浅谈水利工程中挡土墙的设计应用

2018-03-28

四川水泥 2018年2期

(河南省宏大水利工程有限公司，河南开封 475000)

跟其他工程中作用类似，水利工程中使用挡土墙可以有效避免土体坍塌，有利于维持土体平衡。挡土墙具有占地面积较小、结构简单、施工经济的优点，同时对地理位置要求较低，对于工程具有重要作用。因此，选择科学的挡土墙结构在水利工程建设中具有非常重要的实际作用，研究挡土墙结构在水利工程中的应用对于进一步优化工程施工具有重要意义。

1 挡土墙概述

1.1 挡土墙

挡土墙在建筑领域中具有非常重要的作用，挡土墙的设计主要是为了防止石土挤压，支持高处山体，平衡土体的一种建筑。具体由墙顶、四周、墙面、墙址等构成。挡土墙由于造价较低，占地少，操作简单，在水利工程建设中发挥着重要的实际作用。

1.2 挡土墙的实用价值

挡土墙在水利工程中是不可替代的一种结构，在工程施工中通过充分考虑挡土墙的设计，从而在降低工程成本的同时提高安全性能。由于挡土墙在整个工程领域中都具有重要作用，因此通过水利工程研究挡土墙作用对于进一步挖掘挡土墙的价值，推动其快速发展具有积极作用。

1.3 挡土墙类型

挡土墙的类型主要有重力式挡土墙形式、悬臂式与扶臂式挡土墙形式以及锚杆挡土墙形式。

1.3.1 重力式挡土墙形式

重力式挡土墙的稳定性是由挡土墙自身的重量来确保的。在现代水利工程以及各种工程建设中应用比较广泛，其结构比较简单，在施工中容易取材。重力式挡墙在结构上根据其背墙仰角的不同，可以分为仰斜、竖直以及俯斜 3种形式，重力式挡墙根据主动力压力大小不同，应按照先仰斜在竖直，尽量减少俯斜的方法。

因为 3种形式的挡墙填土方式不同，仰斜式挡墙在回填土的时候相对困难，多用与护坡防护，墙被竖直和俯斜式的土质回填相对比较容易。重力式挡墙的缺点是，当墙高大于5m的时候，如要保证挡土墙的稳定性能，就必须有大的体积来保证，比较浪费材料，经济性差。

1.3.2 悬臂式与扶臂式挡土墙形式

在钢筋混凝土挡墙的应用中，常用的是悬臂式和扶壁式挡土墙，其特定是由挡土墙的填土重量来保证墙体的稳定性能，在挡墙结构上属于轻型结构。一般情况下，当挡墙高于5m时，其墙体的稳定性是依靠墙踵悬臂之上的土量来保持。挡墙的墙体均会采用钢筋承受拉应力，因此墙身截面比较窄小，在这种情况下，选择钢筋混凝土悬臂式挡墙较为合理。悬臂式挡墙是由立板和底板两部分组成，立板是承受挡墙后边土压和地下水的压力，悬臂板是由内地板和外地板相互固定作为立板底部。当挡墙高度大于10m的时候，竖壁所承受的弯矩和产生的挠度会相应增大，从经济方面考虑，选择扶壁式挡土墙比较合适。扶壁间填土可以增大抗滑能力和抗倾覆的能力，在大型土建工程中采用此方法比较多。

1.3.3 锚杆挡土墙形式

锚杆挡土墙的施工原理是将钢筋混凝土墙板和在土层中固定的锚杆相结合所组成的。锚杆的设置是通过钻孔灌浆或开挖预埋的方式将锚杆植入土层中，其作用时将墙体的受力由外向内传递，采用次方法保持挡土墙的稳定性。锚杆墙的锚固段一般设置在主动状态滑动面之外，长度在3-7m，锚杆挡土墙在边坡防护和深基坑坑壁的支护中应用较多。

2 挡土墙的构造措施

在水利工程中，挡土墙的构造措施主要体现在以下几个方面：墙体分缝和止水措施、墙体的排水措施以及墙体抗冻和抗胀措施。

2.1 墙体分缝和止水措施

在水利工程中，由于设计问题以及施工方面的问题，有时挡土墙会出现墙体分缝和渗水的问题。为有效避免地基沦陷导致的墙体裂缝，可以在挡土墙上设置沉降缝和伸缩缝进行止水。

2.2 墙体的排水措施

在水利工程中，挡土墙的防渗设计也是增强挡土墙使用寿命的重要方式。通常情况下通过设置一定数量的排水孔能够方便墙后积水和地下水的排出。对于粘性材料形成的挡土墙结构，可以通过增加强度指标的方式，降低墙上的土压力。这种方式对于寒冷环境下的挡土墙具有更加明显的效应。

2.3 墙体抗冻和抗胀措施

对于天气寒冷区域，挡土墙会由于温度较低导致冻胀，这种情况在春夏交替中容易发生。在施工前进行参数计算时，是在非冻胀理论条件下进行计算，但实际中这种计算方式存在一定偏差，最终影响挡土墙稳定性。通过分析发现，通过降低填土中的水分含量以及后地下水水位可以有效避免挡土墙发生冻害。

3 挡土墙建造技术要求

挡土墙建造技术要求主要包括以下几个方面：基础埋置深度、材料控制、建造细节以及施工企业应该加强施工管理。

3.1 基础埋置深度

埋置深度是表征挡土墙安全稳定的重要参数，更是水利工程施工中的重要环节。就使用材料而言，如果采用的是土层时，需要选择合适的位置加入砂石垫层，保证铺垫厚度在1m以上。如果在整个过程中基底层的水分较多，这样可以有效防止各种安全隐患。在水利工程中，还应该对底层进行全面的清理，保证排水性能良好。对于护墙体的材料应该使用高硬度块体，在埋置过程中需要严格按照相应的规范进行操作。并注意天气因素对墙体强度的影响，有效避免对墙体造成曝晒和腐蚀。

3.2 材料控制

在工程施工中，材料在整个过程中具有非常重要的基础作用。在挡土墙的施工设计中，材料的选择应该根据工程特点进行合理选择，对于水利工程中的挡土墙结构通常采用浆砌石或者毛石混凝土结构，但在施工过程中，应该保证岩浆可以很好的包裹中毛石，对于毛石的选择应该重视质量，提高抗腐蚀性能，延长挡土墙的使用寿命。对于浆砌石结构应该避免使用存在污垢、被污染的材料，在施工过程中应该将厚度控制在中等厚度水平。不管采用何种结构，为保证挡土墙的强度特性，在施工前应该对材料进行严格检查，及时去除其中的杂质。

3.3 建造细节

整个挡土墙的建设应该按照施工方案，按部就班进行施工，同时在施工过程中还应该对其中存在的参数进行科学、合理的计算。对于数据量较大、或者数据较为重要的部分，应该通过多次测量计算等方式降低存在的误差。对不不同规格的水利工程以及气候条件，还应该做出合理的处理，比如通过增加外侧保护层、防水层等方式通过科学举措保证挡土墙的建设质量。

3.4 施工企业应该加强施工管理

在挡土墙的施工过程中，还应该对施工人员进行严格的控制和管理。施工单位在施工前应该提高对施工人员的筛选，保证施工队伍的整体技术水平。对于施工材料的监管人员，应该提高监管，保证材料的质量。另外施工人员在整个施工过程中应该严格根据施工方案执行，必要时需要配合设计师，解决实际施工中存在的问题，通过控制细节，最大程度发挥挡土墙的防护作用，从而提高建设施工方的经济效益。