学文网[摘要]公路挡土墙是路基设计工作的重点和难点；本文根据笔者的经验和体会，谈谈公路常用挡土墙的选型及设计要点，希望能对相关设计人员有所帮助。
[关键词]挡土墙 挡墙选型 挡墙设计
[中***分类号] TU476+.4 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-4-325-2
1公路常用挡土墙的主要类型、特点及适用范围
挡土墙是承受土压力，防止土体滑塌的墙式构造物。常用挡土墙形式大致为：重力式挡土墙、悬臂式和扶壁式挡土墙、桩板式挡土墙、锚杆挡土墙、加筋挡土墙、锚定板挡土墙等。各类型挡墙的特点不同，适用范围也不完全相同，其特点及适用范围分述如下：
1.1重力式挡土墙
重力式挡土墙是依靠墙体自重来抵抗土体侧压力的挡土墙，具有结构简单、受力单一、施工技术成熟、取材方便等特点。可细分为仰斜式、垂直式、俯斜式、折线式、衡重式、台阶式等；其中垂直式、折线式、台阶式这三种形式的代表性不强，在此不做专门分析。
1.1.1仰斜式挡土墙
仰斜式挡土墙是最常用的重力式挡土墙，其面坡、背坡均内倾，面坡一般不宜缓于0.3，背坡不宜缓于0.25。与其他重力式挡墙相比，其优点为每延米圬工最省、抗滑、抗倾覆稳定性好，地基承载力要求低。缺点是当地形陡峻时，墙高增加过快，其占地面积较大，墙背坡率内倾，墙背填土不易压实，墙高不能做太高，最大墙高不宜超过10m，墙高过大则抗滑稳定性将明显降低。适用于地形平缓，地面横坡缓于1：2须限制放坡的路段；挡墙高度较小，最大墙高小于10m的路段；地质条件一般，地基承载力尚可的路段。
1.1.2俯斜式挡土墙
俯斜式挡土墙与仰斜式挡土墙最大区别是其面坡垂直、背坡外倾，坡率1：0.25～0.4，不宜缓于0.4。其优点是结构简便易施工，墙背坡率外倾，墙背填土易压实。缺点是抗滑、抗倾覆稳定性不如仰斜式和衡重式挡土墙；背坡外倾，墙踵向路基内延伸，地形较陡时挖基量大；因受力条件限制，适用于低矮挡墙，最大墙高不宜超过6m。适用于墙高不超过6m，地形平坦，老路改扩建需要限制放坡的路段（如穿越农田区）。
1.1.3衡重式挡土墙
利用作用于墙背衡重台构造上的填土重力和墙体重心后移而抵抗土体侧压力的挡墙称为衡重式挡土墙。其优点是面坡陡直，可迅速收缩坡脚，降低墙高；利用衡重台分担上部填土的土压力并使全墙重心的后移来增加墙身的稳定，其抗滑、抗倾覆稳定性较好；当地质条件良好时，墙高可做到12m以上，其稳定性依然较好。缺点是因自身结构及受力特点，其基底压应力一般比同高度的仰斜式挡墙大，对地质条件要求较高；墙背坡率内倾，墙背填土不易压实；结构稍复杂，施工工艺比仰斜式、俯斜式挡墙要繁琐一些。适用于地形陡峻，横坡陡于1：2需限制放坡的路段；地质条件较好，地基承载力较高的路段；墙高超过10m，基底为基岩且稳定性较好的路段。
1.2悬臂式和扶壁式挡土墙
悬臂式挡土墙一般由立壁、墙趾板和墙踵板三个悬臂部分组成，扶壁式挡土墙与悬臂式类似，沿着挡墙每隔一段距离增设扶壁，把墙面板和墙踵板连接起来，墙身稳定主要依靠墙踵板上的填土重力来保证。悬臂式挡土墙墙高不宜超过5m，扶壁式挡土墙墙高不宜超过12m。优点是面坡直立占地小，外形美观，地基承载力要求低；缺点是结构由钢筋混凝土组成，墙高较高时，立壁下部的弯矩大，钢筋和混凝土的用量大，造价高。适用于缺乏石料的地区及地基承载力较小的路段或市***道路建设。
1.3桩板式挡土墙
桩板式挡土墙是由抗滑桩、增设锚杆、桩间挡土板组成平衡土体侧压力的挡土墙。利用深埋的抗滑桩的锚固作用和被动抵抗力抵抗侧向土压力，从而维持挡土墙的稳定。优点是桩体埋深大，安全性高，支挡高度大，适用性广。缺点是造价高昂，有时比桥梁方案的造价还高，技术要求高，施工速度较慢。适用于挡墙高度大，土压力大，松散覆盖层厚，要求基础深埋的路段。当采用重力式挡土墙等无法保证路基安全时，可考虑采用桩板墙方案，在山区公路中较常用，具有成熟经验。
1.4锚杆挡土墙
由钢筋砼肋柱、挡土板和锚杆组成，依靠锚固在岩土层内的锚杆的拉力承受土体侧压力的挡土墙。其优点是基础开挖小，施工速度快；缺点是地形、地质条件要求较高，需要有稳固的锚固端，受力较复杂，质量不易控制，填料不易压实且不便机械化施工。多适用于墙高较大，缺乏石料或挖基困难地区，具有锚固条件的山区路堑挡墙。
1.5加筋挡土墙
加筋挡土墙是由填土、筋带和镶面砌块组成的加筋土体以承受土体侧压力的挡土墙。既是柔性结构，可承受较大的地基变形，又是重力式结构，可承受荷载的冲击、震动作用，施工简便、外形美观、占地面积少、对地基的适应性强。缺点是筋带所采用的土工织物受生产条件的限制，质量不稳定和耐久性较差，不宜用于永久性重要工程；基础处理不好时易发生整体性滑移；为加固破裂面，加筋挡墙往往要做的比较宽，加筋挡墙高度不宜超过10m。一般适用于缺乏石料的地区或高度不大、地形平坦的大型填方工程，不适用于地形横坡陡的山区公路。
1.6锚定板挡土墙
由钢筋砼柱、板、拉杆和锚定板组成，依靠埋置在破裂面后部稳定土层内的锚定板和拉杆的拉力，以承受土体侧压力的挡土墙。分为肋柱式和板壁式。优点是基底应力小，圬工数量少，地基承载力要求低，构件轻便可预制拼装，施工简便。缺点是受力结构复杂、影响因素多。适用于缺乏石料的路堤墙和路肩墙，目前多用于铁路系统中，公路项目用的少，可参考资料较少。
由上可知，重力式挡土墙具有多种优势，应用广泛；悬臂式、扶壁式挡墙和桩板墙，因其采用钢筋混凝土建造，造价较高，主要用于有特殊要求的公路工点。加筋挡土墙、锚杆、锚定板挡土墙因其受力复杂、限制条件及影响因素多、技术要求高，在公路工程中应用较少。
2挡土墙选型的影响因素及要点
2.1挡墙高度及墙趾地形横坡
挡墙高度及墙趾地形是确定挡墙方案最重要的因素；挡墙选型应先对了解各种挡墙的优缺点及适用范围。根据现场预估的墙高和地形横坡来进行筛选，选择经济安全的挡墙方案；比如地面横坡陡于1：2且墙高超过6m时，要满足规范对基础埋深和襟边宽度的要求，采用衡重式路肩墙高度取7～8m即可，而仰斜式路肩墙因面坡缓，可能需要布设10m高才能满足，其经济性及稳定性反而不如衡重式挡土墙。
路堤墙与路肩墙的比选，首先应建立在路基稳定的基础上，优先选择稳定性好的方案。其次进行技术经济比较，当路堤墙与路肩墙所处的地形横坡基本一样，墙高或圬工数量相近，其基础情况亦相仿时，采用路肩墙可减少占地，宜做路肩墙；当路堤墙的墙高或圬工数量比路肩墙显著降低，且路堤墙墙趾地形较平缓、基础稳固时，则宜做路堤墙。
在组合形式上，除某些段落需要采用特殊性挡墙（如桩板墙）外，连续段落的普通挡墙可根据最大墙高选择墙型，同段落采用同一挡墙类型，便于施工放样，外形也美观；有的设计人员机械照搬条框，盲目按照高度划分挡墙类型，路肩墙采用“俯斜式+衡重式+俯斜式”的挡墙组合形式；或为了横断面***好看，忽略了挡墙搭接及路堤稳定性，在连续段落内采用“路肩墙+路堤墙+路肩墙+路堤墙”组合形式，均是欠妥的。
2.2水文地质与工程地质条件
地质条件是挡土墙的基础，在基底承载力满足设计要求的情况下，优先选择最经济的方案；若地基承载力不足，选择基底处理+挡墙圬工的最安全经济的方案。当地质条件较差，应先衡量基底稳定性再考虑挡墙方案，如某些山区公路，地形较陡且覆盖层较厚，路基及挡墙可能会沿着岩土分界面滑动，普通挡墙埋起不到支撑滑动面的作用，这种情况下可考虑设置桩板墙，稳固路基。若桩板墙造价过高，则应该考虑采用桥梁跨越方案。
沿河挡土墙应结合河流情况布置，应保持水流顺畅不挤压河道，若基础遭受冲刷，应将基础埋置于冲刷线以下或在挡墙外增设丁坝，确保挡土墙的基础稳定。非沿河挡墙基础遭受水流冲刷时，挡墙基础外侧应做好排水疏导工作。
2.3工程重要性及挡墙用途
不同等级的公路因荷载等级、重要性指数、抗震指标、每公里造价不同，故在挡墙选型上也有差异，如低等级公路更倾向于采用结构简单、造价低廉的方案如仰斜式、俯斜式、衡重式等重力式挡墙，很少采用造价高昂的方案。而高速公路、市***道路注重工程的安全性，往往选择安全性及耐久性较好的挡墙方案；设计人员在方案选取时注意衡量工程重要性及挡墙用途在选型上的差异。
2.4建筑材料及施工方法
挡土墙的选型也跟项目区的建筑材料有关，应因地制宜，合理选择建筑材料，如项目区处于灰岩地区，片块石方便易取，且有大量的挖方石料，则尽可能选用重力式挡土墙；若项目区位于地形平坦、缺乏石料的平原区或城市道路，则可适当选用悬臂式、扶壁式挡土墙、加筋挡土墙方案。
2.5技术、经济条件及当地经验习惯
有的设计人员喜欢富有技术含量的挡墙类型，如加筋挡墙、锚杆挡墙等；其受力结构复杂，往往需要专业施工队伍才能保证质量，不易被业主所接受。即便是在公路中普遍应用的衡重式挡土墙，因其结构比仰斜式、俯斜式挡墙稍稍复杂，也被很多地方业主所排斥。设计人员应根据当地技术、经济条件和经验习惯进行挡土墙的选型设计。
综上所述，挡土墙种类多样，特点明显，其选型的影响因素众多，在公路挡土墙选型时，除特殊要求外，设计人员应遵循技术可行、经济合理的原则，优先选用取材方便、受力条件单一、施工简便、造价低廉、安全可靠的挡土墙方案，当重力式挡墙方案不适用时，再选择其他挡墙方案。
3重力式挡土墙设计的注意事项
挡土墙的设计应保证其在自重和外荷载作用下不发生全墙的滑动和倾覆，并保证墙身截面有足够的强度、基底应力小于地基承载力和偏心距不超过容许值。其中，抗滑动稳定系数Kc应不小于1.3，抗倾覆稳定系数Ko应不小于1.5。另外还需要注意以下几点。
（1）计算参数选择时应根据项目实际情况选取公路等级、抗震标准、荷载组合、是否是浸水挡墙、基础类型等；
（2）墙背填料内摩擦角应结合项目沿线及相邻挖余方的性质合理选取，不可盲目为了验算通过而随意修正参数值；墙后填料虽可指定，但若项目区缺乏所需材料，则可能大幅增加造价；也可能导致施工方因取料困难，采用不合格填料而导致挡墙失稳。
（3）在合理选取填料内摩擦角的前提下，基底应力不仅要满足地基承载力要求，墙趾和墙踵的分布还应基本平衡，这样的挡墙才有足够的容错空间，避免影响条件发生改变时挡墙失稳。
（4）当验算出现抗滑、抗倾覆、偏心距或基底应力不满足设计需要时，可通过调整挡墙顶宽、坡率取得合理的尺寸。
（5）挡墙墙趾的宽高值应与墙高匹配，其比值应根据材料的扩散角确定，一般取1/2～2/3之间；
（6）挡墙尺寸的选择，除了借鉴路基手册的尺寸外，也可借鉴项目区的成功经验及习惯做法。相关规范的参考尺寸是前人的经验总结，若为了提高抗滑力，墙面坡率取的过缓，可能会导致该挡墙的受力不均衡，容错性变差，挡墙反而不稳定。
（7）挡墙设计时应特别注意基底地层的稳定性，挡墙基础应置于稳定地层上，基底不稳定时则应采取处置措施或选用安全稳妥的挡墙方案。
参考文献
[1]《公路挡土墙设计与施工技术细则》.中交第二公路勘察设计研究院有限公司.2008.
[2]《公路挡土墙设计》.达.北京.人民交通出版社.2001.
转载请注明出处学文网 » 公路常用挡土墙的选型及设计要点