陶信宇 何臻峰 王晓东
武义县水利水电勘测设计有限公司
摘要：:近几年来，我国的经济水平逐渐提高，水利工程建设也随之得到比较快速的发展，水利工程挡土墙的安全是水利工程中的一项重要工作。在水利工程中挡土墙的应用比较多，挡土墙的运用与整个工程的安全性有关联。如果挡土墙的设计存在有缺陷，会产生比较严重的后果。本文通过对水利工程在挡土墙设计中经常遇到的问题进行了研究和分析，提出了几点相应的设计建议，希望对水利工程相关行业和员工有所借鉴。
关键词：水利工程；挡土墙设计；常遇问题
引言
工程建设的质量直接关系到国家的经济建设和国民经济的可持续发展，特别是水利工程与人们的生活息息相关。近年来,中国市场经济发展迅速,开始大兴水利工程的建设,但在水利工程中,任然存在许多人为或自然原因所造成的质量问题,如设计合理,环境微小波动,操作的细微差别,使用材料存在的细微差别和机械设备的正常磨损等等,这些问题的存在可以在一定程度上威胁到水利工程的挡土墙，导致相关的质量事故发生，严重时会对国家和人民的生命财产安全构成威胁。在此情况下，水利工程中挡土墙的优化设计凸显的越来越重要，因此，挡土墙设计中需要解决设计中的常见问题，合理进行设计，从根本上消除了水利工程挡土墙存在的质量缺陷问题。
1.水工挡土墙的分类
水利工程中的挡土墙是被用来防止土体坍塌滑落，承受塌落土体的一种当涂建筑物，按照水利工程中挡土墙的设计规范，可以将挡土墙分为以下几类:在水利水电工程建设和维护过程中使用和构建的挡土建筑物称为临时性水利工程挡土墙；在水利水电工程应用期间长期进行使用的当涂建筑物成为永久性水利工程挡土墙；为了减少砌工砌筑量，将墙背建造成折线形的重力式挡土建筑物被称为半重力式挡土墙；在临土侧倾斜连续性拱圈所组成的空箱式当涂建筑物被称为连拱式挡土墙；由墙体和底板所组成的挡土墙，主要依靠自身的重量维持稳定的建筑物，其被称为重力式挡土墙;在挡土墙的背部设有减荷台的重力式挡土建筑物称为衡重式挡土墙。利用板桩来挡土，依靠其自身锚固力或者是设计有冒梁，拉杆以及固定在可靠地基上面的锚碇墙来维持稳定的挡土建筑物又被称为板桩式挡土墙；由底板、固定在底板上的扶壁和直墙所构成的，主要依靠底板的填土重量来维持自身稳定的挡土建筑物称为扶壁式挡土墙。由底板以及固定在底板上面的悬臂式直墙所构成的，主要依靠底板的填土重量来保持结构的稳定性的挡土建筑物成为悬臂式挡土墙;由底板、顶板和垂直墙组成空箱状，依靠箱内充水或者填土的重量维持稳定的挡土建筑物称为空盒挡土墙，通过采用板肋式、格架式或桩式墙结构挡土，依靠其固定在岩石上或者可靠的地基上的锚杆维持稳定的挡土建筑物称为锚杆式挡土墙。
2.水工挡土墙的选用
在对挡土墙进行设计时,需要在设计之前对该地区的地质进行勘探,然后根据相关工程的建设需要,材料供应、土壤条件，施工成本和施工技术形式等因素,合理选择不同形式的水利工程挡土墙,尽量在保证安全的前提下,控制工程造价。下面将介绍集中水利工程挡土墙的选择。
2.1 重力式挡土墙
根据墙体自身的重量和上部的填土保持其稳定性，体积会伴随高度的增加而变大。重力式挡土墙一般都建筑成简单的梯形，在建造时可以采用片石，混凝土等对整体进行浇筑，或以片石、混凝土预制砌块、块石等材料作为砌体进行建造挡土墙。在我国工程不同的建设中重力式挡土墙得到了广泛的应用，在水利建设中也发挥了重要作用。重力式挡土墙具有就地取材，经济效果好，施工方便等多种优点，但是也存在自身维持平衡体积，重量较大，往往在软基地上不能承受其的重量等缺点。但是，如果地基比较良好，存在有可以使用的石材，挡土墙高度不大的情况时，应首要选择重力挡土墙来控制成本。
2.2 扶壁式挡土墙
扶壁式挡土墙是一种由钢筋混凝土构建的薄壁式挡土墙,其主要特点是结构简单、方便施工、墙体断面很小,质量很轻,可以更好的发挥材料的强度特性,并能适应低承载力的地基。适用于缺乏石材和多发地震的地区。一般在设计挡土墙的高度比较大时需要减少土方工程量、占地所需面积和断面尺寸。踵板上的土体能有效地抵抗倾覆和滑动，竖版和扶壁可以共同承受土压力所产生的弯矩和剪力，与悬臂式挡土墙相比，比较好的地方是可以有效防止边坡滑移。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆扶壁挡土墙是一种将预制挡板与嵌在基础混凝土中的钢板焊接在一起，然后在其内部填土的中挡土墙形式。建立扶壁式挡土墙时，需要配置钢筋承受部分的拉力使之与底板上的填土重量平衡，同时对面板与底板交接处的压力，土体的压力水平，面板之间的拉力进行平衡。为了有效地增加面板的刚度，需要对其进行增厚，使其可以承受更大的压力。
3.挡土墙的设计需要注意的问题
3.1 抗渗和排水问题
水利工程的挡土墙对抗流的要求较高，从古至今大多的洪涝灾害都是因为水利工程的挡土墙的渗漏引起的，古人说“千里之堤，毁于蚁穴 ”，说明了这一点。所以，在水利工程建设中的防渗和排水质量直接关系到人民的根本利益。根据GB 50287-99的规定，对土地基挡土墙基底的防渗稳定性进行判别。考虑到在挡土墙内设置的排水孔及防渗帷幕可以有效降低渗透压力的作用，可采用全截面线性分布法计算水利工程的基地渗透压力。在水工建筑物中属于防水段的挡土墙，应计算墙后侧向渗流。当挡土墙后的地下水水位高于墙前的水位时，应检查挡土墙底板的防渗稳定性，并采取必要的防渗和排水措施。此外，由于地基的小均匀沉降，会引起挡土墙开裂，因此，根据相应的地基和地质条件，合理对墙体的高度和下沉程度进行设计。为了防止砌体开裂由于温度变化和收缩而有裂缝产生，需要有相应的伸缩缝应设置。在设计的过程中可以把沉降缝和伸缩缝设置在一起,并使用沥青木板或沥青麻丝大队缝隙进行填充，当填隙小时可以直接使用砂浆或水泥填料进行填充。
3.2 抗滑稳定问题
挡土墙损坏的主要原因之一是挡土墙整体出现滑移。在水流从上游渗流到下游的过程中，下游的地表会出现隆起，沙粒涌出，整块土壤都被抬升，而且由于土壤的移动，水利工程挡土墙也会被破坏。因此，在设计中应对其进行全面评估，并采取科学合理的措施防止滑移现象的出现。
3.3地基的埋深多少问题
水利工程地基的埋置深度需要依据地基需要承载力的大小、地形的水文情况和地基的侵蚀深度等多方面因素科学合理设计。
3.4水利工程挡土墙的抗浮力问题
水利工程的挡土墙在一定程度基础上会因为流水以及地基作用所产生的浮力而出现破坏情况根据阿基米德原理，墙内排出的水的重量即为墙受到的浮力大小[1]。由于挡土墙的墙前与墙后存在水位差，所以，在具体计算挡土墙地基所受到的浮力大小时，需要把挡土墙的墙前后的平均水深作为计算浮力的依据。
4 水工挡土墙中新材料的应用
随着科学技术的发展，近年来国内外出现了许多新型挡土墙材料，在溢水孔砖挡土墙和后垂直式挡土墙，使挡土墙在生态系统性当面得到了进一步的发展[2]。生态价值观念逐渐变得越来越受欢迎，这一定会使得生态水利工程挡土墙的应用越来越广泛，逐渐成为水利工程挡土墙的主要类型之一[3]。
5.结语
挡土墙是水利工程的重要组成部分之一，挡土墙在水利工程中得到广泛应用。水利工程中设计挡土墙时应详细勘测和分析来确定挡土墙的形式尺寸,通过理论计算土压力,并检查,采取可行的措施,解决水利工程挡土墙常见的问题,设计科学合理的挡土墙,确保挡土墙的安全性。
参考文献：
[1]姚宝呈.谈水利工程中挡土墙的设计应用[D],四川水泥，2014, 07:245.
[2]均杨广庆加筋挡土墙合理设计方法的探讨,长江科学院院报. 2014,03;11-18.
[3]谌洪烨.论水利工程挡土墙的设计D河南水利与南水北调，2013,16; 44-45.
论文作者:陶信宇,何臻峰,王晓东
论文发表刊物:《防护工程》2018年第14期
论文发表时间:2018/10/18
标签：挡土墙论文; 水利工程论文; 底板论文; 地基论文; 重力论文; 土建论文; 重量论文; 《防护工程》2018年第14期论文;