浅谈水工挡土墙在工程设计中的应用_挡土墙伸缩缝

时间：2019-04-17 03:24:32　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：挡土墙是水利工程的重要部位，特别是中小型灌区建筑物，其进出口挡土墙工程量一般占全部工程量的30％～5O%左右。所以，搞好水工挡土墙的设计与施工，对于建筑物技术上的可行，经济上的合理，以及工程运行安全，都有非常重要的意义。本文介绍了挡土墙的设计，对水工挡土墙的结构选型、材料选型以及对影响挡土墙安全性的各种因素进行了分析，提出挡土墙无论从选型还是在具体设计或施工中部要贯穿安全、经济、合理的原则。
　　关键词：挡土墙；选型；设计
　　1．挡土墙的分类
　　挡土墙的分类方法较多，一般以结构形式的分类为主，可分为重力式、悬臂式、扶壁式、加筋土式、板桩和锚定板式和其他形式。
　　挡土墙是靠墙身自重来维持挡土墙在土压力作用下的稳定的，它具有形式简单，施工方便，可就地取材，适应性强等特点，因而应用十分广泛。
　　根据墙背倾角的不同，挡土墙又可细分为仰斜式、竖直式、衡重式、俯斜式和凸形等几种，每种的墙面或墙背有一定的坡度要求，特点各异。
　　仰斜墙背所受主动土压力最小，故墙身断面较经济；俯斜墙背所受土压力较大，通常在地面横坡陡峻时采用，可凭借陡直的墙面以减少墙高；俯斜墙背可做成台阶形，以增加墙背与填土间的摩擦力。竖直墙背的特点则介于仰斜墙背和俯斜墙背之间；凸形折线墙背由仰斜墙背演变而成，主要为减少上部的断面尺寸：衡重墙背在上下墙间设有衡重台，利用其上填土的重力使全墙重心后移，增加了墙身的稳定。
　　2 挡土墙型式的选用
　　挡土墙除可按结构型式划分为重力式、悬臂式、扶壁式等外，又可按材料的选用分为砖砌、块石、混凝土和钢筋混凝土等几种。实际情况中的选用应根据工程需要、土质情况、材料供应、施工技术及造价等因素合理选择。
　　2．1重力式挡土墙
　　重力式挡土墙一般由块石砌筑，它靠自身的重力来抵抗土压力。由于其结构简单、施工方便，取材容易而得到广泛应用。根据墙背倾角的不同，重力式挡土墙可分为仰斜、竖直和俯斜三种形式。按主动土压力大小，重力式挡土墙要优先选用仰斜式，竖直式次之，俯斜式少用。仰斜式墙后填土较困难，用于护坡时比较合理，墙背竖直或俯斜式用于填方较方便。重力式挡土墙的顶宽不宜小于500mm，底宽约为墙高的1／2～1／3，墙高较小且填土质量好的墙，初算时可取墙高的1／3。为了减少墙身材料，墙体在地面以下部分可做成台阶式，以增加墙体抗倾覆的稳定性。墙底埋深应不小于500mm，同时应满足防冲刷要求，为了增大墙底抗滑能力，基底可做成逆坡。重力式挡土墙的缺点是当墙高超过5m时，要保证其稳定性，势必造成很大的体量，材料用量较多，不太经济。
　　2．2悬臂式和扶壁式挡土墙
　　悬臂式和扶壁式挡土墙在设计计算时，为了使挡土墙产生很好的抗倾覆和抗滑移效果，底板伸入墙内的宽度应大于墙外的宽度，其合理的宽度应是墙外宽度的1．5～2倍。墙壁及底板的受力计算可根据混凝土结构原理进行。当墙高大于10m时，为了减小造价，必须沿墙身纵向，每隔一定距离(一般为墙高的O．3～0．6倍)设置一道扶壁。扶壁底部伸入土中宽度可取为墙高的1／3较为合理、经济。在进行扶壁式挡土墙设计时，可将墙身及墙踵作为三边固定的板，进行计算较为正确。
　　3 地基处理
　　3.1 地基处理目的
　　所谓人工地基处理，指的是采取人工的措施进行加固的地基，譬如采取桩基、沉井等刚性基础，以及采取换土、深层搅拌等加固方法的柔性地基。进行水工挡土墙地基处理的过程中，往往出现结构倾斜和歪斜等现象，不仅影响地基的正常使用，还可能因地基处理污染到地表水和地下水或对周边已有建筑物造成损坏，一套好的地基处理方案，能够满足挡土墙的结构安全，还能够有效防止震动对周围环境的噪音污染。一般来说，水工挡土墙地基处理的目的有三个：a．增加地基承受压力的性能：b．提高基地的稳定性，有效防止外来荷载对建筑物的损害c．减少有害沉降对地基的不良影响，另一方面还防止了地基的渗透变形。
　　3．2土质地基处理
　　土质地基是指疏松的砂性土或软弱粘性土地基。
　　3.2.1分析内容：
　　a．地基处理日的和要求。砂性士疏松问题或粘性土软弱问题的解决，满足挡土墙对地基承载力、稳定性等的需求。
　　b．地基条件。根据地基性质选择处理地基的具体方法，譬如强力夯实法适用于加固碎石土、砂性土、低饱和度粉土、湿陷性黄土、素填土、杂填土和工业废渣等地基。
　　c．材料。砂、碎石、素土和灰土等强度较高的材料。
　　d．机具来源。根据工程具体需求。
　　e．工程投资。根据工程具体情况进行预算。
　　3.2.2 强力夯实法
　　强力夯实法是采用一定重量的夯锤从高处自由落下，给地基以强大冲击力和振动，通过加密(使空气或气体排除)、固结(使水或流体排除)和预结变形(使各种颗粒成分在结构上重新排列)的作用，从而改善地基上的工程性质，使地基的渗透性、压缩性降低，密实度、承载力、稳定性得到提高，适陷性和液化可能性得以消除。
　　a．夯锤选择。100kN一400kN之间，落距10m～26.6m之间，具体根据吊车的吨位选择。
　　b．平均夯沉量。强力夯实的加固效果与与单点夯击与夯击次数息息相关，一般通过现场最佳夯击能试验确定，譬如以粘性土以及湿陷土最后两遍平均夯沉量不宜大于1.0～2.0cm，而砂性土一般不宜大于0.5～1.0cm。
　　c．有效处理深度。反映出地基处理效果的重要参数。要全面考虑锤重、落距、土质、地下水位埋藏深度、夯点差距、夯击遍数、每遍击数、间歇时间等强夯参数，主要根据现场试夯结果和当地已建工程的经验确定。目前一般采用外扩l～2排夯击点的方式。
　　d．地基强度检测确定。可采用现场静力触探、钻孔取样的试验，必要时通过现场荷载试验验证。其中施工后地基强度的增强需要一段时问，因此此法施工后的地基应该留置1O～3O天后再进行现场检测。
　　3.3 岩石地基处理
　　岩石地基在全风化带的颗粒处于一种松散的状态，因此要求根据挡土墙的受力条件和重要性进行适当处理。一般采用围结灌浆处理，可按梅花形或方格形布置，孔距、排距采取3～4m，孔深3～5m，并适当采取一些防止渗透破坏的加固措施。而弱风化状态的岩石地基，一般能够满足挡土墙的承载要求，因此只需对其中的裂缝进行相应的处理。至于岩石地基进行固结灌浆的各种设计参数，包括孔距、排距、孔深等，主要的依据是有关属于岩石地基的水闸工程的实践经验，其处理措施，也是根据上述经验提出的。最常见的方法是挖除断层破碎带的一部分，才赢混凝土回填，再根据工程具体需要布置适量的钢筋。
　　3．4其他地基处理
　　如果遇到溶洞、溶沟等地质结构，水工建筑物的选址应该尽量避开这些对地基整体稳定性有影响的地方：如果无法避免，则要综合根据所处的位置、大小、埋藏深度并结合当地的水文地质条件等分析处理，常见地基处理方法是挖填和压力灌浆等方法。
　　综上所述，搞好水工挡土墙设计，施工，不仅有重要的经济意义，还可延长工程使用寿命。因此，水利技术人员，都应全面总结设计、施工管理方面的经验，采取经济合理措施，以确保工程安全与效益。
　　参考文献
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　　[2]孙小丹，朱泊涛．宾格结构在堤防防护工程中的应用[J]．水利科技与经济，2011，17(11)：94—95．
　　[3]尉希成，周美玲．支挡结构设计手册(第二版)[M]．北京：中国建筑工业出版社，2004．
　　[4]水工挡土墙设计规范[S]

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