挡土墙在北方地区的防冻害设计

任 新,徐云伟,李艳丽

(1.黑龙江省水利水电勘测设计研究院,哈尔滨 150080;2.卫星运河管理处,黑龙江 青冈 161635;3.肇源县河道管理处,黑龙江 肇源 166500)

我国的冻土科学工作者和工程技术人员对水利工程渠系建筑物的冻害原因与防治做了大量实验研究工作,在抗冻结构及冻胀破坏等方面取得了多项成果,现结合北方地区冰冻特点介绍两种在实践中常用的挡土墙防冻害设计方法。

1 墙后回填非冻胀性土

中粗、砾、卵石、块石当细颗粒含量 ＜14%时可认为是非冻胀土,墙后回填以上各类土可以消减或消除水平冻胀力。

换填厚度,对于高度 ＜8 m的悬臂式挡土墙可参照图 1(a)确定。

墙顶部 0.5 Zd

墙高 0.5 Ht处,e e,=1.2 Zd-δ1/2;

墙身底部 g d=0.5Zd。

对高度＜6m的重力式挡土墙,换填厚度可参照图 1(b)。

墙顶部 0.5 Zd

墙高 0.5 Ht处,e e,=1.2Zd-δ1/2;

墙后趾部换填厚度为0。

对于非冻胀回填料,＜0.05 m m的细颗粒含应不超过总重的 4%。

图 1 墙后填非冻胀土示意图

2 保温法

挡土墙可采用保温法消弱或消除冻胀,由于挡土墙顶部属于双向冻结,在一般情况下多采用填土表面水平方向和墙背两个方向铺设聚苯乙烯泡沫保温板。

对于重力式挡土墙,一般墙背坡比为 0.4～0.7,在顶部填土方向冻结引起的水平冻胀力相对小于墙背近直立式的悬臂式挡土墙,故可采用强背单向铺保温材料。见图 2(a)。

保温材料的厚度顶部 2、3H t范围采用 t=1/10Zd,底部铺到 δ2=2Zd处,厚度采用 t 2=1/10(Zd-δ1/2)。

对于悬臂式挡土墙、考虑到顶部填土方向冻结产生的水平冻胀力对墙作用较大,又考虑墙体温度变形使墙体顶部水平冻胀力变大等条件,宜采用双向铺保温材料,见图 2(b)。

双保温材料的厚度可取(1/10-1/15)Zd。水平方向铺设长度(1.1-1.5)Zd,按填土冻胀性从小到大(Ⅰ -Ⅴ)取相应铺设长度。

对采用保温聚苯乙烯硬质泡沫板材的性能,应满足表 1要求。

表 1 聚苯乙烯硬质泡沫板材性能

图 2 聚苯乙烯泡沫塑料保温板布置图

3 结 语

工程实践证明以上两种挡土墙防冻害设计方法在我国北方地区各个渠系建筑物中已大量使用。从而消减了水平冻胀力,增强抗冻能力。取得了非常好的效果。

[1] 水利部长江水利委员会.长江勘测规划设计研究院.S L 191-2008水工混凝土结构设计规范[S].北京:中国水利水电出版社,2008.

[2] 江苏省水利勘测设计研究院有限公司 .S L 379-2007水工挡土墙设计规范[S].北京:中国水利水电出版社,2007.

[3] 管枫年.水工挡土墙设计[M].北京:中国水利水电出版社,1996.