桂林市临桂新区防洪排涝及旅游景观水系挡土墙优化设计

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摘要：桂林市临桂新区防洪排涝及旅游景观水系项目在进行挡土墙施工准备过程中，发现施工图纸中原设计的挡土墙断面形式过大，且采用的片石砌筑材料在当地来源较少，砌筑工人施工水平较差，施工质量及工期难以得到保证，为确保施工工期，对原设计挡土墙断面形式及材质进行了优化设计，满足了施工的各项指标要求。

关键词：挡土墙重力式浆砌石衡重式混凝土 工期

中图分类号：TU37文献标识码： A

1、工程概况

桂林市临桂新区防洪排涝及旅游景观水系工程位于桂林市临桂县的临桂新区，是临桂县的规划县城新城区，也是临桂新城的中心城区，用地面积约62.7平方公里，项目总投资不少于16.2亿，包含水利河道整治、周边园林景观绿化、以及补水引水工程。

本项目水利部分实施拟对临桂新区中心区域内的沙塘河、蔡塘河、兰塘河及太平河湘桂铁路桥上游河段疏浚拓宽等防洪整治措施，以加大河道行洪能力、降低洪水位，经设计院设计，拓宽河道一级断面为矩形，过水断面为45m×1.0m（宽×高），采用浆砌石的设计堤型，墙体采用M7.5水泥砂浆砌片石，墙顶宽0.5m，迎水面坡比为1：0.1，背水面坡比为1：0.4；堤基持力层为砂卵石，基础采用C15埋石混凝土，埋石率20%。一级堤顶与新区地面之间采用1:2草皮护坡，日后交由园林部门统一进行绿化设计。设计挡土墙断面形式见图1。

图1设计重力式挡土墙断面尺寸图（单位：mm）

2、挡土墙材质优化设计

根据上一阶段实际施工情况，为满足挡墙砌筑的施工进度及质量等要求，施工方对本项目所实施的浆砌石挡墙材质进行了优化设计，将原M7.5浆砌石挡土墙形式变更为素混凝土挡墙，变更后施工优势如下：

（1）由于水利工程施工受季节性影响较大，施工方的年度实际施工时段已较为紧张，且业主征地部分问题未解决，造成目前工程施工进展缓慢。把浆砌石挡墙变更为素混凝土挡墙后，挡墙可以大规模采用机械化施工，施工难度较小，施工质量易于控制，利于缓解工期压力，提高施工进度。实际施工时，新挡墙施工进度明显优于浆砌石挡墙砌筑进度。

（2）混凝土挡墙作为一个浇筑整体，完工后挡墙整体稳定、安全性要高于人工进行砌筑的浆砌石挡墙，且使用寿命长。

（3）混凝土挡墙表面平滑整洁，外观质量高于浆砌石挡墙。

3、挡土墙断面形式优化设计

3.1原设计方案

按照设计院典型横断面图，原挡土墙采用C15埋石混凝土作为基础，基础底宽1.8m，基础高度为0.5m，基础上表面高程与湖底开挖高程相同为152.20m。基础断面面积为1.03m2。水利部分挡土墙主体采用重力式结构，墙背坡度为1:0.4，墙高1m，顶宽0.9m，采用M7.5水泥砂浆砌块石砌筑，断面面积为1.15m2。挡土墙主体顶部至基础底部总高度为1.5m，总断面面积为2.18m2。

3.2挡土墙优化设计方法

优化方案选择衡重式挡土墙作为挡土墙断面形式，利用库伦土压力理论作为计算挡土墙稳定性分析的基本方法对优化挡土墙进行抗滑稳定、抗倾覆稳定及地基承载力验算，采用试算法选取最优挡土墙断面尺寸

3.3挡土墙优化设计尺寸

挡土墙主体采用衡重式结构，经过验算最终确定的挡土墙断面尺寸为：上墙背坡坡比为1:0.25，上墙高0.6m，顶宽0.5m，下墙背坡坡比为1:0.5（与原挡土墙相同），下墙高0.9m，底宽1.2m，挡土墙迎水面坡比为1:0.1（与原挡土墙相同），墙趾高0.5m（与原挡土墙相同），挡土墙主体总高度保持为1.5m，总断面面积为1.62 m2。

3.4挡土墙优化后稳定、应力计算结果

挡土墙优化设计计算结果见表1所示，优化后的设计断面形式见图2。

工况 抗滑稳定安全系数（Ks） 抗倾覆稳定安全系数（Kt） 基底最大应力

（kPa）

正常工况 5.31 10.67 65.20

施工工况 2.30 6.84 65.70

检修工况 1.28 4.38 45.76

允许值 1.2 1.5 130

判断 满足 满足 满足

表1挡土墙优化后稳定、应力计算结果表

图2优化后衡重式挡土墙断面尺寸图（单位：mm）

4、优化设计前后对比分析

4.1工期影响分析

由于水利工程施工受季节性影响较大，本年度实际施工时段已比较紧张，且业主征地部分问题迟迟未得到解决，造成目前工程施工进展缓慢。混凝土施工可以大规模采用机械化施工，施工难度较小，施工质量易于控制，根据各类工程施工经验，施工时素混凝土挡墙施工进度比进行浆砌石挡墙砌筑快一倍以上。为缓解工期压力，加快施工进度，建议采用素混凝土挡墙。

4.2工程量比较分析

原设计1km长挡土墙工程量见表2，优化设计后1km长挡土墙工程量见表3。

序号 工程名称 单位 工程量 备注

一 M7.5水泥砂浆砌块石 m3 1150 工程量=断面面积×1000m

二 C15埋石混凝土（埋石率20%） m3 1025

三 D75PVC排水管 m 1280

四 反滤包 个 877

五 土方开挖 m3 3380

六 石方开挖 m3 1600

表2原设计1km长挡土墙工程量表

序号 工程名称 单位 工程量 备注

一 混凝土 m3 1620 工程量=断面面积×1000m

二 D75PVC排水管 m 850

三 反滤包 个 500

四 土方开挖 m3 2840

五 石方开挖 m3 1220

表3优化设计后1km长挡土墙工程量表

4.3工程造价比较分析

原设计1km长挡土墙工程造价见表4，优化设计后1km长挡土墙工程造价见表5。

序号 工程名称 单位 工程量 合同单价（元） 合同合价（元）

一 M7.5水泥砂浆砌块石 m3 1150.00 204.18 234811.03

二 C15埋石混凝土 m3 1025.00 454.12 465474.08

三 D75PVC排水管 m 1280.00 31.88 40801.29

四 反滤包 个 877.50 17.10 15005.25

五 园林部分 m3 720.00 237.69 171136.80

六 土方开挖 m3 3380.00 15.64 52866.47

七 石方开挖 m3 1600.00 48.73 77975.79

合计 1058070.7

表4原设计1km长挡土墙工程造价表

序号 工程名称 单位 工程量 合同单价（元） 合同合价（元）

一 C20混凝土 m3 1620.00 516.30 836401.56

二 组合钢模板工程 m3 937.00 41.87 39233.90

三 D75PVC排水管 m 850.00 31.88 27094.61

四 反滤包 个 500.00 17.10 8550.00

五 园林部分 m3 400.00 237.69 95076.00

六 土方开挖 m3 2840 15.64 44420.35

七 石方开挖 m3 1220 48.73 59456.54

合计 1110232.95

表5优化设计后1km长挡土墙工程造价表

5、结 语

根据挡土墙工程量表及挡土墙造价表，比较两方案挡土墙施工工程量及工程造价，1km长原重力式挡土墙造价为105.81万元； 1km长优化后衡重式C20素混凝土挡土墙造价为111.02万元，比原重力式挡土墙造价增加5.22万元，增幅为4.93%。造价表未计入伸缩缝材料费用及措施费用，在考虑伸缩缝材料费用及措施费用后，优化后衡重式混凝土挡土墙总费用将与原挡土墙费用基本相同。考虑到优化后衡重式挡土墙可以大规模采用机械化施工，施工难度较小，施工质量得到保证，在保证施工成本增加不多情况下可以大大加快施工进度，在挡墙施工进度严重滞后的情况下，推荐采用优化后衡重式混凝土挡土墙方案。

6、参考文献

[1] SL303-2004. 水利水电工程施工组织设计规范 [S].北京：中国水利水电出版社，2004.

[2] SL379-2007. 水工挡土墙设计规范 [S].北京：中国水利水电出版社，2007.

[3] 陈希哲.土力学地基基础.北京：清华大学出版社，2003.

[4] 水利电力部水利水电建设总局.水利水电工程施工组织设计手册.北京：中国水利水电出社，2008.