1 重力式挡土墙的作用
公路重力式挡土墙是支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物, 具有阻挡墙后土体坍滑、保护与收缩坡脚等功能[1]。公路重力式挡土墙在公路工程尤其是山区公路设计中非常常见, 其在公路工程中的作用主要表现在以下几个方面。
(1) 防止路基填土或挖方坡体变形稳定。
(2) 克服地形限制或地物干扰。
(3) 减少土方量或拆迁和占地面积。
(4) 避免填方侵占河床和水流冲刷岸坡。
(5) 整治滑坡等病害。
本文将就公路工程中常用的重力式挡土墙的设计要点做一些简要的探讨。
2 建筑材料的选择
选择建筑材料应以就地取材为主。如本地区无可用之材, 则必须根据材料的来源及价格、运距及工程结构的选型综合考虑选定。当选用天然石料时, 应选用无明显风化的石料, 其极限抗压强度不低于30MPa, 同时应满足抗冻等要求。在浸水挡土墙中石料软化系数不得低于0.8。在石料缺乏地区, 常选用混凝土或钢筋混凝土。
3 重力式挡土墙的适用条件
3.1 重力式挡土墙的分类
根据挡土墙背形式可分为仰斜式挡土墙、俯斜挡土墙、凸形折线挡土墙、衡重式挡土墙, 见图1。
3.2 各种重力式挡土墙的适用情况
(1) 仰斜式挡土墙。
适用于路堑墙、墙趾处地面平坦的路肩墙或路堤墙, 尤其适用于防水流冲刷的路段。
(2) 衡重式挡土墙。
衡重式挡土墙上下墙背间设一衡重台, 墙面陡直, 借助填土自重和墙重心后移, 提高了墙体稳定性, 适用于地面横坡陡峻处的路肩墙和路堤墙。
(3) 俯斜挡土墙。
俯斜挡土墙适用于地面横坡陡峻处的路肩墙或路堤墙。
(4) 凸形折线挡土墙。
凸形折线挡土墙上部俯斜, 下部仰斜, 可减少上部墙身的断面尺寸, 多用于路堑墙, 也用于路肩墙。
4 公路重力式挡土墙基础埋置深度要求
(1) 当冻结深度小于或等于1m时, 基底应在冻结线以下不小于0.25m, 并应符合基础最小埋置深度不小于1m的要求[2]。
(2) 当冻结深度超过1m时, 基底最小埋置深度不小于1.25m, 还应将基底至冻结线以下0.25m深度范围的地基土换填为弱冻胀材料。
(3) 受水流冲刷时, 应按路基设计洪水频率计算冲刷深度, 基底置于局部冲刷线以下不小于1m。
(4) 路堑挡土墙的基础顶面应低于路堑边沟地面不小于0.5m。
(5) 在风化层不厚的硬质岩石地基上, 基底宜置于基岩表面风化层以下, 在软质岩石地基上, 基底最小埋置深度不小于1m。
5 排水设施
5.1 排水设施的设置目的
(1) 疏干墙后土体并防止地面水、地下水下渗;
(2) 以免墙身承受额外的侧压力 (静水压力、冻胀压力、膨胀压力) 。
5.2 排水措施
为防积水, 应设置泄水孔。直径:5cm~10cm圆孔或5cm×10cm、10cm×10cm、15cm×20cm的方孔, 间距一般为2m~3m, 上下交错布置。最下排泄水孔的出水口底部高出地面 (路堑墙为边沟水位, 浸水墙为常水位) 0.3m, 保证顺利泄水;进水口底部, 应铺设0.3m厚的粘土层, 以防水分渗入基底。在进水口周围, 应采用具有反滤作用的粗颗粒材料覆盖 (冻胀时, 最好用炉渣) , 以免填料流失而阻塞孔道。当填料透水性差 (如细粒土) 或有冻胀可能时, 在墙身和面板后设置排水、反滤或防冻层。采用厚度不小于0.3m (或0.5m) 的砂砾、碎石等材料。渗水量大时, 可增设渗沟, 把水排泄到墙外。干砌挡墙:因墙身透水, 可不设泄水孔。
6 布置原则
挡土墙的布置, 通常在路基横断面和墙趾纵断面图上进行。布置前, 应现场核对路基横断面图, 不足处应补测;测绘墙趾处的纵断面图, 收集墙趾处的水文和地质等资料。
6.1 横向布置
系在路基横断面图上选定墙的位置和形式, 确定墙身断面、基础形式和埋置深度, 布设排水设施, 指定填料类型等, 并绘制具有代表性的挡土墙横断面图。
6.2 纵向布置
在墙趾纵断面图上进行, 布置后绘成挡土墙正面图。布置的内容如下。
(1) 确定挡土墙的起讫点和墙长, 选择挡土墙与路基或其它结构物的衔接方式。衔接方式有:墙的端部直接嵌入山坡坡面, 设置锥坡、端墙或斜墙等。
(2) 按地基和地形情况进行分段, 确定沉降缝与伸缩缝的位置。
(3) 布置各段挡土墙的基础。墙趾处地面有纵坡时, 挡土墙的基底做成不大于5%的纵坡。但地基为岩石时, 为减少开挖, 可沿纵向做成台阶。台阶尺寸随纵坡大小而定, 但高宽比不宜大于1∶2, 宽度不小于1m。
(4) 确定泄水孔的位置, 包括数量、间隔和尺寸等。
6.3 平面布置
对于地形、地质复杂的挡土墙或工程量大的沿河曲线挡土墙, 除了横纵布置外, 还应在地形图上进行平面布置。
绘制平面图, 图中标示挡土墙与路线的平面位置、附近地貌与地物等情况, 特别是与挡土墙有干扰的建筑物情况。沿河挡土墙还应绘出河道及水流方向, 防护与加固工程等。
摘要：本文就公路工程中重力式挡土墙设计要点进行了探讨。包括各种形式重力式挡土墙的作用, 建筑材料, 适用范围, 埋置深度, 排水设施的设置方法以及挡土墙的布置原则等。
关键词：挡土墙,路基,排水
参考文献
[1] 交通部第二公路勘察设计院主编.公路设计手册《路基》[M].北京:人民交通出版社, 1996.
[2] 中华人民共和国行业标准.公路路基设计规范 (JTG D30-2004) [M].北京:人民交通出版社, 2005.