路基防护的应用研究与建议

来源：职称驿站所属分类：交通运输论文
发布时间：2012-12-29浏览：14次

　　摘要：路基防护是公路的重要组成部分，是保证路基稳定和线路的全天候畅通，使路基不致因地表水流和气候变化而失稳，结合线路整体景观和环境美化而采取的工程措施。通过分析近几十年的研究成果，从挡土墙的设计基本依据和失稳现象及其因素等方面进行了探讨，并对进一步研究的内容提出了建议。

　　关键词：路基防护,挡土墙,失稳,建议

　　近年来中国公路的建设取得了长足的发展，在“十二五”经济社会发展总体规划下，国家公路网、高速公路网将进一步完善，国省干线公路改建如火如荼地开展。在这个大环境下，公路建设方面的研究也得到大力地发展，笔者在参考相关文献的基础上，主要从路基防护特别是挡土墙设计方面进行总结和归纳，提出进一步研究的内容和方向。

　　1 路基防护的概念及意义

　　1.1 概念

　　路基防护(subgrade protection)是保证路基稳定和线路的全天候畅通，使路基不致因地表水流和气候变化而失稳，结合线路整体景观和环境美化而采取的工程措施。对于水流、波浪、风力、降水及其他因素可能引起路基的失稳和破坏的地段，均应设置防护工程。路基防护按其方法可以分为坡面防护和冲刷防护。常用的路基防护工程有以下类型：种草，平铺草皮，干铺叠置草皮，植树,扶面，捶面，喷浆，勾缝灌浆，护面墙，砌石，抛石，石笼，梢料防护，混凝土预制板，土工合成材料，支挡结构，丁坝，顺坝等。防护设计时，应按照设计施工养护相结合的原则，根据当地气候环境、水文地质和材料供应等情况，针对可能发生的隐患，对症下药，采取合理的防护类型或综合措施，并遵循“因地制宜，就地取材，以防为主，防治结合”的原则，结合线路景观的连续和与周边环境的协调。

　　1.2 意义

　　防护工程是公路建设的重要组成部分，是防治路基病害、保证路基稳定、改善环境景观、保护生态平衡的重要措施，随着公路建设的迅猛发展，特别是对行驶安全性和舒适性要求不断提高，路基防护也越来越受到重视，由于高等级公路路基较宽，特别是山区公路高填深挖工程量大，因此对路基防护更应给予关注。

　　2 挡土墙的概念及其一般分类

　　挡土墙是指支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物。在挡土墙横断面中，与被支承土体直接接触的部位称为墙背;与墙背相对的、临空的部位称为墙面;与地基直接接触的部位称为基底;与基底相对的、墙的顶面称为墙顶;基底的前端称为墙趾;基底的后端称为墙踵。

　　根据其刚度及位移方式不同，可分为刚性挡土墙、柔性挡土墙和临时支撑三类。

　　根据挡土墙的设置位置不同，分为路肩墙、路堤墙、路堑墙和山坡墙等。设置于路堤边坡的挡土墙称为路堤墙;墙顶位于路肩的挡土墙称为路肩墙;设置于路堑边坡的挡土墙称为路堑墙;设置于山坡上，支承山坡上可能坍塌的覆盖层土体或破碎岩层的挡土墙称为山坡墙。

　　3 挡土墙的综合研究

　　3.1 挡土墙设计基本依据

　　近年来，随着公路设计不断规范和严谨，杜绝了之前只抓进度，忽略质量甚至“边设计边施工”的行业歪风。在充分分析和研究外业勘测资料和数据以及工程可行性研究报告的基础上，再开展内业设计，只有在这样的模式下设计出来的公路才有可能安全、经济、高效，实现交通运输发展与资源环境的和谐统一。

　　挡土墙设计，应贯彻和谐、自然的路基防护原则，应维护自然景观的完整性，充分考虑公路与自然环境相协调、挡土墙与公路景观相协调、挡土墙与其他构造物及植被防护相协调，营造景观的多样性，在具有地域文化特色的路段，挡土墙设计还应注意传承文脉、彰显地区特性。

　　随着我国道路工程特别是国省干线公路改建工程的全面铺开，路线选址往往在地势复杂的山区，地形地貌变化多样，这就要求勘察设计工作者在施工图设计阶段，应注意搜集挡土墙路段加密桩号的路基横断面图、挡土墙起讫桩号路基横断面图、墙址纵断面图、地质纵、横剖面图及设计、施工所需的其他调查资料。

　　为提供挡土墙设计参数，应进行现场调查与试验。主要有：

　　(1)土压力设计参数，包括土的重度、密实度、内聚力、内摩擦角等，应进行土的物理力学性质试验求得;

　　(2)地基承载力与变形计算参数，应根据墙址下地基层的承载力，沉降、滑坍等可能影响的范围，确定地基调查深度后，通过勘测和测试求得。对于地基的调查深度，求土的剪切计算参数的调查范围宜为：基础底面以下1.5倍墙背填土高度的深度;求沉降计算参数的调查范围宜为：基础底面以下3倍墙背填土高度的深度，当为软土地基或可能产生滑坍、不均匀沉降地段时，尚需扩大调查范围;

　　(3)基础与地基土间的摩擦系数等验算稳定性所需设计参数，各类型挡土墙根据试验结果方能较精确取值的设计参数，宜采用试验方法确定;

　　(4)沿河挡土墙应按路基设计要求，调查搜集洪水流量、水位、水深、流速、流向和冲刷等水文分析计算所需资料。

　　在确定挡土墙的结构形式、基础类型及基础深度时，除应按上述规定调查、搜集墙址处的相关设计资料外，还应调查挡土墙周围环境条件，评估挡土墙在施工过程中对环境的影响，挡土墙建成后与周围环境的相互影响。

　　3.2 挡土墙失稳现象及影响因素

　　3.2.1 挡土墙失稳现象

　　失稳原因有很多，按失稳的原因，可以将挡土墙的失稳分为墙体破坏和地基失稳两大类。

　　墙体破坏的原因是由于墙体自身的结构形式、尺寸选定不合适、在外界荷载的综合作用下，墙体发生失稳或破碎，其表现有如下几个方面：

　　(1)墙体倾覆：挡土墙墙体整体以前趾为支点，朝挡土墙临空面转动一定角度，这样造成墙体倾覆甚至倾倒，墙背填土会严重开裂或下陷。假如工程条件是地基条件相对较好或墙体前趾有支撑，比如有护底的矩形渠道两岸挡土墙的情况，最容易发生墙体倾覆的破坏形式;

　　(2)墙体破碎：这种失稳现象为墙体局部鼓出、开裂，甚至粉碎性倒塌。这种失稳形式多半发生在地基条件相对较好而墙体强度不足的情况下，干砌石挡土墙尤为如此。

　　如果挡土墙土体本身抗剪强度过低，这样会造成挡土墙失稳。

　　(1)深层滑动：这种失稳现象是滑动面在挡土墙基础面以下，挡土墙连同墙背填土、部分地基土一起滑动。这种失稳形式多发生在地基土比较软弱或基础下有软弱夹层的场合;

　　(2)水平滑动：挡土墙整体向临空面滑动，墙背土体发生凹陷或裂开。这种形式多半发生在地基条件相对较好，但地基土为高灵敏土的场合，如在老粘土地基上，且在施工过程中地基土遭受扰动时，就更容易发生这种水平滑动的破坏;

　　(3)挡土墙下沉：主要发生在施工过程中或建完后，其沉降量远远超出允许范围。对于地基相对较为软弱，墙背又采用高内摩擦角填土的情况最容易发生这种破坏。

　　3.2.2 影响挡土墙稳定性的因素

　　影响挡土墙稳定性的因素分为内在因素和外在因素。内在因素有：地应力、组成挡土墙岩土体的性质、岩体结构、地质构造等。它们常常起着主要的控制作用。地表水和地下水的作用、地震、风化作用、人工开挖、爆破以及工程荷载等，这些属于外在因素。其中地下水和地表水是影响挡土墙稳定最活跃、最重要的外在因素，其他大多起触发作用。为了了解挡土墙失稳的发生发展规律，制定防治措施，查明和掌握这些影响因素是非常必要的。

　　无论哪一种因素都是从三个方面影响着挡土墙稳定性的：

　　(1)地质因素。包括岩土的地质构造、成因及物理力学性质等。对于地质构造，在这方面要特别注意岩层结构面与挡土墙墙面的关系。当结构面与挡土墙墙面平行或近似平行时，挡土墙易产生顺结构面的滑动失稳，当岩层结构面与挡土墙墙面反倾时，挡土墙一般处于稳定状态。挡土墙的稳定性会随着岩土工程地质性质的提高而越高。

　　(2)水文因素。挡土墙的问题实质就是边坡问题。目前的试验表明，土体的弹性模量、粘聚力、内摩擦角等参数会受含水量的影响。因此治理挡土墙一定要治好水，疏干地下水，做好坡面的排水系统。

　　(3)人类工程活动。a)公路中常见的挡土墙的破坏原因之一：墙角开挖深，减少了土体的抗滑力，使原来稳定的土体产生牵引式滑坡。b)土体容易产生推动式滑坡的原因：坡顶加载，增加了土体的下滑力。c)地下开挖，比如隧道开挖改变了挡土墙应力场，墙顶和墙脚引起的应力集中，易产生墙顶的拉裂以及墙角的剪切破坏，挡土墙就容易失稳。

　　4 结论与建议

　　纵观路基防护的发展历史及概况，可以看出近年来路基防护趋向生态和节约型方向发展，新技术、新理念不断涌现。研究和应用绿色环保的生态防护，应着重抓好以下几方面：(1)加强不同地区路基防护形式的研究和应用;(2)科学研究和评价路基防护在安全效益、生态效益和经济效益等方面的长期效果;(3)针对不同防护形式的特点和适用环境，研究和总结科学合理的防护养护管理技术体系。

　　参考文献：

　　[1]公路与挡土墙设计与施工技术细则.人民交通出版社

　　[2]徐金华高填方路堤多级挡土墙稳定性研究

　　[3]金祥秋，等路基防护类型的选择及加固方案.吉林交通科技，2001(4)

《路基防护的应用研究与建议》

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