谈水利工程中挡土墙的设计应用

姜浩

摘 要：在水利工程中，擋土墙的应用非常广泛，怎样选择挡土墙形式在设计工作人员前期进行设计时应做出慎重思考，文章对挡土墙选择形式和构造措施上都做出了分析，仅给挡土墙设计人员提供些许参考。

关键词：水利工程；挡土墙；设计应用

中图分类号：TV22 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20171132060

在水利工程中，挡土墙的主要应用形式有重力式、悬臂式和扶臂式几种。在工程实践过程中，怎样科学并且合理地选择合适的挡土墙结构形式，是工程设计工作人员非常重要的工作内容，这关乎着工程的实际施工工作。

1 挡土墙的应用作用

挡土墙顾名思义是一种建筑物，具有防止并能够阻止土体坍塌的作用。挡土墙有多种形式，重力式、悬臂式、扶臂式和空箱式等等。挡土墙具有很多优点，结构简单、占地面积小、施工方便且造价低等等，施工场地地面不平的情况适合用到挡土墙，在水利工程中得到较多的应用。挡土墙算是一种隐蔽性工程，一旦施工结束后，挡土墙的施工质量很难得到检验，而挡土墙的存在时刻影响着人们的生活，若出现质量问题，后果会很严重。所以设计人员在设计过程中，应考虑到各种形式挡土墙施工的可行性和质量的可靠性。

2 常用的挡土墙形式

2.1 重力式挡土墙形式

重力式挡土墙，其主要是靠挡土墙的重量来确保稳定性。重力式挡土墙主要是用块石和毛石砌筑而成，靠其本身的重力作用来抵抗土的压力。这种形式在工程中得到广泛应用的原因是结构简单、施工方便而且取材非常容易。重力式挡土墙按照墙背倾角不同，可以分成仰斜、竖直以及俯斜3种形式，依据主动土压力的大小，重力式挡土墙应按照先仰斜再竖直，俯斜尽量少采用的方法。仰斜式挡土墙之后的填土比较难，多采用于护坡比较合理，墙背竖直或者俯斜的形式下填土比较省劲。而重力式挡土墙也有其缺点，在墙高超过5m情况下，想要确保挡土墙的稳定性，就一定会形成非常大的体量，会使用比较多的材料，不够经济。

2.2 悬臂式与扶臂式挡土墙形式

悬臂式和扶臂式挡土墙，大多数应用在钢筋混凝土挡土墙中，墙体的稳定性主要是靠挡土墙底板的填土重量来确保，这种形式归属于轻型结构。当墙高超过5m时，墙体的稳定性主要要靠墙踵悬臂之上的土重量来保持。墙体中多用钢筋来承受拉应力，所以墙身的截面会比较小，这种情况下选择钢筋混凝土悬臂式挡土墙是很合理的。悬臂式挡土墙的组成有立板和底板，立板主要用来承受墙后土压力和地下水的压力，内底板和外底板均以立板底部作为固定的悬臂板。当墙高超过10m时，竖臂要承受的弯矩与产生的挠度都会比较大，这时考虑到经济合理就应该选择扶壁式挡土墙。扶壁之间填土能够增大抗滑与抗倾覆的能力，大部分情况下大型土建工程会采用这种形式。在设计人员采用扶臂式挡土墙时，应把墙身和墙踵当做3边固定板来做出计算是比较正确的。

2.3 锚杆挡土墙形式

锚杆挡土墙是由钢筋混凝土墙板和固定在稳定土层的地锚组成的。锚杆能够经过钻孔灌浆和开挖预埋以及拧入等等方式方法来进行设置。它的作用是把墙体所受的土压力传递到土内部，用这种方法来保持挡土墙的稳定性。锚固段应该设置在主动状态滑动面之外，长度应为3～7m，锚杆挡土墙用作边坡和深基坑坑壁的支护结构是最为合适的。如果深基坑附近建有高层建筑，为避免影响就不适用地锚，而应用地下连续墙或者水泥土搅拌桩来进行挡土施工。

3 挡土墙的构造措施

挡土墙的细部构造是非常重要的，它影响着工程质量与安全。在前期工程设计工作中，大部分挡土墙计算与施工都符合规范要求，但当工程施工结束后，却经常会出现墙体裂缝和倾覆的现象，尤其是在春夏交替或者汛期，造成这种现象的主要原因还是挡土墙细部构造措施不足。

3.1 墙体分缝和止水措施

为防止地基沉陷与温度应力引起的墙体裂缝，挡土墙在长度方向上应该设置出沉降缝或是伸缩缝，这2种通常情况下会设置在一起。一般普通的水利工程可以只在墙前分缝内设置1道止水，但在重要水利工程的挡土墙施工中，墙内分缝中应该设置2道止水，封闭体系由挡土墙分缝垂直止水与墙前迎水面的底面缝之间的水平止水而构成。

3.2 墙体的排水措施

处在非防渗范围之内的挡土墙，为了使挡土墙后地下水位降低，缩小墙后的静水压力，通常情况下是设置一定数量的排水孔在墙身上，便于排出墙后积水和地下水。挡土墙的排水工作需要减小静水压力，针对填黏性土的挡土墙也可增大填土强度指标，来减小作用在墙上的土压力，尤其在严寒地区，使墙后填土含水量降低与地下水补给有所削弱，在降低挡土墙的水平冻胀力方面也有明显作用。

3.3 墙体抗冻和抗胀措施

在严寒地区，挡土墙被破坏主要是因为冻土层的冻胀破坏，这种情况大多发生在春夏交替期间。挡土墙的断面尺寸大多数是依照非冻胀土的理论进行设计的，但在墙后水平冻胀力远远超过非冻胀土压力的情况下，挡土墙会失去稳定性。从实际工程事例分析，降低墙后填土含水量与墙后地下水水位可以有效避免挡土墙冻害。endprint