渾河閘沖沙閘邊墻的結構設計

□孫德升（遼寧省大伙房水庫管理局）

□賴增科（遼寧省水利水電勘測設計研究院）

0 引言

渾河閘（亦稱謨家堡閘）位于渾河中下游，坐落于沈陽市鐵西區后謨家堡村。沖沙閘擋墻位于渾河閘沖沙閘H0+025―H0+043老閘邊墩處，該工程為拆除老沖沙閘邊墩重建擋墻，結構形式為衡重式擋土墻。

該擋墻正上方為沈大高速公路復線（109省道）跨渾河閘大橋，迎水面距離橋樁最短距離3.80m。擋墻下游為沈陽繞城高速跨渾河閘大橋，由于橋板底部和墻后地面空隙很小，大約只有1m左右，因此存在支模和無法進行機械施工作業等困難。考慮以上因素，經分析采取對采用的衡重式擋墻結構進行適當調整，并在滿足擋墻結構穩定的前提下，在迎水側（也就是沖沙閘下游護坦）進行施工布置。

1 技術選擇

設計人員對懸臂式擋土墻和衡重式擋土墻進行了比較，其中，懸臂式擋土墻底寬需要達到7.40m才能保證基礎應力和墻身自身穩定滿足規范要求，因此需要進行大開挖，但是工程現場不具備大開挖的條件，而且大開挖至少會把附近老高速公路橋橋樁周圍土體挖掉8m以上，使橋樁摩擦力大大減少，會產生不可預料的不利影響；而且懸臂式擋墻需要人工綁扎鋼筋，工藝較復雜，在如此狹窄的場地內很難實施，因此不考慮懸臂式擋土墻。

墻址處原來有老沖沙閘邊墩，本次改造工程中已經拆除。為了方便施工，提高工作效率，在拆除和新建擋墻過程中，關閉沖沙閘閘門，使機械和人員可以在沖沙閘下游護坦底板上行走和作業。

邊墩拆除后，原墻后填土自然狀態下坡度約為1：0.20左右，如果采用衡重式擋土墻，現狀土坡基本上不需要進一步開挖，因此技術人員決定采用衡重式擋土墻，其優點主要有：衡重臺上部填土有土壓力作用，可以讓重心后移，墻體穩定性增強，基礎受力比較均勻；仰斜式下墻受力合理；下墻背水坡可以利用平整壓實后的自然土坡支模，迎水坡場地開闊，便于支模，混凝土罐車可以在沖沙閘底板上進行泵送澆筑混凝土，施工方便，墻底部占地面積小，可減少開挖與回填量，對周圍橋樁樁側土體開挖深度<2m，對橋樁的摩擦力影響很小。

衡重式擋土墻的斷面尺寸一般為：上墻與下墻的比例為4:6，衡重臺寬度為墻高的0.25~0.35倍，墻頂取0.30~0.60m，上墻俯斜坡度1:0.25~1:0.45，下墻仰斜坡度為1:0.20~1:0.30。墻面一般為直線形，其坡度應與墻背坡度相協調。擋墻結構見圖1。

圖1 衡重式擋土墻結構示意圖

1.1 墻身尺寸

根據工程的防洪標準和上述要求，初步確定墻身總高為9.40m，其中上墻高3.50m，下墻高5.90m，墻頂寬0.50m，臺寬4.00m，上墻背坡傾斜坡度1:0.40，下墻背坡傾斜坡度1:-0.20，墻趾臺階寬1.00m，墻趾臺階高1.50m。

1.2 墻體材料選擇

常見的衡重式擋墻的墻體材料有漿砌石和混凝土，漿砌石造價低，但是由于施工場地狹小，石料只能人工運送至施工現場，人工進行砌筑，需要的時間很長，影響工期。混凝土造價較高，但是可以采用泵送方式澆筑，施工簡便，施工速度快，能夠保證工期，因此擋墻材料采用混凝土。

2 計算與分析

2.1 基本設計資料

2.1.1 地質情況

地表主要為礫砂，局部夾粘質粉土層，層厚1m左右，以下為礫砂，砂礫成分主要以火山巖為主，分布均勻，層厚1.00~5.40m，允許承載力為 [σ]=360 kPa；基底摩擦系數為f在0.40~0.50之間，取0.40。

2.1.2 墻背填料

考慮到造價和方便施工的要求，優先選擇當地土料作為墻背回填料，根據地勘資料，當地土料為礫砂，屬于輕微凍脹土料，而且內摩擦角φ=33~35°，容重γ=17 kN/m3，性質穩定，透水性好，是良好的墻背回填土料，因此選擇就地開挖的礫砂作為墻背填料。

2.1.3 墻體材料

混凝土標號選擇：根據《水工混凝土結構設計規范》（SL191-2008），該擋墻所處環境為三類環境，三類環境下混凝土最低強度等級為C25；根據《水工建筑物抗凍設計規范》，工程為嚴寒地區擋墻，確定混凝土抗凍等級為F150，因此擋墻填筑選用C25F150混凝土，容重γr=24 kN/m3。

2.1.4 設計荷載

按完建期墻后水位3.40m高（相對墻底）計算。

2.1.5 規范要求穩定系數

2.2 擋土墻穩定性驗算

荷載組合:取完建期（墻前沒有河水頂托，屬不利運行狀態）的情況進行穩定計算與比較，作用的荷載有：擋土墻自重，墻背填土重，水平土壓力，墻后水壓力，基底浮托力。

計算上墻土壓力:土壓力按庫侖主動土壓力計算。

按假想墻背計算得到:

第1破裂角： 0.00(度)

表1 地下水作用力參數表

衡重臺上填料重W1=192.88(kN)重心坐標(3.156,-2.01)(相對于墻面坡上角點)

2.2.1 滑動穩定性驗算

3 結論

根據計算結果，衡重式擋土墻這種形式滿足現場地形的要求，而且抗滑、抗傾、最大最小應力比、最大壓應力均滿足規范要求，墻體是安全可靠的，該形式擋土墻施工簡便，對地形有很好的適應能力，能夠滿足工程需要。

[1]楊位洸，張克恭.地基及基礎[M].北京：中國建筑工業出版社，1998.

[2]高大釗主編.土力學與基礎工程[M].北京：中國建筑工業出版社，1998.

[3]王仕傳,黃茂松.剛性擋土墻主動土壓力分析[J].建筑結構,2005(07).