【摘要】水工擋土墻在水工建筑物設(shè)計中廣泛應(yīng)用，如水電站倒流墻、水閘、渠系工程、河岸翼墻等。根據(jù)擋土墻布置地區(qū)的地質(zhì)條件，可以采用多種形式，如重力式、半重力式、仰斜式、衡重式、懸臂式、扶壁式等。軟基水利工程，通常情況下，都會選擇應(yīng)用半重力式擋土墻，因為此種類型的擋土墻具有非常多的優(yōu)勢，比如能夠節(jié)約配筋，減少成本，便于后期施工等。作為邊坡防護(hù)中應(yīng)用最廣泛的一種防護(hù)形式，軟基水工半重力式擋土墻的設(shè)置對于有效減少山體滑坡和邊坡滑塌等其他災(zāi)害或病害的發(fā)生。

【關(guān)鍵詞】軟基水工；半重力式；擋土墻結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計

1、引言

盡管半重力式擋土墻的優(yōu)勢已經(jīng)十分突出，但是設(shè)計人員依然需要依據(jù)現(xiàn)實對軟基水工半重力式擋土墻結(jié)構(gòu)進(jìn)行不斷的優(yōu)勢，這樣才能保證此種類型的擋土墻發(fā)揮功能。

2、軟基水工半重力式擋土墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

2.1 擋土墻斷面的選擇

軟基水工半重力式擋土墻由兩部分構(gòu)成，分別為立板與底板，此種類型的擋土墻之所以能夠保持穩(wěn)定，主要是因為底板上擁有足夠的填土。底板具體尺寸，需要設(shè)計人員進(jìn)行如下驗證：首先，抗滑穩(wěn)定性進(jìn)行驗證，確保擋土墻不會因為滑動而出現(xiàn)破壞情況；其次，對地基承載力進(jìn)行驗證，必須保證地基應(yīng)力在指定值之內(nèi)，這樣地基才不會發(fā)生嚴(yán)重的沉陷；地基應(yīng)力要在指定的允許值的范圍之內(nèi)，這樣才能夠保證擋土墻不會出現(xiàn)前傾變位。計算期間，設(shè)計人員最需要解決的就是各個部位的尺寸問題，因為各個部位的允許值達(dá)到要求，地基底部應(yīng)力才能夠保持在允許值范圍內(nèi)，保證應(yīng)力分布不均勻系數(shù)達(dá)到要求。如果控制底板未能達(dá)到指定要求，設(shè)計人員可以選擇應(yīng)用加寬前趾板的方法，正常情況下，加寬到24m時，盡管地基承載力在允許值范圍之內(nèi)，而不均勻系數(shù)也能夠達(dá)到要求，但是在進(jìn)行配筋計算時，最終的強(qiáng)度性能卻未能達(dá)到要求，但是如果將前趾板縮短到22.5m，在適當(dāng)?shù)募訉捄笾喊澹Ч浅：?，這樣配筋使用量大為減少，但是因為后趾板需要加寬，因此必須加大開挖量。

2.2 下墻土壓力計算

由于下墻土壓力計算比較復(fù)雜，難以建立模型進(jìn)行精確計算，下面簡要介紹延長墻背法和力多邊形法這兩種常用的方法。延長墻背法通過延長下墻墻背至填土面，此時邊界條件采用延長墻背法產(chǎn)生的假想截面，選取相應(yīng)庫侖公式進(jìn)行土壓力計算。但是該方法忽略了延長墻背與實際墻背間的土及其重量，造成下墻土壓力計算有誤，因誤差較小，在允許范圍內(nèi)，且計算較為簡便，故實際的運(yùn)用較多。力多邊形法，破裂棱體上的作用力（在墻背土體處于極限平衡狀態(tài)下），應(yīng)該構(gòu)成閉合的力矢量多邊形。求出上墻的土壓力后，任意假定與水平面成一定夾角的一破裂面繪制出力多邊形，由此推出下墻的土壓力，具體參見有關(guān)設(shè)計手冊。

2.3 排水設(shè)計

擋土墻后填土內(nèi)常有地下水，這不僅增加了擋土墻的水平外荷載，而且使回填土的強(qiáng)度降低，側(cè)向土壓力增大。為使墻后填土中的積水易于排出，在墻身每隔2.5m設(shè)一排水孔，高擋墻處設(shè)兩排，低擋墻處設(shè)一排。排水圓孔直徑為10cm。為防止發(fā)生管涌，在排水孔進(jìn)口處設(shè)反濾層，反濾料根據(jù)粒徑大小分為三層，迎水的第一層為粗砂，第二層為20～50mm的碎石，第三層為50～80mm的碎石。另外，為避免排水孔堵塞，在排水孔進(jìn)口處加一層孔眼為30mm的鋼筋網(wǎng)。

2.4 強(qiáng)化擋土墻的安全性

首先，要加固擋土墻的基礎(chǔ)部分。在一定程度上講，擋土墻的基礎(chǔ)部分對于其安全性具有很大的決定作用。因此，必須采取有效措施對擋土墻的基礎(chǔ)部分進(jìn)行加固處理。其一，為增強(qiáng)擋土墻結(jié)構(gòu)的抗傾覆能力并確保其穩(wěn)定性，可在其墻角處設(shè)計一個伸出的臺階，減少其基地壓應(yīng)力。其二，在對地基為軟土地基的擋土墻進(jìn)行施工之前，為確?；貕簯?yīng)力能夠有效擴(kuò)散，增強(qiáng)地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，可用灰土、沙礫、礦渣和碎石等對擋土墻的基地進(jìn)行壓實。其次，要改進(jìn)擋土墻泄水孔反濾結(jié)構(gòu)。作為擋土墻設(shè)計施工的重要組成部分，排水措施就是要在擋土墻前地面上設(shè)置一排排的水孔，或者改進(jìn)擋土墻泄水孔的反濾結(jié)構(gòu)。由于反濾結(jié)構(gòu)的尺寸較大、泄水孔數(shù)量較多，在改進(jìn)擋土墻泄水孔反濾結(jié)構(gòu)時，一是可用裝砂的反濾土工布和針刺型土工布等口袋對擋土墻泄水孔進(jìn)水口進(jìn)行封堵；二是為保證施工效率，可用無砂混凝土對泄水孔的進(jìn)水口進(jìn)行封堵。最后，要優(yōu)化沉降縫與伸縮縫的設(shè)置。由于山區(qū)地基不均勻和圬工砌體容易受收縮硬化和溫度的影響等問題的存在，施工單位在進(jìn)行擋土墻施工過程中，也會引發(fā)擋土墻開裂等問題。因此，為延長擋土墻的使用壽命，充分發(fā)揮擋土墻的作用，施工單位在施工過程中，要根據(jù)墻高和地基性質(zhì)的變異設(shè)置沉降縫和伸縮縫。

2.5 穩(wěn)定性及強(qiáng)度驗算

確定墻身斷面形式及尺寸后，必須驗算擋墻穩(wěn)定性，以保證其在自重和外荷載的作用下不發(fā)生墻體的移動和傾覆。軟基或斜坡上的擋墻，還應(yīng)對擋墻、地基及填土在內(nèi)的整體穩(wěn)定性進(jìn)行驗算，并對墻體的強(qiáng)度（法向應(yīng)力和剪應(yīng)力）、基底應(yīng)力及偏心距進(jìn)行驗算。若強(qiáng)度和穩(wěn)定性不滿足要求，則需要改變墻體材料或截面尺寸，重新驗算，直至滿足要求為止。

2.5.1 滑動穩(wěn)定性驗算

土壓力和其他外荷載作用于基底，而基底抵抗擋墻體發(fā)生滑動的阻力，滑動系數(shù)應(yīng)不小于1.3。其公式如下：KC=（W+Ey）f/EX。式中：W———擋墻自重，kN；Ex、Ey———主動土壓力的水平和垂直分力，kN；f———基底抵抗摩擦的系數(shù)。

2.5.2 驗算抗傾覆穩(wěn)定性

抗傾覆性是用抗傾覆系數(shù)也來表達(dá)，是指擋土墻繞墻趾作用產(chǎn)生的傾覆穩(wěn)定系數(shù)。公式如下：

KO=（WZW+EYZX）/（EXZY）式中：Zx———Ey對墻趾0點的力臂，m；ZY———Ex對墻趾0點的力臂，m；ZW———W對墻趾0點的力臂，m。

3、結(jié)束語

綜上所述，可知該工程應(yīng)用了半重力式擋土墻，在設(shè)計人員對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多次的優(yōu)化之后，效果非常好。但是設(shè)計人員不僅需要對應(yīng)力值進(jìn)行計算，還需要著重注意排水功能，進(jìn)行排水設(shè)計，因此保證半重力式擋土墻能夠充分的發(fā)揮優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳枝榮.軟基水工半重力式擋土墻結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究[J].黑龍江科技信息，2016，16：231.

[2] 黃仕樵，肖登峰.關(guān)于“靜壓預(yù)制釘樁擋土墻”的設(shè)計設(shè)想[J].福建建筑，2016，08：79-83.