辛兰芳
身份证号：41092619920528**** 北京
摘要：本文阐述了水利结构挡土墙防护设计的原则与意义，并提出了水工挡土墙设计要点。在实际设计中，应结合施工需求与现实情况，选择恰当的墙体结构，并考虑到各类墙体施工的可行性与科学性，做好浸水后荷载计算、墙体优化设计等工作，使施工效率和质量得到全面保障。
［关键词］水工结构；挡土墙；设计要点
［中图分类号］TU 974 ［文献标志码］B
引言
挡土墙通常指的是作为支承结构或是防土填土、山坡土体以及土体失稳变形的构造物，运用于水利工程施工项目中，通常采用重力式、悬臂式、扶壁式以上三种 。由于在实际设计应用挡土墙中拥有较少的占地面积，简易结构且较低造价，与方便的施工操作工程等技术优点，所以被广泛应用于水利工程项目中 。接下来将以润河水利工程项目的水土结构挡土墙设计应用情况为例，对水土结构挡土墙设计进行分析。
1水利结构挡土墙防护设计的原则与意义
1.1水利结构挡土墙防护设计的意义
在水利工程建设过程中，结构挡土墙的设计与施工是两个极为重要的环节，水利结构的稳定性深受水利结构挡土墙设计与施工的影响。针对水利结构挡土墙，在对其进行设计过程中，应根据水利工程设计要求与施工要求来确定最佳的方案，以确保能够顺利完成结构挡土墙的防护设计。
1.2水利结构挡土墙设计的原则
因为水利结构挡土墙设计能够有效保证水利结构的稳定性，因此设计工作者在设计水利结构挡土墙过程中，一定要严格遵守“生态环保、保持水土、恢复自然”的基本原则进行设计。
2水工挡土墙设计要点
2.1不同类型挡墙设计要点
挡土墙作为水利工程的重要内容，按照结构不同可分为重力式、扶壁式、锚杆式等形式。在实际工程中，单位应根据工程现实需求进行设计，使施工效率和质量得到切实保障。（1）悬臂与扶壁式。二者均属于轻型结构，以钢混材料为主，依靠底板填土提高稳定性。对于悬臂结构来说，内部钢筋具有较强的拉应力，可为超过5 m 的墙体提供充足稳定性。通常情况下，悬臂墙体包括底板与立板两项内容，前者可承受地基反力、地下水浮力等；后者可承受来自墙体后方的土压力。对于超过10 m 的墙体来说，可采用扶壁式结构，其也适用于大规模土建工程之中，此类墙体具有较强的抗倾覆、抗滑能力。设计者在此类墙体设计计算中，应保障底板伸入墙体宽度为底板在墙外宽度的1.5~2倍，且设计者还应以墙身、墙踵为固定板，高效完成墙体设计。（2）锚杆式。此类墙体由钢混墙和地锚共同组成，地锚嵌固在土层之中，锚杆在开挖、灌注后形成，当墙体受到强大作用力时，可将其传递到土层之中，增强墙体稳定性。通常锚固长度在3~7 m，功能在于为深基坑与边坡支护提供支撑力，如若深基坑四周有高层建筑，则要用减半装挡土墙、连续墙等支护，禁止地锚支护，以免影响周围建筑安全。此外，墙体不但要符合强度、刚度与抗裂等指标要求，还要满足挡墙立柱、钻孔锚固、防腐蚀等相关规定。墙体立柱距离应小于8 m，锚杆自由段长度应大于5 m，超过潜在滑裂面 。（3）重力式。在水利工程中挡土墙作为支撑体较为常见，除基本的挡土功能之外，还具备导水、挡水、防渗等多项功能，基本渗透到水工建筑设计的各个环节。墙体结构类型众多，其中重力式依靠自身重力保障墙体稳定，具有施工便捷、取材便利、经济性强等特点，以石块为主材，钢混材料为辅助，所砌筑的墙体更加耐久可靠。此类墙体以石块为主材，通过石块自身重量确保墙体稳定，因材料自身来源较广，加上墙体结构较为简单，因此适用于多种环境。
在施工过程中，可根据实际情况选择倾斜式、竖直式等，一般以倾斜式为主，这样便可最大限度地发挥墙体的护坡功能。在墙体设计中，应保障顶宽超过500 mm，底宽为墙身的1/3左右。为提高墙体抗倾斜能力，可将其设置为台阶式，有效减少墙体材料用量，但墙底埋深应大于500 mm；当墙体高度大于5 m 时，应适当增加材料用量确保墙体稳定可靠。
2.2 浸水后荷载计算
当建筑进水以后，挡墙的实际荷载增加，不同工况的计算方式也有所区别。为最大限度减少挡墙应用中受不明荷载影响，应在前期设计时将组合内容与可能发生的问题全面考虑。通常情况下，挡墙荷载分为两种类型：一种是基本荷载，主要包括土体压力、墙面顶部荷载、墙体自重等；另一种是特殊荷载，如静 / 动水压力等。此外，施工场地有时会受到地震因素影响，还应将此类荷载力纳入其中。在组合方面，因基本荷载构成的组合为基本组合，而基本荷载与其他荷载结合便可构成特殊组合。在浸水工况计算过程中，应根据挡墙浸水类型进行划分，开展针对性工作。一般情况下，可分为水位实际控制、控制阶段两项内容。在前者计算时，应将整体完建情况、蓄水位、工程实际情况等因素综合起来分析。在后者计算时，判断排水功能是否失效，并综合考虑地震因素、泄校核洪水等，尽管二者有所区别，但均蕴含基本与特殊两种荷载。在计算时对二者进行划分，便可根据实际需求开展相关计算工作。在荷载计算时，以重力式墙体为例，可采用库仑土压力法计算，若墙体形状为凸性折线，则应分别对上下墙的土压力单独计算，保障最终结果准确可靠。
2.3扶壁式路肩挡土墙防护设计
（1）挡土墙及其承台设计选择的是 C35 钢筋混凝土。 （2）该挡土墙采用分段模式进行施工，同时分段段间位置应建立沉降缝（宽度控制为 2cm），而在进行接缝处理时需要确保缝隙垂直与整齐，上下处于贯通状态，选择沥青或者是麻絮进行缝隙填塞。 （3）挡土墙后填料或是填石阶段，需要确保其内摩擦角＞35°，当混凝土强度≥设计规定要求的 70%后，才能够实施填筑夯实处理，从而提高墙体结构稳定性。 （4）合理控制挡土墙高度，从墙体中建立泄水孔，一般选择 PVC 管道（直径φ=6cm），而管口应插入墙背约 15cm[4]。同时底端排水孔需要＞地面高度约 30cm，墙背基坑应建立防渗土工布，确保其宽度与基坑宽度相同。此外，墙背角、防渗土工布之间的交折角位置应选择砂浆或是沥青实施抹平处理。 （5）以动态方式设计挡土墙，结合工程现场土层及环境实际变化情况，编制动态化设计方案，并及时优化与完善挡土墙设计方案。
2.4墙体排水措施
根据施工经验对于墙体设计排水措施，挡土墙处于非防渗范围内，为了对挡土墙的地下水位有效降低，能够对于墙体的后测静水压有效减少，并排出墙后的积水及地下水。想要挡土墙排水通常需要将静水压减少后，对于填土强度指标提升才能够对墙体土压力有效减少。尤其对于寒冷地区还需要对墙体的含水量以及地下水补给不断降低，从而达到预期的挡土墙水平冻胀作用。可以根据本次工程项目的挡土墙高，设计 1~2 排的墙面排水孔，一般情况下设计 2~3m 的排水孔横竖水平间距，5~8m 的孔径，从而对排水过程中有效避免墙后填土情况。实际工程中也为了进一步方便施工，可以将 PVC管预埋排水孔内，并将多层针刺无纺布填补于管口用于反滤保护。
结束语
综上所述，在水利工程建设中，挡土墙设计应确保科学合理，尤其对于地面平整度差、高差明显的工程来说，更要通过灵活可靠的设计保障工程美观，有效节约施工成本与造价，使人员生命财产安全得到切实保障。在实际设计中，应根据工程实际情况与施工需求，选择恰当的挡墙结构形式，使墙体结构更加稳定，工程质量得到切实保障。
参考文献：
[1]周根郯.跨越式L型扶壁挡土墙在铁路工程中的应用[J].路基工程,2021(02):126-129.
[2]蒋文亚.自嵌式生态挡土墙施工工法研究[J].四川水泥,2021(04):108-109.
[3]纪麟.水工结构挡土墙设计要点研究[J].建筑技术开发,2021,48(03):96-98.