淺談水工擋土墻在工程設計中的應用

1、<p>　　淺談水工擋土墻在工程設計中的應用</p><p>　　摘要：擋土墻是水利工程的重要部位，特別是中小型灌區(qū)建筑物，其進出口擋土墻工程量一般占全部工程量的30%～5O%左右。所以，搞好水工擋土墻的設計與施工，對于建筑物技術(shù)上的可行，經(jīng)濟上的合理， 以及工程運行安全，都有非常重要的意義。本文介紹了擋土墻的設計，對水工擋土墻的結(jié)構(gòu)選型、材料選型以及對影響擋土墻安全性的各種因素進行了分析，提出擋土墻無

2、論從選型還是在具體設計或施工中部要貫穿安全、經(jīng)濟、合理的原則。 </p><p>　　關鍵詞：擋土墻；選型；設計 </p><p><b>　　1.擋土墻的分類 </b></p><p>　　擋土墻的分類方法較多，一般以結(jié)構(gòu)形式的分類為主，可分為重力式、懸臂式、扶壁式、加筋土式、板樁和錨定板式和其他形式。 </p><p&g

3、t;　　擋土墻是靠墻身自重來維持擋土墻在土壓力作用下的穩(wěn)定的，它具有形式簡單，施工方便，可就地取材，適應性強等特點，因而應用十分廣泛。 </p><p>　　根據(jù)墻背傾角的不同，擋土墻又可細分為仰斜式、豎直式、衡重式、俯斜式和凸形等幾種，每種的墻面或墻背有一定的坡度要求，特點各異。 </p><p>　　仰斜墻背所受主動土壓力最小，故墻身斷面較經(jīng)濟；俯斜墻背所受土壓力較大，通常在地面橫坡陡

4、峻時采用，可憑借陡直的墻面以減少墻高；俯斜墻背可做成臺階形，以增加墻背與填土間的摩擦力。豎直墻背的特點則介于仰斜墻背和俯斜墻背之間；凸形折線墻背由仰斜墻背演變而成，主要為減少上部的斷面尺寸：衡重墻背在上下墻間設有衡重臺，利用其上填土的重力使全墻重心后移，增加了墻身的穩(wěn)定。 </p><p>　　2 擋土墻型式的選用 </p><p>　　擋土墻除可按結(jié)構(gòu)型式劃分為重力式、懸臂式、扶壁式等外

5、，又可按材料的選用分為磚砌、塊石、混凝土和鋼筋混凝土等幾種。實際情況中的選用應根據(jù)工程需要、土質(zhì)情況、材料供應、施工技術(shù)及造價等因素合理選擇。 </p><p>　　2.1重力式擋土墻 </p><p>　　重力式擋土墻一般由塊石砌筑，它靠自身的重力來抵抗土壓力。由于其結(jié)構(gòu)簡單、施工方便，取材容易而得到廣泛應用。根據(jù)墻背傾角的不同，重力式擋土墻可分為仰斜、豎直和俯斜三種形式。按主動土壓力大

6、小，重力式擋土墻要優(yōu)先選用仰斜式，豎直式次之，俯斜式少用。仰斜式墻后填土較困難，用于護坡時比較合理，墻背豎直或俯斜式用于填方較方便。重力式擋土墻的頂寬不宜小于500mm，底寬約為墻高的1/2～1/3，墻高較小且填土質(zhì)量好的墻，初算時可取墻高的1/3。為了減少墻身材料，墻體在地面以下部分可做成臺階式，以增加墻體抗傾覆的穩(wěn)定性。墻底埋深應不小于500mm，同時應滿足防沖刷要求，為了增大墻底抗滑能力，基底可做成逆坡。重力式擋土墻的缺點是當墻高

7、超過5m時，要保證其穩(wěn)定性，勢必造成很大的體量，材料用量較多，不太經(jīng)濟。 </p><p>　　2.2懸臂式和扶壁式擋土墻 </p><p>　　懸臂式和扶壁式擋土墻在設計計算時，為了使擋土墻產(chǎn)生很好的抗傾覆和抗滑移效果，底板伸入墻內(nèi)的寬度應大于墻外的寬度，其合理的寬度應是墻外寬度的1.5～2倍。墻壁及底板的受力計算可根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)原理進行。當墻高大于10m時，為了減小造價，必須沿墻身縱向

8、，每隔一定距離（一般為墻高的O.3～0.6倍）設置一道扶壁。扶壁底部伸入土中寬度可取為墻高的1/3較為合理、經(jīng)濟。在進行扶壁式擋土墻設計時，可將墻身及墻踵作為三邊固定的板，進行計算較為正確。 </p><p><b>　　3 地基處理 </b></p><p>　　3.1 地基處理目的 </p><p>　　所謂人工地基處理，指的是采取人工的措

9、施進行加固的地基，譬如采取樁基、沉井等剛性基礎，以及采取換土、深層攪拌等加固方法的柔性地基。進行水工擋土墻地基處理的過程中，往往出現(xiàn)結(jié)構(gòu)傾斜和歪斜等現(xiàn)象，不僅影響地基的正常使用，還可能因地基處理污染到地表水和地下水或?qū)χ苓呉延薪ㄖ镌斐蓳p壞，一套好的地基處理方案，能夠滿足擋土墻的結(jié)構(gòu)安全，還能夠有效防止震動對周圍環(huán)境的噪音污染。一般來說，水工擋土墻地基處理的目的有三個：a.增加地基承受壓力的性能：b.提高基地的穩(wěn)定性，有效防止外來荷載對

10、建筑物的損害c.減少有害沉降對地基的不良影響，另 一方面還防止了地基的滲透變形。 </p><p>　　3.2土質(zhì)地基處理 </p><p>　　土質(zhì)地基是指疏松的砂性土或軟弱粘性土地基。 </p><p>　　3.2.1分析內(nèi)容： </p><p>　　a.地基處理日的和要求。砂性士疏松問題或粘性土軟弱問題的解決，滿足擋土墻對地基承載力、穩(wěn)

11、定性等的需求。 </p><p>　　b.地基條件。根據(jù)地基性質(zhì)選擇處理地基的具體方法，譬如強力夯實法適用于加固碎石土、砂性土、低飽和度粉土、濕陷性黃土、素填土、雜填土和工業(yè)廢渣等地基。 </p><p>　　c.材料。砂、碎石、素土和灰土等強度較高的材料。 </p><p>　　d.機具來源。根據(jù)工程具體需求。 </p><p>　　e.工

12、程投資。根據(jù)工程具體情況進行預算。 </p><p>　　3.2.2 強力夯實法 </p><p>　　強力夯實法是采用一定重量的夯錘從高處自由落下，給地基以強大沖擊力和振動，通過加密（使空氣或氣體排除）、固結(jié)（使水或流體排除）和預結(jié)變形（使各種顆粒成分在結(jié)構(gòu)上重新排列）的作用，從而改善地基上的工程性質(zhì)，使地基的滲透性、壓縮性降低，密實度、承載力、穩(wěn)定性得到提高，適陷性和液化可能性得以消除

13、。 </p><p>　　a.夯錘選擇。100kN一400kN之間，落距10m～26.6m之間，具體根據(jù)吊車的噸位選擇。 </p><p>　　b.平均夯沉量。強力夯實的加固效果與與單點夯擊與夯擊次數(shù)息息相關，一般通過現(xiàn)場最佳夯擊能試驗確定，譬如以粘性土以及濕陷土最后兩遍平均夯沉量不宜大于1.0～2.0cm，而砂性土一般不宜大于0.5～1.0cm。 </p><p>

14、;　　c.有效處理深度。反映出地基處理效果的重要參數(shù)。要全面考慮錘重、落距、土質(zhì)、地下水位埋藏深度、夯點差距、夯擊遍數(shù)、每遍擊數(shù)、間歇時間等強夯參數(shù)，主要根據(jù)現(xiàn)場試夯結(jié)果和當?shù)匾呀üこ痰慕?jīng)驗確定。目前一般采用外擴l～2排夯擊點的方式。 </p><p>　　d.地基強度檢測確定?？刹捎矛F(xiàn)場靜力觸探、鉆孔取樣的試驗，必要時通過現(xiàn)場荷載試驗驗證。其中施工后地基強度的增強需要一段時問，因此此法施工后的地基應該留置1O～

15、3O天后再進行現(xiàn)場檢測。 </p><p>　　3.3 巖石地基處理 </p><p>　　巖石地基在全風化帶的顆粒處于一種松散的狀態(tài)，因此要求根據(jù)擋土墻的受力條件和重要性進行適當處理。一般采用圍結(jié)灌漿處理，可按梅花形或方格形布置，孔距、排距采取3～4m，孔深3～5m，并適當采取一些防止?jié)B透破壞的加固措施。而弱風化狀態(tài)的巖石地基，一般能夠滿足擋土墻的承載要求，因此只需對其中的裂縫進行相應的

16、處理。至于巖石地基進行固結(jié)灌漿的各種設計參數(shù)，包括孔距、排距、孔深等，主要的依據(jù)是有關屬于巖石地基的水閘工程的實踐經(jīng)驗，其處理措施，也是根據(jù)上述經(jīng)驗提出的。最常見的方法是挖除斷層破碎帶的一部分，才贏混凝土回填，再根據(jù)工程具體需要布置適量的鋼筋。 </p><p>　　3.4其他地基處理 </p><p>　　如果遇到溶洞、溶溝等地質(zhì)結(jié)構(gòu)，水工建筑物的選址應該盡量避開這些對地基整體穩(wěn)定性有影

17、響的地方：如果無法避免，則要綜合根據(jù)所處的位置、大小、埋藏深度并結(jié)合當?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件等分析處理，常見地基處理方法是挖填和壓力灌漿等方法。 </p><p>　　綜上所述，搞好水工擋土墻設計，施工，不僅有重要的經(jīng)濟意義， 還可延長工程使用壽命。因此，水利技術(shù)人員，都應全面總結(jié)設計、施工管理方面的經(jīng)驗，采取經(jīng)濟合理措施，以確保工程安全與效益。 </p><p><b>　　參考文獻

18、 </b></p><p>　　[1]SL379―2007，水工擋土墻設計規(guī)范[S]. </p><p>　　[2]孫小丹，朱泊濤.賓格結(jié)構(gòu)在堤防防護工程中的應用[J].水利科技與經(jīng)濟，2011，17（11）：94―95. </p><p>　　[3]尉希成，周美玲.支擋結(jié)構(gòu)設計手冊（第二版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004. </p&g