水工结构挡土墙
设计
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和应用 摘要：近年来，我国的水利工程建设有了很大进展，在水利工程中，挡土墙发挥着重大的作用，主要是为了能够有效预防上游发生边坡塌方、倒毁等情况。因此本研究结合水土结构挡土墙设计应用展开研究，结合该工程项目提出水利工程挡土墙的设计
标准
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，并对挡土墙的构造措施以及应用技术要求进行概述，为类似水工结构挡土墙的设计应用项目提供参考价值。关键词：水土结构；挡土墙；应用引言目前，在设计阶段，我国主要采用的是理正挡土墙、纬地挡土墙设计系统。理正挡土墙虽然操作简洁，但不具有挡土墙出图的功能；纬地挡土墙可以对挡土墙稳定性进行验算、计算和绘图一体化，但是其二维的设计方式不能满足当今三维可视化表达的发展潮流。1挡土墙参数化定制依据交通部部标准《公路路基设计
规范
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》（JTGD30—2015）和《建筑边坡工程技术规范》（GB50330—2013），重力式挡墙的基础埋置深度，在土质地基中，基础最小埋置深度不宜小于0.50m，在岩质地基中，基础最小埋置深度不宜小于0.3m；当墙趾前地面横坡较大时，其墙趾最小埋入深度和距斜坡地面的最小水平距离应按表1确定。2水工结构挡土墙应用技术要点2.1墙体分缝及止水为了有效避免发生地基下沉与温度作应力所致裂缝情况，对于挡土墙设计需要沿着长度方向，设计伸缩缝以及沉降缝。想要墙体稳定安全系数确定，需要根据《水闸设计规范》（SL265-2001）及《水工挡土墙设计规范》（SL379-2007），水闸及翼墙稳定安全系数如下，闸室基底应力最大值与最小值之比的允许值为基本组合不大于2.0，特殊组合不大于2.5。对于挡土墙在施工过程中的混凝土强度等级及抗冻抗渗等级，主要部位混凝土抗渗、抗冻和强度设计等级。2.2挡土墙底板施工要点⑴底板模板采用以6015为主的工具式组合钢模板，模板安装前应对模板进行刨光、修整、清洗并涂刷脱模剂，脱模剂严禁采用废机油。⑵底板钢筋设计为上下2层钢筋网片，钢筋表面应清洁，粘有的油污、泥土、浮锈使用前必须清理干净，经调直后的钢筋不得有局部弯曲、死弯、小波浪形，其表面伤痕不应使钢筋截面减少5%，钢筋安装的规格、型号、数量必须与设计图纸一致，钢筋安装过程中应仔细进行核对。⑶底板混凝土连续一次性浇筑完成，混凝土浇筑环境昼夜温度平均不低于5℃或最低温度不低于-3℃，局部温度不高于40℃；混凝土采用分层浇筑，分层厚度控制在35~40cm，纵向20m一层浇筑完成后，方可进行下一层的浇筑，振捣采用插入式振动器，振捣时严禁碰撞钢筋和模型，在混凝土浇筑完成并且初凝后，对混凝土加以覆盖并保湿养护。⑷施工接缝面应水平，边缘处理平整；连接面应进行凿毛处理，混凝土浇筑前应洒水湿润连接面。2.3墙体抗冻胀技术措施对于寒冷地区的挡土墙需要注意防冻胀破坏，一般发生于冬春季节的交替融化时期，以非冻胀土的设计理论，设计挡土墙的断面尺寸，但是对于墙后的水平冻胀力度较非冻胀压力要明显更大的情况下，则会导致挡土墙失稳。预防发生水平冻胀力较大也会导致增加挡土墙的地基应力，获得的地基应力大小值较允许值更是明显超出，所致墙体发生前倾沉陷情况。2.4挡土墙墙身施工要点⑴沿挡墙长度方向纵距0.9m，并根据支撑位置设置步距，支架每一步设置剪刀斜撑；支架外侧设置与地面呈45°的抛撑，纵向每隔0.9m设置支撑钢管，支撑钢管端部设置顶托，支撑在模板上；支架顶部设置工作平台，平台上采用脚手板满铺，平台四周设置栏杆，栏杆高度110cm；栏杆挂安全网兜底，上下支架采用钢管设置梯步。⑵墙身模板采用定型大块钢模，由模板厂家统一加工制作。上下板缝处必须进行支撑，若需支撑处无背楞，采用10cm×10cm方木用作临时背楞，采用支架进行。⑶墙身钢筋在加工场内统一集中加工制作，墙身钢筋安装应与模板安装同步进行，墙身在底板中预埋钢筋接长采用单面搭接焊，焊缝长度不得小于10d，焊接前连接端头应进行预弯，保证受力钢筋轴线在同一条直线上；同一截面上钢筋接头数量不超过总截面面积的50%，接头相互错开距离必须大于1.0m；箍筋与受力钢筋绑扎时应先进行划线定位，绑扎前先采用间断点焊，但不得烧伤受力筋，保证箍筋水平位置准确。⑷墙身混凝土搅拌必须采用强制式搅拌设备，墙身混凝土浇筑前必须保证模板内清洁、无积水，严格控制分层浇筑的间隔时间，分层厚度30~45cm，不得超过50cm，严禁漏振、过振、欠振，捣固棒应插到下层混凝土中不得小于5cm，墙身模板拆除后应立即进行养护，同一视觉范围内的混凝土，必须采用同一种养护
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。3倾覆稳定计算原则及结果分析现行规范中抗倾覆稳定性分析均采用单一安全系数法，即采用一个安全系数来考虑所有与设计有关的不确定性，安全系数成为衡量工程安全度水平的指标。设计中安全系数值的选择常间接反映了过去的经验和结构物破坏的后果，破坏后果越严重或不确定性越高，安全系数取值越大。即采用安全系数法做稳定分析时，只有当隔离体上作用着不确定的、不可预计的力(或力矩)，才有倾覆稳定性问
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，才需要进行验算，如果它们是确定的，则不需要验算。分析倾覆力和抗倾覆力(力矩)时，首先应区分作用力的确定性，对不确定性的力应严格按其作用方向判定为荷载或是抗力，对确定性的力应根据作用方向进行等效处理后再判定，以避免违背稳定性分析的原则。墙身采用人工制造材料，材质相对均匀，计算条件明确，是确定性的。而岩土材料是自然形成的，只能通过勘察探测而不可能完全查明，存在条件和参数的不确定性，虽然岩土工程计算方法取得了长足进步，但由于计算假定、计算模式、计算参数与实际之间存在很多差别，计算得到的土压力仍存在不确定性。水的密度变化在很小范围内，而静水压力取决于计算点与自由水面的位置关系，当水位一定时相应结构面上的水压力是确定的。渗透压力受材料渗透性的影响，也存在不确定性。前述计算中墙前水压力、墙背水压力、基底浮托力都属于静水压力，在指定水位下计算得到的均是确定值，而渗透压力为在该水位差下计算的理论最大值。采用安全系数法对挡土墙进行倾覆稳定问题分析时，应将作用方向相反的确定性的力(力矩)互相抵消后，再将剩余力(力矩)作为荷载或抗力代入公式进行计算，即将水平方向挡墙两侧水压力差值作为荷载，竖直方向墙身自重扣除基底浮托力后作为抗力，基底渗透压力作为荷载。结语总而言之，对于水利工程项目来说挡土墙作用至关重要，密切相关人们的日常生活。挡土墙设计作为隐蔽类工程，在一般的工程质检中通常难度较大，所以设计过程中需要与综合工程项目各情况进行考量，从而确保水工结构挡土墙的施工设计可靠稳定性。参考文献[1]程洁铃,殷辉.扶壁式挡土墙在水工建筑物中应用的设计要点[J].科技创新与应用,2019(12):71-72.[2]强同超,漆文邦,米韵潭,姜从伟.某水工挡土墙设计与验算[J].陕西水利,2019(07):166-167+170.[3]张雄,张晓平,齐宣博,等.蜂巢砌块挡土墙结构安全性分析[J].土木工程,2019,008(003):P.447-456.[4]肖雨农,张可能,严学寨,等.花岗岩强风化区高填方重力式挡土墙设计与施工案例研究[J].工程建设与设计,2019(19).[5]邹文辉,卢建亮,潘子文.预制拼装式箱形重力式挡土墙的研发与工程应用[J].福建交通科技,2019,167(02):1-5. -全文完-
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