摘要:近年來,在城市交通體系發(fā)展完善的過程中,擋土墻發(fā)揮了不可或缺的作用。本文結合多條城市道路設計情況,對城市道路設計中常見的擋土墻特點及類型進行了闡述,以及近年來在生態(tài)、景觀和水系等多樣化要求下,采用的“組合形式”、生態(tài)擋墻,也進行了論述,最后結合工程實例,對其中一種組合形式擋墻進行討論。
關鍵詞:城市道路;擋土墻;生態(tài)擋墻
前言
進入本世紀以來,國內城市化進程顯著加快,隨著城市基礎設施建設的全面鋪開,城市道路路網也快速形成。在城市道路設計過程中,擋土墻作為道路路基的重要支護形式,也在各種道路邊坡中得以大量應用。但是隨著工程建設由粗獷向精細化的轉變,在公路路基及市政基礎設施項目中,應用最為廣泛的擋土墻形式如重力式、懸臂式擋墻,在某些對景觀及生態(tài)有較高要求的項目中,已無法滿足這種建設新形式下的要求。這就要求從項目實際的需要為出發(fā)點,分析并選用更為合理的擋墻形式,以滿足未來項目的多樣化要求。
1市政道路擋墻特點及常見形式
1.1市政道路擋墻特點
作為最為常見的支護形式,擋土墻被大量應用于公路、市政、水利、房建等行業(yè)項目,對于每個行業(yè)的具體要求又有所不同,對于市政道路項目而言,擋土墻在滿足最基本的路基邊坡穩(wěn)定作用的同時,還具有如下特點。1.擋墻高度較矮。按照城市發(fā)展周邊地塊規(guī)劃條件,城市道路縱向一般與現狀地面高差較小,所需設置擋墻處,也多采用高度小于8m的擋墻,對地基承載力的要求也不會過高。2.擋墻形式多樣。道路工程中常用擋墻形式,根據位置不同有路肩墻、路堤墻、路塹擋墻等;按結構形式重力式、衡重式、懸臂式、加筋土式等;其中重力式又分為仰斜式、俯斜式、直立式等。3.擋墻要求越來越高。早期市政道路擋墻僅要求滿足基本支護功能,隨著近年來工程項目的開展,以及對于工程項目的要求越來越高,對擋墻也提出了新的要求,要“以人為本、堅持可持續(xù)發(fā)展觀,滿足安全、經濟、美觀、與自然環(huán)境和諧”。4.擋墻設計難度加大。受墻背土層及地質條件復雜性影響,往往無法滿足擋墻的基底承載力要求,同時又要滿足擋墻在地震及暴雨工況下的穩(wěn)定性計算,增加了設計過程中難度。5.擋墻影響因素較多。在市政道路項目中大多包含較多專業(yè),在設計內部,道路路基邊坡設置擋墻往往與給排水管道、電力管線、景觀等多專業(yè)有沖突;在設計外部,又可能與現狀燃氣、通信等設施相沖突,影響因素較多。
1.2市政項目擋墻常見形式
在市政項目建設中,擋墻一般布置在道路路基、城市高架橋橋臺起坡處及下穿通道擋墻段,最為常見的擋墻形式有重力式擋墻、衡重式擋墻和懸臂式擋墻。1、作為道路路基邊坡擋墻時,根據城市道路豎向規(guī)劃,道路部分填挖方均較小,一般在填方段為路堤墻,墻高小于8m,多采用重力式、衡重式擋墻。2、在道路挖方段,受道路紅線或地質邊坡情況影響,無法按多級放坡處理時,多采用重力式、衡重式擋墻作為路塹墻,墻高同樣多小于8m。3、應用在城市高架橋的橋跨起終點段,作為橋臺的一部分連接道路縱坡,或應用在下穿道路的擋墻段,連接道路起坡點與下穿船槽段,多采用重力式、衡重式或懸臂式擋墻,高度一般均小于8m,其中懸臂式擋墻一般位于起點處,墻高不大于6m。4、市政道路如濱河路在設計過程中,道路臨河一側多會結合河道,采用擋墻形式,即保證道路邊坡穩(wěn)定,又充當河道河堤的作用。
1.3市政道路擋墻“新”形式
1、生態(tài)擋土墻由于近年來在市政基礎設施建設過程中,對景觀性及生態(tài)性提出了更全面更具體的要求,對于工程中填挖土方的處理上,就無法再像以往采用鋼筋混凝土或素混凝土擋墻,要滿足美觀、生態(tài)、與自然環(huán)境協調的要求,“生態(tài)擋墻”應運而生。生態(tài)擋土墻與傳統的道路擋土墻相比,最大的區(qū)別在于其景觀及生態(tài)功能。在滿足道路路基邊坡穩(wěn)定要求前提下,從原材料上選用更具生態(tài)性和適應性的材料,不再單獨使用鋼筋混凝土結構,如生態(tài)袋、石籠網格、柔性加筋土擋墻等。2、組合形式擋墻—樁基托梁擋墻擋墻應用于道路邊坡,尤其在濱河路項目中,擋墻還充當著河堤護岸的重要作用。在河道范圍內,地質土層受河水浸泡、沖刷,上層多為軟弱土層,承載力較低,一般情況下無法滿足擋墻本身的承載力要求,且要同時考慮擋墻基底沖刷深度,則無法采用單純的重力式或其它形式擋墻。為解決擋墻承載力及沖刷深度的問題,將重力式擋墻與樁基組合,形成組合結構。即在重力式擋墻的底部設置鋼筋混凝土樁基礎,伸入到下層較好的土層中,按摩擦樁或嵌巖樁進行設計。這樣就解決了土層承載力不足的問題,同樣,樁基也不再受沖刷深度的影響,擋墻上部結構仍可作為河堤護岸,起到了良好的效果。
2工程實例
2.1工程概況
該項目位于四川省樂山市,為現狀濱河路改造項目,道路臨河側為既有重力式擋墻,擋墻頂為3m人行道,F狀擋墻高約8m,河道常水位深約1.0m。擋墻頂有破損,護欄多數已破壞,墻面臨水側受沖刷較為嚴重,已無法滿足使用要求,故本項目擋墻拆除重建,長度約120m。
2.2工程地質情況
1、地形地貌勘察區(qū)地貌屬大渡河及白沙河河漫灘,屬侵蝕堆積類型,沖洪積成因。擋墻區(qū)水深約0.50~1.00米。2、巖土特征場地土由雜填土及卵石土組成。由上至下分述如下:1)雜填土(Q4ml)人工回填成因,大部分分布,呈雜色,很濕~飽和,松散。成分以卵石、砂礫及少量的建筑垃圾組成,鉆孔揭露厚度1.00~1.60米。2)卵石(Q4apl)沖洪積成因,呈雜色,很濕~飽水,成份為玄武巖、灰?guī)r等為主,質硬,未風化,磨圓度較好,卵石呈次圓狀~圓狀。粒徑以20~50mm為主,含有約5~15%的漂石,粒徑大小懸殊,最大粒徑可達0.50米以上,分布不均,局部富集。②—1松散卵石:大部分分布,分布于卵石層上部,鉆孔揭露厚度0.40~6.60米。②—2稍密卵石:全區(qū)分布,分布于卵石層中上部,鉆孔揭露厚度0.90~9.60米。②—3中密卵石:全區(qū)分布,分布于卵石層中下部,厚度大,鉆孔揭露厚度1.70~6.30米。③層灰?guī)r(T1f)部分地段分布,淺灰、黃灰色,以碳酸鹽礦物為主,隱晶質結構,中厚層狀構造,錘擊聲響,回彈、震手,質硬,斷口尖銳。裂隙發(fā)育,軸心夾角約40~50度,張開,泥質充填。巖體破碎,取芯碎塊、短柱為主,柱狀次之,屬中等風化巖石,厚度大,未揭穿,鉆孔揭露厚度9.00~11.00米。據引用巖石試驗成果:天然密度2.47~2.55g/cm3,飽和單軸抗壓強度22.36~24.59MPa。3、水文沖刷擋墻區(qū)位于白沙河河漫灘,水深約0.50~1.00米,地下水年變幅約3.00~5.00米,據調查最高河水位約538.0米。在雨季時,河水上漲,對河床有較大的沖刷影響,建議沖刷深度3.50米。4、地質構造及地震場區(qū)抗震設防烈度為7度,設計基本地震加速度值0.10g,設計地震分組為第二組,中硬場地土,覆蓋層厚度大于5米,場地類別Ⅱ類,對應特征周期0.40s。5、場地穩(wěn)定性擬建場地地質構造條件復雜,區(qū)內無斷裂通過,新構造運動微弱,屬相對活躍期,未見不良地質現象,場地穩(wěn)定,適宜建筑。6、巖土物理力學指標參數
2.3設計方案
由于該項目擋墻較高,墻高約在9~11m,若采用普通重力式或衡重式擋墻,基底承載力要求不小于360KPa,現場地層承載力無法滿足,并且基底要置于沖刷線以下不小于1m,局部路段擋墻高度將高于12m,臺背開挖面過大,會對現狀道路車行道造成影響。結合河道現狀及地質情況、水文沖刷深度,設計采用衡重式擋墻加樁基的結構形式,即樁基托梁形式。上部衡重式擋墻墻高9~11m,頂寬0.5m,底部托梁斷面尺寸為4.5mx1m,樁基直徑為0.8m,樁橫向間距2.4m,沿河堤方向間距5m。樁基按摩擦樁設計,基底伸入基巖不小于3.5倍樁徑。擋墻間距15m設一道變形縫。施工在枯水期進行,在原河道中修建土袋圍堰,保證半幅河道流水,對拆除擋墻工序完成后,立即進行新建,同時做好墻后回填和附近道路的臨時交通疏導,保證施工期安全、快速、有序進行。項目于2016年施工完成,至今使用狀況良好。
3結語
擋土墻做為城市道路路網交通體系中的重要組成部分,目前仍在大量應用于各種道路邊坡支護中,但是常見的也是應用最多的結構形式如重力式、衡重式、懸臂式等面臨生態(tài)及景觀性的要求也越來越多,傳統的結構形式已逐漸無法滿足愈加豐富的市場期望。雖然近年來,生態(tài)擋墻也得到了一定的應用,但是仍受到技術、經濟性、地質情況等多種因素制約,同時,生態(tài)擋墻本身也存在一定的自身短板,加強對于生態(tài)擋墻的研究和開發(fā),才能得到更好的應用。