自支撑结构在道路挖方边坡防护工程中的运用分析

自支撑结构在道路挖方边坡防护工程中的运用分析

周道海

广东粤路勘察设计有限公司广东省广州市510000

摘要：自支撑结构是一种支护结构，在现代公路工程中应用广泛，能够提升施工的安全性。基于此，本文以自支撑结构与其优势作为出发点，分析该结构维持力学平衡和施工方式方面的优势，以此为基础，结合实例分析道路挖方边坡防护工程中自支撑结构的运用，包括方案选择、数据收集、模型建立等。旨在通过分析明晰技术优势，为后续工作的开展提供参考和支持。

关键词：自支撑结构；道路挖方；边坡防护工程；力学结构

前言：现代道路建设存在种种特殊情况，在实际施工过程中，需要考虑的因素也较多，尤其是施工的安全性、方便性和经济效益。在这种情况下，自支撑结构得到重视和应用。自支撑结构是一种内支撑体系结构，可以利用构件实现力学平衡，改善护坡桩的受力情况，提升安全性，也能够同步提升经济价值、施工方便性，对自支撑结构的优势以及实际应用进行分析，有利于后续工作的开展。

1.自支撑结构与其优势

1.1自支撑结构

自支撑结构采用内支撑方式，利用水平构件支撑护坡桩，从而使得两边的反向土压力实现相互抵消。对于土压力不平衡的环境，可以借助于一侧桩体外的压力保持力平衡，提升施工的安全性。如果施工周期长，可以综合考虑周边因素，强化自支撑结构的设计，增加水平方向的构件、搭建更多力平衡设施，使自支撑结构可以长期稳定进行支护作业。一般来说，自支撑结构往往应用于无法进行大面积土方开挖的道路工程作业或者道路改造工程中。自支撑结构的基本模式如图1所示，图中，A-B代表支护结构高度。

图1自支撑结构的基本模式

1.2自支撑结构的优势

自支撑结构的优势一般来说体现在两个方面，即安全性、经济性。所谓安全性，是指自支撑结构能够有效提升支护效果，使整个支护系统在力学方面实现平衡，较普通的支护技术来说，安全性更为出色。经济性方面，由于部分公路施工面临两侧建筑破坏等问题，如果采取传统模式，需要更多的人力、物力、财力投入，而采用自支撑结构可以在小范围内实现力学平衡，减少一些不必要的工作。

2.道路挖方边坡防护工程中自支撑结构的运用

2.1应用步骤

自支撑结构在道路挖方边坡防护工程中的应用步骤包括数据收集、模型建立、力学分析、方案确定、优化调整、实际施工六个方面。其中数据收集属于基础性工作，是后续一切工作开展的保证，模型建立、力学分析则通过计算机进行，针对施工的具体需求代入参数进行计算，方案确定、优化调整是指对自支撑结构方案的不足进行优化，给定最终施工方案，指导实际施工。

2.2实例分析

选取封开县至郁南县路段公路工程的道路改造施工进行介绍，该路段路基宽度为8.5米，工程地形较为复杂，最大挖方深度为5米，表层上方以回填土为主，下部土质主要为风化泥岩，周围存在建筑，其中部分民用建筑与路基中线距离在8米之内，由于施工地点狭窄，支护方面存在实际困难。

2.2.1方案选择

分析封开县至郁南县路段公路工程，发现施工地点宽度不足，难以进行大规模土方开挖，常规支护方式无法应用。但在施工过程中，如果缺少支护将导致安全性下降，在这种情况下，设计人员提出了两种方案，一是喷锚支护方案，二是自支撑结构方案，由于喷锚支护方案需要进行交叉施工，会对周围民众生活产生较大的干扰，协调工作也存在一定的困难，而且喷锚支护方案的应用前提是路基边坡达到施工要求的高度[1]。为求降低对周边民众生活的影响，综合进行分析后，施工方最终选择自支撑结构方案。

2.2.2数据收集与力学分析

数据的收集集中于地表结构、地下结构、两侧土压等方面，在土方开挖过程中，人员发现两侧土压力基本能够实现平衡，土体结构较为优良，在公路工程早期进行了夯实和加固，此外公路的路基也较为良好，因此不存在特殊困难[2]。

2.2.3有限元模型建立与优化调整

收集了相关参数后，技术人员在计算机系统中建立了模型，模型情况为：支护采取斜式，自下而上向公路外侧倾斜，角度取30°，土容量方面，实测得到标准数值为18kN/m3，直接作为参数，高度方面，由于施工地点狭窄，取4.5米作为基准，单侧两排桩的间距取固定值2米，计算每根桩土压应力为q=190.38kN。道路两侧内桩桩间距为5.6（±0.1）米，外桩桩间距为9.6（±0.1）米，内力设定方面，实测道路单侧两排桩所受土压平衡，因此各自承担50％的内力。有限元模型建立后，人员利用计算机进行模拟，分别取道路标准负载20％、50％、100％、120％、150％进行测验，所获结果表明，在负载小于100％的情况下，自支撑结构稳定；当负载达到120％、150％时，自支撑结构出现小幅破坏。

2.2.4施工

实际施工中，对道路进行半封闭，允许行人走动，但限制大型机动车频繁活动，施工地点道路负载水平保持在10％以下，自支撑结构始终保持稳定。施工中，人员采用木结构材料和钢结构材料为主要材料，在道路两侧进行自支撑结构搭建，支撑梁为普通钢筋混凝土结构，施工不存在交叉时间问题，部分重要构件均采取预制方式，直接通过小型货车运抵施工地点。同时，在自支撑结构建设过程中，也不存在产生较大的干扰，在规定时间前完成了施工。自支撑结构完成后，直接进行道路改造施工，改造工程也相对较快的完成，整体工期缩短了六分之一，且没有发生安全事故，也有效避免了扰民问题。

总结

通过分析自支撑结构在道路挖方边坡防护工程中的运用，了解了相关基本内容。自支撑结构在相关工作中能够起到提升安全性、降低资源消耗的作用，且施工方便、技术简单。具体应用方面，自支撑结构存在相对固定的应用步骤，以广东省封开县至郁南县路段公路工程的施工进行了介绍。后续工作中，应用相关理论有助于自支撑结构在道路挖方边坡防护工程中的进一步运用。

参考文献

[1]何勇民.层状过渡金属硫属化合物自支撑结构的设计和层间相互作用的研究[D].兰州大学,2015.

[2]尹晓煜.风电场项目交通道路防治区水土保持措施探讨[J].中国水土保持,2015,(07):32-33+41.