尤楊

公路坡間擋土墻是指半填半挖段的路基擋土墻，一般位于自然邊坡的坡面上。這種擋土墻構(gòu)建難度大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。它主要有兩種失穩(wěn)類型：（1）單純失穩(wěn)，是指由于填方質(zhì)量不好，墻體支擋能力不夠，路面荷載過大引起的墻體本身失穩(wěn)；（2）間接失穩(wěn)，是指由于坡體滑移導(dǎo)致的墻體基礎(chǔ)外移，容易誘發(fā)整個墻體傾覆的嚴重工程事故，這在所有擋土墻事故中最嚴重，也是本篇論文研究的重點內(nèi)容。本文以同三線（黑龍江同江—海南島三亞）棲霞—萊西高速公路1B標段K59+470～K59+630半填半挖段坡間擋土墻建設(shè)為工程背景，由于標段K59+480～K59+520范圍內(nèi)擋土墻最高，具有代表性，因此本文將對這部分擋土墻系統(tǒng)的研究坡角對擋土墻穩(wěn)定性的影響，分析擋土墻的破壞機理，為現(xiàn)場施工提供決策依據(jù)。

1.工程背景

本文所研究的坡間擋土墻工程位于同三線（黑龍江同江—海南島三亞）高速公路棲萊段，地處山東省棲霞市境內(nèi)，全長160m。同三線棲霞—萊西高速公路1B標段K59+470～K59+630范圍內(nèi)公路路堤修建在山體斜坡上，由于路堤較高，路堤的一部分是原有山坡，而另一部分是所填土體。開挖施工表明該處巖體為強風化花崗片麻巖，云母含量豐富，巖體松散破碎，承載力低。

2.公路坡間擋土墻初步設(shè)計方案

根據(jù)初步理論設(shè)計結(jié)果，本項目擬采用普通錨錠板擋土墻，由于所選標段內(nèi)擋土墻高達17m，所以設(shè)置為兩級，在上下兩級墻之間設(shè)置分級平臺，平臺寬1.5m。擋土墻墻體厚60cm，采用標號C25混凝土，配筋為φ8@15×15cm，錨錠板規(guī)格為1m×1m×0.25m。擋土墻共采用拉桿6根，上級墻體4根，從距離路面2.5m的位置進行支護；下級墻體2根，從距離分級平臺1.5m的位置進行支護。拉桿采用φ25螺紋鋼，間距2m，拉桿長度見表1（由上至下依次排列）。

在對普通錨錠板擋土墻進行研究的過程中，選擇了具有代表性的原坡坡度，即原坡坡度為00、100、200、300和400的情況進行擋土墻破壞機理分析，揭露坡角對擋土墻穩(wěn)定性的影響。圖1給出了原坡坡度為30？時擋土墻的巖性分布以及錨錠板的整體布局，模型寬44m，其中包括寬28m的路面，高30m，單元格規(guī)格為0.5m×0.5m。

本文運用美國明尼蘇達大學(xué)和美國Itasca Consulting Group Inc.開發(fā)的二維有限差分計算程序FLAC2D對擋土墻進行破壞機理分析與穩(wěn)定性研究，計算過程中采用的力學(xué)參數(shù)見表2。

3.公路坡間擋土墻破壞機理分析與穩(wěn)定性研究

通過模擬不同坡角對擋土墻位移場的影響可以得出，坡角變化對坡間擋土墻的變形趨勢和變形性質(zhì)有明顯的影響（圖2—圖3）。主要體現(xiàn)在：隨著坡角的增加，擋土墻體參與水平變形的墻體范圍擴大，水平變形量增加，當坡度角增加到300左右時，擋土墻體和原始坡體產(chǎn)生相對錯位，墻體位移量增加的同時構(gòu)成對擋土墻整體失穩(wěn)的威脅；當坡度角增加到400左右時，除了擋土墻本身的變形加劇外，原始坡體產(chǎn)生“邊坡滑移”現(xiàn)象，擋土墻的穩(wěn)定性既受擋土墻體本身強度和結(jié)合面強度的控制，也受原始坡體失穩(wěn)條件的控制。因此對坡間擋土墻的建構(gòu)，應(yīng)因地制宜、有的放矢地采取“機理控制”的加固措施。

通過模擬不同坡角對擋土墻破壞場的影響可以得出：（1）坡間擋土墻發(fā)生破壞的部位主要集中在路基淺部和邊墻隅角處。本項研究中，路基破壞深度在5m左右，邊墻隅角內(nèi)側(cè)墻體填土破壞寬度在5—10m范圍內(nèi)，并與路基破壞區(qū)相匯合；（2）在原始坡體淺層3m左右深度出現(xiàn)大范圍的破壞區(qū)。當坡角小于200時，坡體破壞對坡間擋土墻的破壞形態(tài)和破壞性質(zhì)沒有明顯的影響；當坡角大于200時，坡體破壞出現(xiàn)“邊坡滑移”破壞模式，隨著坡角的提高，擋土墻填土的破壞深度加大，過渡成為擋土墻失穩(wěn)的主導(dǎo)因素，同時，路基淺層的拉破壞范圍擴大。

通過以上對坡間擋土墻位移場以及破壞場的分析可以得知：（1）坡角小于200時，坡間擋土墻的變形與破壞形態(tài)基本不受原始坡角的影響，其強度和穩(wěn)定性取決于墻體本身的強度特性，破壞也是局部性的；（2）坡角大于200時，坡間擋土墻的強度和穩(wěn)定性同時受到墻體本身和原始坡體強度的控制，主要表現(xiàn)在：隨著坡角增加，路基破壞加劇、坡面滑移造成墻體附加變形、邊墻基礎(chǔ)順坡滑脫，擋土墻出現(xiàn)整體失穩(wěn)征兆。

由此可見，坡間擋土墻無論變形還是破壞都不是孤立不變的，坡角的變化將引起坡間擋土墻變形破壞從量變到質(zhì)變的演化過程。坡間擋土墻的建構(gòu)應(yīng)充分考慮坡角的影響，采取機理控制的對策，對路基、墻體、坡體和邊墻基礎(chǔ)實施有針對性地加固方案。

參考文獻：

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