水利工程中擋土墻的設計與應用

□吳志敏

擋土墻在水利工程中可以有效防止上游坡發生滑塌、崩塌、倒毀等，并且可以在一定程度上穩定人工建造的高、陡邊坡，避免滑坡現象的發生，由此可見，擋土墻在水利工程建設中有著必不可少的重要性，另外，擋土墻設計對于水利工程的美學價值也有較大的影響。美觀實用的擋土墻不僅可以擋土、擋水，是水利工程安全運行，維護國家及人民生命財產安全的重要保障，也是水利工程與生態環境和諧發展的亮麗景觀，應用極其廣泛。擋土墻具有多種應用形式，如衡重式、懸臂式、重力式、半重力式等，本文就其中的重力擋土墻的設計應用進行了論述，并詳細介紹了施工過程中的重點技術要求。

一、重力式擋土墻的分類

重力式擋土墻一般在地層穩定且高度在5 米以下的地段使用，由于構造比較簡單，施工非常便捷，是經常被采用的擋土墻形式。重力式擋土墻的穩定來源是其自身的漿砌塊石或混凝土墻體重量，但由于其看似簡單的構造，常常被工程設計施工人員認定為簡單技術，而不加以重視，導致了許多水利工程設計施工問題，所以重力式擋土墻的設計施工應用必須引起工程建設者的高度注意。

重力式擋土墻的應用一般按照其承受壓力進行選擇，根據擋土墻的形狀結構，我們將其分為墻背土壓力最小的仰斜式，墻背土壓力最大的俯斜式，適用于較陡地形的垂直式，以及衡重式和凸型折線式等五種類型，其中，由于仰斜式的主動土壓力小，應用更為經濟，通常被優先考慮采用。

二、重力式擋土墻形式的選用

重力式擋土墻在我國的應用非常廣泛，在鐵路、水利以及礦山等各個領域都有所涉及，我們在選擇擋土墻的應用形式時，要嚴格按照各種擋土墻的特點及相關抗傾覆、抗滑等參數進行選擇。我們在選用重力式擋土墻時，依照其墻背的傾斜程度分析，大多都選用俯斜式、仰斜式和垂直式三種形式，并且以主動土壓力參數為依據，優先采用仰斜式擋土墻，盡量少用俯斜式擋土墻。由于仰斜式的墻后填方較為困難，挖方比較容易，所以多用于護坡之用，而相對俯斜式和垂直式的擋土墻填方則比較方便省力;相反，俯斜式則在填方時有自己的優勢，所以，根據擋土墻前面的地形來看，平坦地形多用仰斜式，而較陡的地形可以采用垂直式，此外，當擋土墻高度較大時，還可以采用梯級式的方法來緩解擋土墻壓力。

三、施工技術要求

重力式擋土墻是以自身的墻體重力來維持土體側壓力條件下墻體穩定性的，看似只是簡單的澆筑工作，但實際上水利工程中對擋土墻施工的基礎埋置深度、擋土墻的砌體和澆筑材料、擋土墻的構造建設以及不同的施工環境對擋土墻施工方式選擇、穩定性、安全性的影響及注意事項等方面的要求都比較高，需要我們在設計施工時格外注意，以實際的施工環境為基礎條件，嚴格設計把關，建設最為安全實用的水利工程擋土墻，在最大限度發揮其實際應用價值的條件下，合理使用建筑材料，減少經濟造價，并盡可能建造美型擋土墻，使擋土墻為水利工程建設添彩。

(一)基礎埋置深度。埋置深度對于重力式擋土墻的建造是不可忽視的重要環節，直接影響著擋土墻運行的安全穩定性，是必須嚴格依照環境參數設計施工的關鍵環節。一是如果擋土墻的基底層是土層，必須在適當的位置添加砂石墊層，并且深度不能少于1 米;二是較軟的土壤層說明基底層含有較多的水分，采取適當的樁基加固措施是十分必要的，可以有效避免墻基不實安全隱患;三是巖石基底層必須將巖石清除干凈，并做好相應的排水工作，防止曝曬和腐蝕情況的發生，同時，選用硬度較大的塊體進行擋土墻的墻體砌塊，確保砂漿攪拌均勻，灰縫填充密實無縫隙殘留。由此可見，在進行擋土墻的埋置工作時，僅僅確保深度是不夠的，必須根據施工環境，嚴格調查分析，設計符合基底承載能力的擋土墻埋置深度和擋土墻材質質量，并保證基底的干凈整潔，防止曝曬、腐蝕及嚴寒天氣對擋土墻強度影響。

(二)構造措施。

1．墻身構造。重力式擋土墻的墻身一般都由片石構成，墻底寬通常在墻高的1/2～1/3之間，墻頂的寬度也要在半米以上，墻頂帽則分為路堤式和路肩式兩種，路堤式可以采用與墻身相同的澆筑材料進行砌筑，也可以采用水泥砂漿攔石的方法，砌筑2cm 的厚度;而路肩式墻頂帽則需要采用粗料石修筑或者是用100#砼灌注，此外，帽檐是路肩式墻頂帽的明顯特征，其厚度一般都大于0．4m，突出寬度采用10cm 的居多。

2．排水措施。適當數量的排泄孔是排出積水的有效措施，通常最下層排泄孔要高于地面30cm，并在地面鋪設夯實的粘化層，以防止積水滲入。

3．沉降縫和伸縮縫。沉降縫和伸縮縫的設置可以有效防止砌體收縮和溫度變化等因素引起的墻體破裂以及墻高、墻后土、地基壓力差異。

(三)材料要求。重力式擋土墻的材料主要包括石料與砂料。石料必須經過嚴格的挑選，避免有外殼破碎風化嚴重和有較大裂縫的石料參雜其中，并且石料的容重應該在2t/m3以上才符合要求;我們通常采用的砂漿都是水泥砂漿，極少采用混合砂漿，只有在特殊的環境條件下時，混合砂漿才被采用，此外，我們以6cm 為界限，在擋土墻的6cm 高度之下，使用25#砂漿，6cm 以上使用50#砂漿。只有嚴格按照設計條件選用建筑材料，才能最大限度確保擋土墻的安全穩定性，并使經濟效益最大化，防止裂縫等安全隱患的發生。

(四)施工注意事項。巖石基底層存在時，必須清除巖層風化部分;石砌墻體必須進行嚴密的填縫工作，嚴格保證符合要求的水灰比;材料選擇避免易風化和裂縫石料;砌料應與基坑側壁緊密結合;填料的內摩擦角容重必須嚴格按照設計要求施工，若摩擦角較小，則以臺階形的設計增大摩擦力避免填料滑動;松散地段的擋土墻最好采用跳槽間隔的分段式開挖方式，以避免土體下滑;施工之前的排水工作也是非常重要的，尤其墻背高坡時更應該進行挖溝排水。

四、結語

總而言之，擋土墻在水利工程中的設計應用，不僅對于不平整的較大高差地面具有擋土、擋水的實際安全防護作用，保障國家人民的生命財產安全，還具有非常大的美觀價值，極大限度地減少了水利工程的施工成本，從設計選型到施工運行的整個工作都體現著安全經濟的高效原則，對于水利工程建設意義重大。

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