期为高路堤施工提供参考。

1工程概况

本文参照某地域的一项斜坡地基的巨粒土高填方路基工程，进行室内试验。该工程区域内有多处V形沟谷，地面坡度在三十度至四十度之间，路基中线的填方高度是三十米，最大填方高度高达四十米以上。该工程利用巨粒土进行填筑工作，是斜坡地基上巨粒土高填方路基的典型代表。

2计算参数及模型

2.1模型。对本文提及工程的特征断面模型加以计算，台阶宽度分别取0m、1m、2m、3m、4m。取高、宽各为106m的范围进行计算，来保障有限元计算结果的正确性。模拟边坡岩体、挡墙、土石混填与填石路堤，并对计算模型进行有限单元划分。根据计算机容量、计算时间等条件，利用三角单元划分，并取单元尺寸为4m，初始应力为重力加速度9.8m/s2。

2.2参数计算。参照相关的室内试验成果与工程项目的地勘报告，选取路基填料、片石混凝土、土石混填料等物理力學参数。

3台阶宽度对路堤的影响

本文中的工程在高填路堤的坡脚处有板桩挡土墙，而挡土墙的稳定程度是路堤整体稳定程度的主要影响条件。本文在分析路堤填料的稳定性与变形问题过程中，假定挡土墙为稳定状态，对挡土墙的断面尺寸进行增加或对其强度进行增大。假定抗滑桩为1.75m×2.5m，并在该数据下分析计算填料与冲沟地面间结合方式对高路堤稳定性的作用效果。设定未挖台阶宽度为0，有一定挖掘宽度的台阶为1m、2m、3m和4m，来对这几种工况进行有限元数值计算，以获取合理的台阶宽度。

3.1台阶宽度对路基变形的作用。计算台阶密度对路基变形的作用效果。根据计算成果可知，大体上台阶宽度对路基变形的影响作用不大。挖台阶后，最大数值为宜仅比未挖台阶增加不到0.5cm，增幅数值也非常小。由此可以发现，台阶宽度不同，其最大竖直位移与最大水平位移的位移大体上保持一致，最大数值位移在高路堤坡顶，最大水平位移在填体中部。工程所在沟谷坡度不同，表面路基在重力影响下，陡坡处路基土水平力分量最大。坡面土体竖直位移间距如大于破内土体间距，则表面坡面土体的沉降量更大。

3.2台阶宽度对路基稳定系数的影响。采取有限元模型，来计算不同台阶宽度的路基稳定系数。结合计算结果可知，挖台阶后，路基有更高的稳定性，且台阶宽度的增加，也会使路基稳定系数增大。地基经由挖台阶处理后，与没有进行处理的地基之间，在路基失稳时，都无法形成失稳滑动面。当路基破坏后，路基坡脚有最大的塑性变形，坡顶与纵坡最陡出的路基土体也有一定的塑性变形问题。这种现象是因路基坡脚安置了拦渣坝，拦渣坝的约束导致滑动面剪切出口高过坝顶，在形成路堤边坡后，边坡会沿着填土边坡内部滑移，而不会原地面滑移。这种现象也表明了坡脚处的拦渣坝能大幅度提升路基的稳定性，对路基内部塑性区产生位置也有一定的影响。

3.3台阶宽度与板桩挡墙水平推力。利用有限元模型，来对不同台阶宽度的板桩挡墙的水平推力进行计算。挖台阶处理过地基后，路堤填料对于板桩挡墙的水平推力不断变小，且3m台阶宽度的板桩挡墙有最大的水平推力减幅，此时的墙身的最大拉应力也处于最小值。结合计算结果分析，适当处理陡坡地面，并进行一定宽度台阶的挖掘，能降低板桩挡墙墙背土体对墙身的推力，提升路基与路基支护结构的稳定性。V形冲沟沟心的特征断面路基在处于临界平衡情况下，挖台阶地基与未处理地基的土体都不会沿地基表面滑移，表明了板桩挡墙对土体有很大的抑制作用，挖台阶处理则能进一步提升了挡墙对路基的稳定作用。

3.4台阶宽度的计算。汇总并整理路基的最大竖直位移、最大水平位移、路基整体稳定系数与挡墙最大拉应力的计算结果，分析数据结果能推断得，对地面进行台阶处理工作，不会对路基变形有显著的影响作用，但会大幅度提升路基的稳定性，并能降低路堤对挡墙的水平推力。台阶宽度过大，则会增加挖掘工作量，也无法对路基整体稳定性有更高的提升作用。结合路基变形、挡墙水平推力、路基稳定系数和挖掘工作量等多种因素分析，台阶宽度在2-3m为宜。

4结束语

本文结合某地域的一项斜坡地基填方工程，利用计算机技术，分析了台阶宽度数值对路堤的稳定性与路堤变形的作用情况。结合本文计算结果可知，台阶宽度对路基变形的作用较小，但挖台阶处理会对挡土墙的安全性与稳定性有非常大的影响作用。对路基进行挖台阶后能显著提高路基的稳定性，坡脚挡墙也能提升路基的稳定性，并能调整路基内部塑性区位置。