广西华禹工程咨询有限公司 广西梧州市 543000
摘要：挡土墙通常指的是作为支承路基或是防土填土、山坡土体以及土体失稳变形的构造物，运用于水利工程施工项目中，通常采用重力式、悬臂式、扶壁式以上三种。由于在实际设计应用挡土墙中拥有较少的占地面积，简易结构且较低造价，与方便的施工操作工程等技术优点，所以被广泛应用于水利工程项目中。
关键词：水工结构；挡土墙；设计和应用
1水工建筑物挡土墙型式
根据工程区实际情况，可以选择重力式挡墙、悬臂式挡墙等形式，按照所使用材料的不同又可以分为毛石、砖砌、（钢筋）混凝土等，具体形式应根据工程实际、地质条件、材料供应、施工技术、造价等选择。
1.1方案一：重力式挡墙
重力式挡土墙是以毛石、块石为砌筑材料，整体浇筑或预制混凝土砌筑而成的梯形挡墙结构，借助自身重力抵挡土压力，结构型式简单、施工便捷、取材方便，应用广泛。重力式挡墙尺寸并不固定，其墙面胸坡坡度和背坡坡度比为1∶0.20-1∶0.30，依据墙背倾角可进一步分为竖直、仰斜及俯斜等型式，考虑到土压力随挡墙墙背坡度的减缓而减小，应优先选用仰斜重力挡土墙，少用俯斜重力挡墙。考虑到重力式挡墙墙体稳定和施工的便捷性，应尽量保持墙面与墙背的平行，墙背背坡坡度至少为1∶0.25。随着墙身高度的增加，基底压应力逐渐成为控制截面尺寸的关键因素，为了将地基压应力控制在承载力范围，必须在墙底加设抗倾覆稳定性能良好的墙趾台阶，以砌体刚性角为依据确定墙趾高宽度比，石砌圬工不超过35°，混凝土不超过45°。为抵挡墙后土压力，重力式挡墙必须结构稳定且强度达设计要求，保证挡墙沿基底滑动，在设计时必须进行地基绕墙趾转动及承载力倾覆稳定验算。重力式挡墙墙底埋深应至少为5m，基底按反坡设计，以增强墙底抗滑能力，当重力式挡墙墙高超过5m时，为保证挡墙稳定，必须增加材料用量、增大墙体重量，不经济。
1.2方案二：锚定式挡墙
锚杆挡墙由预制钢筋混凝土墙板、锚杆、立柱及挡板等构成，通过钻孔灌浆、预埋及拧入等方式设置锚杆，并由锚杆发挥将墙体所承受土压力传递至土体内部的作用，以维持挡墙结构的稳定。在主动状态滑动面之外的锚固段长3-7m，并以锚杆挡墙作为边坡及深基坑坑壁支护。
1.3方案三：薄壁式挡墙
薄壁式挡墙属于轻型挡墙型式，包括悬臂式和扶壁式两种。挡墙墙高超过5m后其稳定性的维持主要依靠墙踵悬臂及以上土体重量，并在墙体内设置承压钢筋，采用钢筋混凝土悬臂式挡墙结构。挡墙墙高超过10m后，墙壁承受弯矩及所产生的挠度增大，考虑到经济合理性应选择扶壁式挡墙结构。为提升挡墙抗倾覆能力和抗滑移效果，伸入墙内的底板宽度应为墙外预留宽度的1.50-2.00倍，按照混凝土结构原理进行墙壁底板受力计算。薄壁式挡墙墙高超过10m后为控制造价，应沿墙身纵向按墙高0.30-0.60倍的间隔设置扶壁，扶壁底部伸入土体的宽度为墙高的1/3，并将墙身和墙踵作为三边固定板进行扶壁式挡墙设计。薄壁式挡墙与重力式挡墙都是依靠自身重力实现墙体的稳定，踵板上的填土重力进一步增强了墙体的稳定。薄壁式挡墙结构型式简单、墙身小、强度性能优越。
1.4方案四：加筋土挡墙
土体侧压力分布于加筋土挡墙墙背填土，土与拉筋之间存在摩擦，为控制土体变形及改善工程性能，在挡墙内加入拉筋，通常应用于平坦宽阔的填方路段，不适用于地形陡峭的山坡及挖填方路段。加筋土挡墙具有较好的抵抗地震性能，墙体轻型小巧，美观，造价低，经济效益显著。
2水工结构挡土墙应用技术要点
2.1墙体分缝及止水
为了有效避免发生地基下沉与温度作应力所致裂缝情况，对于挡土墙设计需要沿着长度方向，设计伸缩缝以及沉降缝。想要墙体稳定安全系数确定，需要根据《水闸设计规范》（SL265-2001）及《水工挡土墙设计规范》（SL379-2007），水闸及翼墙稳定安全系数如下，闸室基底应力最大值与最小值之比的允许值为基本组合不大于2.0，特殊组合不大于2.5（见表1）。
表1 建筑物抗滑稳定安全系数表
.png)
对于挡土墙在施工过程中的混凝土强度等级及抗冻抗渗等级，主要部位混凝土抗渗、抗冻和强度设计等级（见表2）。
表2 混凝土抗渗、抗冻和强度等级表
.png)
2.2墙体排水措施
根据施工经验对于墙体设计排水措施，挡土墙处于非防渗范围内，为了对挡土墙的地下水位有效降低，能够对于墙体的后测静水压有效减少，并排出墙后的积水及地下水。想要挡土墙排水通常需要将静水压减少后，对于填土强度指标提升才能够对墙体土压力有效减少。尤其对于寒冷地区还需要对墙体的含水量以及地下水补给不断降低，从而达到预期的挡土墙水平冻胀作用。可以根据本次工程项目的挡土墙高，设计1~2排的墙面排水孔，一般情况下设计2~3m的排水孔横竖水平间距，5~8m的孔径，从而对排水过程中有效避免墙后填土情况。实际工程中也为了进一步方便施工，可以将PVC管预埋排水孔内，并将多层针刺无纺布填补于管口用于反滤保护。
在挡土墙的地基设计过程中，对于地基允许承载力通过根据地质资料，闸基、翼墙持力层为第2层粉质粘土层，地基承载力标准值110kPa；其下卧层依次为第3层粉质粘土，地基承载力标准值220kPa；第4层粉土、第5层粉质粘土，地基承载力标准值210kPa。闸室、挡土墙基底反力最大值分别为90.31kPa、151.44kPa，天然地基不满足建筑物的要求，需进行地基处理。与工程项目闸室各部位配筋核算情况（见表3），因此本水利工程项目拟定的闸室结构尺寸满足要求。
表3 闸室各部位配筋核算
.png)
2.3墙体抗冻胀技术措施
对于寒冷地区的挡土墙需要注意防冻胀破坏，一般发生于冬春季节的交替融化时期，以非冻胀土的设计理论，设计挡土墙的断面尺寸，但是对于墙后的水平冻胀力度较非冻胀压力要明显更大的情况下，则会导致挡土墙失稳。预防发生水平冻胀力较大也会导致增加挡土墙的地基应力，获得的地基应力大小值较允许值更是明显超出，所致墙体发生前倾沉陷情况。
结束语
水工建筑物挡土墙具有防止边坡填土和土体失稳、稳固坡体等作用，水利工程挡土墙结构设计较为简单，对于大型水利工程其设计优化常常被忽略，但是设计出既符合工程实际又具有经济合理性的水工挡墙却存在一定难度。在水利工程实际应用中，水工建筑物挡土墙应力分析与一般挡土墙不同，水工建筑物挡土墙断面布置必须充分考虑实际工况、实际土压力及浸水对挡墙土压力的影响。
参考文献：
［1］周亚林，王梅梅.关于港航工程挡土墙结构选型探讨［J］.珠江水运，2019（03）：78-79.
［2］郑红英，赵学辉.水工建筑物中挡土墙设计内容及施工质量要求的探讨［J］.水利科技与经济，2018，17（03）：23-24.