陶金玲
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摘要：挡土墙是一种简单的工程结构,由于设计简单,性能较好,在工程中具有非常重要的应用。其中,在水利工程中通过采用挡土墙设计,可以在降低设计成本的同时提高利用率,保证运行安全。在水利工程中,挡土墙的形式主要有重力式、悬臂式以及扶臂式几种。本文介绍了挡土墙的形式,并分析了挡土墙的技术要求,帮助施工设计人员选择合理的挡土墙形式,以期为相关研究提供参考。
关键词：设计应用;挡土墙;水利工程
跟其他工程中作用类似, 水利工程中使用挡土墙可以有效避免土体坍塌, 有利于维持土体平衡。挡土墙具有占地面积较小、结构简单、施工经济的优点, 同时对地理位置要求较低, 对于工程具有重要作用。因此, 选择科学的挡土墙结构在水利工程建设中具有非常重要的实际作用, 研究挡土墙结构在水利工程中的应用对于进一步优化工程施工具有重要意义。
1常用的挡土墙形式
1.1重力式和半重力式挡土墙
重力式挡土墙施工方便,主要是通过自身的重力来承受土体坍塌力,结构相对简单,而且其材料多为石块和毛石,取材方便,因此,重力式挡土墙被广泛使用。重力式挡土墙可分为俯斜、竖直和仰斜,仰斜式挡土墙在填土方面相对困难,护坡时常用仰斜式,俯斜式和竖直式填土相对容易。重力式挡土墙也有其不足之处,挡土墙过高时,为保证其质量和稳定,挡土墙的体量会设计得比较大,花费的材料相对较多,资金投入量比较大。半重力式结构挡土墙多用于较高的墙体,这样投入的材料较少,成本相对较低。通常情况下,半重力式结构挡土墙的材料多为混凝土,这样修建的墙体相对较薄。
1.2悬臂式与扶臂式挡土墙
在修建钢筋混凝土挡土墙时,多采用悬臂式或扶壁式挡土墙,这类挡土墙属于轻型结构,墙体混有钢筋,墙身截面小,比较适合钢筋混凝土挡土墙。悬臂式挡土墙使用于10米以下,若超过10米,则多用扶臂式挡土墙。
1.3锚杆挡土墙
锚杆挡土墙的主要构成要素有地锚和墙板,墙板是由钢筋混凝土砌成,比较牢固;地锚需要固定在土层上,让土层分担墙体压力,从而达到墙体稳定的效果。
2水利工程中挡土墙的设计应用
2.1挡土墙的施工技术
在实际工程施工过程中,挡土墙整体的稳定性受诸多因素影响,主要有挡土墙的埋置深度、施工材料、工程环境等。计算埋置深度是重力式挡土墙设计过程中的重要环节,设计人员需要结合基底的实际情况,因地制宜,计算出合理的埋置深度。若基底是岩石,则要做好地表水侵预防工作,在基底施工前,清除岩石,同时做好地面排水工作;若基底的土壤比较软,则表明基底存有大量水分,需要做好桩基加固工作;若基底层是土层,设计的埋置深度应不小于1m,并在基底进行砂石垫层处理。建设挡土墙时,要建立健全质量管理体系,设定好砂浆的质量监管标准,使得挡土墙的强度达标。挡土墙的施工时,为保证挡土墙质量,需做好以下几点:(1)要保证砂浆配合比符合相关要求;(2)要关注砂浆的流动性,并确定稠度满足要求;(3)确保砂浆搅拌均匀,石块之间灰缝填充密实无间。挡土墙施工时,还需要注意,基坑挖好后,要尽快进行挡土墙施工,以免长时间暴露基坑,引起基底的承载能力下降。
2.2挡土墙的冻胀设计
在挡土墙设计时,需要考虑温度的影响。当温度过低时,土壤中的水分子就会凝结成冰,体积增大,从而引起土体膨胀、地面不均匀现象,这将降低挡土墙的安全稳定,降低工程质量,甚至影响到水利工程的正常施工。因此,在易冻胀地区设计挡土墙时,应慎重考虑挡土墙的尺寸、重量,让其符合相关标准,其步骤有以下几点:(1)做好相关数据的勘探工作,勘探主要包括地表冻胀量、水平冻胀力以及冻深等。(2)计算挡土墙荷载量,以确保挡土墙的稳定。
(3)根据计算结果,按照相关标准,开展挡土墙设计工作。
2.3挡土墙的排水措施
在整个挡土墙建设过程中,都要注重排水工作,确保挡土墙的稳定性,因此,在设计时,应当结合周边环境进行详细规划。挡土墙的排水主要涉及两个方面,即墙身排水和地面排水。墙身排水不仅要排除地下水,还要排除墙后积水,在设计时,可以通过墙体坡度进行排水,也可以设计泄水孔,达到排水的效果。地面排水的方法相对较多,其方法包括地面排水沟、截引地表水和地面水下渗等方法,还可以设置铺砌层增加排水效果。
3水利工程中挡土墙设计应注意的问题
3.1土压力计算
在实际工程应用中,挡土墙的压力计算理论主要有库仑理论和朗肯理论。在进行挡土墙压力计算时,可以假设墙背和填土之间的摩擦力为零,若计算出的主动土压力会偏大,根据这一压力设计出的挡土墙,其安全性会更好,能够有效地起到挡土作用。若计算出的主动土压力偏小,根据这一压力设计的挡土墙,其能够承受压力偏小,挡土墙就失去了保护土体的设计初衷。
此外,这库仑理论和朗肯理论还指出了墙内受力规律,即摩擦角、墙背倾斜角以及填土表面倾角越大,产生的主动土的压力越大,反之则越小。这表明,倾斜式挡土墙的主动土压力最小,相反,俯倾式挡土墙最大。因此,在选择墙体时要结合实际需要,选择恰当的挡土墙形式。
3.2挡土墙的构造质量
挡土墙的构造质量直接关系到墙体的稳定性,挡土墙设计时,忽略挡土墙的构造,会降低墙体的稳定性,从而出现挡土墙失稳、坍塌等现象,对水利工程产生不良影响。设计挡土墙的构造时,需要考虑墙体高度以及墙后土压力,同时还要分析地基的伸缩性,了解因温度的变化而引起的混凝土收缩性变化,避免产生裂缝现象,必要时,可以设置伸缩缝和沉降缝。通常情况下,挡土墙的前后存在较大的水位差,使得整个墙体承受的压力不均衡,从而影响墙体的稳定性,因此,在设计时,墙体上应当建造的排水孔,有效排除墙后水和地下水,降低挡土墙后的水压力,增强墙体的安全性,同时,还需要设计一定的反滤体,确保排水孔畅通。设计重力式挡土墙时,要确保含水量不超过相应标准,必要时,可以设置防水层,防止水对墙体的侵入,避免因含水量过高引起墙体松软,达到提升土墙质量的效果。
3.3挡土墙工程具有不确定性
挡土墙直接关系到人们的生产生活,若挡土墙出现质量问题,发生墙体倒塌,不能起到应有的保护效果,则会极大的影响人们的正常生活。但是,挡土墙是一种隐蔽工程,大部分挡土墙工程都是永久性的,其施工质量在施工结束后是难以检测的。所以,在设计挡土墙时,要充分考虑挡土墙的安全可靠性,确保其质量符合要求,让挡土墙具有持续的保护作用。挡土墙的使用寿命会受到外部因素影响,如地震、火灾等,这些因素都会影响到挡土墙的稳定性。因此,在进行水利工程挡土墙设计时,要考虑挡土墙的时效性,考虑施工的不确定性,适当增加挡土墙的安全储备。
3.4施工企业应该加强施工管理
在挡土墙的施工过程中, 还应该对施工人员进行严格的控制和管理。施工单位在施工前应该提高对施工人员的筛选, 保证施工队伍的整体技术水平。对于施工材料的监管人员, 应该提高监管, 保证材料的质量。另外施工人员在整个施工过程中应该严格根据施工方案执行, 必要时需要配合设计师, 解决实际施工中存在的问题, 通过控制细节, 最大程度发挥挡土墙的防护作用, 从而提高建设施工方的经济效益。
4结语
综上所述,挡土墙在水利工程建设中,起着非常重要的作用,挡土墙的稳定性安全性,能够直接影响到水利工程的质量,因此,应当科学合理的设计挡土墙,一方面可以提高挡土墙质量,另一方面,还可以降低施工成本,增强工程建设的美观。
参考文献
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