浅议水利工程挡土墙施工
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摘要:挡土墙可以用来防止发生滑塌、崩塌,或稳定人工开挖形成高陡边坡,或避免滑坡体前缘再次滑动,因此在水利、水电项目建设工程中,挡土墙的应用范围极为广泛,文章主要就挡土墙中的重力式挡土墙设计施工进行了简要分析和探讨。
中图分类号:TU476文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)07-0116-02
在水利工程设计中, 经常遇到建筑场地起伏不平、高差较大的情况,在这种条件下,既要建筑场地的美观实用,又想最大限度地减少土方量的平整, 降低造价,其办法就是设置挡土墙。挡土墙是为了防止固体废弃物堆积体被冲蚀或易发生滑塌、崩塌,或稳定人工开挖形成高陡边坡,或避免滑坡体前缘再次滑动而修建的挡土工程。
在山区的土木工程中,特别是在水利、水电项目建设工程中,挡土墙的应用范围极为广泛,例如混凝土坝的联接结构、土坝与溢洪道的联接结构、水电站厂房的尾水渠边墙、水闸的两岸结构、渠道的边墙、桥梁的岸墩、库岸或河床边坡滑坡段及崩塌的防治工程等。
一、重力式挡土墙的分类
按照挡土墙断面的设计几何形状及其受力特点,常用的挡土墙形式可分为重力式,半重力式,衡重式、悬臂式、扶臂式等。前者宜用于高度小于5m、地层稳定、开挖土石方时不会危及临近建筑物的地段。它构造简单,施工方便,常被广泛采用。当地基土质较差或现场缺少石料时,可采用悬臂式钢筋混凝土挡土墙,一般设计成L 形。在具体设计中,还应视现场实际情况而定。笔者根据多年的设计与施工经验,着重对重力式挡土墙作简要分析和阐述。
重力式挡土墙是依靠墙身自重来维持稳定的,墙体用浆砌块石或混凝土浇筑而成,适用于墙高小于5米、地基土质较好的情况。重力式挡土墙看上去很简单,往往被工程技术人员忽略为简单技术,其实并不是这样,工程技术人员在设计施工中的失败往往在挡土墙当中,因此,引起工程技术人员的高度重视。
重力式挡土墙结构如图1所示,重力式挡土墙分为仰斜式、垂直式、俯斜式、凸型折线式、衡重式五类。其中,仰斜墙主动土压力最小,俯斜墙主动土压力最大。挖方时,仰斜墙背可与开挖的临时边坡紧密贴合,面俯斜墙则顶在墙背填土。填方时,仰斜墙墙背填土的夯实比俯斜墙困难。当墙前地形较平坦时,用仰斜墙较为合理;当墙前地形较陡时,用垂直墙背较合理。
综上所述,仰斜墙墙背土压力较小,墙身截面较为经济,在选择时应优先考虑采用。
二、重力式挡土墙的结构特点
(一)挡土墙的材料
挡土墙材料的选用除了与受力有关外,主要应从经济因素考虑。如果在场地平整时土石方工程中石方较多,就可以就地取材,选用毛石或块石挡墙,以减少工程造价。
(二)挡土墙的高度
高度较高的挡土墙,如果采用重力式,不仅体积大,材料用量多,不经济,而且稳定性也差。在总体布置比较紧凑的情况下,过大的基础将影响地下各种管线的布置及建筑工程基础的施工。因此,较高的挡土墙宜用钢筋混凝土悬臂式。如墙体高度在5m 以上的采用钢筋混凝土悬臂式挡墙,墙体高度在5m 以下的采用浆砌毛石挡墙。
(三)挡土墙的剖面型式
重力式挡土墙按其墙背倾斜情况分仰斜、垂直和俯斜三种。边坡如果是挖方,则仰斜式较合理;如果是填方,则垂直或俯斜式较合理。按主动土压力大小,重力式挡土墙要优先采用仰斜式挡土墙,垂直式次之,俯斜式少用。对于高挡土墙,还可采用梯级式做法。
1.背坡及面坡。仰斜墙墙背坡愈缓,则主动土压力愈小,但为了避免施工困难,其倾斜度一般不宜缓于1∶0.25,面坡尽量与背坡平行,建议也采用1∶0.25,如图2所示:
2.基底斜坡。将基底做成斜坡,可以增大墙身的抗滑稳定作用,但斜坡不宜过大,过大时,有可能墙身连同体一起滑走。故对于土质地基的基地斜坡一般不宜大于0.1∶1。由于基底倾斜会使基底承截力减小,应予以折减,如图3所示:
3.墙趾。当墙身高度超过一定限度时,基底压应力往往是控制截面尺寸的重要因素。为了使基底压应力不超过地基允许承截力。可以加墙趾台阶,对抗倾复和滑动稳定也是有利的。墙趾高h和墙趾宽a的比值取h∶a=2∶1,a不得小于20cm,如图4所示:
三、施工技术要求
(一)基础埋置深度
基底层为土层时,因表土常为耕土或松土,基础埋置深度不得小于1m,并在基底夯砂砾石或碎石作垫层。
若基底土壤为较弱土层时,则应根据实际情况将基础尺寸加深、加宽,或采用换土桩基等加固;若基底为风化岩层时,应将其全部清除并须加挖0.15～0.25m。
(二)构造措施
1.墙身构造。一般片石挡土墙,墙顶宽度不应小于0.5m,路堤式(β=0°)墙顶帽可用与墙身同样材料砌筑或用水泥砂浆拦石2cm厚。路肩式(β≠0°)墙顶帽可用100# 砼灌注或用粗料石修筑并留帽檐,其厚度通常不小于0.4m,突出宽度一般采用10cm。
2.排水措施。为使墙后积水易于排出,通常在墙身布置适当数量的泄水孔,孔眼尺寸一般为5cm×10cm,10cm×10cm,15cm×20cm或5～10cm的圆孔,也可以用打通节的毛竹,孔眼间距2～3m,最下排泄水孔应高出地面约30cm。
为防止墙后积水渗入基础,应在最低泄水孔下部铺设粘化层并夯实,不便漏水,为防止墙前积水渗入基础,也应将墙前的回填土分层夯实。
3.沉降缝及伸缩缝。为了避免因砼及砧石砌体的收缩和温度变化等作用引起的破裂,必须设置伸缩缝以及墙高,墙后土压力及地基压缩性的差异必须设置沉降缝。沉降缝和伸缩缝实际上是同时设置的,有时可将沉降缝与伸缩缝合在一起,一般每隔10～25m设置一边,宽沟20cm。
(三)材料要求
1.石料:石料容重应不小于2t/m3,石料应经过挑选,不应有过分破碎风化外壳或严重的裂缝。
2.砂料:标准砂浆为水泥砂浆,只有在特殊条件下才能采用混合砂浆,一般挡墙在6m以下时,砂浆标号采用25#,大于6m时采用50#。
(四)施工注意事项
挡土墙基础如置于岩层上,应将岩层表面风化部分清除;石砌挡土墙,砂浆水灰比必须符合要求,填缝必须紧密,灰浆应填塞饱满;不应用易于风化的石料或未经凿面的大卵石砌墙;砌料应紧结基坑侧壁,便于岩层结成整体;挡墙砌筑体需待砌筑砂浆强度达到70% 以上时,方可回真墙后填料,并使墙后填料内磨擦角容重等符合设计要求;如基底的发达地区层磨擦角较小时,必须在开挖后换填并将地面挖成台阶形,以防填料沿地面滑动;墙基如位于斜面上,一般形成台阶形;在松散坡积成地段修筑挡土墙,不宜整段开挖,以免挡土墙在砌墙未完工前土体下滑,宜采用跳槽间隔分段开挖;施工前应先做好地面排水;挡土墙墙背为高坡时,应增挖添沟排水。
四、结语
挡土墙无论从选型还是在具体设计或施工中都贯穿着安全、经济、合理的原则。尤其在地形复杂的山区或丘陵现场,挡土墙工程复杂且占很大的投资比重,设计好挡土墙意义重大。
参考文献
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