摘要：山区公路项目建设主要是利用路基挡土墙提升土体稳定性。重力式挡土墙施工经济性比较高，且便于操作，因此被广泛应用到工程建设中。然而在实际施工中，时常会遇到支挡结构高度过高问题。此次研究结合工程实例，分析和研究山区公路陡坡路段高挡墙施工，希望能够对相关人员起到参考性价值。
关键词：山区公路；陡坡路段；高挡墙施工
挡土墙主要是对土体变形，路基填土等起到支撑作用，避免其出现失稳问题。在挡土墙横断面部位中，背墙直接连接被支撑土体。基底前端为墙趾。按照不同强度可以将挡土墙分为柔性、刚度和临时支撑。此次工程项目主要为片石混凝土高挡墙。传统施工中所应用的浆砌挡土墙技术工艺不佳，常常采用堆砌加砂浆方式进行砌筑，容易导致砌筑砂浆存在较多空洞，还易产生不饱和问题，加大工程管理难度，还会降低挡土效果，导致整个工程建设存在安全隐患。在公路施工技术快速发展过程中，偏远地区开始将片石作为混凝土原材料，显著降低工程建设成本，还能够维护工程质量。片石混凝土挡土墙施工内容主要包括基坑开挖，基础浇筑，墙身浇筑及墙后填料填筑与压实等。
1、工程概况
某山区公路沿线为典型的侵蚀构造地貌，坡降比较大，且河谷深切，呈狭窄V型。公路路基左侧设计为路基挡土墙，高度为13m。地段处于第四系覆盖层角砾岩，存在大量的碎石夹土和块石。在开挖挡墙基坑之后，检测地基承载力不符合设计要求。且该路段地面存在较大的坡度，因此为了确保挡土墙施工稳定性，彻底清除覆盖层，并且在岩石地基上设置挡土墙基础。
2、支挡方案对比和设计
2.1对比支挡方案
结合该路段实际情况，提出合理的施工设计方案。第一，路基调整为桥梁方案。将外侧挡墙取消，将路基方案调整为桥梁方案，总长度为117m，预应力混凝土简支箱梁为（30×4）m。方案所存在的问题包括纵坡比较大，无法再次调整前后纵坡，若加大纵坡，存在行车隐患；其次，地形比较复杂，施工难度大，且增加工程成本。第二，桩基托梁+挡土墙支护方案。挡土墙高度为10m，并且应用托梁桩基础。然而由于施工路段交通条件不足，因此无法应用大型机械设备。再加上高程问题，所以桩基采用人工挖孔方式。为了降低桩基使用数量，此次工程均采用方形桩，断面尺寸为（3.5×2.5）m，桩间距为5m。为了提升桩基安全性，必须回填托梁下部和桩悬臂部分。此建设方案的问题主要表现在以下方面：桩悬臂端长度比较长，运行安全性不足；桩断面尺寸比较大，会加大施工风险，还会延长施工周期。第三，圬工基础+挡土墙支挡方案。此种施工方案的挡土墙高度在10m，基础部分采用坞工混凝土浇筑，为了确保基础稳定性，在靠近山体侧可以适当加设锚杆。此建设方案的特点主要表现在以下方面：挡土墙和基础均为坞工结构，施工技术难度比较低，且可以缩短施工周期。其次，整个工作投资建设的成本不高，相比于其他施工方案来说，圬工基础+挡土墙支挡建设方案的经济性最高。在综合考虑各方面元素之后，决定采用圬工基础+挡土墙支挡方案。
2.2挡土墙及其基础设计
按照圬工基础+挡土墙支挡方案，为了简化计算步骤，需要做出以下假设。首先，挡土墙与基础摩擦面仅受到竖向力和水平力影响，不承受弯矩。其次，接触面摩擦系数为0.7。通过以上假设，可以将基础与挡土墙作为两个独立部分进行计算。
第一，设计与计算挡土墙。按照公路设计要求设计和计算挡土墙，重点是对挡土墙抗倾覆系数，抗滑稳定系数，基底偏心距，稳定性等进行计算。挡土墙高度设计为10m，在明确挡土墙尺寸之后再进行设计，结果如表1所示：
表1 挡土墙计算结果
第二，设计和计算挡土墙基础。由于工程段属于陡坡路段，挡土墙北内侧存在较大倾角，岩体抗压强度超过50MPa，岩层比较稳定。所以在计算挡土墙基础时可以忽略内侧岩体对挡墙基础所施加的侧压力。
首先，明确挡土墙基础尺寸。假设基础坡率为1m，且岩层倾角与背坡坡率相同，为了简化计算步骤，假设基础背面竖直，不考虑内侧岩体与基础之间的作用力。因此在计算基础坡率时可以采用以下公式：
……（1）
在上述公式中，
表示抗倾覆稳定系数，h表示基础高度，
、
表示挡墙作用力对墙趾的倾覆力矩和稳定力矩，
表示砌体容量，D表示基础顶面襟边宽度，N和T表示挡墙作用在墙底部的竖向分力和水平向力，B表示挡墙底部宽度。
将基础设计为20m，抗倾覆稳定系数为1.5，基础顶面襟边宽度为1m。基础采用片石混凝土浇筑。经过相关计算可以得知，基础面坡率应当大于1：0.04，为了提升施工便利性，最终确定基础面坡率为1：0.1。下图为挡土墙及坞工基础示意图。
图1 挡土墙及坞工基础示意图
第二，验算基础稳定性。挡墙基础抗倾覆稳定系数可以采用以下公式进行计算：
……（2）。其中，
和
分别表示基础重力和表示重力作用点与墙趾的距离。
因为该挡墙位置和基础高度大于规定要求，为了加强安全性，将基础抗倾覆稳定系数设置在1.8以上。在计算之后可以看出，不同工况条件下，基础抗倾覆稳定系数均不超过1.8。为了确保抗倾覆稳定系数在1.8以上，则需要将锚杆设置在靠近山侧的位置。
此次工程所使用的锚杆水平轴力为85kN，且锚杆竖向与水平之间的间距为1.5m。将锚杆设置在基础之后，在不同荷载组合形式下，抗倾覆稳定系数均可以超过1.8，符合设计要求。由于此次施工没有考虑基础内侧岩体侧压力，且不会因为基础的增大而加大侧压力，所以不需要进行抗滑稳定系数验算。
3、山区公路陡坡路段高挡墙施工质量控制措施
3.1混凝土浇筑质量控制
在浇筑混凝土之前，必须检查和验收支架与模板工程，并且详细记录相关资料。模板验收合格之后才能够开始浇筑施工。如果模板之间存在缝隙，则需要海绵条堵住缝隙，并且将脱模剂涂刷在模板内侧。在浇筑混凝土过程中，需要采用插入式振捣器进行振捣处理，严禁出现过振和漏振问题。在混凝土浇筑之前需要合理安排顺序。在混凝土浇筑期间需要确保浇筑连续性，还应当预留施工缝，提前选择伸缩缝预留位置。在完成混凝土浇筑之后，需要抹平裸露的混凝土表面。
3.2外观质量控制
在施工质量控制中需要注重沉降缝问题，一般来说，沉降缝预留位置和数量需要按照土地情况确定，并且与公路中心线法线方向一致。对于泄水孔来说，其能够及时排出墙背土积水，防止加大挡土墙承受压力。在整个施工期间需要做好安全管理控制，防止导致工程项目存在安全隐患。
4、结束语
综上所述，在公路项目建设中挡土墙属于重要施工环节，可以确保整个工程建设的顺利进行。因此为了提升工程建设质量，必须采用合理的施工技术工艺，合理组织施工工序，这样才能够从根本上提升山区公路陡坡路段高挡墙施工质量。
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论文作者:林晓武,廖强
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/4
标签：挡土墙论文; 挡墙论文; 基础论文; 混凝土论文; 公路论文; 路段论文; 系数论文; 《基层建设》2019年第10期论文;