总３５６期 ２０１５年第ｌ４期（５月中） 交通世界・工程技术 低等级山区公路挡土墙设计 李士鹏 （廊坊市交通勘察设计院，河北廊坊０６５０００） 摘要：挡土墙有着广泛的应用，在低等级山区道路中，重力式挡土墙因取材容易、工艺简单而应用最多。本文探讨了重力式 挡土墙形式的选择、挡墙附属设施的设计、挡墙设计完成后必要的验算以及特殊路段挡墙的景观设计。 关键词：山区公路；重力式；挡土墙 中图分类号：Ｕ４１２．３６ 文献标识码：Ａ ０引言 挡土墙是一种支承路基填土或山坡土体、防止填土 路基受到水流的冲刷；路基自然放坡后会占用大量农田或 林地。 或土体变形失稳的构造物。挡土墙的应用非常广泛，尤其 是在山区道路的路基工程中时刻能看到它的存在。通常挡 土墙被用来稳定路堤和路堑边坡、防止水流冲刷路基或者 用来控制土石方工程量等。在低等级山区道路的造价中挡 土墙会占到很大的比重，因此合理设置挡土墙显得尤为重 填方路基挡墙有路肩墙和路堤墙两种。路堤墙是在 路基自然放坡至一定高度后设置，用来收缩坡脚，减少占 地，而路肩挡土墙则是在路基外侧直接设置，因其完全代 替自然放坡，从而可以节省更多土地并减小填方。两者的 选用需要综合比较以下三方面来确定。首先要保证基础位 要。如果所在公路主要用途为满足人们出行及运输物资， 则挡土墙设计应以安全、实用、经济为主；如果所在公路 位于景区，主要作为旅游观光线路，则还要在安全、实 用、经济的基础上兼顾美观。 于可靠处；然后看客观条件，如坡脚有无需要躲避的 构筑物、不能压缩的河道等；最后比较经济性，即通过占 地面积、挡土墙的圬工数量相比较，权衡征地难度及造价 高低后选取最优解。 ２．２结构断面的选择 １挡土墙的分类 按照挡墙在路基上的位置，可分为路肩墙、路堤墙 （下挡墙）及路堑墙（上挡墙）。而挡土墙按结构又可分 为石砌重力式、石砌衡重式、加筋土轻型式、钢筋混凝土 悬臂式和扶壁式、锚杆式、锚定板式及土钉式等类型【１］。 在低等级山区道路中，石砌重力式挡土墙最为常用， 具有构造简单、便于施工的优点。通常石砌重力式挡土墙 的墙顶宽度不应小于０．５ｍ，墙面坡度应与墙背坡度配合。 墙背有以下几种形式：①仰斜式，所受主动土压力较小， 通常用于路堑墙，用于路堤墙及路肩墙时地面横坡则不宜 太陡；②俯斜式，受到主动土压力大，在地面横坡陡峭时 为了减少墙高可采用此种形式；③垂直式，特性介于仰斜 ２挡土墙形式的选择 ２．１设置位置选择 ２．１．１挖方边坡挡墙设置 式及俯斜式之间，凸形折线由仰斜式变化而来，可以减小 挡墙上部断面尺寸，多用于路堑墙。无论仰斜式还是俯斜 式，当墙高 ５ｍ时，重力式挡土墙的截面都会明显增大，在 这时可以考虑采用两级重力式挡土墙，两级挡土墙之间应 在路基挖方一侧边坡坡度较大时，采用一般边坡形式 会造成山坡开挖工程量很大，此时设置路堑挡土墙，可以 有效降低边坡高度并降低开土挖石方量的作用；对于较松 散的土石边坡，路堑挡土墙还可以支挡可能坍滑的山坡土 设置足够的宽度，一般为１～２ｍ之间，用来保证上层挡土墙 的基础稳定。 ２－３材料选择 一体，墙的高度应保证墙后墙顶以上边坡的稳定，并应设置 一定宽度的碎落台。 般山区公路中的重力式挡土墙，可用片石或块石为 ２．１．２填方边坡挡墙设置 主材料。在非震区，当基础良好且墙高小于６ｍ时可采用干 下列情况下，在路基填方一侧应该设置挡土墙：原有 地面横坡过于陡峭无法自然放坡并保持路基稳定；路基一 侧是河道，放坡到河道中会挤占有效过水面积，并且会使 砌，其它情况下宜采用浆砌的方式。一般地区挡墙所用石 料抗压强度应＞２５Ｍｐａ，在抗震等级较高的地区或严寒地 区，石料抗压强度应＞３０Ｍｐａ。 收稿日期：２０１５—３．２７ 作者简介：李士鹏（１９８６～），男，助理工程师，本科，主要研究方向为道路及桥梁设计。 ２．４截面尺寸的选择 挡土墙的截面尺寸通常通过计算确定，但山区三、四 级公路等级较低，挡土墙设计往往缺少试验数据。对此， 挡土墙设计的一些基本参数可以参照挡土墙图集０４Ｊ００８， 附录Ｃ及附录Ｄ选用相应填料的内摩擦角及基底摩擦系数的 值，选定参数及高度之后来选择相应的标准图『２］。 ３挡土墙的相关计算 设计挡土墙应保证其在自重和外荷载作用下不会发生沿 基底的滑动和围绕墙趾的倾覆，不因基底不均匀沉降而引起 墙身倾斜，并保证墙身不开裂、破坏，基底最大压应力应小 于地基容许承载力，因此应进行墙的稳定及强度验算［３］。库 伦理论概念清晰，计算简单，适用范围较广，因此目前土压 力计算多运用库伦理论和相应公式。 挡土墙库伦主动土压力计算公式：ＥＥ（Ｅａ）＝１／２ ｃＨ （Ｈ＋２ｈ０）ＫＥ（Ｋａ）其中：ＥＥ（Ｅａ）为地震主动土压力或 非地震主动土压力（ｋＮ／ｍ）； ｃ为土的容重（ｋＮ／ｍ ）； Ｈ为挡土墙高（１ＴＩ）；ｈ０为荷载换算土柱高度（ｍ）；ＫＥ （Ｋａ）为库伦地震或非地震主动土压力系数。在“公路设计 手册路基））中，作者以库伦理论为基础，根据墙后填土情况 和车辆荷载分布情况的不同，推导出各种情况下的主动土压 力计算公式，设计时可根据各自情况查表计算。例如俯斜式 路肩墙公式可参考表３．２—１第２个公式，此处不再一一列举。 计算时还应该按照“地基基础设计规范））中的规定验算挡墙 的抗滑移性、基底合力偏心距、基底压力和抗倾覆性口】。 ４挡墙的其它设施设计 ４．１基础的埋深 （１）当地基为土质时，基础应在地面以下ｌｍ，寒冷地区 应设置在冰冻线以下至少０．２５ｍ，有流水冲刷时还要保证在 冲刷线以下至少ｌｍ。 （２）当地基为岩石时，基础要嵌入稳定基层岩石，深度 根据基层岩层的不同强度情况在０．１５～０．６ｍ范围内选择。 ４．２排水措施 为了减少墙后填料的含水量，挡土墙应设置必要的 防水设施。一般可根据墙身的高度设置一排到两排泄水 孔，底层泄水孔位置应在地面以上。泄水孔布置间距宜为 ２～３ｍ，并且上下层泄水孔要交错布置。泄水孔的进水口要 用煤渣类的粗颗粒材料覆盖，防止入口堵塞。若墙后填料 不利于排水或渗水量大时，可以在墙背后设置一个连续的 由碎石或粗砂砾组成的排水层，这样可以有效排除墙后积 水，减小对墙背的冻胀及静水压力。 ４－３伸缩缝和沉降缝的设置 浆砌石挡土墙会因为冷热交替作用及圬工砌体硬化时 收缩而产生裂痕，因此需要设置伸缩缝。随着不同段落挡 墙高度和地基性质的不同，或者受到地基不均匀沉降等影 规划设计 ＰＬＡＮＮ｜ＮＧ＆ＤＥＳ｜ＧＮ 响，墙身也会产生开裂，此时需要设置沉降缝。设计时伸 缩缝及沉降缝可合并设置，为自墙顶至基底的通缝，间隔 １０～１５ｍ，缝内宜用弹性的材料填塞［４］。 ４．４护栏设置 当路肩墙段落大于２０ｍ或者墙顶与地面高差大于６ｍ 时，需在墙顶设置安全护栏或防撞墙。 ５挡墙的景观性设计 在旅游观光用途为主的公路中，挡土墙设计应兼顾美 观，这样在视觉效果上可以与周围环境更协调。通常挡土 墙的景观设计要点如下。 ５．１控制单层挡土墙高度 随着挡土墙高度的增加，截面尺寸会明显增大，不仅 使砌体圬工大增，降低经济性，还造成挡土墙体积过于庞 大给人以压迫感。此时宜将其分成两层或多层台阶进行修 筑，中问设置１～２ｍ宽度来满足上层挡墙基础安全要求 】。 这段平台可种植适应本地条件的灌木，灌木应能帮助稳定 平台，并具有一定的观赏性。这样经过拆分的挡墙减少了 粗苯厚重，多了一些灵动小巧。而且多层小挡土墙的圬工 之和也小于整体的大挡墙，起到了降低造价的作用。同时 平台上的灌木丛也减少了墙壁的单调感，丰富了公路沿线 的风景。 ５．２挡土墙的材质及表面处理 修筑园林挡土墙时为了美观会进行贴面处理，而一般 公路挡土墙限于造价控制采用块石砌筑后，表面仅以水泥 砂浆涂刷或简单勾缝。其实公路挡土墙在不明显增加造价 的情况下可以通过对材料选用及处理来改善挡墙的景观属 性。例如砌筑路堑墙时选用不同质地和颜色的石材组成一 定的图案＿５］，或者通过条石、块石的有规律组合形成一定纹 路，若这些图案或纹路在路途上重复出现则会形成丰富的 韵律感。 ６结语 挡土墙在山区道路中有着广泛的应用，设计时应根据 所在道路功能定位的不同来确定设计原则，合理选择挡墙 的形式、材质等，来满足工程安全性、经济性及景观性的 协调统一。 参考文献： ［１】交通部第二公路勘察设计院．公路设计手册？路基［Ｍ］．北 京：人民交通出版社，１９９７． ［２］长沙有色冶金设计研究院．挡土墙［Ｍ】，２００４． 【３】陈忠达．公路挡土墙设计［Ｍ】．北京：人民交通出版社， ２００１． ［４］ 台兆虎．山区公路挡土墙设计浅析［Ｊ］＿科技信息，２０１０． ［５】蓝炳尤．浅谈园林挡土墙景观设计［Ｊ］．科技资讯，２００７． ６９
