淺談水利工程中擋土墻的設計應用

張 軍

（四川水利職業技術學院工程勘察設計院，四川 成都 611830）

1 擋土墻概述

擋土墻主要功能就是擋土，即在水利工程中，為防止土體坍塌，需要修建相應的建筑物，讓土體保持原樣，這一建筑物就是擋土墻。擋土墻結果比較簡單，造價相對便宜，因此在水利工程中應用非常廣泛。擋土墻具有隱蔽性，施工結束后，其質量不容易檢查，然而，在實際生活當中，擋土墻起著比較重要的作用，若擋土墻出現問題，會極大的影響人們的生產生活。因此，在工程設計時，要充分考慮擋土墻的設計，確保擋土墻質量。

2 常用的擋土墻形式

2.1 重力式和半重力式擋土墻

重力式擋土墻施工方便，主要是通過自身的重力來承受土體坍塌力，結構相對簡單，而且其材料多為石塊和毛石，取材方便，因此，重力式擋土墻被廣泛使用。重力式擋土墻可分為俯斜、豎直和仰斜，仰斜式擋土墻在填土方面相對困難，護坡時常用仰斜式，俯斜式和豎直式填土相對容易。重力式擋土墻也有其不足之處，擋土墻過高時，為保證其質量和穩定，擋土墻的體量會設計得比較大，花費的材料相對較多，資金投入量比較大。

半重力式結構擋土墻多用于較高的墻體，這樣投入的材料較少，成本相對較低。通常情況下，半重力式結構擋土墻的材料多為混凝土，這樣修建的墻體相對較薄。

2.2 懸臂式與扶臂式擋土墻

在修建鋼筋混凝土擋土墻時，多采用懸臂式或扶壁式擋土墻，這類擋土墻屬于輕型結構，墻體混有鋼筋，墻身截面小，比較適合鋼筋混凝土擋土墻。懸臂式擋土墻使用于10 米以下，若超過10 米，則多用扶臂式擋土墻。

2.3 錨桿擋土墻

錨桿擋土墻的主要構成要素有地錨和墻板，墻板是由鋼筋混凝土砌成，比較牢固；地錨需要固定在土層上，讓土層分擔墻體壓力，從而達到墻體穩定的效果。

3 水利工程中擋土墻的設計應用

3.1 擋土墻的施工技術

在實際工程施工過程中，擋土墻整體的穩定性受諸多因素影響，主要有擋土墻的埋置深度、施工材料、工程環境等。

計算埋置深度是重力式擋土墻設計過程中的重要環節，設計人員需要結合基底的實際情況，因地制宜，計算出合理的埋置深度。若基底是巖石，則要做好地表水侵預防工作，在基底施工前，清除巖石，同時做好地面排水工作；若基底的土壤比較軟，則表明基底存有大量水分，需要做好樁基加固工作；若基底層是土層，設計的埋置深度應不小于1m，并在基底進行砂石墊層處理。

建設擋土墻時，要建立健全質量管理體系，設定好砂漿的質量監管標準，使得擋土墻的強度達標。擋土墻的施工時，為保證擋土墻質量，需做好以下幾點：（1）要保證砂漿配合比符合相關要求；（2）要關注砂漿的流動性，并確定稠度滿足要求；（3）確保砂漿攪拌均勻，石塊之間灰縫填充密實無間。

擋土墻施工時，還需要注意，基坑挖好后，要盡快進行擋土墻施工，以免長時間暴露基坑，引起基底的承載能力下降。

3.2 擋土墻的凍脹設計

在擋土墻設計時，需要考慮溫度的影響。當溫度過低時，土壤中的水分子就會凝結成冰，體積增大，從而引起土體膨脹、地面不均勻現象，這將降低擋土墻的安全穩定，降低工程質量，甚至影響到水利工程的正常施工。因此，在易凍脹地區設計擋土墻時，應慎重考慮擋土墻的尺寸、重量，讓其符合相關標準，其步驟有以下幾點：（1）做好相關數據的勘探工作，勘探主要包括地表凍脹量、水平凍脹力以及凍深等。（2）計算擋土墻荷載量，以確保擋土墻的穩定。（3）根據計算結果，按照相關標準，開展擋土墻設計工作。

3.3 擋土墻的排水措施

在整個擋土墻建設過程中，都要注重排水工作，確保擋土墻的穩定性，因此，在設計時，應當結合周邊環境進行詳細規劃。擋土墻的排水主要涉及兩個方面，即墻身排水和地面排水。墻身排水不僅要排除地下水，還要排除墻后積水，在設計時，可以通過墻體坡度進行排水，也可以設計泄水孔，達到排水的效果。地面排水的方法相對較多，其方法包括地面排水溝、截引地表水和地面水下滲等方法，還可以設置鋪砌層增加排水效果。

4 水利工程中擋土墻設計應注意的問題

4.1 土壓力計算

在實際工程應用中，擋土墻的壓力計算理論主要有庫侖理論和朗肯理論。在進行擋土墻壓力計算時，可以假設墻背和填土之間的摩擦力為零，若計算出的主動土壓力會偏大，根據這一壓力設計出的擋土墻，其安全性會更好，能夠有效地起到擋土作用。若計算出的主動土壓力偏小，根據這一壓力設計的擋土墻，其能夠承受壓力偏小，擋土墻就失去了保護土體的設計初衷。

此外，這庫侖理論和朗肯理論還指出了墻內受力規律，即摩擦角、墻背傾斜角以及填土表面傾角越大，產生的主動土的壓力越大，反之則越小。這表明，傾斜式擋土墻的主動土壓力最小，相反，俯傾式擋土墻最大。因此，在選擇墻體時要結合實際需要，選擇恰當的擋土墻形式。

4.2 擋土墻的構造質量

擋土墻的構造質量直接關系到墻體的穩定性，擋土墻設計時，忽略擋土墻的構造，會降低墻體的穩定性，從而出現擋土墻失穩、坍塌等現象，對水利工程產生不良影響。設計擋土墻的構造時，需要考慮墻體高度以及墻后土壓力，同時還要分析地基的伸縮性，了解因溫度的變化而引起的混凝土收縮性變化，避免產生裂縫現象，必要時，可以設置伸縮縫和沉降縫。通常情況下，擋土墻的前后存在較大的水位差，使得整個墻體承受的壓力不均衡，從而影響墻體的穩定性，因此，在設計時，墻體上應當建造的排水孔，有效排除墻后水和地下水，降低擋土墻后的水壓力，增強墻體的安全性，同時，還需要設計一定的反濾體，確保排水孔暢通。設計重力式擋土墻時，要確保含水量不超過相應標準，必要時，可以設置防水層，防止水對墻體的侵入，避免因含水量過高引起墻體松軟，達到提升土墻質量的效果。

4.3 擋土墻工程具有不確定性

擋土墻直接關系到人們的生產生活，若擋土墻出現質量問題，發生墻體倒塌，不能起到應有的保護效果，則會極大的影響人們的正常生活。但是，擋土墻是一種隱蔽工程，大部分擋土墻工程都是永久性的，其施工質量在施工結束后是難以檢測的。所以，在設計擋土墻時，要充分考慮擋土墻的安全可靠性，確保其質量符合要求，讓擋土墻具有持續的保護作用。

擋土墻的使用壽命會受到外部因素影響，如地震、火災等，這些因素都會影響到擋土墻的穩定性。因此，在進行水利工程擋土墻設計時，要考慮擋土墻的時效性，考慮施工的不確定性，適當增加擋土墻的安全儲備。

5 擋土墻穩定性的測驗

擋土墻的穩定性是擋土墻的關鍵，決定了擋土墻的性能，能夠反應出擋土墻能夠承受的壓力，進而判斷出墻體是否傾斜，是否影響水利工程施工質量，因此，檢驗擋土墻的穩定性是非常重要的。在修建擋土墻時，其材料配備及施工技術標準決定了擋土墻的穩定性，在檢驗擋土墻穩定性時，就可以根據墻體的尺寸及其規格，做出相應的判斷，并對土質進行檢查分析，檢驗土壤收縮性，進而確定擋土墻的穩定性。

6 結束語

綜上所述，擋土墻在水利工程建設中，起著非常重要的作用，擋土墻的穩定性安全性，能夠直接影響到水利工程的質量，因此，應當科學合理的設計擋土墻，一方面可以提高擋土墻質量，另一方面，還可以降低施工成本，增強工程建設的美觀。