水利工程中挡土墙的设计与应用

□吴志敏

挡土墙在水利工程中可以有效防止上游坡发生滑塌、崩塌、倒毁等，并且可以在一定程度上稳定人工建造的高、陡边坡，避免滑坡现象的发生，由此可见，挡土墙在水利工程建设中有着必不可少的重要性，另外，挡土墙设计对于水利工程的美学价值也有较大的影响。美观实用的挡土墙不仅可以挡土、挡水，是水利工程安全运行，维护国家及人民生命财产安全的重要保障，也是水利工程与生态环境和谐发展的亮丽景观，应用极其广泛。挡土墙具有多种应用形式，如衡重式、悬臂式、重力式、半重力式等，本文就其中的重力挡土墙的设计应用进行了论述，并详细介绍了施工过程中的重点技术要求。

一、重力式挡土墙的分类

重力式挡土墙一般在地层稳定且高度在5 米以下的地段使用，由于构造比较简单，施工非常便捷，是经常被采用的挡土墙形式。重力式挡土墙的稳定来源是其自身的浆砌块石或混凝土墙体重量，但由于其看似简单的构造，常常被工程设计施工人员认定为简单技术，而不加以重视，导致了许多水利工程设计施工问题，所以重力式挡土墙的设计施工应用必须引起工程建设者的高度注意。

重力式挡土墙的应用一般按照其承受压力进行选择，根据挡土墙的形状结构，我们将其分为墙背土压力最小的仰斜式，墙背土压力最大的俯斜式，适用于较陡地形的垂直式，以及衡重式和凸型折线式等五种类型，其中，由于仰斜式的主动土压力小，应用更为经济，通常被优先考虑采用。

二、重力式挡土墙形式的选用

重力式挡土墙在我国的应用非常广泛，在铁路、水利以及矿山等各个领域都有所涉及，我们在选择挡土墙的应用形式时，要严格按照各种挡土墙的特点及相关抗倾覆、抗滑等参数进行选择。我们在选用重力式挡土墙时，依照其墙背的倾斜程度分析，大多都选用俯斜式、仰斜式和垂直式三种形式，并且以主动土压力参数为依据，优先采用仰斜式挡土墙，尽量少用俯斜式挡土墙。由于仰斜式的墙后填方较为困难，挖方比较容易，所以多用于护坡之用，而相对俯斜式和垂直式的挡土墙填方则比较方便省力;相反，俯斜式则在填方时有自己的优势，所以，根据挡土墙前面的地形来看，平坦地形多用仰斜式，而较陡的地形可以采用垂直式，此外，当挡土墙高度较大时，还可以采用梯级式的方法来缓解挡土墙压力。

三、施工技术要求

重力式挡土墙是以自身的墙体重力来维持土体侧压力条件下墙体稳定性的，看似只是简单的浇筑工作，但实际上水利工程中对挡土墙施工的基础埋置深度、挡土墙的砌体和浇筑材料、挡土墙的构造建设以及不同的施工环境对挡土墙施工方式选择、稳定性、安全性的影响及注意事项等方面的要求都比较高，需要我们在设计施工时格外注意，以实际的施工环境为基础条件，严格设计把关，建设最为安全实用的水利工程挡土墙，在最大限度发挥其实际应用价值的条件下，合理使用建筑材料，减少经济造价，并尽可能建造美型挡土墙，使挡土墙为水利工程建设添彩。

(一)基础埋置深度。埋置深度对于重力式挡土墙的建造是不可忽视的重要环节，直接影响着挡土墙运行的安全稳定性，是必须严格依照环境参数设计施工的关键环节。一是如果挡土墙的基底层是土层，必须在适当的位置添加砂石垫层，并且深度不能少于1 米;二是较软的土壤层说明基底层含有较多的水分，采取适当的桩基加固措施是十分必要的，可以有效避免墙基不实安全隐患;三是岩石基底层必须将岩石清除干净，并做好相应的排水工作，防止曝晒和腐蚀情况的发生，同时，选用硬度较大的块体进行挡土墙的墙体砌块，确保砂浆搅拌均匀，灰缝填充密实无缝隙残留。由此可见，在进行挡土墙的埋置工作时，仅仅确保深度是不够的，必须根据施工环境，严格调查分析，设计符合基底承载能力的挡土墙埋置深度和挡土墙材质质量，并保证基底的干净整洁，防止曝晒、腐蚀及严寒天气对挡土墙强度影响。

(二)构造措施。

1．墙身构造。重力式挡土墙的墙身一般都由片石构成，墙底宽通常在墙高的1/2～1/3之间，墙顶的宽度也要在半米以上，墙顶帽则分为路堤式和路肩式两种，路堤式可以采用与墙身相同的浇筑材料进行砌筑，也可以采用水泥砂浆拦石的方法，砌筑2cm 的厚度;而路肩式墙顶帽则需要采用粗料石修筑或者是用100#砼灌注，此外，帽檐是路肩式墙顶帽的明显特征，其厚度一般都大于0．4m，突出宽度采用10cm 的居多。

2．排水措施。适当数量的排泄孔是排出积水的有效措施，通常最下层排泄孔要高于地面30cm，并在地面铺设夯实的粘化层，以防止积水渗入。

3．沉降缝和伸缩缝。沉降缝和伸缩缝的设置可以有效防止砌体收缩和温度变化等因素引起的墙体破裂以及墙高、墙后土、地基压力差异。

(三)材料要求。重力式挡土墙的材料主要包括石料与砂料。石料必须经过严格的挑选，避免有外壳破碎风化严重和有较大裂缝的石料参杂其中，并且石料的容重应该在2t/m3以上才符合要求;我们通常采用的砂浆都是水泥砂浆，极少采用混合砂浆，只有在特殊的环境条件下时，混合砂浆才被采用，此外，我们以6cm 为界限，在挡土墙的6cm 高度之下，使用25#砂浆，6cm 以上使用50#砂浆。只有严格按照设计条件选用建筑材料，才能最大限度确保挡土墙的安全稳定性，并使经济效益最大化，防止裂缝等安全隐患的发生。

(四)施工注意事项。岩石基底层存在时，必须清除岩层风化部分;石砌墙体必须进行严密的填缝工作，严格保证符合要求的水灰比;材料选择避免易风化和裂缝石料;砌料应与基坑侧壁紧密结合;填料的内摩擦角容重必须严格按照设计要求施工，若摩擦角较小，则以台阶形的设计增大摩擦力避免填料滑动;松散地段的挡土墙最好采用跳槽间隔的分段式开挖方式，以避免土体下滑;施工之前的排水工作也是非常重要的，尤其墙背高坡时更应该进行挖沟排水。

四、结语

总而言之，挡土墙在水利工程中的设计应用，不仅对于不平整的较大高差地面具有挡土、挡水的实际安全防护作用，保障国家人民的生命财产安全，还具有非常大的美观价值，极大限度地减少了水利工程的施工成本，从设计选型到施工运行的整个工作都体现着安全经济的高效原则，对于水利工程建设意义重大。

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