混凝土防滑凸榫在漿砌石堤防中的運用

邵凌峰 程梁秋

摘 要：漿砌石重力式擋土墻在河道堤防結構中應用廣泛，但為保證其抗滑穩定與抗傾覆穩定，擋土墻體型往往過大，不夠經濟。本文對防滑凸榫結構進行了分析對比，并針對混凝土防滑凸榫與漿砌石墻體的連接設計了一種嵌入結構，可以減小擋土墻斷面，提高經濟效益。

關鍵詞：防滑凸榫 堤防 漿砌石

1.概述

在河道堤防結構設計中，漿砌石重力式擋土墻因其結構堅固、占地面積小、投資相對較低等優點被廣泛應用。但根據以往工程實踐，滿足抗滑穩定要求的擋土墻往往斷面過寬，體型臃腫，既不美觀協調，也不經濟。為解決這一問題，可以在擋土墻基底采用防滑凸榫結構，可以大幅度減小擋土墻斷面尺寸。凸榫結構相比墻體承受更大的彎曲拉應力和剪應力，為保證結構安全，設計中采用混凝土凸榫。本文對普通漿砌石擋土墻和帶防滑凸榫的漿砌石擋土墻進行了計算和對比，并且設計了一種混凝土防滑凸榫和漿砌石墻體的嵌入型式，可以保證墻體和凸榫的連接強度。研究結果表明，采用混凝土防滑凸榫結構的漿砌石擋土墻在抗滑及抗傾穩定滿足規范要求下斷面尺寸大大減小。

2.防滑凸榫的作用機理及抗滑穩定計算

4.對比分析

以貴州某河道治理工程為例，將增設防滑凸榫的重力式漿砌石擋土墻和普通重力式漿砌石擋土墻進行穩定計算和對比分析，擋土墻斷面型式如圖2所示。主要計算條件如下：

墻后填土內摩擦角：35°；

墻后填土容重： 19.0kN/m3；

墻底摩擦系數：0.36；

地基土容許承載力： 250kPa；

墻后水位與墻前水位差：1.5m。

計算結果如表1所示。

根據《堤防工程設計規范》（GB50286-2013）要求，該工程重力式漿砌塊石堤為5級，基本組合工況下土基上擋墻抗滑穩定安全系數允許值為1.2，抗傾覆穩定安全系數允許值為1.4。通過表1計算結果可知，防滑凸榫擋土墻設計滿足抗滑穩定要求，而相同斷面尺寸下不帶防滑凸榫的普通擋土墻抗滑穩定遠遠無法滿足規范要求；滿足抗滑要求的普通擋土墻，斷面尺寸是防滑凸榫擋土墻的2.7倍。

根據《砌體結構設計規范》（GB 50003-2011），M7.5漿砌塊石沿砌體灰縫截面破壞時的彎曲抗拉強度標準值為180kPa，抗剪強度標準值為290kPa。根據《鐵路路基支擋結構設計規范》（TB10025-20 0 6），C 2 5混凝土容許完全拉應力為5 0 0 k P a，容許剪應力為1000kPa。通過對防滑凸榫擋墻的計算，凸榫結構承受的最大彎曲拉應力為424.4kPa，超過漿砌塊石彎曲抗拉強度標準值，因此需采用混凝土結構。

5.混凝土凸榫與漿砌石墻身的連接

防滑凸榫擋土墻中凸榫承受的被動土壓力是保證其抗滑穩定的重要因素，如果凸榫結構和漿砌石墻身的連接不能保證，極易引發擋土墻的滑移破壞。在河道治理堤防填筑施工中，由于工期短、勞動強度大和施工質量波動較大等原因，如果采取簡單的混凝土表面鑿毛、埋入塊石等措施，連接質量可能無法達到要求。因此，混凝土防滑凸榫可以采用伸入漿砌石墻身的嵌入結構并且在表面鑿毛處理，可以保證防滑凸榫與漿砌石墻身的整體性，實現抗滑穩定需求。嵌入連接結構如圖3所示。

6.結論

根據貴州省某河道治理工程實例，研究防滑凸榫擋土墻的作用機理及凸榫設計，并與普通擋土墻在抗滑效果上進行了計算對比，得出結論如下：

（1）防滑凸榫擋土墻在榫前被動土壓力下抗滑能力得到了顯著提高，相比普通擋土墻斷面面積大大減少，河道治理工程漿砌石重力式堤防設計中應優先考慮設置防滑凸榫結構，可以有效節約工程投資。

（2）防滑凸榫結構承受較大彎曲拉應力和剪應力，為保證結構安全，應優先采取混凝土結構。

（3）為保證凸榫與擋墻的連接強度和整體性，可以采用嵌入式結構。

參考文獻：

[1]尉希成.支擋結構設計手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1995.

[2]中華人民共和國住房和城鄉建設部.GB50286-2013，堤防工程設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2013.

[3]中華人民共和國住房和城鄉建設部. GB 50003-2011，砌體結構設計規范[S]北京：中國計劃出版社，2012.

[4]中華人民共和國鐵道部.TB10025-2006，鐵路路基支擋結構設計規范[S].北京：中國鐵道出版社，2006.