張楠楠

摘 要：擋土墻在如今水利工程中發(fā)揮重大作用，主要是為了能夠有效預(yù)防上游發(fā)生邊坡塌方、倒毀等情況。因此本研究結(jié)合潤河水利工程項(xiàng)目的水土結(jié)構(gòu)擋土墻設(shè)計(jì)應(yīng)用情況展開實(shí)例研究，結(jié)合該工程項(xiàng)目提出水利工程擋土墻的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，并對(duì)擋土墻的構(gòu)造措施以及應(yīng)用技術(shù)要求進(jìn)行概述，為類似水工結(jié)構(gòu)擋土墻的設(shè)計(jì)應(yīng)用項(xiàng)目提供參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：水土結(jié)構(gòu);擋土墻;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TV33? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006—7973（2020）11-0089-02

擋土墻通常指的是作為支承路基或是防土填土、山坡土體以及土體失穩(wěn)變形的構(gòu)造物，運(yùn)用于水利工程施工項(xiàng)目中，通常采用重力式、懸臂式、扶壁式以上三種[1]。由于在實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用擋土墻中擁有較少的占地面積，簡易結(jié)構(gòu)且較低造價(jià)，與方便的施工操作工程等技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于水利工程項(xiàng)目中[2]。接下來將以潤河水利工程項(xiàng)目的水土結(jié)構(gòu)擋土墻設(shè)計(jì)應(yīng)用情況為例，對(duì)水土結(jié)構(gòu)擋土墻設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

1 項(xiàng)目背景

阜陽市小潤河治理工程西起柴集鎮(zhèn)西南部（K31+238），東南至大潤河（K0+000），全長約31.2km。該工程擬對(duì)現(xiàn)狀河道進(jìn)行清淤、拓寬，并修建相應(yīng)的綠化景觀等。目前自然地面高程在24.7～31.8m之間，河底高程在20.9～29.0m之間。原潤河起源于臨泉縣長官鎮(zhèn)西南部的劉寨，流經(jīng)臨泉、阜南、潁州和潁上四縣區(qū)，全長174km，總流域面積1293.6km2，1965年經(jīng)規(guī)劃，將上游喬油坊以上330km2，經(jīng)界南河截入谷河，中段劉莊閘以上403km2經(jīng)陶孜河下段截入蒙河分洪道，潤河下段在中上游截源后流域面積為560.6km2，于潁上縣潤河集注入淮河，潤河下段河道總長45.41km。目前潤河流域面積包括原潤河中下段以及陶孜河截引段，共計(jì)1097.6km2（其中陶孜河截引段流域面積134km2）[3]。小潤河流域原有2個(gè)出口，其一為現(xiàn)狀的經(jīng)李集閘在潤河的吳家渡上游入潤河;其二為經(jīng)中清河，在劉屯莊入潤河，目前存在個(gè)別的堵壩。小潤河是潤河的主要支流，是連通泉河及淮河兩條水系的重要通道，為促進(jìn)其綜合治理，發(fā)揮工程的綜合效益，初步確定通過小潤河綜合治理及泉河三十里河處興建西湖樞紐工程的總體方案。

2 擋土墻穩(wěn)定驗(yàn)算

對(duì)該工程項(xiàng)目的擋土墻進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算，其根本目標(biāo)是為了可以有效確保擋土墻不會(huì)受到鏈體的穩(wěn)定破壞，擋土墻發(fā)生穩(wěn)定破壞的情況有多種，包括了滑動(dòng)、傾覆、不均勻下沉等多種破壞情況。為了有效避免破壞擋土墻的穩(wěn)定性，需要驗(yàn)算擋土墻的整體穩(wěn)定性[4]。

（1）對(duì)項(xiàng)目擋土墻的抗滑穩(wěn)定進(jìn)行驗(yàn)算，保證擋土墻不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)破壞情況[5]。以《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)規(guī)定，對(duì)本次工程項(xiàng)目的擋土墻穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算，運(yùn)用基本荷載組合成功計(jì)算得出不同系數(shù)的響應(yīng)取值。對(duì)于自重及土壓情況下的分項(xiàng)系數(shù)均根據(jù)前面所提選取0.9，不利情況下取值1.2，可改變荷載的分項(xiàng)系數(shù)為1.4。偏心距及基底應(yīng)力計(jì)算公式如下：

ZN=（MY-MH）/NY? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中：（e）表示偏心距。

（2）對(duì)項(xiàng)目擋土墻的抗傾穩(wěn)定進(jìn)行驗(yàn)算，確保擋土墻不會(huì)所受傾覆穩(wěn)定破壞情況。計(jì)算公式如下[6]：

（2）

式中：擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定安全系數(shù)用K0表示;不同力對(duì)于擋土前的前趾點(diǎn)造成的抗傾覆力矩以及傾覆力矩分別用M1、M2表示;擋土墻的抗傾覆安全穩(wěn)定系數(shù)的允許值用[K0]表示。

對(duì)項(xiàng)目擋土墻的承載力進(jìn)行驗(yàn)算，確保不會(huì)發(fā)生擋土墻受力不均所致前傾變位情況。在室外地面的活荷載力一般情況下取值為10KN/M2，較小荷載作用力情況下可以取值5.0KN/M2。對(duì)于土測壓力的計(jì)算系數(shù)，一般情況下可以取值靜止土壓力系數(shù)為0.5，考慮到支座可以認(rèn)為作為發(fā)生的無側(cè)向位移，作為靜止土壓力，隨著中間跨越度的逐漸增加位移，與主動(dòng)土壓力也比較傾向。

3 水工結(jié)構(gòu)擋土墻應(yīng)用技術(shù)要點(diǎn)

3.1墻體分縫及止水

為了有效避免發(fā)生地基下沉與溫度作應(yīng)力所致裂縫情況，對(duì)于擋土墻設(shè)計(jì)需要沿著長度方向，設(shè)計(jì)伸縮縫以及沉降縫。想要墻體穩(wěn)定安全系數(shù)確定，需要根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265-2001）及《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL379-2007），水閘及翼墻穩(wěn)定安全系數(shù)如下，閘室基底應(yīng)力最大值與最小值之比的允許值為基本組合不大于2.0，特殊組合不大于2.5（見表1）。

對(duì)于擋土墻在施工過程中的混凝土強(qiáng)度等級(jí)及抗凍抗?jié)B等級(jí)，主要部位混凝土抗?jié)B、抗凍和強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級(jí)（見表2）。

3.2墻體排水措施

根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)對(duì)于墻體設(shè)計(jì)排水措施，擋土墻處于非防滲范圍內(nèi)，為了對(duì)擋土墻的地下水位有效降低，能夠?qū)τ趬w的后測靜水壓有效減少，并排出墻后的積水及地下水。想要擋土墻排水通常需要將靜水壓減少后，對(duì)于填土強(qiáng)度指標(biāo)提升才能夠?qū)w土壓力有效減少。尤其對(duì)于寒冷地區(qū)還需要對(duì)墻體的含水量以及地下水補(bǔ)給不斷降低，從而達(dá)到預(yù)期的擋土墻水平凍脹作用。可以根據(jù)本次工程項(xiàng)目的擋土墻高，設(shè)計(jì)1～2排的墻面排水孔，一般情況下設(shè)計(jì)2～3m的排水孔橫豎水平間距，5～8m的孔徑，從而對(duì)排水過程中有效避免墻后填土情況。實(shí)際工程中也為了進(jìn)一步方便施工，可以將PVC管預(yù)埋排水孔內(nèi)，并將多層針刺無紡布填補(bǔ)于管口用于反濾保護(hù)。

在擋土墻的地基設(shè)計(jì)過程中，對(duì)于地基允許承載力通過根據(jù)地質(zhì)資料，閘基、翼墻持力層為第2層粉質(zhì)粘土層，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值110kPa;其下臥層依次為第3層粉質(zhì)粘土，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值220kPa;第4層粉土、第5層粉質(zhì)粘土，地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值210kPa。閘室、擋土墻基底反力最大值分別為90.31kPa、151.44kPa，天然地基不滿足建筑物的要求，需進(jìn)行地基處理。與工程項(xiàng)目閘室各部位配筋核算情況（見表3），因此本水利工程項(xiàng)目擬定的閘室結(jié)構(gòu)尺寸滿足要求。

3.3墻體抗凍脹技術(shù)措施

對(duì)于寒冷地區(qū)的擋土墻需要注意防凍脹破壞，一般發(fā)生于冬春季節(jié)的交替融化時(shí)期，以非凍脹土的設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)擋土墻的斷面尺寸，但是對(duì)于墻后的水平凍脹力度較非凍脹壓力要明顯更大的情況下，則會(huì)導(dǎo)致?lián)跬翂κХ€(wěn)。預(yù)防發(fā)生水平凍脹力較大也會(huì)導(dǎo)致增加擋土墻的地基應(yīng)力，獲得的地基應(yīng)力大小值較允許值更是明顯超出，所致墻體發(fā)生前傾沉陷情況。

4結(jié)語

總而言之，對(duì)于水利工程項(xiàng)目來說擋土墻作用至關(guān)重要，密切相關(guān)人們的日常生活。擋土墻設(shè)計(jì)作為隱蔽類工程，在一般的工程質(zhì)檢中通常難度較大，所以設(shè)計(jì)過程中需要與綜合工程項(xiàng)目各情況進(jìn)行考量，從而確保水工結(jié)構(gòu)擋土墻的施工設(shè)計(jì)可靠穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

[1]程潔鈴，殷輝.扶壁式擋土墻在水工建筑物中應(yīng)用的設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2019（12）：71-72.

[2]強(qiáng)同超，漆文邦，米韻潭，姜從偉.某水工擋土墻設(shè)計(jì)與驗(yàn)算[J].陜西水利，2019（07）：166-167+170.

[3]張雄， 張曉平， 齊宣博，等. 蜂巢砌塊擋土墻結(jié)構(gòu)安全性分析[J].土木工程， 2019， 008（003）：P.447-456.

[4]Asadollah， RANJBAR， KARKANAKI， et al. 采用上限分析方法對(duì)懸臂式擋土墻進(jìn)行偽靜力分析[J]. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)：英文版， 2019（1）：241-255.

[5]肖雨農(nóng)，張可能，嚴(yán)學(xué)寨，等. 花崗巖強(qiáng)風(fēng)化區(qū)高填方重力式擋土墻設(shè)計(jì)與施工案例研究[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計(jì)， 2019（19）.

[6]鄒文輝， 盧建亮， 潘子文. 預(yù)制拼裝式箱形重力式擋土墻的研發(fā)與工程應(yīng)用[J]. 福建交通科技， 2019， 167（02）：1-5.