混凝土防滑凸榫在浆砌石堤防中的运用

邵凌峰 程梁秋

摘 要：浆砌石重力式挡土墙在河道堤防结构中应用广泛，但为保证其抗滑稳定与抗倾覆稳定，挡土墙体型往往过大，不够经济。本文对防滑凸榫结构进行了分析对比，并针对混凝土防滑凸榫与浆砌石墙体的连接设计了一种嵌入结构，可以减小挡土墙断面，提高经济效益。

关键词：防滑凸榫 堤防 浆砌石

1.概述

在河道堤防结构设计中，浆砌石重力式挡土墙因其结构坚固、占地面积小、投资相对较低等优点被广泛应用。但根据以往工程实践，满足抗滑稳定要求的挡土墙往往断面过宽，体型臃肿，既不美观协调，也不经济。为解决这一问题，可以在挡土墙基底采用防滑凸榫结构，可以大幅度减小挡土墙断面尺寸。凸榫结构相比墙体承受更大的弯曲拉应力和剪应力，为保证结构安全，设计中采用混凝土凸榫。本文对普通浆砌石挡土墙和带防滑凸榫的浆砌石挡土墙进行了计算和对比，并且设计了一种混凝土防滑凸榫和浆砌石墙体的嵌入型式，可以保证墙体和凸榫的连接强度。研究结果表明，采用混凝土防滑凸榫结构的浆砌石挡土墙在抗滑及抗倾稳定满足规范要求下断面尺寸大大减小。

2.防滑凸榫的作用机理及抗滑稳定计算

4.对比分析

以贵州某河道治理工程为例，将增设防滑凸榫的重力式浆砌石挡土墙和普通重力式浆砌石挡土墙进行稳定计算和对比分析，挡土墙断面型式如图2所示。主要计算条件如下：

墙后填土内摩擦角：35°；

墙后填土容重： 19.0kN/m3；

墙底摩擦系数：0.36；

地基土容许承载力： 250kPa；

墙后水位与墙前水位差：1.5m。

计算结果如表1所示。

根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）要求，该工程重力式浆砌块石堤为5级，基本组合工况下土基上挡墙抗滑稳定安全系数允许值为1.2，抗倾覆稳定安全系数允许值为1.4。通过表1计算结果可知，防滑凸榫挡土墙设计满足抗滑稳定要求，而相同断面尺寸下不带防滑凸榫的普通挡土墙抗滑稳定远远无法满足规范要求；满足抗滑要求的普通挡土墙，断面尺寸是防滑凸榫挡土墙的2.7倍。

根据《砌体结构设计规范》（GB 50003-2011），M7.5浆砌块石沿砌體灰缝截面破坏时的弯曲抗拉强度标准值为180kPa，抗剪强度标准值为290kPa。根据《铁路路基支挡结构设计规范》（TB10025-20 0 6），C 2 5混凝土容许完全拉应力为5 0 0 k P a，容许剪应力为1000kPa。通过对防滑凸榫挡墙的计算，凸榫结构承受的最大弯曲拉应力为424.4kPa，超过浆砌块石弯曲抗拉强度标准值，因此需采用混凝土结构。

5.混凝土凸榫与浆砌石墙身的连接

防滑凸榫挡土墙中凸榫承受的被动土压力是保证其抗滑稳定的重要因素，如果凸榫结构和浆砌石墙身的连接不能保证，极易引发挡土墙的滑移破坏。在河道治理堤防填筑施工中，由于工期短、劳动强度大和施工质量波动较大等原因，如果采取简单的混凝土表面凿毛、埋入块石等措施，连接质量可能无法达到要求。因此，混凝土防滑凸榫可以采用伸入浆砌石墙身的嵌入结构并且在表面凿毛处理，可以保证防滑凸榫与浆砌石墙身的整体性，实现抗滑稳定需求。嵌入连接结构如图3所示。

6.结论

根据贵州省某河道治理工程实例，研究防滑凸榫挡土墙的作用机理及凸榫设计，并与普通挡土墙在抗滑效果上进行了计算对比，得出结论如下：

（1）防滑凸榫挡土墙在榫前被动土压力下抗滑能力得到了显著提高，相比普通挡土墙断面面积大大减少，河道治理工程浆砌石重力式堤防设计中应优先考虑设置防滑凸榫结构，可以有效节约工程投资。

（2）防滑凸榫结构承受较大弯曲拉应力和剪应力，为保证结构安全，应优先采取混凝土结构。

（3）为保证凸榫与挡墙的连接强度和整体性，可以采用嵌入式结构。

参考文献：

[1]尉希成.支挡结构设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1995.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50286-2013，堤防工程设计规范[S].北京：中国计划出版社，2013.

[3]中华人民共和国住房和城乡建设部. GB 50003-2011，砌体结构设计规范[S]北京：中国计划出版社，2012.

[4]中华人民共和国铁道部.TB10025-2006，铁路路基支挡结构设计规范[S].北京：中国铁道出版社，2006.