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1、第 & 卷，第 % 期! $ 年 ( 月中南公路工程7=;D5 14?3 P83ADE :;8;Q45 / &，R4 / %0? / ，! $高填方路基衡重式挡墙的变形及稳定的现场监测陆阳，廖敬梅，廖军（西南交通大学 土木工程学院，四川 成都$&）摘要衡重式路肩挡墙是高填方路基广泛采用的支挡结构形式之一。 结合某山区公路改建工程，对 +!*, # - , %# 衡重式挡墙的变形及受力情况进行了现场监测。监测结果表明，衡重式挡墙的变形及受力与填方断面形式、填土材料的物理力学性质、施工方法、工作环境等诸多因素有关，在工程完成后的较长一时段内，填土与挡墙的相互作用仍对结构的变形有着一定的影响。关键词
2、高填方路基；衡重式挡墙；监测中图分类号. %&* / & , &文献标识码0文章编号&! &!#（!$）% ) #!#$% &()*(+ , - .*-/)0 1-$-(2#% 3#)-(+ 4-$56 7-(+，589: ;(+#，589: ;=(（ 123445 46 78985 :;8;，14?3A=B C8D44;B8E，73=;?)*-2)GD98E HD5D;2=F =D8;8;?2?=B 64 D55 HD2+6855=F =IJ HD;+I=;B / K=B28H=F 8; 38B LDL= 8B 3= 68=5F I4;848; 46 D D98E HD5D;2=F =D8;
3、8;8;4DF =J24;B?284; 8; D I4?;D8; D=D / KDD 2455=2=F B34A=F 3D F=64ID84;B D;F 54DF8;= D66=2=F HE ID;E 6D24B B?23 DB E 46 3= 24BB B=284; 46 HD2+6855，L4L=8=B 46 3= HD2+6855 ID=J 8D5B，24;B?284; L42=F?=B，=;984;I=;，=2 / :9=; 8; D =5D89=5E 54;84F D6= 8B 24IL5=84;，8;=J D284; H=A=; 3= HD2+6855 D;F 3= AD55 2D
4、; B855 H= F=2=F / #0 A*%?383 HD2+6855 B?HDF=；D98E HD5D;2=F =D8;8;8;山区公路改建工程中，线形的要求与地形条件填方高度约&! I，其下部回填干砌片石；上部采用土的限制是相互制约的一对矛盾。在地面横坡陡峻而工格栅处置碎石土（见图&）。天然或经处理的地基承载力较高的路段，采用衡重式挡墙是协调二者的首选方法之一，同时又减少了基础开挖量，在山区老路拓宽改建中得到广泛的应用。但目前衡重式挡墙的设计在很大程度上仍属半 理论半经验方法 & 。 为提高其设计水平，有必要探讨衡重式挡墙与填土、特别是与高填方土体相互作用关系。鉴于此，结合国道&(线二
5、郎山至康定段改建工程，对桩号里程+!* , # - , %#路段衡重式挡墙的受力及变形实施了现场监测。B 工程概况改建工程地处边远高寒山区，地形深切，陡崖险峻，公路延伸以高山峡谷陡斜坡地形为特点，区内地质构造复杂，其中桩号里程 +!* , # - , %# 处，地层为块碎石土，其左侧为已经整治的滑坡体，右侧设桩基托梁路肩片石混凝土衡重式挡墙，墙后最大收稿日期!# $ #基金项万目方教数育部据博士点专项基金项目（!%$&(）图 B 路肩挡墙及路基回填典型断面及挡墙变形、应力监测仪器布置（单位：I）M8= &NEL82D5 24BB B=284; 46 B34?5F= =D8;8; AD55 A8
6、3 HD2+68558;ID84; O B=BB I4;84J 8; BEB=I作者简介陆阳（&)#* ），男，四川成都人，教授，主要从事道路工程专业工作。!中南公路工程第%!卷监测系统设计个，即沿各监测断面衡重台以上布置土压力计*只、!衡重台以下布置土压力计只、衡重台上布置土压-与支挡结构相结合的高填方路基是山区公路改力计!只（见图!）。土压力盒在挡墙施工完成后，建中普遍采用的工程措施，其结构形式下的路基沉回填施工开始前进行安装。根据设计在挡墙背及承降不仅因填方土体固结及车辆荷载作用等所引起，台的相应位置进行放样，起轴线以测斜管位置为参支挡建筑物的变形对沉降量往往具有很大影响，而考，高度用吊
7、垂线的方法测量。 安装时在挡墙的墙且各因素相互制约、相互影响，加之狭窄的施工场背凿孔，嵌入土压力盒，使其受力面与墙背平行，四地，监测经费的限制等，大大增加了现场监测的难周用砂浆固定。 土体回填时先回填距土压力盒*度，须对监测系统加以精心设计，在满足数据采集需0$以外的土体，同时用木板阻隔回填土；然后在距求的前提下，以最经济的方案为设计目标，布置有关土压力盒* 0$以内回填中粗砂，并用小型碾压机仪器。为此，首先在现场调查基础上，对监测区路基具进行碾压。电缆线用砂浆固定于挡墙上，顺挡墙及衡重式挡墙的变形进行了有限元数值模拟。模拟内面引出至地面，并将接线头置于挡墙顶部桩和结果表明，路基表面沉降与挡墙
8、绕墙踵向外转动角(桩处两个集线坑内，用保护盖加以保护。 土压力度有关，其大小随接近挡墙而增大，特别是在距挡墙计采用 11 !型数字钢弦式频率接收仪，配合分线顶! # $以内区域，挡墙的变位对沉降的影响非常盒进行测读。土压力仍采用间断监测，其监测频率显著；因此决定在对路基沉降变形实施监测的同时，原则上同测斜监测。对挡墙的水平位移、墙背土压力及桩基托梁内应力托梁变形由布置于第!、第*监测断面的埋入状态加以观测。 设计采用三监测断面组成监测系式应变计测量（见图!），应变计的等效弹性模量为统，即分别沿%& 托梁处的、 桩中轴线及与两桩 #*) 234，与托梁混凝土标号相匹配，以减小因应(等距离处布置监
9、测仪器（见图!）。变计与混凝土刚度不同而引起的在二者粘接面上的监测系统中，挡墙水平位移由布置在、 监测相对位移。受施工条件限制，托梁内应变计需在混!%断面的测斜管进行监测，该处桩深!) # $，托梁高凝土浇筑前，用捆绑丝固定于托梁的钢筋上，以尽量! # ) $，墙高约!* # $。测斜管下部桩基段的埋设保证应变计的轴线水平。考虑到选用应变计的刚度需现场将长* $的单管一次拼接至约大于桩基深度与钢筋的刚度差异较大，为减小由此而引起的量测的长度。桩基段的测斜管用钢筋架固定后，随桩基误差，钢筋与应变计之间由垫木隔开。 混凝土施工混凝土的浇筑埋入桩基；测斜管中上部，用吊线控制时为防止振捣器具破坏应变计
10、，振捣器具与应变计其垂直度，并随托梁及衡重墙的施工逐段升高（每次的最小间距不小于 # ) $。应变计与电缆线接头分浇筑的混凝土高度不大于* $），同时要求测斜管的别沿测斜管和挡墙墙背引出至挡墙顶部。当回填高一对导向槽尽可能与挡墙墙面法线方向一致。水平度接近衡重台面高程时，开始托梁变形监测。位移监测采用 +, ! 测斜仪，并在测斜管安装至设现场监测数据分析计长度后，内测定测斜管偏离基准线初值，随后*- .实行间断监测，其监测周期取* / -个月，但在施工按工程进展情况，支挡结构监测时段可大致划期应视实际需要，适当加大观测频率。分为施工期监测（*%年)月至*%年5月）与运挡墙墙背土压力由布置于、
11、监测断面的土压行期监测（自*%年6月起）。施工、运行期挡墙墙! %力计进行监测。土压力计沿挡墙深度每* $布置!顶 向墙外水平位移监测值列入表!、表*。由表可表#施工期挡墙墙顶向外水平位移7489: !(;=4 .;?CD940:$:AB E?AF 0;ACBE0B?;A ;A B;D ;G B.: 测斜水平位移H $变形速度（ I !）测斜水平位移H $变形速度（ I !）H $ H $ *% ) *%*%*! # )J%! # 6)*% ) *6)%5*K # 6*% # *-K%- # 5% # )5K*% K %)-*%) # )J! # 5)-* # *5! # )6*% K JK-
12、6-! # %* # J)-5 # K* # 6J! 5*% K *-!)K%) # K% # K* K)J # * # 55% %*% 5 !6*-65)5 # 6) # % 6KK # % # *J)万方数据第?期陆 阳，等：高填方路基衡重式挡墙的变形及稳定的现场监测99表!运行期挡墙墙顶向外水平位移!#$% & ()*)+ ,()-.%/0$ +-12$3%4%/0 -/ 1%)5-3% 2%)-(+ (/ 0(2 (6 0,% )%0-/-/7 *$监测日期间隔天数 8累计天数 8监测断 面9监测断面;+测斜水平位移8 44变形速度（ : 9）测斜水平位移8 44变形速度（ : 9）8
13、 44 +8 44 +&; 9?9A? B A B 9;& ; C&; 9& &9=A&?;AC B 99 B AA CC B ?= B 9=? &? & &CA;9; B ?9 B = B C?: B = 9&? & B C9 B B &A A&? 9& =&A=C;C B ;& B ;9 C? B =? B ;9 &= ? ?9&9A9?C& B ? B B ;C B 9= ;&= =9&;A99 B C& B B ; 44。&; 年 A 月以后，挡墙继续以平动及绕墙底部转动的形式顺路基坡外方向运动，至 &= 年 月， 桩处墙顶累计向外水平位移已达 99 B C 44，而 D 桩处墙顶累计
14、向外水平位移于 &= 年 ? 月达 C& B ? 44（注：& 月上旬达9 B =9 44 8 +。进入运行期后，D 桩处挡墙继续向外倾斜，但增长速度基本上呈稳步衰减趋势，至 &? 年初，墙顶向外水平位移日增长速度仅为施工末期的9 8 9 左右。与 D 桩处挡墙相同， 桩处挡墙在运行期持续向外倾斜，但向外倾斜的增长速度呈波动型减小，例如 &; 年 9 月下旬至 9& 月下旬的 =A +内， 桩处挡墙墙顶向外水平位移日平均增长率仍高达 B 9= 44 8 +，高于 月下旬至 9 月下旬的增长率；至 &? 年初， 桩处挡墙基本稳定，虽其后又略有增长，而且表现为雨季期间的增长略大于旱季，但平均日增长
15、率明显减小，目前墙顶向外水平位移日平均增长率保持在 B ; 44 8 + 左右，而且沿不同深度的向外测斜水平位移具有相同的变化趋势（见图&）。支挡结构的变形与新路基回填土的变形之间的联系应当反映在回填土对挡墙的土压力作用上，并由布置于挡墙墙背的土压力计加以量测，其实测数据见表 ;、表 ?。 显然，土压力的大小不仅受到填土性质的影响，也与挡墙几何结构形式有关。 作为衡重式挡墙，衡重台以上部分墙背呈仰斜（坡度： B ?=），而下墙墙背呈俯斜（坡度： B &=），加之衡重台的遮帘作用，又会在衡重台以下一定深度范围内万方数据进一步地减小下墙的侧压力，所以作用于上下墙背图 ! 运行期监测断面 顺坡向水平
16、位移沿测斜深度分布-7E)% &()*)+ ,()-.%/0$ +-12$3%4%/01 $(/7 4%1E)-/7 +%20, 0 4()/-0()-/7 1%30-(/ ; -/ 0,% 2%)-(+ (6 1%)F 5-3%的土压力具有不同的分布规律。 对 D、 桩之间挡墙，按文献&建议选取土力学参数，取填土内摩擦角! 等于 ? G、填土与上墙墙背之间的摩擦角等于& 8 ;!，与下墙墙背之间的摩擦角等于 9 8 ;!，则作用于上下墙墙背的主动土压力系数分别为 B ?;= 与 B 9&;；即使不考虑衡重台的遮帘作用，上下墙的主动土压力系数之差也在 ; B = 倍以上。以距离挡墙墙顶 ? B
17、 4（上墙高度）为例，在填土容重等于 & B HI 84; 的条件下，上墙部分的计算土压力值为 B ; JK，而下墙部分的计算土压力值为 B 99 JK；类似地，图 ; 中，衡重台以下部位的土压力监测值并没有遵循上墙部位的规律继续线性增长，而是突变减小。不仅如此，由于内墙下部采用干砌片石回填，其物理力学性质显著不同于上部的土工格栅加散离土，使其分界面附近应力分布产生较大变化，所以土压力沿挡墙深度分布情况较为复杂，表现为干砌片石上部土压力明显小于紧位于其上土体对墙背的压力。监测期间，作用于 D 桩处上墙墙背土压力随时间呈增长趋势，例如 &8中南公路工程第卷监测值为施工期结束时（899年:月）的8
18、 ; ?: A,增长至899年8月的9 ; 9 ? A,，但其后的 ,中，上墙墙背土压力增幅明显减小，甚至基本维持不变。!桩处下墙土压力监测值的变化随填土的不同而改变：加筋土回填部分的土压力有随时间而增大的趋势，其中又以899年?月至899年8月期间的增长最为明显，其增长幅度高达: B；而下墙干砌片石回填部分，在主体施工完成后，土压力经历了约9月起其监测值基本维持不变。 对比测斜监测结果，发现二者具有图!土压力监测值（部分）与主动土压力计算值的比较相似的变化规律，由此推测，回填土沉降过程中的侧!#$%& ()*+,%-). /&01&. %&2)%3&3 &,%04 +%&-$%&（ +,%0
19、）向土压力是引起挡墙产生顺坡向倾斜主要原因之,.3 2,52$5,0&3 6,5$&- )7 ,206& &,%04 +%&-$%&表!监测断面 （桩）土压力观测值 #C,/5& D&2)%3&3 &,%04 +%&-$%& ,0 6,%)$- 3&+04 ,0 *)%.0)%.# -&20). 测点深度 E施工期监测值EA,*899 9F 8899 9F 8899 9F 8G899 9? 9899 9? 9H899 9: 8 ; 9 ; 999 9 9 ; 9 8 8 ; 9 ; 98 89 ; 9 9 ; 9H G9 ; 988 9 ; 98 ?F ; 999999: ; 9 ; 99 ?
20、9 ; 99 ?9 ; 99 : H9 ; 9H GH ; 999999 ; 9 ; 9 F9 ; 98: 9 ; 98 G9 ; 98 !测点深度 E运行期监测值EA,*899 9G 89 8F 899 8 8899 98 8H89988998 9F899F 9 9 ; 9 ; 9 :9 ; 9 ?9 ; 9 H9 ; 9G G9 ; 9H 9 ; 9F :9 ; 9H G ; 9 ; 9 89 ; 9? 9 ; 9 H9 ; 9H F9 ; 9H F9 ; 9FH 89 ; 9FG :9 ; 999 89 ; 999 89 ; 998 9 ; 99 : ; 9 ; 9H ?9 ; 9H G9 ; 989 9 ; 98 :9 ; 98 F9 ; 98 ?9 ; 9?9 ; 98 HH ; 99999999 ; 9 ; 98F 99 ; 98 89 ; 98 G9 ; 9? :9 ; 9: 89 ; 98? ?表$监测断面 （桩）土压力观测值! %C,/5& 899 9F 8899 9F 8G899 9? 9899 9? 9H899 9: 8 ; 9 ; 999 :999 ; 99H G9 ; 99G G9 ; 99? : 89 ; 9G H9 ; 9G H9 ; 9: F9 ; 9? ?F ; 99999: ; 9 ; 98