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城市道路工程陡坡陡段设计的分析与研究摘要】陡坡陡段的设计是城市道路的基本建设之一，为提高城市道路的交通能力，延长城市道路陡坡陡段使用寿命，本文通过在总结和分析国内外先进技术和成果的基础上，分析设计的必要要求，尤其是陡坡陡段的挡土墙，是设计时的最重要的部分，因此以挡土墙的设计为主进行分析，提出合理性的建议。
【关键词】城市道路；陡坡；陡段；挡土墙一、设计要求城市道路陡坡陡段宜改做块石路面,以利行车安全。
根据《公路工程技术标准》（jtg b01-2003）中的四级公路技术标准设计，陡坡陡段的设计车速要根据该地段的车流量和行人量，路基、行车道宽度要综合考虑。
陡坡段平面布置应力求顺直，陡坡底宽与水深的比值，宜控制在 10～20 之间；陡坡护底在变形缝处应设齿坎，变形缝内应设止水或反滤盲沟，必要时可同时采用；、陡坡护底设置人工加糙，加糙形式及其尺寸应经水工模型试验验证后确定。
认真贯彻落实科学发展观和建设资源节约型社会的要求，按照“增强质量意识，完善综合设计，严格施工控制，加强养护管理”的原则。
1）各级交通主管部门、工程建设勘察设计、施工、监理、质量监督和养护管理单位，要从贯彻落实科学发展观的高度，采取切实措施，完善工程质量管理体系。
2）各级交通主管部门和建设单位要切实处理好质量与速度的关系。
保证合理建设工期。
当质量和工期发生矛盾时，应当首先保证质量，把工作一环扣一环地做精、做细，按科学规律办事。
要进一步完善质量管理体系，落实施工、监理、质量监督等单位的职责和管理权限，充分发挥各自在质量控制中的作用，依靠科学管理，保证工程质量。
3）各级质量监督机构要加强监督，加大责任追究力度，规范检测市场。
要委托具有公路质量检测资质的单位对工程质量进行不定期独立检测，对伪造试验数据的单位和个人，要严肃处理。
4）设计单位要树立全寿命成本理念，加强调查与材料试验工作，加强路面结构设计方案比选，避免简单地照搬照抄规范和其他项目设计成果。
一、挡土墙的介绍1.定义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。
2.各部分的名称在挡土墙横断面中，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。
3.应用范围路基在遇到下列情况时可考虑修建挡土墙1.陡坡地段；2.为避免大量挖方及降低边坡高度的路堑地段；3.可能产生塌方、滑坡的不良地质地段；4.高填方地段；5.水流冲刷严重或长期受水浸泡的沿河路基地段；6.为节约用地、减少拆迁或者少占用农田的地段；7.为保护重要建筑物、生态环境或其他特殊需要的地段。
二、挡土墙的分类1.按挡土墙的位置来分划分，我们一般将挡土墙分为以下几种类型：路堑挡土墙：设置在路堑边坡底部，主要用于支撑开挖后不能自行稳定的山坡，同时可减少挖方数量，降低挖方边坡的高度。
路肩挡土墙：设置在路肩部位，墙顶是路肩的组成部分，其用途与路堤墙相同。
它还可以保护临近路线的既有的重要建筑物。
路堤挡土墙：设置在高填土路提或陡坡路堤的下方，可以防止路堤边坡或路堤沿基底滑动，同时可以收缩路堤坡脚，减少填方数量，减少拆迁和占地面积。
山坡挡土墙：设置在路堑或路堤上方，用于支撑山坡上可能坍滑的覆盖层、破碎岩层或山体滑坡浸水挡土墙：沿河路堤，在傍水的一侧设置挡土墙，可以防止水流对路基的冲刷和侵蚀，也是减少压缩河床的有效措施2.按照挡土墙的结构形式划分，我们一般将挡土墙分为以下几种类型（这里只涉及几种常见的挡土墙）：重力式挡土墙：是以挡土墙自身重力来维持挡土墙在土压力作用下的稳定。
它是我国目前常用的一种挡土墙。
常见的重力式挡土墙高度一般在5～6 m以下，大多采用结构简单的梯形截面形式，对于超高重力式挡土墙（一般指6m以上的挡墙）即有半重力式、衡重力式等多种形式。
重力式挡土墙可根据其墙背的坡度分为以下几种类型（如下图）：重力式挡土墙和悬臂式挡土墙的示意图（如下图）：薄壁式挡土墙：包括悬臂式挡土墙和扶壁式挡土墙两种；一般墙高6m以内采用悬臂式，6m以上采用扶壁式•悬臂式挡土墙：是由立板（墙面板）和底板（墙趾板和墙踵板）两部分组成，一般形式为如下图所示：•扶壁式挡土墙：当挡土墙的墙高h>10m时，为了增加悬臂的抗弯刚度，沿墙长纵向每隔0.8-1.0m，设置一道扶壁锚定式挡土墙：包括锚杆式和锚定板式两种▪锚杆式挡土墙：是由预制的钢筋混凝土立柱、挡土板构成墙面，与水平或倾斜的钢锚杆联合组成。
第一章绪论1．1毕业设计课题——挡土墙的概述公路挡土墙是用来支承路基填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳的一种构造物。
在路基工程中，挡土墙可用以稳定路堤和路堑边坡，减少土石方工程量和占地面积，防止水流冲刷路基，并经常用于整治坍方、滑坡等路基病害。
在山区公路中，挡土墙的应用更为广泛。
路基在遇到下列情况时可考虑修建挡土墙：（1）陡坡地段；（2）岩石风化的路堑边坡地段；（3）为避免大量挖方及降低边坡高度的路堑地段；（4）可能产生塌方、滑坡的不良地质地段；（5）高填方地段；（6）水流冲刷严重或长期受水浸泡的沿河路基地段；（7）为节约用地、减少拆迁或少占农田的地段。
在考虑挡土墙的设计方案时，应与其他方案进行技术经济比较。
例如，采用路堤或路肩挡土墙时，常与栈桥或填方等进行方案比较；采用路堑或山坡挡土墙时，常与隧道、明洞或刷缓边坡等方案进行比较，以求工程技术经济合理。
1．2挡土墙的类型及适用条件挡土墙类型的划分方法较多，一般以挡土墙的结构形式分类为主，常见的挡土墙形式有：重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、加筋土式、锚杆式和锚定板式。
各类挡土墙的适用范围取决于墙址地形、工程地质、水文地质、建筑材料、墙的用途、施工方法、技术经济条件及当地的经济等因素。
1．2．1重力式挡土墙重力式挡土墙一般由块石或混凝土材料砌筑。
重力式挡土墙是靠墙身自重保证墙身稳定的，因此，墙身截面较大，适用于小型工程，通常墙高小于8米，但结构简单，施工方便，能就地取材，因此广泛应用于实际工程中。
1．2．2悬臂式挡土墙当地基土质较差或缺少石料而墙又较高时，通常采用悬臂式挡土墙，一般设计成L型，由钢筋混凝土建造，墙的稳定性主要依靠墙踵悬臂以上土重来维持。
墙体内设置钢筋以承受拉应力，故墙身截面较小。
1．2．3扶壁式挡土墙由墙面板、墙趾板、墙踵板和扶肋组成，即沿悬臂式挡土墙的墙长方向，每隔一定距离增设一道扶肋，把墙面板和墙踵板连接起来。
适用于缺乏石料的地区或地基承载力较差的地段。
地形高差较大防护设计原则地形高差较大的区域，如山区或陡坡地带，由于地势的特殊性，需要进行相应的防护设计，以确保人们的生命财产安全。
本文将从地形高差较大的特点、防护设计原则和实施方法三个方面来探讨。
一、地形高差较大的特点地形高差较大的区域常常具有以下几个特点：1. 坡度陡峭：地势陡峭使得土壤容易发生滑坡、崩塌等地质灾害。
2. 水土流失严重：地势陡峭导致水土流失，加剧了土壤侵蚀和水资源的浪费。
3. 交通不便：地形高差大陡峭，交通路线通常狭窄曲折，给人们的出行带来不便。
4. 容易发生洪涝：地势高差大导致水流速度加快，易造成洪水灾害。
二、地形高差较大防护设计原则针对地形高差较大的特点，我们可以提出以下防护设计原则：1. 积极防控地质灾害：采取合理的排水、固土和护坡措施，稳定地质环境，减少滑坡、崩塌等地质灾害的发生。
2. 加强水土保持：通过植被覆盖、构筑物、林网等措施，减缓水流速度，减少水土流失，保护土壤和水资源。
3. 合理规划交通路线：根据地势特点，合理规划交通路线，减少曲线、陡坡等，提高交通的便利性和安全性。
4. 建设防洪设施：在低洼地带建设防洪墙、排水沟等设施，加强防洪能力，降低洪涝灾害风险。
三、地形高差较大防护设计实施方法在实施地形高差较大的防护设计时，可以采取以下方法：1. 土石工程：通过修建挡土墙、护坡、防护网等土石工程设施，稳定地势，防止地质灾害的发生。
2. 植被保护：通过植被的种植和保护，增加土壤的抗冲蚀能力，减少水土流失。
3. 排水系统：合理设置排水系统，包括排水沟、排水管道等，将水流导向合适的位置，减少洪涝风险。
4. 道路改建：在陡坡地带，可以采用夯土台阶、加装护栏等措施，提高道路的安全性和通行能力。
5. 综合利用地形特点：根据地势高差的特点，合理规划土地利用，如利用陡坡地带进行水电站建设、观光旅游等，充分发挥地形优势。
地形高差较大的区域需要采取相应的防护设计来保障人们的生命财产安全。
挡土墙的水土保持挡土墙是一种常见的土木工程结构，主要用于土地整理和水土保持。
它是一个独立的结构，可以有效地防止土壤侵蚀和水流冲刷，保持土地的稳定性和可耕性。
本文将探讨挡土墙的水土保持功能以及其在不同环境中的应用。
一、挡土墙的功能1. 防止土壤侵蚀挡土墙可以阻挡水流的冲刷作用，减少土壤的侵蚀。
当水流遇到挡土墙时，会在其前方形成一个水平面，将水流的力量分散并降低速度，减小对下游土地的冲刷作用。
挡土墙还可以防止陡坡上的土壤滑坡和崩塌，保持土地的稳定性。
2. 沉积防治挡土墙可以拦截水流中的悬浮物质，如泥沙和植物残渣，使其在墙体前沉积下来。
这些沉积物会逐渐形成一层肥沃的土壤，并为后续植物生长提供养分。
此外，沉积物还可以减少下游水体的浊度，维护水生态环境的健康。
3. 水分调节挡土墙可以对水分进行调节，防止水分过多或过少对土壤产生不利影响。
当地区降雨较多时，挡土墙可以减少土地的积水，防止水分过多导致植物窒息和土质退化。
而在干旱地区，挡土墙可以储存雨水并渗透到土壤中，提供植物所需的水分。
二、挡土墙的种类1. 重力式挡土墙重力式挡土墙是最常见的一种类型，它利用墙体自身的重力作用来抵抗土壤的冲刷力。
这种挡土墙通常由砖、石或混凝土等材料构成，具有承受压力和抵抗崩塌的能力。
2. 箱形挡土墙箱形挡土墙由钢筋混凝土或钢板构成，形状上类似于一个长方体箱子。
箱形挡土墙由于其刚性和稳定性，适用于较高的挡土高度和大型工程。
3. 重力加筋挡土墙重力加筋挡土墙是将加筋钢筋或钢条嵌入挡土墙内部的一种设计。
这些加筋材料能够增强墙体的抗压强度和抵抗土壤侵蚀的能力，使挡土墙更加稳定耐用。
三、挡土墙的应用场景1. 建筑工程挡土墙在建筑工程中广泛应用，用于保护建筑物周围的土地免受土壤侵蚀和水流冲刷的影响。
它可以防止建筑物基础受损，保持建筑物的稳定性。
2. 农业领域在农业领域，挡土墙可以用于田间水土保持，防止农田因降雨导致的土壤流失和水logging。
陡坡挡土墙设计探讨
[摘要]分析陡坡挡土墙破坏的原因，提出陡坡挡土墙设计时不能仅考虑墙后土体主动土压力，而且还要充分考虑地形、地质及水文等不利因素，对墙后土体滑坡的可能性进行验算，计算滑坡推力，并以这两种力进行比较，找出对挡土墙作用的最不利因素，从而对挡土墙的稳定性、强度及基底进行验算。
[关健词]陡坡挡土墙滑坡推力主动土压力
1、引言
挡土墙在道路桥梁工程、房屋建筑等工程中应用广泛，如桥台、路堤挡土墙等。
然而，修筑在陡坡上的挡土墙，在施工中或交付使用后，往往出现各种类型的破坏，如墙身开裂、倾斜、平移、地基隆起、甚至倒塌。
究其破坏的原因是多方面的，施工、养护及使用不当可造成挡土墙的工程破坏，但也不能否认设计环节的失误对挡土墙修建的失败有着不可推卸的责任。
目前挡土墙的设计方法一直沿用有关土压力的理论和公式，先凭经验初步拟定截面尺寸，然后进行挡土墙的验算，如不满足要求，则改变截面尺寸或采取其它措施。
挡土墙的计算包括以下内容：（1）稳定性验算，包括抗倾覆和抗滑移稳定性验算；（2）地基的承载力验算；（3）墙身强度验算。
然而，陡坡挡土墙修筑在陡坡上，横坡较大，容易出现墙后土体滑坡，设计上只考虑主动土压力，而忽略比主动土压力对挡土墙的作用更为不利的滑坡推力，则是挡土墙修建失败的重要原因之一。
2、滑坡的形成条件
引起滑坡的根本原因在于组成斜坡的岩土性质、结构构造和斜坡的外形。
也就是滑坡产生的内部条件。
（1）由软质岩石及覆盖土所组成的斜坡，在雨季或浸水后，因抗剪强度显著降低而极易产生滑动。
（2）斜坡的岩层层面、节理、裂缝以及断层面等部位易于风化，抗剪强度低，当它们的倾向与斜坡的坡面的倾向一致时，就容易产生滑坡。
（3）斜坡的坡高、倾角和断面形状对斜坡的稳定性也有很大的影响。
滑坡产生的主要外部条件有：（1）水的作用；（2）地震作用；（3）人为因素的影响，如不合理地开挖坡脚、不适当地在斜坡上弃土或堆置材料等。
3、陡坡挡土墙的主动土压力与滑坡推力
主动土压力是墙后土体沿土体中某一平面滑动面滑动而产生，滑坡推力也是墙后土体沿某一滑动面滑动而产生，但滑动面一般为折线形，可能滑动面有：（1）墙后土体与基底接触面；（2）斜坡覆盖层与基岩接触面；（3）岩层软弱层面。
作用于陡坡挡土墙的主动土压力和滑坡推力是墙后土体沿不同的滑动面滑动而产生，而真正的滑动面应是对挡土墙最为不利的滑动面，故作用于陡坡挡土墙上的土压力可能是主动土压力和滑坡推力两者之一，或是两者的混合作用，如主动土压力对挡土墙的抗滑移起控制作用，而滑坡推力对挡土墙的抗倾覆起控制作用的情况。
滑坡推力与主动土压力相比，除大小不同外，其分布情况、作用点与方向均不同。
滑坡推力对墙背的压力强度近似于矩形，合力作用点位于滑动面以上的1/2墙高处，方向与靠近墙背的滑动面平行。
主动土压力对墙背的压力强度一般为三角形，合力作用点位于滑动面以上的1/3墙高处，方向与墙背倾斜度、填料与墙背的摩擦角有关。
不难看出，滑坡推力的作用点比主动土压力的作用点高，可能对挡土墙的抗倾覆稳定性更为不利。
4、陡坡挡土墙设计方法
设计上应分别计算主动土压力与滑坡推力，如计算的滑坡推力小于零，则按主动土压力设计挡土墙；如计算的滑坡推力大于零，则应先初步拟定挡土墙的截面尺寸，再按两种力分别作用下验算挡土墙的抗倾覆、抗滑移、地基承载力、墙身强度，直至满足要求为止。
5、工程实例
见图1，某山体裸露石灰岩的陡坡上修建道路，填料为碎石土，内摩擦角φ=40°,粘聚力c=0，填料容重γ=19kN/m3。
裸露石灰岩与填料接触面的摩擦角φ=26°48′，粘聚力c=0，地基承载力设计值f=300kN/m2。
坡顶荷载按q=5kN/m2计算。
挡土墙采用M7.5水泥砂浆砌MU30毛石，砌体容重γ=23kN/m3，填料与墙背接触面的摩擦角δ=20°，石灰岩对挡土墙基底的摩擦系数μ=0.60。
初拟挡土墙截面见图1。
以下进行挡土墙设计计算（挡土墙纵向取1m计算）：
（1）计算主动土压力
按有关公式计算（因坡顶荷载q距离挡土墙较远，由库伦公式得出其滑动面交于边坡，见图2-a，故公式中取q=0），得主动土压力Ea=81.5kN，作用点及方向见图2-a，故Eax=76.6kN，Eaz=27.9kN。
（2）计算滑坡推力
滑坡推力的计算常用折线法，又称传递系数法。
按有关公式，取安全系数Kt=1.15，此时应考虑q=5kN/m2，得滑坡推力F=54.7kN，作用点及方向见图2-b，故Fx=52.6kN，Fz=15.1kN。
（3）挡土墙抗倾覆验算
两种力分别作用下的抗倾覆验算见表1。
由此可见，两种力分别作用下，抗倾覆验算主要由滑坡推力控制。
（4）挡土墙抗滑移验算
两种力分别作用下的抗滑移验算见表2。
表2
由此可见，两种力分别作用下，抗滑移验算主要由主动土压力控制。
（5）挡土墙地基承载力验算
由于基底面倾斜，地基承载力设计值f应乘以折减系数0.8。
两种力分别作用下的地基承载力验算见表3。
表中B—无台阶时的基底宽度，B/4=1.97/4=0.49m；
f—地基承载力设计值，0.8f=240kN/m2，1.2×0.8f=288.0kN/m2。
由此可见，两种力分别作用下，地基承载力验算主要由主动土压力控制。
（6）挡土墙墙身强度验算
验算墙身A—A截面，见图2，A—A截面内力设计值见图3。
表中y—截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离，0.7y=0.63m。
e≤0.7y时，受压承载力按下式验算：
N≤φfA
式中N—荷载设计值产生的轴向力；
φ—高厚比和轴向力的偏心距对受压构件承载力的影响系数；
f—砌体抗压强度设计值；
A—截面面积。
受剪承载力按下式验算：
V≤（fv+0.18σk）A
式中fv—砌体抗剪强度设计值；
σk—恒荷载标准值产生的平均压应力。
综合上述受压、受剪承载力验算，不难看出，挡土墙墙身强度验算主要由主动土压力控制。
6、总结
对于陡坡挡土墙的设计，不能仅仅计算墙后填土的主动土压力，而应充分考虑产生滑坡的内部和外部条件，对墙后土体下滑的可能性进行验算，计算其滑坡推力。
当计算得到的滑坡推力小于零，墙后土体不会产生滑坡，此时应以主动土压力控制设计；当滑坡推力大于主动土压力时，一般应以滑坡推力控制设计；当主动土压力大于滑坡推力时，挡土墙的抗倾覆稳定性计算应取其产生的倾覆力矩较大者进行验算，抗滑移稳定性计算应取其水平分力较大者进行验算，同时地基承载力、墙身强度的验算也应以对挡土墙最为不利的因素进行验算。
参考文献
[1]建筑地基基础设计规范（GB 50007—2002）
[2]砌体结构设计规范（GB 50003—2001）
[3]公路与城市道路设计手册黄兴安编
[4]公路路基设计规范（JTG D30-2004）
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
