水利工程中挡土墙设计应用解析

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1、水利工程中挡土墙设计应用解析　　摘要：随着经济的快速发展，人们对水利工程的安全越来越重视。文章就中小型水利工程中挡土墙的设计应用进行分析，重点对重力式挡土墙断面类型的选择提出了建议，主要对重力式挡土墙的分缝、止水等细部构造和设计参数进行了阐述。关键词：水利工程；重力式挡土墙；结构形式；中图分类号：TV文献标识码：A文章编号：1重力式挡土墙的断面结构形式重力式挡土墙主要可分为仰斜式、垂直式与俯斜式3种形式。在实际工程中以俯斜式使用居多，主要原因是由于外墙面垂直的挡土墙与周围建筑物更容易衔接，同时还可以得到较好的

2、水流条件，因此常作为水闸闸室、溢洪道等水利工程的岸墙。俯斜式墙后坡比一般采用1:0.4～1:0.7，当俯斜式墙身的高度较大时，为了增加墙体的稳定性，可将外墙面做成1:0.1～1:0.2的坡面。工程建设中重力式挡土墙的下部常做成底板形式，底板埋深通常在冻层以下。为了增加挡土墙的抗滑稳定性，通常采取增加底板宽度、基底面做成向内倾斜和增加凸榫基础几种措施。增加底板宽度后的前后趾宽度不宜大于0.5m，前趾埋深还应大于水流冲刷深度0.5m；凸榫基础深度宜为0.5～1m。72重力式挡土墙的构造措施挡土墙的细部构造对工程的

3、质量和安全有着非常重要的影响。工程设计中许多挡土墙的计算和施工都满足规范要求，但在工程完工后，尤其在汛期或冬春交替期间，却出现墙体裂缝或倾覆的现象，分析其主要原因是挡土墙的细部构造措施不够完善。2.1墙体分缝和止水为了避免地基沉陷和温度应力引起的裂缝，挡土墙沿长度方向上应设置沉降缝或伸缩缝，这两种缝通常设置在一起。对建在软基上的混凝土挡土墙分段长度为15～20m，对于浆砌石挡土墙分段长度不宜大于10m。挡土墙沿长度方向的分缝还应考虑以下两种情况：挡土墙在平面和立面布置的突变折点处应设置沉降缝；挡土墙基础下地基

4、岩性发生明显变化处也应设置沉降缝。墙体分缝宽度约2.0～2.57cm，内填闭孔泡沫板或嵌入沥青等材料用以防止墙后填料流失。根据施工经验，由于闭孔泡沫板容易变形，因此施工时多采用沥青填充。对于有侧向防渗要求范围内的分缝中应设置垂直向止水，一般水利工程可仅在墙前分缝中设置一道止水，而对于重要水利工程中的挡土墙，应在墙内分缝中设置前后两道止水。挡土墙分缝的垂直止水应和墙前迎水面的底面缝间水平止水构成封闭系统。缝中止水可使用橡胶止水带或止水铜片（多在混凝土墙中使用），也可用遇水膨胀止水条（多在浆砌石墙中使用），特殊部

5、位有时也可用双组份聚硫密封膏进行止水处理。2.2墙体排水措施位于非防渗范围内的挡土墙，为了降低挡土墙后的地下水位，减小墙后的静水压力，通常在墙身布置适当数量的排水孔，使墙后积水或地下水易于排出。挡土墙排水除减少静水压力外，对于填黏性土的挡土墙还可以提高填土的强度指标，从而减少作用于墙上的土压力，特别是在寒冷地区，降低墙后填土的含水量和削弱地下水补给，对减少作用于挡土墙上的水平冻胀力也有显著作用。墙体排水孔可根据墙高布置1～2排，孔的竖向和水平向间距通常为2～3m，孔径为5～8cm，最下一排距离基础约30cm。

6、排水孔墙后进口位置要求设置反滤，以避免排水时带走墙后填土。实际工程中为了便于施工，排水孔内可预埋PVC管，管插入墙内侧后，管口填滤料并裹多层针刺无纺土工布作为反滤保护。若墙后地下水位偏高，可以将排水孔后的滤料连起来，形成纵向排水带，以便于排水。若墙后积水量较大，可在排水带中埋设滤水管，以增强快速排水的效果，有效降低墙后地下水位。纵向排水带的大小可根据实际的渗流量确定。2.3墙体抗冻胀措施7在寒冷地区，冻土层的冻胀破坏是挡土墙产生破坏的主要原因，这种破坏多发生在冬春交替的融化期。挡土墙的断面尺寸多是按非冻胀土理

7、论设计的，但是当墙后水平冻胀力远大于非冻胀土压力时，挡土墙将失去稳定。对于土基，挡土墙基础置于冻土层以下，过大的水平冻胀力将使挡土墙的前趾给予地基的压应力过大，地基应力大小比超过允许值，导致不均匀沉陷变位，这种破坏对于浅基挡土墙更为明显。对于岩基，水平冻胀力的倾覆力矩大于抗倾力矩，从而导致墙体沉陷前倾变位。目前还没有一套完整的理论来解决墙后水平冻胀力的计算问题，为了保证挡土墙的稳定和安全，工程设计中就需要采取必要的措施来减弱冻胀力的影响。从工程实践中看，降低墙后填土的含水量和墙后地下水位是防止挡土墙冻害的最有

8、效方法。在满足侧向防渗要求的前提下，应尽量设置墙后排水，尤其是布置纵向排水带和滤水管的方法，在排除墙后积水和降低地下水位方面，效果非常明显。消除冻害的另一种方法是在挡土墙后换填非冻胀性土料。根据现场实验资料，在相似条件下，亚黏土、亚砂土、砾石土及粗砂水平冻胀力之比为1:0.75:0.67:0.2，因此中粗砂、砾、卵石和块石，当细颗粒含量小于14%时即可认为是非冻胀土，但应注意换填料中小于0.05mm