水利工程擋土墻穩(wěn)定性研究

康　鋒　李秀慧　李志強(qiáng)

（河南省豫北水利勘測設(shè)計(jì)院，河南　安陽　455000）

水利工程擋土墻穩(wěn)定性研究

康鋒李秀慧李志強(qiáng)

（河南省豫北水利勘測設(shè)計(jì)院，河南安陽455000）

擋土墻在水利工程施工中應(yīng)用較廣，科學(xué)而合理的設(shè)計(jì)擋土墻，能夠增強(qiáng)水利工程穩(wěn)定性，減少工程病害等特性。然而，不同結(jié)構(gòu)的擋土墻，其穩(wěn)定性具有差異性。本文將從擋土墻設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題入手，就影響擋土墻的穩(wěn)定性因素展開探討，并提出綜合的改進(jìn)對策和建議。

水利工程； 擋土墻； 設(shè)計(jì)； 關(guān)鍵； 穩(wěn)定性； 防范對策

擋土墻從自身功能來看，不僅具有良好的擋土作用，還能兼具導(dǎo)水、擋水、防范側(cè)向滲漏等功能，在水利工程設(shè)計(jì)、建設(shè)、施工中應(yīng)用廣泛。從結(jié)構(gòu)上來看，擋土墻有重力式擋土墻、懸臂式擋土墻和扶壁式擋土墻。重力式擋土墻結(jié)構(gòu)簡單，施工簡便，在水工中應(yīng)用較多，主要以墻體自身重力來實(shí)現(xiàn)擋土墻的穩(wěn)定性。如傾斜式、斜仰式等結(jié)構(gòu)；對于懸臂式擋土墻，主要采用鋼混結(jié)構(gòu)墻板，利用自重和地板上土重抵抗土壓力來形成平衡，斷面多呈倒T型或L型；扶壁式擋土墻主要從墻背面設(shè)置一定間距的支垛來形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。根據(jù)不同工程施工需要，在對擋土墻進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要從多個(gè)方面給予合理優(yōu)化，確保擋土墻的穩(wěn)定性和使用壽命。

完善防治體系，直接影響相關(guān)工作開展效果，對我國病蟲害防治工作是非常重要的。在完善病蟲害防治技術(shù)體系的過程中，必須要注重以下兩點(diǎn)：①與我國水稻種植結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況相結(jié)合，選育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的水稻品種。積極推廣安全或無公害的防治技術(shù)。在保證食品安全與生產(chǎn)質(zhì)量、產(chǎn)量的情況下，避免病蟲害的發(fā)生。②強(qiáng)化無公害產(chǎn)品研發(fā)力度。加強(qiáng)新型無公害型防治產(chǎn)品研發(fā)和推廣，積極解決農(nóng)藥殘留帶來的環(huán)境污染問題。

1　擋土墻設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵要素

1.1設(shè)計(jì)前的工程演算與分析

現(xiàn)代軌道車輛的設(shè)計(jì)理念中為保證乘員空間的完整性，列車采用多級能量吸收系統(tǒng)，依次是車鉤緩沖裝置、防爬吸能裝置和車體端部變形吸能區(qū)。本文中J1界面的車輛采用自動車鉤，J3和J6界面的車輛采用半自動車鉤連接，其他碰撞界面的車輛采用半永久車鉤連接。彈性輪對車輛和剛性輪對車輛采用相同的能量吸收方案，而車鉤緩沖器的參數(shù)相同，緩沖器的最大阻抗力為800 kN，最大壓縮行程為73 mm，其吸能容量為29.2 kJ。地鐵列車鉤緩裝置和防爬裝置的能量吸收方案如表2所示。

由于擋土墻工程在使用中受到浸水的作用，因此，在設(shè)計(jì)前需要就浸水條件下的工程荷載及工況進(jìn)行演算。擋土墻在浸水條件下所產(chǎn)生的荷載較為復(fù)雜，而不同荷載又對應(yīng)不同的工況。為了防范擋土墻工程受到不確定荷載的影響，就需要就各種荷載情況進(jìn)行組合分析。通常情況下，擋土墻的荷載由基本荷載和特殊荷載組成，而基本荷載主要包括有土壓力、墻身自重、墻頂載荷、填土自重等；特殊載荷主要有不同水位下的靜水壓力、校核洪水的動水壓力等。另外，對于不同地質(zhì)條件下的其他荷載情況，如地震等作用下導(dǎo)致的組合荷載等等。從擋土墻的浸水條件下來計(jì)算工況，主要從進(jìn)水渠、水位控制段及水位控制段以下進(jìn)行不同工況分析。前者需要考慮多種因素，如洪水位設(shè)計(jì)、正常蓄水位、工程檢修、校核洪水等情況；對于后者，主要從完建情況、正常蓄水位、泄洪能力、檢修情況、地震等其他因素.

2.1工程勘測方面

工程勘測為水利工程前期設(shè)計(jì)及后續(xù)工程施工提供重要參考資料，在擋土墻工程勘測中，主要從地質(zhì)條件、工程施工環(huán)境等方面獲取科學(xué)數(shù)據(jù)，為擋土墻的設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供參考。如果前期工程勘測工作數(shù)據(jù)不充足，容易誤導(dǎo)擋土墻工程施工，也對擋土墻自身的功能帶來影響。在勘測階段，根據(jù)工程項(xiàng)目所在地的地域條件，主要從環(huán)境勘測、地質(zhì)勘測、水文勘測中進(jìn)行數(shù)據(jù)整合，優(yōu)化不同工程段擋土墻的整體編排和設(shè)計(jì)要點(diǎn)。如因缺少某些水文信息，在擋土墻結(jié)構(gòu)及后期工程投入運(yùn)行中，帶來擋土墻自身結(jié)構(gòu)的破壞，加大后期工程維修難度和成本。

2　水利工程擋土墻穩(wěn)定性影響因素

水利建設(shè)作為國家重要基礎(chǔ)設(shè)施，在全面推進(jìn)工程結(jié)構(gòu)升級中，要從工程設(shè)計(jì)、工程施工、工程管理中保障穩(wěn)定性、可靠性。擋土墻作為對水利工程進(jìn)行有效加固的構(gòu)造物，也是水利工程項(xiàng)目中常用的工程地基加固方式。因此，做好擋土墻工程穩(wěn)定性分析，從可能因素來探討其特點(diǎn)，為水利工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)、施工提供重要參考。

1.2從構(gòu)造上來考慮擋土墻的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

擋土墻工程設(shè)計(jì)需要從兩個(gè)方面進(jìn)行著手。一是對擋土墻墻身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，結(jié)合水利工程設(shè)計(jì)規(guī)范要求，針對現(xiàn)場施工地質(zhì)勘測情況，選擇合適的擋土墻結(jié)構(gòu)，保障擋土墻結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與可靠。通常情況下，對于水利工程中的擋土墻，其墻面多為直線型，坡度與墻背面呈合適角度，墻頂寬度》0.5m；另外，針對擋土墻構(gòu)造，要從不同水利工程相關(guān)規(guī)范中，遵循設(shè)計(jì)要求，并做好對擋土墻使用后的檢修記錄工作。二是在對擋土墻排水功能的設(shè)計(jì)，排水系統(tǒng)主要有兩部分，一方面是地面排水，另一方面是墻身排水。對于地面排水系統(tǒng)，通常是在地面設(shè)計(jì)排水溝，防治地表水、雨水等下滲影響擋土墻的穩(wěn)定性。如設(shè)計(jì)截引地表水等設(shè)施。同時(shí)，在有條件的情況下，利用鋪砌層來增強(qiáng)排水效果。墻身排水設(shè)計(jì)主要是排出墻后積水，通常采用泄水孔方式，結(jié)合工程施工實(shí)際來設(shè)置不同位置的泄水孔；另外，在墻身后設(shè)計(jì)上，可以選擇透水性強(qiáng)的材料，來保障泄水孔的效果。

烏申斯基曾說過：比較是一切理想和思維的基礎(chǔ)，我們正是通過比較了解世界的一切。比較閱讀的教學(xué)策略的運(yùn)用改變了學(xué)生被動接受的地位，它讓學(xué)生和教師平等地研究，平等地探索。而就在這共同的探索中，學(xué)生的思維走向多元。《廣玉蘭》一文教學(xué)從中心突破，梳理了脈絡(luò)，并通過比較發(fā)現(xiàn)了文章重點(diǎn)。教師并沒有止步于此，而是一以貫之，尋找本文表達(dá)上的言語密碼。

水利工程在后期使用及維護(hù)中，要遵循工程管養(yǎng)規(guī)律和規(guī)范。對于水利工程中的擋土墻工程，在后期養(yǎng)護(hù)中，主要從路基填土、土體變形失穩(wěn)等方面來養(yǎng)護(hù)。特別是在中小型水利工程管養(yǎng)中，要從支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定性上，加強(qiáng)對擋土墻的養(yǎng)護(hù)。另外，根據(jù)工程管養(yǎng)實(shí)際，改善水利工程維護(hù)管理，特別是在防洪防汛工作中，要加強(qiáng)對水利工程擋土墻承載性能的分析，及時(shí)維護(hù)，保障擋土墻的穩(wěn)定性。

在實(shí)驗(yàn)前，要求學(xué)生做好分工，每組6位同學(xué)，組內(nèi)6位同學(xué)分別完成實(shí)驗(yàn)1～6中的某一個(gè)實(shí)驗(yàn)（課前分好工，防止課上小組分工不協(xié)調(diào)，耽誤時(shí)間），其他同學(xué)協(xié)助，并仔細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。這樣，不僅鍛煉了每位學(xué)生的動手能力，也充分體現(xiàn)了小組協(xié)作、互助。實(shí)驗(yàn)完成后，組內(nèi)成員一起挖掘現(xiàn)象背后的本質(zhì)原因，培養(yǎng)學(xué)生宏觀辨識與微觀探析共同發(fā)展的化學(xué)核心素養(yǎng)。

1.2.2 主要溶液配制方法 (1)1×紅細(xì)胞裂解液：用純水900 mL溶解100 mL 10×紅細(xì)胞裂解液，4 ℃保存?zhèn)溆谩?2)PBS溶液：將PBS粉末緩沖體系充分溶于超純水，配制成1×PBS緩沖液，4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

從水利工程擋土墻穩(wěn)定性不足的表現(xiàn)來看，塌方、裂縫、滲漏、沉降等病害較多，一方面在設(shè)計(jì)上未能結(jié)合地質(zhì)、水文勘測信息進(jìn)行優(yōu)化，另一方面擋土墻在建設(shè)、施工及后期管養(yǎng)上存在問題，特別是擋土墻在使用期間，未能從擋土墻穩(wěn)定性失效等方面進(jìn)行科學(xué)全面評估，導(dǎo)致?lián)跬翂こ藤|(zhì)量下降，加劇了病害的發(fā)生率。為此，迫切需要加強(qiáng)技術(shù)改進(jìn)和優(yōu)化，來提升擋土墻的穩(wěn)定性。

項(xiàng)目工程的施工是基于工程設(shè)計(jì)要求來進(jìn)行，也是關(guān)系到整個(gè)項(xiàng)目穩(wěn)定性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在對水利工程擋土墻的長期跟蹤發(fā)現(xiàn)，水利工程路基構(gòu)造是保障擋土墻穩(wěn)定性的重點(diǎn)，而其本身也存在較多穩(wěn)定性問題。如在遇到承載力較高的建筑物，對擋土墻的穩(wěn)定性帶來影響更大。為此，在施工中，針對擋土墻工程的核心環(huán)節(jié)，要從工程設(shè)計(jì)、工程施工及監(jiān)管上加強(qiáng)管理，提升工程施工質(zhì)量，保障擋土墻的工程性能，在與高荷載水工構(gòu)筑物銜接中，要從抗震、抗壓等方面加強(qiáng)擋土墻的綜合性能。通常情況下，對于水利工程中擋土墻的穩(wěn)定性失效問題，多與工程水工建筑物承載力、校核洪水壓力、水流沖蝕力等有關(guān)，因此，在擋土墻工程的關(guān)鍵部位要加強(qiáng)工程質(zhì)量管理，提升穩(wěn)定性。

2.4維護(hù)保養(yǎng)方面

2.2工程設(shè)計(jì)方面

3　改善水利工程擋土墻質(zhì)量和穩(wěn)定性的方法

2.3工程施工方面

3.1加筋土技術(shù)的應(yīng)用

項(xiàng)目設(shè)計(jì)是保障后續(xù)工程穩(wěn)定性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對于水利工程的設(shè)計(jì)，尤為重要。擋土墻因在工程結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要地位，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的失誤將導(dǎo)致整個(gè)水利工程的性能和穩(wěn)定。因此，需要從設(shè)計(jì)上對不同地段結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，減少各類影響穩(wěn)定性的因素。從設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容來看，對于擋土墻主要包括墻面、墻背、墻頂、基底、墻踵、墻趾等部分，不同部分在不同結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中又有嚴(yán)格的要求。因此，參照國家水利工程中對不同結(jié)構(gòu)擋土墻的設(shè)計(jì)規(guī)定，從不同工程段基礎(chǔ)環(huán)境的變化上來改進(jìn)設(shè)計(jì)方案。通常情況下，設(shè)計(jì)師要從擋土墻工程方案的編制上進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃，對于特殊地質(zhì)條件下特殊工況，優(yōu)化擋土墻構(gòu)造方式，避免其他因素破壞擋土墻的穩(wěn)定性。

問卷調(diào)查結(jié)果顯示，159例用藥患者中吸煙、飲酒者分別為60例(37.7%)和52例(32.7%)；女性為97例(61.0%)，男性為62例(39.0%)。

從水利工程擋土墻失穩(wěn)性能分析來看，地基變形而帶來的塌方、裂縫問題較為突出。加筋土是利用融入拉筋帶的復(fù)合土，將拉筋與土形成緊密的互生關(guān)系，來提升土體的穩(wěn)定性。采用加筋土技術(shù)，來增強(qiáng)擋土墻的支擋效果，改善土體的變形條件，實(shí)現(xiàn)對工程穩(wěn)固性能的增強(qiáng)。在工程施工及應(yīng)用中，通過加筋土技術(shù)，對于早期的水利工程結(jié)構(gòu)缺陷，特別是擋土墻結(jié)構(gòu)變形、裂縫具有較好的效果，也增強(qiáng)了擋土墻的穩(wěn)定性。

3.2加筋環(huán)技術(shù)的應(yīng)用

從技術(shù)上來看，加筋環(huán)是由3個(gè)同徑大小的鋼筋環(huán)和若干垂直的立筋進(jìn)行捆扎，從而構(gòu)成內(nèi)側(cè)附著土的工格柵結(jié)構(gòu)，來進(jìn)行混凝土填充形成穩(wěn)定的襯墊基礎(chǔ)。根據(jù)工程設(shè)計(jì)要求，對于加筋環(huán)中的鋼筋尺寸及加筋環(huán)的周長需要進(jìn)行計(jì)算，以滿足不同工程項(xiàng)目中對基礎(chǔ)穩(wěn)定性的要求。需要強(qiáng)調(diào)的是，在加筋環(huán)技術(shù)應(yīng)用中，一要做好沖切環(huán)溝。根據(jù)工程分層碾壓條件，結(jié)合工程平整作業(yè)面，依照工程設(shè)計(jì)來明確圓心位置，并從立筋斷料中保障加筋環(huán)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。沿著弧逐段沖切環(huán)溝環(huán)溝深度略深于加筋環(huán)高度，溝寬略寬于加筋環(huán)厚度，滿足施工要求；二要進(jìn)行墻面板的按照，對于墻面板，通過預(yù)制后拼裝，保障各錨固點(diǎn)的穩(wěn)定性。在墻面施工中，對于壓路機(jī)不能靠近作業(yè)面，可以通過人工方式或小型夯機(jī)來進(jìn)行碾壓。

3.3其他技術(shù)的應(yīng)用

從水利工程擋土墻穩(wěn)定性影響因素來看，在改進(jìn)擋土墻工程質(zhì)量中，除了加固方法外，還可以采用其他綜合技術(shù)方法。如利用加筋環(huán)與路堤施工，防止邊坡下滑，還能穩(wěn)定路基；利用加筋環(huán)與軟土融合，增強(qiáng)地基承載力。另外，在加固方案或工程優(yōu)化設(shè)計(jì)中，提升擋土墻的穩(wěn)定性，其最終目標(biāo)在于保障水利工程施工質(zhì)量。工程設(shè)計(jì)盡管重要，對于工程施工來說更為關(guān)鍵。因此，加強(qiáng)工程施工現(xiàn)場管理，杜絕修改施工設(shè)計(jì)，強(qiáng)化工程監(jiān)理，保障施工水平才能發(fā)揮工程的最大效益。

［1］王冬梅.擋土墻在水利水電工程中的應(yīng)用淺析［J］.科技與企業(yè)，2015（10）：56-59.

［2］陳衛(wèi).加筋土互嵌式景觀擋土墻在園林景觀中的運(yùn)用［J］.上海建設(shè)科技，2014（3）：36-39.

康鋒（1982.08-），男，碩士研究生，工程師，研究方向：水利水電工程設(shè)計(jì)、施工理論及方案優(yōu)選研究。

TU476.4

A

文章編號：1003-5168（2015）-12-0024-2