浅谈水利堤防挡土墙工程的设计措施

浅谈水利堤防挡土墙工程的设计措施

康健

黑河市堤防工程服务保障中心 黑龙江省黑河市 164300

摘要：挡土墙现已发展成为一种新型软结构，在不同领域尤其是水利工程领域应用广泛。然而目前对程序和技术的理解并不深入，理论落后于实际应用。现行挡土墙确定方法主要是基于强度和稳定性的无条件补偿试验，不考虑地基的改造和寻找用途的土壤参数的论证。本文总结并概述了我国水利建设研究现状,然后针对水利工程中挡土墙的加筋机理、设计方法研究。

关键词：水利堤防，挡土墙工程，设计措施

前言：众所周知,土体具有一定抗剪强度,同时在土体内掺入纤维或铺设材料, 它的强度、强度和可塑性会有不同的提高，并且还能赋予强度，形成加筋土,对加筋土的认识早就掌握在古代劳动者手中，并被应用。挡土墙在工程实践中得到许多作者的广泛应用和广泛认可，许多作者在理论和实验中做了大量的工作，取得了广泛而有益的成果。

1.国内水利堤防工程研究现状

1.1水利堤防工程安全评价研究现状

目前，学者主要研究水利工程的大坝安全评价利论，最新的大坝安全评价论源自之前的大坝安全评价利论，并进行相应的修改。堤防工程和土石坝有相似之处，但在安全评价方面有很大差异。目前，堤防的安全评价通常从工程质量、渗透性稳定性、结构稳定性、防洪标准和运营管理等五个方面进行。堤防工程的安全评价分为单位堤段安全评价和堤防总体安全评价。单位堤的断面是指断面和堤坝顶高度基本相同，地质条件相似的连续堤坝。在选择适合的单位堤时，要综合考虑河川的特性、堤坝本身的特性、砂土条件、堤内隐藏的长度和宽度等。过去的工程者用色层分析法、灰色理论、模糊算法、突变评价法等对堤防安全进行了评价，并验证了其算法的合理性。其中，改良的突变评价法和层次石法相对成熟，应用广泛，但属性层模型在堤防工程安全评价中的应用相对较少。为此，用改良的突变评价法、颜色分析法和属性层模型更适合对单元堤进行安全评价。

1.2水利堤防工程渗流和稳定研究现状

由于路堤的长度远大于高度和宽度，滑坡体沿长度方向的范围是不确定的，虽然滑坡体的两端对土体的滑动有阻力，但这种阻力对土体稳定性的影响仍难以正确确定，因此土质边坡的稳定性分析通常简化为平面应力问题。在非稳定渗流分析中，水位骤降引起的超静孔隙水压力会影响堤防河岸边坡的稳定性，引起河岸边坡的失稳，严重时可能导致溃坝。陈晓萍等人研究了渗流与应力场的耦合效应，探讨了软土地基上非均质土坝渗流与应力场的耦合规律，提出考虑渗流与应力场耦合效应的计算结果不利于土坝的安全稳定。岑魏军等人研究了堤前水位上升、降雨入渗和堤前水位上升与降雨入渗耦合三种情况下的非稳定渗流。结果表明，与单纯的水位上升和降雨入渗相比，堤前水位上升加上降雨会使堤身渗流和堤坡抗滑稳定更加复杂。王开等人利用非饱和不稳定渗流理论和极限平衡法研究了水库水位不同下降速率下坝坡的稳定性，发现坝坡的稳定性呈现出先下降后上升再平缓的趋势。综上所述，许多学者对非饱和渗流和不稳定渗流做了大量的研究，发现非饱和渗流对路堤的抗滑稳定性有很大的影响。本文采用非饱和渗流计算固定水位，采用非稳定渗流理论计算水位降落。

1.3水利堤防工程加固措施研究现状

堤坝的历史悠久，堤坝工程完成使用后，安全性会随着时间的推移而劣化，因此堤坝工程的安全检查和除灾加固成为必要。在我国，堤坝加固防渗结构的研究起步较晚。从20世纪50年代开始，主要研究苏联的经验，考虑地表和地下的排水。

盘柜主要是各种结构形式的挡土墙。在20世纪60年代和70年代，采用辅助盲槽和小型防滑挡土墙，达到了防止排水和泥石流的双重效果。20世纪60年代中期，大断面钢筋混凝土桩的研究和设计成功，因其对滑坡体的损伤小、抗滑、施工方便而得到广泛应用。由此可见，堤坝防治加固措施的研究比较成熟，防渗墙、防滑、螺栓的应用也比较广泛。为此，本文使用板桩、防滑单列、双排嫁接件和螺栓对堤防选型断面进行除险加固，并利用软件对比计算其加固效果。

2.水利堤防挡土墙设计方法研究

2.1地基基础设计

对加筋土地基, 除荷载外，加固地基的沉降必须在允许范围内。具体的检测方法，根据其剪应力强度，必须是填充结构的至少2.0 ~ 2.5倍。如果不能满足上述要求，可以使用软土地基的加固方法，使软土的使用进行减少。在设计过程中，必须计算张力。拉力计算是加筋土挡土墙设计中的关键问题。如果张力计算不合理，挡土墙就会变形。现行规范采用的恒应力法，以下墙壁没有大的差别，但对于高大的加筋土墙，计算值和实测值的差别较大。作者认为，通过对大量实测数据的分析，使用以下修正后的奥斯能量法可以得到更好的结果。

2.2面板设计

设计刚性面板时，面板必须能够抵抗填料的水平压力。柔性面板墙的上部必须到达加固土层以满足上部稳定性的要求。另外，在面板设计中，限制一块面板的垂直尺寸和土层的垂直间隔的增加，或者被连结的水平面板在有显着的沉降差的情况下，能够通过面板间的连结宽度或倾斜的连结图案产生足够的垂直位移，以防止面板的裂纹纵向下沉不均也可以设定密码下沉接缝。必须对加筋土回填和面板连接进行试验，以使加筋土层能够承受各层的水平荷载。同时，必须考虑木板和加筋土的不均匀沉降。如果楼板和加筋土的沉降差较大，则楼板和钢筋连接处的钢筋容易损坏。因此，设计上必须使两者的沉降差最小化，并对墙体钢筋连接结构的变形采取适当的措施。壁板可以分层，上板不位于下板的上部，而是位于下板屋顶内侧的加强土上。这样可以使板的各层与加筋土紧密沉降，从而降低板与加筋土之间沉降差大导致破损的可能性。

2.3排水设计

在挡土墙设计中，加固体的排水分为表面排水和后壁集水两部分。排水系统是从加固体中收集和去除地下水的重要组成部分。墙壁和墙壁土壤含水量的变化会改变土壤的力学性质。排水从两个方面影响挡土墙。首先，土壤变暖时，加筋土的含水量会影响加筋土的性能，特别是粘性填充。含水量的增加，会降低土壤抗剪强度，增加土壤变形，不利于土壤稳定，对加筋挡土墙有较大的负面影响。加固墙的含水量在施工中得到控制，但在运转中会根据周围环境的含水量而变化。另外，还需要考虑项目运营期间的湿度条件进行设计。同时墙壁被土填满了，含水量会影响土的压力大小、分布和承载力，最终影响挡土墙的稳定性。因此，需要进行挡土墙内和挡土墙表面的排水、挡土墙后侧也要进行一定范围的排水。第二，季节性冻土地区土壤冻结也会对堤坝排水的设计产生一定影响。如果土壤含水量太高了，把土埋在墙壁内侧，或者埋在墙壁后面的土的粒子成分变得容易冻结，土体就会变得容易冻结，产生冻结力和冻结变形。冻结发生在挡土墙土中，就会改变加筋的相互作用机制。这就会导致土壤在冻结和融化的交替条件下，钢筋与土之间的摩擦系数减少，大大降低了钢筋的稳定性。同时，土壤冻结膨胀时，加筋土与回填土的共同作用产生较大的水平冻结膨胀力，作用于加筋土和壁板，增加挡土墙体的倾斜力矩，容易破坏壁板和加筋体的结构。因此，在季节性冻土地区，加筋挡土墙的设计必须充分考虑土体的冻胀问题，并进行抗冻计算。

结语：挡土墙被视为新的铸造形式，已用于工程的每个领域。本论文介绍国内外挡土墙的研究成果和进展。目前，已得到挡土墙结构的广泛应用，但对工作加筋土机理的认识尚不清楚，为了解其设计和计算理论的不成熟，以及迫切需要了解加筋土摩擦特性和加筋机理，以进一步推广应用加筋土墙。

参考文献：

[1]刘彦昌.水利堤防挡土墙工程的设计措施[J].内蒙古水利,2017(08):22-23.