摘要：本文主要分析了公路挡土墙的设计方法，探讨了在公路挡土墙的设计过程中，如何对挡土墙进行深入的设计，并对今后的发展方向进行了总结，希望能够为今后公路挡土墙的设计工作带来参考和借鉴。
关键词：公路挡土墙，设计方法，发展方向
前言
在公路挡土墙设计的过程中，一定要采取更好的设计方法，进一步提高设计的质量，而对当前的设计工作还需要进行进一步的总结，并且要明确未来的发展方向，进一步提高未来的发展水平。
1、挡土墙概述
1.1挡土墙的分类
通长以刚性较大的墙体支撑填土和物料并保证其稳定的结构称为挡土墙。按断面的几何形状及其受力特点，常见的挡土墙形式可分为：重力式、悬臂式、扶壁式、锚杆式等支挡结构。按材料可分成：木质、砖砌、石砌、混凝土及钢筋砼等结构。
1.2挡土墙的设计基本原则
为保证挡土墙的安全正常使用，必须满足承载力极限状态和正常使用极限状态的设计要求，对其需进行如下计算：
（1）挡土墙承载能力极限状态的计算，其内容有整体稳定性计算和抗倾覆稳定验算；
（2）挡土墙的正常使用极限状态计算，是对其变形、抗裂度及裂缝宽度进行计算。
设计时应认真分析地形、地质、填土性质、荷载条件，当地的材料供应及现场地区技术经济各种条件，确定挡土墙结构类型及截面尺寸。
应保证挡土墙结构设计符合相应规范、条例的要求。
在设计中应使挡土墙与环境协调，满足环保要求。
2、公路挡土墙的设计方法
2.1场地环境
挡土墙设计必须考虑所处的场地环境，即在项目处于路线平面位置、纵断面高程、原地面状况、横断面、水文资料以及工程地质情况等。在设计前应尽可能地对现场进行较为详细的踏勘，并对实地调查的情况及现有的资料进行整理，应考虑诸多因素综合分析路基的土石方填挖平衡、路基边坡稳定性以及占用土地资源等情况，这对正确的确定土压力设计参数，合理选取结构形式、控制基础埋置深度等具有重要的作用，并尽量结合施工条件考虑，选取经济合理、结构安全的墙形。如在沿朝阳河路段，结合朝阳河本身的水文情况，将承台底标高控制在朝阳河水位之上，从而降低了施工难度，保证了施工工期。
2.2结构形式的选取
挡土墙按照承重方式可划分为重力式、薄壁式（悬臂式、扶壁式），此外还有些特殊结构如锚杆式、加筋式、桩板式等几种，根据现场实际情况（填土高度、周围建筑等），结合工程地质、材料供应以及工程投资等因素合理选取。
重力式挡墙在依靠墙身自重支撑土压力来维持稳定，因而墙身断面尺寸较大，圬工数量较多，对地基承载力要求高；此外，挡土的有效高度相对较小，在一些地形地势受限制的场所不能发挥其优势，故而在经济性、合理性、安全性等方面存在局限。薄壁式挡土墙的稳定不是依靠本身的重量，主要依靠墙踵板上的填土重量来保重。它具有尺寸小，自重轻，能够修建在较为薄弱得基础上，其缺点就是施工工艺较为复杂。
一般我们盐城地区石材缺乏，所以常以混凝土来替代，在229省道盐都段部分河塘处，由于本身填土高度在3m左右，同时地基承载力相对较好，所以设置为重力式挡土墙，为素砼结构，基础采用碎石换填。而对于一些桥头高填土路段来说，如通榆河大桥桥头填土高度处在3m以上，考虑边坡稳定性及占用土地情况，所以我们采取的是悬臂式及扶壁式挡土墙，且考虑地基承载力要求设置湿喷桩以保证结构的稳定性。
随着新型支挡结构理论研究和计算方法的不断完善，新型挡土墙的应用日趋广泛，这必将对挡土墙的安全性产生重大的意义。
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2.3断面尺寸的确定
当挡土墙的位置、墙高和断面形式确定后，挡土墙的尺寸可以通过试算的方式确定，其程序：①根据经验或标准图，初步拟定断面尺寸；②计算侧向土压力；③进行稳定性验算和基底应力与偏心距验算；④当验算结果满足要求时，初拟断面尺寸可作为设计尺寸；当验算结果不能满足要求时，采取适当的措施使其满足要求，或重新拟定断面尺寸，重新计算，直至满足要求为止。
一般我们重力式及薄壁式结构的挡土墙，都有标准图，可以初定出断面尺寸。
常用作用力计算：土压力、车辆荷载换算。
土压力一般采用库伦理论计算，即，H为挡土墙的总高(不管是直墙背还是斜墙背，均取实际高度),γ为墙后填土重度，Ka为库伦主动土压力系数，此处为常用表达式
车辆荷载：采用汽车荷载代换方式计算。
换算土层厚度,LO为墙后填料的破坏棱体长度，B为挡土墙的长度
综上所述：总土压力
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、地基应力小于处理后地基容许承载力和偏心距不超过容许值。
稳定性验算因此在拟定完墙身尺寸，计算得出土压力后，应进行墙的稳定性及强度验算。挡土墙的验算方式有两种：一种是采用分项系数的极限状态法；另一种是采用总安全系数的容许应力法。
(1)验算抗滑动稳定系数
如计算值大于1.3，则满足要求；反之则不符合。一般采用倾斜基底、凸榫基底、更换基底土层或者采用桩基础锚固等措施增加抗滑动稳定性。
(2)验算抗倾覆稳定系数
倾覆力矩其中力臂
如计算值大于1.6，则满足要求；反之则不符合。一般采用扩展挡土墙基础的前趾、调整墙面和墙背坡度、改变墙身形式等措施增加抗倾覆稳定性。
(3)验算偏心距
如计算值小于B/6，则满足要求；反之则不符合。
(4)验算基底应力
如果地基承载力不满足要求，则需要加强地基处理，提高地基承载力，例如减小湿喷桩间距或者采用小方桩处理。
(5)墙身断面强度计算
通常选取一、两个进行验算。验算截面可选在基础底面、1/2墙高处或者上下墙交界处等。墙身截面验算包括法向应力和剪应力验算。剪应力包含水平剪应力和斜剪应力两种。重力式挡土墙只验算水平剪应力即可。
3、重力式挡土墙设计的注意事项
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；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。
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。
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。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。
4、结束语
在我国公路挡土墙的设计过程中，对于当前的设计工作一定要进行深入的总结，所以说本文对于设计工作的方法以及未来的发展方向，都进行了概括，进行了分析，希望能够为今后的工作挡土墙设计工作提供借鉴。
参考文献：
[1]张宏博,孟庆宇,岳红亚,厉超.对拉式挡土墙侧向土压力分布规律试验研究[J].公路,2016,61(02):6-11.
[2]甘发达,丛晟亦,唐亮,蔡德钩,凌贤长.俯斜式混凝土重力挡土墙强震反应数值模拟[J].冰川冻土,2016,38(04):1018-1027.
论文作者:丁春芳
论文发表刊物:《基层建设》2018年第18期
论文发表时间:2018/7/23
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