潘四明
鄂州市洋澜湖电排站 湖北鄂州 436000
摘要：在水利工程规划设计中，经常出现建筑场地起伏不平或者高差较大的状况，挡土墙的应用就可以在有效地减少造价成本的基础上保持土地平整、使建筑场地的美观实用。本文阐述了实际应用中的几种主要挡土墙形式；在分析挡土墙的几种形式的基础上，进一步探索了应注意的问题，希冀对以后工程中出现的类似问题提供参考和借鉴。
关键词：水利工程；挡土墙；设计
0引 言
所谓的挡土墙是为了巩固人工开挖形成的高陡边坡、防止滑坡体前缘再次滑动、避免固体废弃物堆积体被冲蚀而出现滑塌崩塌而修建的挡土工程。近年来，挡土墙被广泛应用于各行业坡地工程建筑中，尤其在各大水利水电工程中，挡土墙的应用愈加频繁，其应用设计方案选择也至关重要。
1挡土墙的设置形式
1.1重力式挡土墙
作为一种常用的挡土墙形式，重力式挡土墙主要依靠自身的重力来保证挡土墙在土体侧压力作用下的稳定性。它具有体积和重量大的特点；在软弱地基上修建重力式挡土墙时往往受到承载力的限制。
依据墙背的坡度，可以将重力式挡土墙分为倾斜式挡土墙、俯倾式挡土墙、直立式挡土墙三种类型。对于直立式和俯倾式挡土墙来说，其优点是填土简单；相比之下，倾斜式挡土墙护坡功能强大，但其墙后填土比较困难。
如果挡土墙墙体太高，就意味着需要使用大量的材料来保持墙体的稳定性；这种情况下，使用重力式挡土墙就不经济。所以，在一般情况下，重力式挡土墙的墙高应低于5m，底宽约为墙高的 1/2～1/3，顶宽则应不小于 0.5m。
1.2悬臂式挡土墙
作为轻型结构的悬臂式挡土墙，其主要特点是依靠底板的填土重量来维持稳定性。这类挡土墙墙体具备结构简单、施工方便的特点，比较适应于较松软的地基。
悬臂式挡土墙的构成主要包括底板和立板，其材料主要是钢筋混凝土，通过在墙内设置钢筋，挡土墙能够承受较大的拉应力。立板主要承受墙后的土压力与静水压力；底板分为内底板和外底板两部分，可以承受板自重、板上填土重、渗透压力、地下水浮托力及地基反力等荷载，都是以立板底部为固定端的悬臂板。
在设计计算时，为达到增加挡土墙的抗滑、抗倾覆能力的效果，一般要求悬臂式挡土墙的底板伸入墙内的宽度是墙外的 1.5～2倍。
1.3扶壁式挡土墙
与悬臂式挡土墙相同，扶臂式挡土墙也是属于轻型的结构，通过依靠底板的填土，使用钢筋混凝土的材料来实现稳定性。
扶壁式挡土墙因其能够增加抗滑和抗倾覆能力的特征，主要被应用于重要的大型土建工程中。相较于悬臂式挡土墙，当墙体较高时（一般超过10m），立壁下部的弯矩很大，此时若用悬臂式挡土墙会导致材料用量增多，影响投资成本，而扶壁式的挡土墙可以承受较大的压力，选择它经济划算。
扶壁式挡土墙在进行设计时，为了计算更为精确，可将墙身及墙踵作为三边固定的板进行计算。
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及安全性与挡土墙的埋置深度、施工材料、工程环境及应对方法的选择等都密切相关。
埋置深度是重力式挡土墙设计过程中非常重要的一环，要求设计人员根据不同的基底，因地制宜地做好埋置深度的设计和计算工作：如果基底是岩石，要做好地表水侵蚀重力式挡土墙的预防工作，在基底施工前，清除全部非岩石层并做好地面排水工作；如果基底的土壤比较软，则意味着基底存有大量水分，这时就要做好桩基加固工作；如果基底层是土层，要求埋置深度应不小于1m，同时要求适当地在基底进行砂石垫层处理。
基坑开挖完成后，要进行相关的施工准备工作。要建立健全质量管理体系，要做好砂浆的质量把控工作；砂浆质量对砌筑强度具有关键性的影响，尤其是在冬季寒冷气候条件下进行施工时。（1）要保证砂浆配合比符合相关规范要求；（2）要关注砂浆的流动性和稠度是否满足要求；（3）要保证砂浆搅拌充分均匀，实现石块之间灰缝的填充密实无间。
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需要注意的是，当基坑填筑达到设计标高时，要及时进行挡土墙施工工作。这是因为一旦基坑挖好后，如果不尽快施工，基坑长时间暴露，会大大降低基底的承载能力。
2.2挡土墙的冻胀设计
当温度过低时，土壤中的水分子就会发生冻结直至凝结成冰，随后体积增大，从而导致土体膨胀、地面不均匀现象，严重影响挡土墙的安全稳定和功效发挥；这就要求我们必须注意冻胀环境下水利工程中挡土墙的设计工作。在易冻胀地区，对挡土墙的尺寸、重量设计必须严格遵守规范。首先，必须做好工程项目地区冻深、计算点地表冻胀量、最大单位水平冻胀力标准值的勘探工作；其次，要明确墙体结构的稳定性，根据挡土墙的高度选择计算荷载；最后，要严格按照计算结果开展冻胀条件下挡土墙的设计工作。
2.3挡土墙在水利工程中的排水措施
排水贯穿于挡土墙生命期全过程。相比其它建筑工程，水利水电工程中挡土墙的排水更为重要，在设计前要根据其周边环境进行详细规划。
水利水电工程中挡土墙排水系统的设置主要涉及两个方面，墙身排水和地面排水。对于墙身排水，主要是从排出墙后积水和地下水方面着手，其系统设置的设计重点在于安装坡度、安装位置以及泄水孔的孔眼大小；对于地面排水，可以采用的方法比较多，例如地面排水沟、截引地表水和地面水下渗等方法，如有需要，还可以在以上方法的基础上设置铺砌层。
3 水利工程中挡土墙设计应注意的问题
3.1 土压力计算理论影响挡土墙细部形态
在目前的实际工程应用中，挡土墙的压力计算理论主要有库仑理论和朗肯理论。依据土压力计算理论，假定墙背和填土之间的摩擦力不存在，即墙摩擦角为零，得出的数据结果导致主动土压力偏大，据此设计的挡土墙其安全性可大幅提高。如果主动土压力计算偏小，就意味着设计的墙体将无法承受原本更大的土压力，挡土墙就失去了保护土体的设计初衷。
此外，这两个理论还指出了挡土墙内各种受力因素的作用规律：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。这就意味着，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，在选择墙体时务必要充分考虑挡土墙细部形态的设计。
3.2 挡土墙的构造质量影响挡土墙功能
挡土墙的构造质量与墙体的稳定性密不可分，一旦忽略挡土墙的构造，很容易造成挡土墙失稳、坍塌等事故。
首先，考虑到墙高和墙后的土压力以及地基的伸缩性差异，为了防止因混凝土的收缩和温度变化产生裂缝现象，避免墙体发生松懈、倒塌等危险事故，需要设置伸缩缝和沉降缝。其次，挡土墙的前后存在较大的水位差，为了避免其给整个墙体带来不平衡的压力而加剧墙体的不稳定，必须在墙体上建造适当的排水孔，使得墙后水和地下水顺利排出，从而降低挡土墙后的水压力，增强墙体的安全性；为了防止排水孔出现阻塞，应设置一定的反滤体。对于重力式挡土墙，在施工时要谨慎选择含水量，并且要设置一定的防水层，防止含水量过高导致墙体松软，影响挡土墙的质量和效能。
3.3 挡土墙工程具有不确定性
挡土墙与人们的生产生活息息相关，一旦出现问题，其消极影响不堪设想。然而，作为一种隐蔽工程，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。因此，我们能做的，就是在设计过程中，充分考虑各种类型挡土墙的施工可行性及其施工质量的安全可靠性。
挡土墙随着使用时间的延长，尤其是在地震、水灾等外部载荷的作用下，其稳定性必然减弱。所以，在进行水利工程挡土墙设计时，必须考虑挡土墙的时效性；对于采用砌石挡土墙的，必须考虑施工的不确定性，适当增加挡土墙的安全储备。
4 结束语
在水利工程建设中，挡土墙的合理设置不但可以有效提升工程建设整体的美观性，还能够实现节约施工成本、减少工程造价，这对我国经济建设和人民生命财产安全都具有重要意义。在挡土墙的应用设计过程中，要求水利水电事业工作者依据项目环境需求，因地制宜地选择挡土墙结构型式，确保挡土墙设计和施工质量。
参考文献：
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作者简介：
潘四明，1958年8月出身，1987年1月毕业于武汉水利电力学院，大专学历，现为鄂州市洋澜湖电排站工程师，负责技术管理工作。
论文作者:潘四明
论文发表刊物:《基层建设》2015年23期供稿
论文发表时间:2016/4/5
标签：挡土墙论文; 墙体论文; 重力论文; 悬臂论文; 压力论文; 水利工程论文; 基底论文; 《基层建设》2015年23期供稿论文;