重力式路肩挡墙变形加固处理

2023年12月24日发(作者：舒光冀)

技术与市场2021年第28卷第2期技术应用重力式路肩挡墙变形加固处理李敬，田阳辉（中交第二勘察设计研究院有限公司，湖北

武汉430056）摘

要：重力式挡土墙是道路工程中常见的防护支挡措施，其变形开裂的工程病害尤为常见。以某高速公路路基段重

力式路肩挡墙变形加固为例，在前期变形观测及实地踏勘的基础上，分析其变形原因，并有针对性地提出加固方案。通

过计算论证，优化方案设计，并取得了良好的加固效果。关键词：挡土墙；变形；加固；气泡轻质土del

：10.

3569/j.

issn.

129

-

5554.

7001.20.

211概述某高速公路工程路线长90.

790

km,支线长5.

1

km,合计

12.

739

km。该高速广东段从两广交界的廉江市和宿舍镇田

村出发，通过廉洁江、遂溪、麻章3个县区，终点位于东海岛。在K65

+

562

-

K69

+233段，道路采用分离式路基，单幅

路基宽度为13.75

m。该段路基由于放坡受限,在两侧设置重

力式路肩墙进行支挡，墙高为5.2-10.2

mo道路横断面如图

1所示。该段路基处属低缓丘陵或剥蚀残丘间夹山间洼地、河流谷

地地貌区，地面标高12.02〜13.

02

m,相对高差3.02

m,线路

两侧均为旱地，地势略有起伏。区内地表水不发育，主要为鱼

塘水，水量不大,于雨季会暴涨，受大气降水影响较大。路基段

属于低缓丘陵或剥蚀残丘间夹山间洼地、河流谷地地貌区。项

目区内路基段未发现明显断裂构造痕迹，未发现滑坡、崩塌等

不良地质,总体场地稳定性较好。根据该工点工程地质勘察及室内岩土试验结果，表面覆盖

层由第四系冲积层（Q9）组成。其结构特征自上而下分述如

下:①粉质黏土:主要由粉、黏粒组成,土质不均匀,含砂质,黏

性一般，颜色为褐黄色或灰色，状态呈可塑状，土芯呈散状。

②粉砂:主要矿物成分为石英、长石等,级配良好，颜色为褐黄

色，含水量饱和，状态呈稍密状。③粉质黏土：主要由粉、黏粒

组成,土质不均匀，含较多粉土、粉砂,局部与粉土或粉砂互层,

黏性一般，颜色为褐红色或褐黄色,状态呈硬塑状，土芯呈柱

状。④粉质黏土:主要由粉、黏粒组成，颜色为深灰色,状态呈

软塑状，土质不均匀，土芯呈柱状。⑤全风化砂砾岩:裂隙极发

育,原岩结构已基本破坏,颜色为褐红色或褐黄色,风化程度高,

遇水易崩解软化，本身呈硬塑土状。各土层性质如表1所示。表1

土层抗剪强度参数一览表土层名称容重

yjkN-m-)C

值APa申值/。粉质黏土15.71515粉砂1.822粉质黏土15.71515粉质黏土16.815全风化岩15.315202原设计方案及挡墙变形分析0.

1

原设计方案K65

+562

-K65

+233段路肩挡土墙采用仰斜式重力挡土

墙。墙体采用C20片石砼浇筑，同时墙身埋设排水管,排水管

呈梅花型布置，墙背设置2.3

m厚的砂砾反滤层，并采用碎石

土回填，回填宽度为0.5

mo鉴于挡土墙基底为粉质黏土层,

其地基承载力较低,设计考虑挡墙基底范围一定深度换填碎石

处理。设计断面见图2,墙高（H）5.2〜12.2

m,墙顶宽（B）

5

1

-0.25

m,墙趾宽（B1

）

2.

5

〜2.

9

m,墙趾高（H1

）

2.7〜1.3

m,墙背坡率为1

：2.15,基底坡率2.15

:

1。原挡墙

设计方案如图2所示。图0仰斜式路肩墙横断面图55

技术应用2.2挡墙变形分析根据现场踏勘，路基已施工完成，水泥稳定碎石结构层已

摊铺完毕,沥青面层尚未摊铺。路基左侧路肩挡墙墙身在伸缩

缝位置出现明显变形，墙后土体出现开裂（见图4

,开裂段挡

墙有向外倾倒的趋势。挡墙基底未发现明显的隆起变形和出

水的情况。设计单位在挡墙变形开裂路段,布设了

7个监测

点，监测挡墙的水平位移。监测结果如图4所示。图3挡墙开裂实景图3

0

二E

1E

二

2E

3E

2

4

5

二E

5Kfi

2

0

15

0图4挡墙水平位移监测图由图3和图4可知，挡墙最大累计变形已达到34.

9

mm,

且无收敛,若不采取工程措施,挡墙及整个路基将会整体破坏。根据观测结果并结合现场情况综合分析:设计文件注明,

挡墙墙背应采用综合内摩擦角不小于35。的碎石土填筑，且应

呈中密状态⑴。经现场抽检,台背填料呈松散到稍密状态，填

土压实度明显不足。参考《工程地质手册》（第五版）给出的经

验参数，墙背填土的综合内摩擦角仅为25。~34O[0]O墙背填土

内摩擦角小于设计要求值,墙后主动土压力较设计工况偏大,56TECHNOLOGY

AND

MARKETVo0.28,No.2,202）从而使得墙体开裂。由于基底土层为粉质黏土，抗剪强度较

低,在此情况下挡墙存在整体失稳的危险。3加固方案论证参考类似项目资料,并结合当地成熟的工程处置施工技术

方法，提出气泡轻质土加固设计方案。气泡混合轻质土作为一种新型微孔轻质环保类材料，因其

具有施工便捷性、容重和强度可调节性、轻质性、自立自密性等

特点[3],而被广泛应用于台背回填、结构顶减荷以及各类路堤

填筑（如软基段、拼宽段、陡坡段、寒区冻胀段等）。利用其轻

质性和自立性可减小墙背土体压力;利用其强度特性可提高路

基整体抗剪强度，从而有针对性地解决了墙背土压力偏大及路

基可能的整体稳定性问题。3.

4路基土参数反演分析本次整体稳定性计算采用Slide

V5.

2软件,稳定性计算方

法采用简化Bishop法。根据实际情况可知，目前路基在天然状

态下已处于极限平衡状态。考虑道路水稳层已施工完毕，在此

基础上反演分析现状路基土的抗剪强度指标（C,申值）。考虑到当地砂性土较少，从地勘钻孔揭露地层来看，黏性

土居多，所以考虑具有一定C值的填料作为路基填料进行反

算。将路基整体稳定性假定为0.

99进行反算,得出路基填料

C值为22

kPc,9值为25。。计算过程如图5所示。心■三三一B二n$粉质黏土#粉质黏土%全风化砂砾2图5路基土抗剪强度参数分析3.2换填方案比选分析安全考虑，初拟换填方案为两幅路基全断面换填气泡轻质

土。轻质土容重取14

kN/m3,抗剪强度取140

kPc（规范为抗

压强度的一半，此处保守取值）。建模为最终道路运营状态

（面层施工完毕+运营车辆荷载）根据规范运营荷载为均布

荷载17.928

kN/m。考虑换填深度分别为2

m、3

m、4

m、5

m

四种方案,工况为天然工况和地震工况（综合水平地震系数a

取0.025）两种。

技术与市场2221年第28卷第2期换填2

m气泡轻质土:天然工况,稳定性系数为1.

127；地

震工况，稳定性系数为1.293o计算过程见图6、图5o同理，再

计算另外3种方案的整体稳定性。计算结果如表4所示。图9换填4.0

m气泡轻质土（天然工况）图7换填4.0

m气泡轻质土（地震工况）表0不同方案整体稳定性分析一览表天然工况地震工况0.2

m1.1071.2633.2

m1.215

164.0

m1.3101.2535.2

m1.0401.391技术应用综上分析可知，当换填4.0

m气泡轻质土时，天然工况整

体稳定性为1.310,地震工况整体稳定性为1.283,此时路基处

于稳定状态，故推荐换填4.0

m气泡轻质土方案。4气泡轻质土换填注意事项1）

由于本项目路基及水泥稳定层已施工完毕,换填时须挖

除原有路基及结构层。挡墙高度较高，当挖除墙后土体后，挡

墙后的土压力将急剧减小,墙体可能有向内倾倒的趋势，因此

换填时须做好挡墙的内支撑，开挖后应及时换填气泡轻质土。2）

本项目原设计方案，挡墙的分段长度为10.2

m,接缝间

填筑沥青麻絮，可防止热胀冷缩导致挡墙开裂。据此,换填施

工时须分段跳挖，分段间距为5.0

m。禁止大断面全开挖的施

工方式。3）

采用分段开挖施工时,后续须再开挖间隔段填筑气泡轻

质土。先后填筑的砌体间需加入填缝材料。一般可采用聚苯

乙烯板（20

~39

mm）或夹板（10

~20

mm）填缝。9考虑到尽量减少对现状挡墙的影响，换填气泡轻质土时

应分幅施工，接缝处应置于中央分隔带之下，接缝处也须加入

填缝材料。5结语当挡墙变形发生后，应引起高度重视并及时布置监措施，

综合监测及实地勘察结果，分析变形原因。在此基础上，有针

对性地提出设计方案，并兼顾功能性和经济性优化、深化处置

方案。本项目气泡轻质土加固方案经过充分论证选择换填深

度为4.0

m,按此方案处理后取得了良好的加固效果。另外，由于墙背填料不满足设计要求的压实度导致本项目

重力式路肩挡墙产生变形。因此,在施工过程中须严格遵照设

计要求并控制施工质量，方能有效避免此类工程病害的发生。

参考文献：[]

中华人民共和国交通运输部.JTGD

39

-20

1

5公路路基

设计规范[S].北京：人民交通出版社,2015.[2]

工程地质手册编委会.工程地质手册：第五版[M].

北京：中国建筑工业出版社,201.[3]

中华人民共和国住房与城乡建设部•

CJJ/T17-2012气

泡混合轻质土填筑工程技术规程[S].北京：中国建筑工

业出版社,2018•作者简介：李敬（193—），男，四川乐山人，硕士研究生，助理工程师，

从事岩土工程、地质工程、道路工程等方面的研究和勘察设计

工作。57