水利工程擋土墻設(shè)計(jì)常見問題及對策

水利工程擋土墻設(shè)計(jì)常見問題及對策摘要：水利工程建設(shè)過程中，設(shè)計(jì)和施工歷來都是項(xiàng)目建設(shè)團(tuán)隊(duì)關(guān)注的重點(diǎn)。如何結(jié)合項(xiàng)目區(qū)實(shí)際情況進(jìn)行擋土墻設(shè)計(jì)并有效運(yùn)用常見類型的擋土墻，是有效確保水利工程整體設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵。基于此，本文簡要分析了水利工程擋土墻設(shè)計(jì)過程中需要注意的事項(xiàng)，并對擋土墻設(shè)計(jì)中的常見問題以及解決這些問題的對策進(jìn)行了探討，以供同行參考。關(guān)鍵詞：水利工程；擋土墻；常見問題；對策擋土墻概述1.1擋土墻擋土墻具有防止土體坍塌的作用。水利工程擋土墻的設(shè)計(jì)主要是為了維持土壓力測的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。擋土墻主要由墻頂、墻背、墻面、墻趾和基底構(gòu)成。擋土墻的結(jié)構(gòu)較為簡單、施工方便、占地面積較小且工程造價低，所以在水利工程建設(shè)中，擋土墻有著廣泛應(yīng)用。1.2水利工程擋土墻的常見類型擋士墻除可按結(jié)構(gòu)型式劃分為重力式、懸臂式、扶壁式、空腹式等類型，又可按材質(zhì)分為磚砌、塊石、混凝土和鋼筋混凝土等類型。實(shí)際選用時應(yīng)根據(jù)工程需要、土質(zhì)情況、材料供應(yīng)、施工技術(shù)及造價等因素綜合確定。水利工程擋土墻設(shè)計(jì)要點(diǎn)2.1土壓力計(jì)算水利工程中，計(jì)算擋土墻壓力的理論主要包括庫侖理論及朗肯理論。計(jì)算擋土墻壓力時，可假定擋土墻與回填土之間的摩擦力為零，計(jì)算結(jié)果若顯示主動土壓力過大時，則可根據(jù)此壓力設(shè)計(jì)擋土墻，以有效保證擋土墻的安全性能，當(dāng)計(jì)算結(jié)果顯示主動土壓力較小時，若依然根據(jù)此壓力進(jìn)行設(shè)計(jì)，擋土墻就會失去保護(hù)土體的設(shè)計(jì)初衷。其次，庫侖理論及朗肯理論還明確指出了墻體內(nèi)的受力規(guī)律，當(dāng)摩擦角、墻體后壁的傾角和填土表面的傾角較大時，產(chǎn)生的主動土壓力也會越大，反之主動土壓力則會越小。2.2穩(wěn)定性驗(yàn)算擋土墻的穩(wěn)定性驗(yàn)算包括抗傾覆驗(yàn)算和抗滑移驗(yàn)算。擋土墻的截面尺寸一般按試算法確定，即先根據(jù)擋土墻的工程地質(zhì)、填土性質(zhì)以及墻身材料和施工條件等憑經(jīng)驗(yàn)初步擬定截面尺寸，然后進(jìn)行驗(yàn)算并不斷修改截面尺寸以符合驗(yàn)算要求。特別需要注意的是在軟弱地基上傾覆時,墻趾可能陷入地基中，力矩中心點(diǎn)內(nèi)移，導(dǎo)致抗傾覆安全系數(shù)降低，有時甚至?xí)貓A弧滑動而發(fā)生整體破壞。因此，驗(yàn)算時應(yīng)注意土的壓縮性。擋土墻的破壞，絕大多數(shù)為傾覆破壞所致，這說明在抗滑移方面一般應(yīng)預(yù)留較大的安全儲備空間。2.3基底壓力驗(yàn)算擋土墻在自重及土壓力的垂直分力作用下，基底壓力按線性分布計(jì)算。其驗(yàn)算方法及要求與天然地基淺基礎(chǔ)驗(yàn)算方法相同。擋土墻的基底壓力應(yīng)小于地基承載力，否則地基將喪失穩(wěn)定性而產(chǎn)生整體滑動。擋土墻基底常屬偏心受壓情況，既要求墻底平均壓力小于地基承載力，且墻底邊緣最大壓力不大于1.2，同時要求偏心距不大于b/4（b為擋土墻的墻身寬度）。當(dāng)擋土墻地基為特殊地基（如濕陷性黃土、膨脹土等）時，擋土墻基底還應(yīng)按相應(yīng)有關(guān)規(guī)范進(jìn)行加固處理。水利工程擋土墻設(shè)計(jì)常見問題3.1凍脹問題在寒冷地區(qū)，凍土層的凍脹破壞是擋土墻產(chǎn)生破壞的主要原因,這種破壞多發(fā)生在冬春交替的融化期。擋土墻的斷面尺寸多是按非凍脹土理論設(shè)計(jì)的,但是當(dāng)墻后水平凍脹力遠(yuǎn)大于非凍脹土壓力時，擋土墻將失去穩(wěn)定。對于土基，擋土墻基礎(chǔ)置于凍土層以下,過大的水平凍脹力將使擋土墻的前趾給予地基的壓應(yīng)力過大，地基應(yīng)力大小比超過允許值，導(dǎo)致不均勻沉陷前傾變位，這種破壞對于淺基擋土墻更為明顯。于巖基,水平凍脹力的傾覆力矩大于抗傾力矩，從而導(dǎo)致墻體沉陷前傾變位。所以，設(shè)計(jì)過程中必須充分考慮凍脹對墻體產(chǎn)生的影響。3.2排水問題由于地表水流入填土中使填土的抗剪強(qiáng)度降低，并產(chǎn)生水壓力作用，易對擋土墻產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性破壞。資料顯示，擋土墻后沒有采取排水措施或者是排水措施失效，是擋土墻倒塌的主要原因之一。擋土墻的排水處理是否得當(dāng)，直接影響到擋土墻的安全及使用效果。因此，擋土墻應(yīng)設(shè)置排水設(shè)施，以疏干墻后坡料中的水分，防止地表水下滲造成墻后積水，從而使墻身免受額外的靜水壓力。3.3分縫和止水問題擋土墻沉降縫是指擋土墻砌體縱向相隔一定距離內(nèi)，為防止因地基不均勻沉陷而引起墻身開裂所設(shè)置的豎向縫隙，應(yīng)根據(jù)地基地質(zhì)條件及墻高、墻身斷面的變化情況而設(shè)置。當(dāng)?shù)鼗两?、外界溫度差過大、擋土墻的基礎(chǔ)發(fā)生巖性變化時，墻體就會出現(xiàn)縫隙漏水問題。一旦發(fā)生縫隙漏水，擋土墻的內(nèi)部結(jié)構(gòu)將會隨著時間推移產(chǎn)生明顯的侵蝕破壞，嚴(yán)重危及墻體的結(jié)構(gòu)安全。應(yīng)對常見問題的方法4.1凍脹問題處理對策為有效解決墻體凍脹問題，設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格按照非凍脹土理論設(shè)計(jì)擋土墻的斷面尺寸，所以，設(shè)計(jì)人員應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目所在地的實(shí)際情況，綜合分析、細(xì)化設(shè)計(jì)擋土墻的尺寸及基礎(chǔ)重量，以確保擋土墻的高度可以在選擇過程中有效地確定荷載參數(shù)，以提升水利工程設(shè)計(jì)的總體有效性。在計(jì)算出相關(guān)的載荷數(shù)據(jù)之后，則需進(jìn)一步確定水利工程項(xiàng)目的凍深參數(shù)，并測定地表凍脹土量的等級，重點(diǎn)分析水平凍脹力的最大單位標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，但直到目前為止，并沒有一個理論可以有效解決水平凍脹問題，也無法計(jì)算擋土墻的水平凍脹壓力，所以，若要保證擋土墻的安全性，防止凍脹問題，設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)綜合考慮現(xiàn)場的施工條件，減少凍脹力。研究發(fā)現(xiàn)，減少墻后回填土的含水量，可有效降低凍害可能性。4.2排水設(shè)計(jì)優(yōu)化方案若擋土墻不在防滲范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)過程中，可在墻身設(shè)計(jì)一定數(shù)量的排水孔，以有效降低墻后的凈水壓力，保證墻后積水及時排除。此外，也可適當(dāng)增加填土的強(qiáng)度指標(biāo)，而粘性土就可在一定程度上降低墻身的壓力。設(shè)計(jì)排水孔時，則需考慮墻體的高度，一般而言，需在墻體內(nèi)布設(shè)2排排水孔，同時排水孔的豎向距離及水平距離均不得超過3cm且排水孔直徑不得大于8cm小于5cm,最低一排的排水孔離基礎(chǔ)的距離不得低于30cm,與此同時，也可在墻后的進(jìn)水口設(shè)置反濾，以有效防止排水帶走墻后填土，確保擋土墻的穩(wěn)定性。4.3分縫和止水應(yīng)對措施為有效解決墻體分裂、止水問題，設(shè)計(jì)過程中，可在擋土墻的長度方向設(shè)計(jì)沉降縫及伸縮縫，這樣則可有效預(yù)防沉降及裂縫問題。若項(xiàng)目所在地的地基基礎(chǔ)為軟土地基且分段長度在20m左右，那么就必須保證設(shè)計(jì)的漿砌石擋土墻的長度不超過10m。針對于擋土墻的分縫問題，則需根據(jù)擋土墻的長度方向考慮分縫情況，首先，在設(shè)計(jì)擋土墻的平面及立面時，需在突變點(diǎn)設(shè)計(jì)沉降縫；其次，當(dāng)擋土墻基礎(chǔ)發(fā)生巖性變化時，則需在變化地點(diǎn)設(shè)計(jì)沉降縫。通常而言，分縫的設(shè)計(jì)寬度不宜超過2.5cm,同時還需在分縫內(nèi)嵌入瀝青材料或者填充泡沫板，以有效避免填料流失。在以往的施工中，當(dāng)閉孔泡沫受到外力擠壓時，其就會變形，所以我們經(jīng)常會使用瀝青填充材料。如果該項(xiàng)目明確要求防滲，則需在分縫墻內(nèi)設(shè)計(jì)垂向止水，此時，垂向止就會與墻面底部的縫隙間的水形成一個相對完整的封閉系統(tǒng)。5.結(jié)束語綜上所述，擋土墻的結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、占地面積小且工程造價低，所以，在設(shè)計(jì)水利工程擋土墻的過程中，應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，針對于不同問題均應(yīng)構(gòu)建系統(tǒng)的、有效的處理方法，只有這樣，才能有效保證水利工程擋土墻的整體穩(wěn)定性，只有全面控制擋土墻設(shè)計(jì)中的相關(guān)問題，才能有效提升水利工程的整體施工質(zhì)量，確保水利工程項(xiàng)目建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。參考文獻(xiàn)：胡建躍.水利工程擋土墻設(shè)計(jì)常見問題分析[J].新材料新裝飾,2017,(8)：425-426.鄭彥科，徐明.淺析水利工程擋土墻的設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].城市建筑理論研究,2016(32):45-60.韓超，李輝.水工擋土墻設(shè)計(jì)、計(jì)算