水利工程中挡土墙的设计应用

康超

【摘要】目前，水利工程建设中已经广泛应用到挡土墙设计，其是水利工程建设中的重要部分，挡土墙设计型式会直接影响到水利工程建设质量。本文主要介绍了挡土墙的形式以及挡土墙的稳定性测验，同时也分析了挡土墙的构造措施以及土压力计算理论。

【关键词】水利工程；挡土墙；设计应用

挡土墙的作用主要是为了避免土体坍塌而建立的一种建筑物，有利于维持土体平衡，支持山坡土体，目前主要包括板桩式、重力式、扶臂式、悬臂式、装配式以及空箱式等挡土墙方式，其中扶臂式、悬臂式以重力式等几种挡土墙方式比较常用。一般，挡土墙具有施工简便、占地面积小、结构简单、施工经济等多种优点，对于建筑场地高差较大、场地起伏不平等情况比较适用，被广泛应用于水利工程建设中。如何选择科学的挡土墙结构是水利工程设计人员思考的重点内容，下面是笔者对挡土墙应用于水利工程建设的几点看法。

1、选择挡土墙形式

當前，挡土墙的形式有多种，选择挡土墙的时候一定要结合水利工程实际情况，结合土壤的性质以及水利工程的造价预算、实际需求、工程建设设备以及当前的技术水平等多方面情况进行考虑，选择最合适的挡土墙形式。

1.1 重力式挡土墙。这种挡土墙主要是通过自身的重量确保土体的整体稳定性，避免土体坍塌。重力式挡土墙也包括俯倾式、倾斜式以及竖直式等几种类型，不同的类型都会有自身的特点，也有各自的优点和不足之处，因此选择的时候一定要慎重。倾斜式挡土墙的作用主要是为了维持坡体的稳定性，避免坡体坍塌。选择重力式挡土墙时，第一选择应该是倾斜式挡土墙，如果倾斜式挡土墙不适用的情况下，可以选择俯倾式挡土墙。由于重力式挡土墙的取材简便，而且墙体构造较为简易，因此被广泛应用于水利工程建设中。但是，重力式挡土墙的高度会有所限制，通常会要求低于5m，假如挡土墙高度高于5m的话，需要增加施工材料来增加基地重力，才可以有效维持挡土墙的稳定性以及平衡性，避免墙体坍塌。这样并不满足经济性的原则。

1.2 锚杆挡土墙。锚杆挡土墙主要是通过地锚来维护土层的稳定性，从而增强土体的稳定性。假如高层建筑周围的坑中应用锚杆挡土墙，不可以采用地锚进行固定，应该采用连续墙提高土层的稳定性，尽可能降低危险事故的发生率。因此，选择挡土墙的时候，一定要全面考虑到水利工程施工建设周围的地理环境，而且应该综合考虑各方面因素，尽可能选择出一种最合适的挡土墙。

2、测验挡土墙的稳定性

测验挡土墙的稳定性主要是根据一定的标准要求以及条件拟定挡土墙的尺寸，然后再验算，如果发现某些地方没有达到相应要求的话，一定要及时调整、修改。测验挡土墙稳定性主要是验算挡土墙的抵抗倾覆能力以及抗滑能力，因此稳定性验算是水利工程挡土墙设计中的重要内容。验算水利工程稳定性的过程中，一定要仔细考察水利工程的土质情况，特别应该考察土壤伸缩性。因为假如土质较软的话，建设挡土墙极易导致挡土墙翻倾、倒塌，影响到水利工程建设质量。

3、构造挡土墙的相关措施

选择合适的挡土墙，并且完成挡土墙稳定性测验达到相应要求的话，没有注重挡土墙构造也会对挡土墙墙体的稳定性造成很大影响，导致墙体坍塌，使整个工程施工建设承受巨大损失，因此严格控制挡土墙构造质量，对于维护墙体稳定性具有极其重要的作用。构造挡土墙的过程中应该注意以下几点：①墙体前后的水位差较大，这样会使挡土墙墙体承受压力不平衡，进而影响到墙体的安全性，导致墙体倾覆。因此，建立挡土墙的过程中，应该适当在墙体上建立一些排水孔，这样有利于维护墙体前后水压的平衡，从排水孔中顺利排除高水位的水，提高挡土墙墙体整体安全性。②水利工程建设的过程中应该注意控制含水量，避免水量过多导致墙体松软，从而降低挡土墙的坚固性。挡土墙构造中应该设计一层防水层，避免挡土墙受到水的侵害，影响到挡土墙效能及其质量。③挡土墙设计过程中，混凝土以及地基的收缩性、伸缩性一旦遇到温度变化的话出现裂缝，很容易使墙体松懈，使墙体倒塌。挡土墙构造中设置沉降缝、伸缩缝可有效防止这些危险事故发生，增强挡土墙的实用性。

4、土压力计算理论对于挡土墙细部形态的影响

如果挡土墙设计中采用土压力计算理论计算出的数据，很容易增大主动土的压力，但是可大大提高挡土墙安全性，将挡土墙的功能充分发挥出来。假如计算主动土压力结果偏小的话，建造墙体很难承受更大的土压力，这样就会使土墙丧失土体功能。因为挡土墙主动土压力和倾斜角密切相关，因此俯倾式挡土墙主动土压力是最大，而倾斜式挡土墙主动土压力是最小的。设计水利工程挡土墙构造的过程中，必须考虑到其细部形态设计。

5、挡土墙建造技术要求分析

5.1 基础埋置深度。埋置深度对于挡土墙的安全、稳定运行具有直接的影响，因此一定要严格根据环境参数来科学设计关键的施工环节。假如挡土墙基底层是土层的话，一定要在适当的地方加入砂石垫层，铺垫厚度应该在1m以上。如果土壤层比较软，说明基底层的水分较多，因此非常有必要采用恰当的桩基加固措施，这样可有效防止墙基出现各种安全隐患。同时，一定要全面、仔细清除干净岩石基底层，而且应该做好排水工作，避免出现腐蚀、暴晒等情况。其次，挡土墙的墙体砌块应该采用高硬度块体，而且应该均匀搅拌砂浆，一定要密实填充灰缝，不能残留缝隙。埋置挡土墙的过程中，不仅应该确保埋置深度达到相应的规范要求，同时一定要结合施工环境进行深入调查、研究，使挡土墙基底承载能力能够达到相应设计要求，而且应该确保挡土墙基底层保持整洁、干净，避免严寒天气、腐蚀或者曝晒等会影响到挡土墙强度。

5.2 严格控制材料治疗。选择材料是设计、制作挡土墙的重要基础环节，材料好坏对于挡土墙的安全性能会有直接的决定性作用。一般挡土墙制作的主要材料是浆砌石、毛石混凝土。混凝土浇筑的过程中，水泥发热量会在一定程度上危害混凝土结构，因此一定要加入适量毛石，但是注意混凝土浇筑体积不能太厚。加入毛石的过程中应该确保浆液完全包裹住毛石，而且一定要做到均匀包裹，选材也应该尽量选择坚硬、质地均匀、尚未风化过的干净毛石。选择的浆砌石应该要求没有污垢或者铁锈、没有污染的干净材料，厚度应该选择中等厚度。制造挡土墙之前，也应该保证原料没有掺加任何杂质，提前将原料上的杂质和灰尘全部清理干净。

5.3 一定要注意建造细节。建造挡土墙之前一定要保证能够顺利开展每一个建造步骤，而且应该注意每一个小细节，准确计算相应的数据。尤其应该准确测量土侧压力系数，全面、深入考虑每一种状况可能会出现的系数差，如果出现误差的话，一定要多次测量取几次测量的平均值。其次，应该结合每个地方的建造规格选择合适的覆土重度，避免出现裂缝，而且应该结合地方气候温度选择外侧保护层。另外，非常有必要制定科学、有效的防水层，准确计算裂缝的限值，并且向相关部门咨询相应的调幅系数后，结合配筋承受重量以及温度等情况制定科学、有效的应对措施。

5.4 施工企业应该加强施工管理。施工企业一定要确保施工人员能够端正自己的工作态度，认真负责每一个施工环节，确保能够跟进水利工程挡土墙施工进度。监管人员选择材料的过程中，应该尽可能不要选择对温度比较敏感、风化程度比较高的材料。填放混凝土是挡土墙建造的重要环节，但是填放混凝土的过程中一定要注意冷化薄厚、冷化形状以及融合等相关情况。当然，施工人员在实际施工过程中一定要严格根据工程总设计师设计的次序操作，尽可能发挥出挡土墙的防护作用及功能，最大限度的提高建设方经济效益，避免由于湿度、温度等原因而引发安全问题。

综上所述，挡土墙的主要作用是为了维护土体稳定性，增强水利工程建设的安全性，水利工程建设中应该合理应用挡土墙，选择合理的挡土墙设计形式，充分发挥挡土墙的作用。

参考文献：

[1]郑延科，徐铭.浅谈水利工程中挡土墙的设计应用[J].城市建设理论研究，2013（32）：45-60.