水利工程中擋土墻的設計應用

康超

【摘要】目前，水利工程建設中已經(jīng)廣泛應用到擋土墻設計，其是水利工程建設中的重要部分，擋土墻設計型式會直接影響到水利工程建設質(zhì)量。本文主要介紹了擋土墻的形式以及擋土墻的穩(wěn)定性測驗，同時也分析了擋土墻的構造措施以及土壓力計算理論。

【關鍵詞】水利工程；擋土墻；設計應用

擋土墻的作用主要是為了避免土體坍塌而建立的一種建筑物，有利于維持土體平衡，支持山坡土體，目前主要包括板樁式、重力式、扶臂式、懸臂式、裝配式以及空箱式等擋土墻方式，其中扶臂式、懸臂式以重力式等幾種擋土墻方式比較常用。一般，擋土墻具有施工簡便、占地面積小、結構簡單、施工經(jīng)濟等多種優(yōu)點，對于建筑場地高差較大、場地起伏不平等情況比較適用，被廣泛應用于水利工程建設中。如何選擇科學的擋土墻結構是水利工程設計人員思考的重點內(nèi)容，下面是筆者對擋土墻應用于水利工程建設的幾點看法。

1、選擇擋土墻形式

當前，擋土墻的形式有多種，選擇擋土墻的時候一定要結合水利工程實際情況，結合土壤的性質(zhì)以及水利工程的造價預算、實際需求、工程建設設備以及當前的技術水平等多方面情況進行考慮，選擇最合適的擋土墻形式。

1.1 重力式擋土墻。這種擋土墻主要是通過自身的重量確保土體的整體穩(wěn)定性，避免土體坍塌。重力式擋土墻也包括俯傾式、傾斜式以及豎直式等幾種類型，不同的類型都會有自身的特點，也有各自的優(yōu)點和不足之處，因此選擇的時候一定要慎重。傾斜式擋土墻的作用主要是為了維持坡體的穩(wěn)定性，避免坡體坍塌。選擇重力式擋土墻時，第一選擇應該是傾斜式擋土墻，如果傾斜式擋土墻不適用的情況下，可以選擇俯傾式擋土墻。由于重力式擋土墻的取材簡便，而且墻體構造較為簡易，因此被廣泛應用于水利工程建設中。但是，重力式擋土墻的高度會有所限制，通常會要求低于5m，假如擋土墻高度高于5m的話，需要增加施工材料來增加基地重力，才可以有效維持擋土墻的穩(wěn)定性以及平衡性，避免墻體坍塌。這樣并不滿足經(jīng)濟性的原則。

1.2 錨桿擋土墻。錨桿擋土墻主要是通過地錨來維護土層的穩(wěn)定性，從而增強土體的穩(wěn)定性。假如高層建筑周圍的坑中應用錨桿擋土墻，不可以采用地錨進行固定，應該采用連續(xù)墻提高土層的穩(wěn)定性，盡可能降低危險事故的發(fā)生率。因此，選擇擋土墻的時候，一定要全面考慮到水利工程施工建設周圍的地理環(huán)境，而且應該綜合考慮各方面因素，盡可能選擇出一種最合適的擋土墻。

2、測驗擋土墻的穩(wěn)定性

測驗擋土墻的穩(wěn)定性主要是根據(jù)一定的標準要求以及條件擬定擋土墻的尺寸，然后再驗算，如果發(fā)現(xiàn)某些地方?jīng)]有達到相應要求的話，一定要及時調(diào)整、修改。測驗擋土墻穩(wěn)定性主要是驗算擋土墻的抵抗傾覆能力以及抗滑能力，因此穩(wěn)定性驗算是水利工程擋土墻設計中的重要內(nèi)容。驗算水利工程穩(wěn)定性的過程中，一定要仔細考察水利工程的土質(zhì)情況，特別應該考察土壤伸縮性。因為假如土質(zhì)較軟的話，建設擋土墻極易導致?lián)跬翂Ψ瓋A、倒塌，影響到水利工程建設質(zhì)量。

3、構造擋土墻的相關措施

選擇合適的擋土墻，并且完成擋土墻穩(wěn)定性測驗達到相應要求的話，沒有注重擋土墻構造也會對擋土墻墻體的穩(wěn)定性造成很大影響，導致墻體坍塌，使整個工程施工建設承受巨大損失，因此嚴格控制擋土墻構造質(zhì)量，對于維護墻體穩(wěn)定性具有極其重要的作用。構造擋土墻的過程中應該注意以下幾點：①墻體前后的水位差較大，這樣會使擋土墻墻體承受壓力不平衡，進而影響到墻體的安全性，導致墻體傾覆。因此，建立擋土墻的過程中，應該適當在墻體上建立一些排水孔，這樣有利于維護墻體前后水壓的平衡，從排水孔中順利排除高水位的水，提高擋土墻墻體整體安全性。②水利工程建設的過程中應該注意控制含水量，避免水量過多導致墻體松軟，從而降低擋土墻的堅固性。擋土墻構造中應該設計一層防水層，避免擋土墻受到水的侵害，影響到擋土墻效能及其質(zhì)量。③擋土墻設計過程中，混凝土以及地基的收縮性、伸縮性一旦遇到溫度變化的話出現(xiàn)裂縫，很容易使墻體松懈，使墻體倒塌。擋土墻構造中設置沉降縫、伸縮縫可有效防止這些危險事故發(fā)生，增強擋土墻的實用性。

4、土壓力計算理論對于擋土墻細部形態(tài)的影響

如果擋土墻設計中采用土壓力計算理論計算出的數(shù)據(jù)，很容易增大主動土的壓力，但是可大大提高擋土墻安全性，將擋土墻的功能充分發(fā)揮出來。假如計算主動土壓力結果偏小的話，建造墻體很難承受更大的土壓力，這樣就會使土墻喪失土體功能。因為擋土墻主動土壓力和傾斜角密切相關，因此俯傾式擋土墻主動土壓力是最大，而傾斜式擋土墻主動土壓力是最小的。設計水利工程擋土墻構造的過程中，必須考慮到其細部形態(tài)設計。

5、擋土墻建造技術要求分析

5.1 基礎埋置深度。埋置深度對于擋土墻的安全、穩(wěn)定運行具有直接的影響，因此一定要嚴格根據(jù)環(huán)境參數(shù)來科學設計關鍵的施工環(huán)節(jié)。假如擋土墻基底層是土層的話，一定要在適當?shù)牡胤郊尤肷笆瘔|層，鋪墊厚度應該在1m以上。如果土壤層比較軟，說明基底層的水分較多，因此非常有必要采用恰當?shù)臉痘庸檀胧@樣可有效防止墻基出現(xiàn)各種安全隱患。同時，一定要全面、仔細清除干凈巖石基底層，而且應該做好排水工作，避免出現(xiàn)腐蝕、暴曬等情況。其次，擋土墻的墻體砌塊應該采用高硬度塊體，而且應該均勻攪拌砂漿，一定要密實填充灰縫，不能殘留縫隙。埋置擋土墻的過程中，不僅應該確保埋置深度達到相應的規(guī)范要求，同時一定要結合施工環(huán)境進行深入調(diào)查、研究，使擋土墻基底承載能力能夠達到相應設計要求，而且應該確保擋土墻基底層保持整潔、干凈，避免嚴寒天氣、腐蝕或者曝曬等會影響到擋土墻強度。

5.2 嚴格控制材料治療。選擇材料是設計、制作擋土墻的重要基礎環(huán)節(jié)，材料好壞對于擋土墻的安全性能會有直接的決定性作用。一般擋土墻制作的主要材料是漿砌石、毛石混凝土。混凝土澆筑的過程中，水泥發(fā)熱量會在一定程度上危害混凝土結構，因此一定要加入適量毛石，但是注意混凝土澆筑體積不能太厚。加入毛石的過程中應該確保漿液完全包裹住毛石，而且一定要做到均勻包裹，選材也應該盡量選擇堅硬、質(zhì)地均勻、尚未風化過的干凈毛石。選擇的漿砌石應該要求沒有污垢或者鐵銹、沒有污染的干凈材料，厚度應該選擇中等厚度。制造擋土墻之前，也應該保證原料沒有摻加任何雜質(zhì)，提前將原料上的雜質(zhì)和灰塵全部清理干凈。

5.3 一定要注意建造細節(jié)。建造擋土墻之前一定要保證能夠順利開展每一個建造步驟，而且應該注意每一個小細節(jié)，準確計算相應的數(shù)據(jù)。尤其應該準確測量土側壓力系數(shù)，全面、深入考慮每一種狀況可能會出現(xiàn)的系數(shù)差，如果出現(xiàn)誤差的話，一定要多次測量取幾次測量的平均值。其次，應該結合每個地方的建造規(guī)格選擇合適的覆土重度，避免出現(xiàn)裂縫，而且應該結合地方氣候溫度選擇外側保護層。另外，非常有必要制定科學、有效的防水層，準確計算裂縫的限值，并且向相關部門咨詢相應的調(diào)幅系數(shù)后，結合配筋承受重量以及溫度等情況制定科學、有效的應對措施。

5.4 施工企業(yè)應該加強施工管理。施工企業(yè)一定要確保施工人員能夠端正自己的工作態(tài)度，認真負責每一個施工環(huán)節(jié)，確保能夠跟進水利工程擋土墻施工進度。監(jiān)管人員選擇材料的過程中，應該盡可能不要選擇對溫度比較敏感、風化程度比較高的材料。填放混凝土是擋土墻建造的重要環(huán)節(jié)，但是填放混凝土的過程中一定要注意冷化薄厚、冷化形狀以及融合等相關情況。當然，施工人員在實際施工過程中一定要嚴格根據(jù)工程總設計師設計的次序操作，盡可能發(fā)揮出擋土墻的防護作用及功能，最大限度的提高建設方經(jīng)濟效益，避免由于濕度、溫度等原因而引發(fā)安全問題。

綜上所述，擋土墻的主要作用是為了維護土體穩(wěn)定性，增強水利工程建設的安全性，水利工程建設中應該合理應用擋土墻，選擇合理的擋土墻設計形式，充分發(fā)揮擋土墻的作用。

參考文獻：

[1]鄭延科，徐銘.淺談水利工程中擋土墻的設計應用[J].城市建設理論研究，2013（32）：45-60.