山区拓宽公路路基挡土墙的受力变形特征分析

摘 要：信息和经济的飞速发展让我国各个地区越来越成为了一个有机的整体，这就更加要求着交通的便利和发达。尤其是山区公路的维护和扩建更是重中之重。山区路段的公路建设有着自己的特征和应注意的问题，同时由于严峻的自然环境使山区路面更加容易受到影响和破坏。本文针对山区扩宽公路挡土墙路基的手力和变形进行了系统的分析和研究，在充分调研的基础上提出了在山区公路扩宽时有效保护老路基，使挡墙不至变形的方法和规律。

关键词： 山区公路路基挡土墙变形特征分析

中图分类号：F540.3 文献标识码：A 文章编号：

前言：山区路段的研究和治理是一个新的课题，在九十年代初期我国对于公路的问题还始终偏向于建设方面，而还没有提出系统的公路改造和治理计划。在近年才提出了对于旧公路进行维护方案。在课题的研究过程当中我们要看到，城市的道路与山区道路的改造和扩宽所面对的难点和情况是不一样的，山区公路在扩宽时受到的阻力要更加的巨大。

1.对山区拓宽公路挡土墙路基受力变形的简单分析

1.1挡土墙受力变形的基本特征

我们在以往的案例当中可以了解到，公路在施工结束之后比较容易沉降的部位大多发生在两个地方：新老路基的结合处与挡墙和路基的结合处。这和山区公路的自然环境是分不开的，由于山区自然环境当中土质相对松软，在过往汽车运输当中的碾压和施压作用下挡墙十分容易发生下沉和变形。

而在挡墙变形的现象发生当中，新建成的公路和改造的公路之间又有着很大的不同。新建的公路最大的沉降点集中在公路地基的中部，而拓宽改建的公路下沉则显示出明显的‘勺子形态’（如图-1），会根据山体的原有走势发生变化。也就是在以上所述的新老路基结合处和挡墙路基的结合处，所以在治理当中这两个部位成了重中之重。

图-1

1.2在公路改造过程当中老路基所造成的影响

在山区公路的改造过程当中老路基对于工程的影响是不可忽视的。旧公路的路堤坡度一般都是随着地形而发生变化，这就要求在拓宽公路的施工当中注意分析各个路段挡墙在不同坡度中所受的压力，计算其变形的程度。这样才能够为真正的施工当中可能遇到的困难提前准备出相应的对策和解决方法，对推进工程实施进度有很大的帮助。如上所述，老公路路堤的坡度是随着地形法伤变化的，在相对较为地形下路堤坡度的变化并不十分明显甚至是十分微弱的，因而这种情况的变形几乎可以忽略。

1.3 新路基不同填筑材料的影响

在公路施工当中与挡墙紧密贴合的填筑材料有着比较明显的要求，其中较高的压缩模量和透水性是比较基本的要求。填筑材料的选择适宜对加强挡墙承重能力、保护路面结构等等方面都是十分有利的。但是在施工过程中因为具体环境的不同对于填筑材料的要求也有所不同，所以根据实际情况选用正确的方案是能否保证挡墙不变形的重要数据之一，也是施工单位的工作重点。

1.4 针对公路挡土墙路基变形所采用的一般措施分析

首先要加强施工之前对路面具体情况的分析，如老路基的严重变形路段、各个山段土质特点和具体的变形原因都要做到有效的掌握。其次，在掌握了相关资料之后进行科学合理的施工设计和应对措施的拟定。最后在具体的施工当中，必须加固新老路基的结合处，在土质松软易变性的路段进行砾岩的加填和巩固以减少外来压力对路面的影响。在新路基的具体实施过程当中，根据各个路段的实际情况进行合理的路基填筑材料选择。比如，巨粒土和砾石的混合材料或者以各种土质混合而成的石制土都是比较好的路基材料，单一的砾石也可作为公路挡土墙路基的填筑物，但其可塑性差而且容易受到风沙腐蚀。黄土、膨胀土、有机土等是绝对不可以用作路基填筑的材料！在施工中要额外注意。各种填筑材料的选择是工程的关键，也是公路变形情况能否得到根本治理的关键。根据当地的不同情况以及路面的详细要求进行填筑物的选择较为关键。

2. 山区拓宽公路挡土墙路基受力变形的基本特征

2.1 下沉多呈‘勺子’形

在山区公路的拓宽改造案例当中我们能够得出一个普遍的规律，就是路基的下沉大多呈现出‘勺子’形态。这能够很简单的与新建公路的沉降做出区分。而且山区拓宽公路挡墙的过程当中，挡墙的压力分布也与理论上的土压力分布形式不同，呈典型的抛物线形式。所以山区公路拓宽挡墙在充分的掌握理论依据的同时对工程本身提出了更高的要求，对于老路基、新路基、挡墙等多方面都要进行统筹的计算和施工。

2.2工程当中路基拓宽的广泛影响

随着山区公路路基的扩宽，新老路基的顶面会发生明显的变形，而且在新路基和老路基的结合处下沉的情况也会越来越大！不仅如此，路基的拓宽也会造成挡墙承受压力的变化，从分布上到局部的手力大小上都会不同于之前的情况。工程的推进回事土压从原来的抛物线分布变为上大下小的倒三角形分布而且其合力和作用点都会逐步提升。所以，种种现象表明公路拓宽不但让本有的变形状况进一步恶劣，同时挡墙的受力也越来越大，朝着不利的方向发展。

2.3缓坡对于老路和新路的影响

山区的路堤随坡度的变化而变化，所以当坡度发展到相对缓和的地段时，老路顶面的变形也相对的得到了一些改善和缓解，但是对于新路面的影响却在不断的增加，坡度越缓，增幅越小。在新老路基的结合的地方我们可以看到在不同坡度下新路基的变化几乎可以忽略不计，而且在比较延缓和的路面上挡墙的压力也随之减小，合力的作用得到了提高。

3.在公路的建设当中选择挡墙类型的分析

3.1 重力式挡墙

在这一类挡墙的选择上一般挡土的高度不会超过五米，重力式挡墙也是施工最方便简洁的挡墙设计形式，但是它也不可避免的存在着自己的缺点，那就是由于高度的限制造成的基地不平衡，挡墙前段的压力应该大于末端。所以重力型挡墙就有着很大的局限性，当挡土超过五米的时候工程就必须改选其他较为复杂的施工方法。

3.2 衡重式挡墙

衡重式挡墙相对于重力型挡墙最大的又是就又很好的平衡性，它能够迫使挡墙的整体重心后移。这样做就在一定限度上将挡土德高度提升了。可是又因为衡重式挡墙较为复杂的结构导致挡墙的基底过小，在扩散挡墙基底的作用上表现差强人意，反而是重力式挡墙比较有优势。所以在实际的应用当中虽然衡重式挡墙能够提高挡土德高度，但是适用的范围还是相当有限的。

3.3钢筋混凝土扶壁式挡墙

钢筋混凝土扶壁式挡墙不管在提高挡土的高度上还是在基底的面积上都有很好的表现，同时由于其结构为钢混，所以坚固程度和抗压程度也十分强！但是在工程当中，钢筋混凝土扶壁式挡墙的耗材量太大，造成了成本的提高，其施工工艺也有很大的技术性，所以虽然有着种种优点但在实际的应用中却不是十分常见的。

3.4加筋土挡墙

加筋土挡墙在性能上更加适合与土质松软的路面，所以对于山区公路的施工来说是比较适合的一种施工工艺。它的施工原理在原本的负载墙后进行填筑施工，使其转化为新墙体的一部分。这是在技术上的一种大胆创新，而且由于本身施工的特性，在山区公路拓宽挡墙的工作当中更加的发挥出其本身的优越性，而且加筋土挡墙的成本相对于钢混结构低廉了许多，在公路挡墙的设计当中受到了很强的追捧和广泛的使用

4.山区拓宽公路挡土墙路基的选型

4.1材料选择

在山区公路的施工当中通过对加筋土挡墙施工工艺的改进和延伸，浆砌片石挡土墙由于施工简单且取材方便得到了广泛那的应用。在山区当中，石材资源一般都较为丰富，所以当挡土高度小于十米的时候这种方法就成了节约成本和保证质量的首选。

4.2山区拓宽公路挡土墙路基时不同位置的方案选择

山区的地势多变并无太大的规律性可言，所以在施工中要对地势多加留心。当坡度较大时采用路堑挡土墙就是十分明智的，他可以有效的降低陡峭坡度减少需要开挖的土方，从而避免了对于山体的破坏，给公路的安全加了一重保障。

简而言之，山区公路的施工环境千变万化，对于山区拓宽公路挡土墙路基的施工当中要结合当地的实际，在科学理论的支持下选择最为科学、安全、合理的的施工方式，这样做不但可以确保成本的降低同时大大提高公路的使用寿命。

总 结： 公路挡土墙是对公路路基加以保护的重要手段，所以挡土墙的设计上不可小觑草草了事，要对当地的地质、水质、人文等诸多方面进行调查和研究，只有这样才能科学的确定出合理的施工方案。在施工的落实当中也不能忽略理论的依据，要在实践中不断检验理论的正确性，在实践中对理论进行完善和改进以保证挡土墙的安全性和实用性。

参考文献：

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[2] 周志刚,郑健龙.旧路拓宽设计中的有限元分析[J]. 力学与实践, 1995, (5): 18－20.

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