淺談水利工程中擋土墻的設(shè)計(jì)應(yīng)用

張 軍

（四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院工程勘察設(shè)計(jì)院，四川 成都 611830）

1 擋土墻概述

擋土墻主要功能就是擋土，即在水利工程中，為防止土體坍塌，需要修建相應(yīng)的建筑物，讓土體保持原樣，這一建筑物就是擋土墻。擋土墻結(jié)果比較簡單，造價(jià)相對(duì)便宜，因此在水利工程中應(yīng)用非常廣泛。擋土墻具有隱蔽性，施工結(jié)束后，其質(zhì)量不容易檢查，然而，在實(shí)際生活當(dāng)中，擋土墻起著比較重要的作用，若擋土墻出現(xiàn)問題，會(huì)極大的影響人們的生產(chǎn)生活。因此，在工程設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮擋土墻的設(shè)計(jì)，確保擋土墻質(zhì)量。

2 常用的擋土墻形式

2.1 重力式和半重力式擋土墻

重力式擋土墻施工方便，主要是通過自身的重力來承受土體坍塌力，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，而且其材料多為石塊和毛石，取材方便，因此，重力式擋土墻被廣泛使用。重力式擋土墻可分為俯斜、豎直和仰斜，仰斜式擋土墻在填土方面相對(duì)困難，護(hù)坡時(shí)常用仰斜式，俯斜式和豎直式填土相對(duì)容易。重力式擋土墻也有其不足之處，擋土墻過高時(shí)，為保證其質(zhì)量和穩(wěn)定，擋土墻的體量會(huì)設(shè)計(jì)得比較大，花費(fèi)的材料相對(duì)較多，資金投入量比較大。

半重力式結(jié)構(gòu)擋土墻多用于較高的墻體，這樣投入的材料較少，成本相對(duì)較低。通常情況下，半重力式結(jié)構(gòu)擋土墻的材料多為混凝土，這樣修建的墻體相對(duì)較薄。

2.2 懸臂式與扶臂式擋土墻

在修建鋼筋混凝土擋土墻時(shí)，多采用懸臂式或扶壁式擋土墻，這類擋土墻屬于輕型結(jié)構(gòu)，墻體混有鋼筋，墻身截面小，比較適合鋼筋混凝土擋土墻。懸臂式擋土墻使用于10 米以下，若超過10 米，則多用扶臂式擋土墻。

2.3 錨桿擋土墻

錨桿擋土墻的主要構(gòu)成要素有地錨和墻板，墻板是由鋼筋混凝土砌成，比較牢固；地錨需要固定在土層上，讓土層分擔(dān)墻體壓力，從而達(dá)到墻體穩(wěn)定的效果。

3 水利工程中擋土墻的設(shè)計(jì)應(yīng)用

3.1 擋土墻的施工技術(shù)

在實(shí)際工程施工過程中，擋土墻整體的穩(wěn)定性受諸多因素影響，主要有擋土墻的埋置深度、施工材料、工程環(huán)境等。

計(jì)算埋置深度是重力式擋土墻設(shè)計(jì)過程中的重要環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合基底的實(shí)際情況，因地制宜，計(jì)算出合理的埋置深度。若基底是巖石，則要做好地表水侵預(yù)防工作，在基底施工前，清除巖石，同時(shí)做好地面排水工作；若基底的土壤比較軟，則表明基底存有大量水分，需要做好樁基加固工作；若基底層是土層，設(shè)計(jì)的埋置深度應(yīng)不小于1m，并在基底進(jìn)行砂石墊層處理。

建設(shè)擋土墻時(shí)，要建立健全質(zhì)量管理體系，設(shè)定好砂漿的質(zhì)量監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)，使得擋土墻的強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。擋土墻的施工時(shí)，為保證擋土墻質(zhì)量，需做好以下幾點(diǎn)：（1）要保證砂漿配合比符合相關(guān)要求；（2）要關(guān)注砂漿的流動(dòng)性，并確定稠度滿足要求；（3）確保砂漿攪拌均勻，石塊之間灰縫填充密實(shí)無間。

擋土墻施工時(shí)，還需要注意，基坑挖好后，要盡快進(jìn)行擋土墻施工，以免長時(shí)間暴露基坑，引起基底的承載能力下降。

3.2 擋土墻的凍脹設(shè)計(jì)

在擋土墻設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮溫度的影響。當(dāng)溫度過低時(shí)，土壤中的水分子就會(huì)凝結(jié)成冰，體積增大，從而引起土體膨脹、地面不均勻現(xiàn)象，這將降低擋土墻的安全穩(wěn)定，降低工程質(zhì)量，甚至影響到水利工程的正常施工。因此，在易凍脹地區(qū)設(shè)計(jì)擋土墻時(shí)，應(yīng)慎重考慮擋土墻的尺寸、重量，讓其符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其步驟有以下幾點(diǎn)：（1）做好相關(guān)數(shù)據(jù)的勘探工作，勘探主要包括地表凍脹量、水平凍脹力以及凍深等。（2）計(jì)算擋土墻荷載量，以確保擋土墻的穩(wěn)定。（3）根據(jù)計(jì)算結(jié)果，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，開展擋土墻設(shè)計(jì)工作。

3.3 擋土墻的排水措施

在整個(gè)擋土墻建設(shè)過程中，都要注重排水工作，確保擋土墻的穩(wěn)定性，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合周邊環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)規(guī)劃。擋土墻的排水主要涉及兩個(gè)方面，即墻身排水和地面排水。墻身排水不僅要排除地下水，還要排除墻后積水，在設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過墻體坡度進(jìn)行排水，也可以設(shè)計(jì)泄水孔，達(dá)到排水的效果。地面排水的方法相對(duì)較多，其方法包括地面排水溝、截引地表水和地面水下滲等方法，還可以設(shè)置鋪砌層增加排水效果。

4 水利工程中擋土墻設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

4.1 土壓力計(jì)算

在實(shí)際工程應(yīng)用中，擋土墻的壓力計(jì)算理論主要有庫侖理論和朗肯理論。在進(jìn)行擋土墻壓力計(jì)算時(shí)，可以假設(shè)墻背和填土之間的摩擦力為零，若計(jì)算出的主動(dòng)土壓力會(huì)偏大，根據(jù)這一壓力設(shè)計(jì)出的擋土墻，其安全性會(huì)更好，能夠有效地起到擋土作用。若計(jì)算出的主動(dòng)土壓力偏小，根據(jù)這一壓力設(shè)計(jì)的擋土墻，其能夠承受壓力偏小，擋土墻就失去了保護(hù)土體的設(shè)計(jì)初衷。

此外，這庫侖理論和朗肯理論還指出了墻內(nèi)受力規(guī)律，即摩擦角、墻背傾斜角以及填土表面傾角越大，產(chǎn)生的主動(dòng)土的壓力越大，反之則越小。這表明，傾斜式擋土墻的主動(dòng)土壓力最小，相反，俯傾式擋土墻最大。因此，在選擇墻體時(shí)要結(jié)合實(shí)際需要，選擇恰當(dāng)?shù)膿跬翂π问健?/p>

4.2 擋土墻的構(gòu)造質(zhì)量

擋土墻的構(gòu)造質(zhì)量直接關(guān)系到墻體的穩(wěn)定性，擋土墻設(shè)計(jì)時(shí)，忽略擋土墻的構(gòu)造，會(huì)降低墻體的穩(wěn)定性，從而出現(xiàn)擋土墻失穩(wěn)、坍塌等現(xiàn)象，對(duì)水利工程產(chǎn)生不良影響。設(shè)計(jì)擋土墻的構(gòu)造時(shí)，需要考慮墻體高度以及墻后土壓力，同時(shí)還要分析地基的伸縮性，了解因溫度的變化而引起的混凝土收縮性變化，避免產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象，必要時(shí)，可以設(shè)置伸縮縫和沉降縫。通常情況下，擋土墻的前后存在較大的水位差，使得整個(gè)墻體承受的壓力不均衡，從而影響墻體的穩(wěn)定性，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，墻體上應(yīng)當(dāng)建造的排水孔，有效排除墻后水和地下水，降低擋土墻后的水壓力，增強(qiáng)墻體的安全性，同時(shí)，還需要設(shè)計(jì)一定的反濾體，確保排水孔暢通。設(shè)計(jì)重力式擋土墻時(shí)，要確保含水量不超過相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，必要時(shí)，可以設(shè)置防水層，防止水對(duì)墻體的侵入，避免因含水量過高引起墻體松軟，達(dá)到提升土墻質(zhì)量的效果。

4.3 擋土墻工程具有不確定性

擋土墻直接關(guān)系到人們的生產(chǎn)生活，若擋土墻出現(xiàn)質(zhì)量問題，發(fā)生墻體倒塌，不能起到應(yīng)有的保護(hù)效果，則會(huì)極大的影響人們的正常生活。但是，擋土墻是一種隱蔽工程，大部分擋土墻工程都是永久性的，其施工質(zhì)量在施工結(jié)束后是難以檢測的。所以，在設(shè)計(jì)擋土墻時(shí)，要充分考慮擋土墻的安全可靠性，確保其質(zhì)量符合要求，讓擋土墻具有持續(xù)的保護(hù)作用。

擋土墻的使用壽命會(huì)受到外部因素影響，如地震、火災(zāi)等，這些因素都會(huì)影響到擋土墻的穩(wěn)定性。因此，在進(jìn)行水利工程擋土墻設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮擋土墻的時(shí)效性，考慮施工的不確定性，適當(dāng)增加擋土墻的安全儲(chǔ)備。

5 擋土墻穩(wěn)定性的測驗(yàn)

擋土墻的穩(wěn)定性是擋土墻的關(guān)鍵，決定了擋土墻的性能，能夠反應(yīng)出擋土墻能夠承受的壓力，進(jìn)而判斷出墻體是否傾斜，是否影響水利工程施工質(zhì)量，因此，檢驗(yàn)擋土墻的穩(wěn)定性是非常重要的。在修建擋土墻時(shí)，其材料配備及施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)決定了擋土墻的穩(wěn)定性，在檢驗(yàn)擋土墻穩(wěn)定性時(shí)，就可以根據(jù)墻體的尺寸及其規(guī)格，做出相應(yīng)的判斷，并對(duì)土質(zhì)進(jìn)行檢查分析，檢驗(yàn)土壤收縮性，進(jìn)而確定擋土墻的穩(wěn)定性。

6 結(jié)束語

綜上所述，擋土墻在水利工程建設(shè)中，起著非常重要的作用，擋土墻的穩(wěn)定性安全性，能夠直接影響到水利工程的質(zhì)量，因此，應(yīng)當(dāng)科學(xué)合理的設(shè)計(jì)擋土墻，一方面可以提高擋土墻質(zhì)量，另一方面，還可以降低施工成本，增強(qiáng)工程建設(shè)的美觀。