擋土墻在北方地區的防凍害設計

任 新,徐云偉,李艷麗

(1.黑龍江省水利水電勘測設計研究院,哈爾濱 150080;2.衛星運河管理處,黑龍江 青岡 161635;3.肇源縣河道管理處,黑龍江 肇源 166500)

我國的凍土科學工作者和工程技術人員對水利工程渠系建筑物的凍害原因與防治做了大量實驗研究工作,在抗凍結構及凍脹破壞等方面取得了多項成果,現結合北方地區冰凍特點介紹兩種在實踐中常用的擋土墻防凍害設計方法。

1 墻后回填非凍脹性土

中粗、礫、卵石、塊石當細顆粒含量 ＜14%時可認為是非凍脹土,墻后回填以上各類土可以消減或消除水平凍脹力。

換填厚度,對于高度 ＜8 m的懸臂式擋土墻可參照圖 1(a)確定。

墻頂部 0.5 Zd

墻高 0.5 Ht處,e e,=1.2 Zd-δ1/2;

墻身底部 g d=0.5Zd。

對高度＜6m的重力式擋土墻,換填厚度可參照圖 1(b)。

墻頂部 0.5 Zd

墻高 0.5 Ht處,e e,=1.2Zd-δ1/2;

墻后趾部換填厚度為0。

對于非凍脹回填料,＜0.05 m m的細顆粒含應不超過總重的 4%。

圖 1 墻后填非凍脹土示意圖

2 保溫法

擋土墻可采用保溫法消弱或消除凍脹,由于擋土墻頂部屬于雙向凍結,在一般情況下多采用填土表面水平方向和墻背兩個方向鋪設聚苯乙烯泡沫保溫板。

對于重力式擋土墻,一般墻背坡比為 0.4～0.7,在頂部填土方向凍結引起的水平凍脹力相對小于墻背近直立式的懸臂式擋土墻,故可采用強背單向鋪保溫材料。見圖 2(a)。

保溫材料的厚度頂部 2、3H t范圍采用 t=1/10Zd,底部鋪到 δ2=2Zd處,厚度采用 t 2=1/10(Zd-δ1/2)。

對于懸臂式擋土墻、考慮到頂部填土方向凍結產生的水平凍脹力對墻作用較大,又考慮墻體溫度變形使墻體頂部水平凍脹力變大等條件,宜采用雙向鋪保溫材料,見圖 2(b)。

雙保溫材料的厚度可取(1/10-1/15)Zd。水平方向鋪設長度(1.1-1.5)Zd,按填土凍脹性從小到大(Ⅰ -Ⅴ)取相應鋪設長度。

對采用保溫聚苯乙烯硬質泡沫板材的性能,應滿足表 1要求。

表 1 聚苯乙烯硬質泡沫板材性能

圖 2 聚苯乙烯泡沫塑料保溫板布置圖

3 結 語

工程實踐證明以上兩種擋土墻防凍害設計方法在我國北方地區各個渠系建筑物中已大量使用。從而消減了水平凍脹力,增強抗凍能力。取得了非常好的效果。

[1] 水利部長江水利委員會.長江勘測規劃設計研究院.S L 191-2008水工混凝土結構設計規范[S].北京:中國水利水電出版社,2008.

[2] 江蘇省水利勘測設計研究院有限公司 .S L 379-2007水工擋土墻設計規范[S].北京:中國水利水電出版社,2007.

[3] 管楓年.水工擋土墻設計[M].北京:中國水利水電出版社,1996.