論水利工程擋土墻的設(shè)計與施工

■田 進 ■重慶交通大學，重慶 400074

在水利施工中，施工人員常常遇到建筑場地不平整、起伏較大的情況。在這種不利于水利施工的情況下，常常要引用擋土墻。水利工程中的擋土墻不僅可以保持場地平整，改變不利的施工環(huán)境，還可以降低工程造價，保證施工安全。擋土墻結(jié)構(gòu)是水利施工中較為常見的施工結(jié)構(gòu)，在設(shè)計和施工中應(yīng)注意技術(shù)要求，以此保證施工順利進行。

1 擋土墻概述

擋土墻是建筑專業(yè)中常常用到的專業(yè)性用語。擋土墻的主要功能是擋住泥土，保護坡體和維持山體結(jié)構(gòu)的建筑物體。擋土墻主要由墻背、墻面、基底、墻頂、墻趾和墻踵幾部分組成。擋土墻雖是建筑中較為常見的一種構(gòu)筑物，但其有著不可替代的作用。擋土墻依據(jù)設(shè)計的位置不同也可以分為不同的結(jié)構(gòu)，例如:山坡墻、路堤墻、路肩墻。

2 水利工程中擋土墻的設(shè)計應(yīng)用

2.1 擋土墻形式的選擇

水利工程中的擋土墻分為多種形式。筆者認為，在選擇擋土墻結(jié)構(gòu)時應(yīng)該依據(jù)施工環(huán)境和土壤的性質(zhì)，其次還需要考慮工程造價等因素。

在水利施工中，設(shè)計人員常常選用重力式擋土墻。這種類型的擋土墻主要是利用自身的重量來保障工程的安全性，以此防止水利工程坍塌。重力式擋土墻又可以分為以下幾種，如圖1 所示。

圖1 重力式擋土墻的分類形式

重力式擋土墻中的每一類都有各自的優(yōu)勢，設(shè)計者應(yīng)該依據(jù)現(xiàn)場情況選擇適宜的結(jié)構(gòu)形式。例如:仰斜式擋土墻的主要優(yōu)點是對坡體的保護程度較強。筆者認為，在設(shè)計中先選擇保護性能較強的仰斜式重力擋土墻;然后再選擇保護性次之的俯斜式重力擋土墻。雖然重力式擋土墻的保護性能較強，結(jié)構(gòu)用料也十分簡單，但此種類型的擋土墻也存在一定的缺陷。例如:重力式擋土墻的有效高度不能超過5 米，在實際施工中擋土墻的高度超過5 米就需要消耗更多的材料加固地基，以此保證墻體的整體牢固性。這會增加擋土墻的造價費用和施工難度，不如選擇其他形式的擋土墻。

2.2 對擋土墻的穩(wěn)定性進行測驗

在水利施工中還要對擋土墻的穩(wěn)定性進行試驗，在試驗過程中應(yīng)該依據(jù)擋土墻的實際尺寸和施工標準進行試驗，對穩(wěn)定性不足的擋土墻進行整改。筆者認為，試驗中還應(yīng)對擋土墻的抗滑能力和抵抗傾覆能力進行測驗。

在試驗過程中，穩(wěn)定性測試主要表現(xiàn)在對土質(zhì)的考察上，土壤的伸縮性是穩(wěn)定性試驗的重點。依據(jù)筆者經(jīng)驗不難發(fā)現(xiàn)，在土質(zhì)較為松軟的環(huán)境中建設(shè)擋土墻會造成擋土墻的結(jié)構(gòu)垮塌，對整體的施工結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。

2.3 擋土墻的構(gòu)造措施

在對擋土墻進行穩(wěn)定性試驗之后，還要對擋土墻的構(gòu)造進行核查。如果設(shè)計人員不重視擋土墻的構(gòu)造，會給整個水利工程帶來巨大的安全事故。因此，設(shè)計人員除了要對擋土墻的穩(wěn)定性進行試驗之外，還要對擋土墻的構(gòu)造進行研究。筆者認為，擋土墻的構(gòu)造措施應(yīng)該從以下幾個方面考慮。

在水利工程中，應(yīng)考察擋土墻前后的水位差，如果水位差距較大，會引起擋土墻兩側(cè)壓力不平衡，導致?lián)跬翂Φ姆€(wěn)定性降低。因此，在擋土墻的施工中，需要在墻體上建造排水孔，墻體上的排水孔能夠保持墻體兩側(cè)的壓力平衡，將墻體兩側(cè)的水位差保持在安全范圍之內(nèi)。

在構(gòu)建擋土墻過程中，還應(yīng)充分考慮土質(zhì)的含水量，土質(zhì)的含水量過大則會降低擋土墻的安全性，為了避免這種情況發(fā)生，設(shè)計人員會在水量較大的地區(qū)設(shè)置防水層，防水層能夠防止土質(zhì)中的水侵蝕擋土墻，以此提升擋土墻的防災(zāi)效能和整體質(zhì)量。

筆者認為，為了構(gòu)筑性能更強的擋土墻，還應(yīng)該在擋土墻的結(jié)構(gòu)中加入伸縮縫和沉降縫。依據(jù)施工經(jīng)驗不難發(fā)現(xiàn)，擋土墻會受到溫度的影響，擋土墻的地基和墻體會在溫度突然變化的情況下產(chǎn)生裂縫，最終導致墻體崩塌、墻體的穩(wěn)定性降低。為了解決這一問題，在施工過程中需要在擋土墻的結(jié)構(gòu)中設(shè)置伸縮縫和沉降縫，這樣就可以避免事故的發(fā)生，提升擋土墻的安全性能。

2.4 土壓力計算理論影響擋土墻細部形態(tài)

設(shè)計人員依據(jù)土壓力計算公式得出的數(shù)據(jù)是一個理論參考值。一般而言，依據(jù)土壓力計算公式所得出的主動土壓力數(shù)值偏大，雖然與實際施工中的數(shù)值有所偏差，但卻提高了擋土墻的安全性能。筆者認為，在計算過程中，計算出的主動土壓力數(shù)值偏大是一個較為合理的情況，這樣能夠發(fā)揮擋土墻的功能;而主動土壓力的數(shù)值偏小，擋土墻的安全性能就無法達標，不能承受更大的壓力，也就失去了其在水利工程中的保護功能。

擋土墻的主動土壓力與擋土墻的傾斜角度有很大關(guān)系，例如:傾斜式擋土墻的主動土壓力最小，而俯傾式擋土墻的主動土壓力最大。因此，在實際施工中，應(yīng)該依據(jù)施工地點的具體情況選擇參數(shù)。設(shè)計人員不能忽略任何一個小細節(jié)，很多時候正是由于微不足道的形態(tài)導致安全事故的發(fā)生。

3 施工技術(shù)要求與注意事項

擋土墻的施工技術(shù)要求主要包括基礎(chǔ)埋置深度要求、構(gòu)造基本措施、材料使用三個方面。在進行施工之前，要進行擋土墻筑底工程。當基底層為耕土時，這類土質(zhì)較為松軟，基礎(chǔ)埋置深度不能小于一米，同時還要在底層加入礫石或者碎石，以此增加穩(wěn)定性。當基底的土壤變?yōu)檩^弱的土層時，就需要依據(jù)地域環(huán)境和現(xiàn)場環(huán)境改變基礎(chǔ)尺寸，一般采用加深、加寬、換樁的方法加固底層;當基底為被風侵蝕的巖土層時，應(yīng)該將現(xiàn)有的巖土層全部清除，并向下挖150 公分-250 公分的距離，以此保證底部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

擋土墻的構(gòu)造也有一定的技術(shù)要求。例如:片石類型的擋土墻寬度不能小于50 公分;采用路肩式墻頂可以使用粗料石進行修筑，但其厚度不能大于40 公分，其突出寬度也不能超過10 公分。為了加強擋土墻的排水措施，還要在墻體打造排水孔。排水孔的尺寸為5 公分x10公分、10 公分x10 公分的圓孔，最下方的排水孔應(yīng)該高出地面30 公分左右，以此保證擋土墻的安全性能。在進行施工時，還應(yīng)該注意材料的質(zhì)量和尺寸。例如:石料的容重不應(yīng)該小于2t/m3，施工時還應(yīng)該選擇質(zhì)量較好的石料，避免由于溫度變化產(chǎn)生裂縫的情況。

施工人員在施工過程中還應(yīng)該注意相關(guān)事項，例如:擋墻砌筑體需待砌筑砂漿強度達到70%以上時，方可回真墻后填料，并使墻后填料內(nèi)磨擦角、容重等符合設(shè)計要求;基底的發(fā)達地區(qū)層磨擦角較小時，必須在開挖后換填并將地面挖成臺階形，以防填料沿地面滑動。

4 結(jié)語

總而言之，水利工程的擋土墻結(jié)構(gòu)是基本的維穩(wěn)結(jié)構(gòu)，是提升工程安全性的主要方法之一。擋土墻不僅能夠提升水利工程的整體安全性和美觀性，還可以節(jié)約施工成本，減少施工預(yù)算。筆者認為，水利工程中擋土墻設(shè)計和施工應(yīng)該嚴格按照設(shè)計和施工標準進行，以此保證擋土墻的質(zhì)量，避免不必要的事故發(fā)生。

［1］胡寅東.重力式、懸臂式、扶臂式擋土墻在工程設(shè)計中的應(yīng)用［J］.科技風，2011(4).

［2］馬彥君.試探水利工程擋土墻的設(shè)計［J］.農(nóng)業(yè)科技與信息，2009，(6).

［3］鄭延科，徐銘.淺談水利工程中擋土墻的設(shè)計應(yīng)用［J］.城市建設(shè)理論究，2013(32):45-60.