岩土工程抗滑挡土墙的设计与施工 ppt.ppt

张杨

[摘 要]近年来，基于带抗滑键的挡土墙设计得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了水工挡土墙设计的内容和步骤。在探讨水工挡土墙的设计演算的基础上，结合相关实践经验，就墙后土压力分布、水平荷载下嵌岩桩的分析，以及挡土墙综合分析的相关研究阐述了个人观点，并得出了相应结论。

[关键词]抗滑键；挡土墙；设计；计算

中图分类号：TU476 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0230-01

一、前言

随着水工挡土墙应用形式的多样化，带抗滑键的挡土墙得到了广泛应用。研究基于带抗滑键的挡土墙设计，有助于更好提升其在实际应用中的效果，进而得到了理想效果。本文从介绍水工挡土墙设计的内容和步骤着手本课题的研究。

二、水工挡土墙设计的内容和步骤

1.水工挡土墙设计的要求

水工挡土墙的结构应该根据工程的总体布局进行设计，要考虑的条件包括地基、墙高、材料以及施工状况。其中断面的设计应该考虑几点。首先，要合理选取填土和地基的强度指标。其次，要根据水工挡土墙的结构、填土的性质以及施工的开挖边坡条件，选择土压力的计算公式。最后，要进行荷载的计算域组合，根据相关规范，确定比较安全强度系数。

2.水工挡土墙设计的内容

水工挡土墙设计的内容通常都有稳定验算包括抗滑的稳定验算、地基的应力验算、抗倾的稳定验算以及应力的大小比。水工挡土墙详细结构的设计包括合理的分缝和止水等。

3.水工挡土墙设计的步骤

首先，要收集相关的资料。根据建筑物和两岸的连接，进行挡土、防渗水等平面与里面的布置。然后要进行水工挡土墙结构的选择，并且对典型部位设计断面进行选择，将断面的尺寸初步拟定好。最后，根据设计和施工等进行荷载计算、稳定验算和配筋计算。

三、水工挡土墙的设计演算

水工挡土墙的设计布置计算一般分为荷载组合选取及计算、工况条件分析等等，必须经过多种环境因素的建模分析，才能最终得出最优化的参数值。

1.水工挡土墙在浸水条件下的荷载及组合情况分析

作用在水工挡土墙边墙上的荷载可分为基本荷载和特殊荷载，基本组合由基本荷载组成，特殊组合由基本荷载和一种或几种特殊荷载组成。对水工挡土墙而言，基本荷载主要包括土压力、墙顶有效荷载、墙身自重、填土自重、正常蓄水或设计洪水位时的静水压力及扬压力、设计洪水位情况下泄流时的动水压力。而特殊荷载则主要包括校核洪水位时的静水压力及扬压力、相应于校核洪水时的动水压力。如果是在地震影响范围内，还需要包括地震荷载。每一种荷载组合对应一种计算工况。特别是在水电站溢洪道挡土墙而言，其控制段上下游部位的水工挡土墙的计算工况不完全相同，需要根据具体情况进行具体分析。

2.水工挡土墙在浸水条件下的计算工况

对于进水渠和水位控制段的挡土墙，考虑的计算工况主要有：完建情况、正常蓄水位情况、设计洪水位情况、施工情况、检修情况、校核洪水情况、地震情况。前面的3种工况相应的荷载为基本荷载组合，后面的4种工况相应的荷载为特殊荷载组合。对于正常蓄水位情况，若考虑排水失效，也要按照特殊荷载组合进行计算。

3.水工挡土墙在浸水条件下的荷载计算

对于自重荷载和水压力荷载，可以按照常规方法进行计算。如果是采用重力式挡土墙的设计结构，除凸形折线和衡重式情况外，土压力可以直接按库伦土压力理论计算。如果重力挡土墙是采用凸形折线或衡重式结构时，由于土压力计算较为复杂，则需要分别计算上墙土压力和下墙土压力。计算上墙土压力时，先判别是否会出现第二破裂面，如有第二破裂面，则按第二破裂面法计算上墙土压力；下墙土压力计算较为复杂，目前普遍采用延长墙背法和力多边形法的简便方法进行计算。

四、墙后土压力分布

假设挡土墙的实际最大位移要比主动土体压力所需要的位移量要小。而在实际的工程实践当中，这种假设也是与锚固岩体当中的抗滑键挡土墙是相符的，假设完全合理。根据具体的受力分析，可以进行计算分析。

这样，可以计算出在挡土墙之后的土体的总体压力以及对应的作用点位置，进而能够计算出H和M值。由于挡土墙体之后所采用的填土可以是粘性土也可以是砂石土，因此在计算的过程中为了方便，可以只考虑墙后是砂石土的情况，而对于实际情况当中的粘性土也可以采用相同的方式计算出来。

在实际的计算过程中，还应该对处于水平载荷作用下，根据桩体的性质，包括柔性桩、刚性桩以及中等柔性桩几种情况，对桩体的载荷—位移关系式中等柔性桩，应该将实际的桩土模量比代入到柔性桩计算公式，取实际的深径比代入刚性桩计算公式，分别进行计算。

五、水工挡土墙设计的构造要点分析

1.水工挡土墙的墙身构造

墙身构造的确定主要由两个步骤决定，首先是根据工程实际情况分析应当选择的水工挡土墙形式是什么，然后根据选定的水工挡土墙形式确定墙身的构造设计。在一般情况下，水工挡土墙的墙体结构设计为直线，而且墙体的坡度与墙体背面之间的倾斜关系比较协调，除非是特殊工程要求，一般情况下的墙顶宽度要大于0.5米。

2.水工挡土墙的排水功能设计

水工挡土墙的排水功能设计主要包括地面排水功能设计和墙身排水功能设计两个主要方面。首先，在地面排水功能设计方面，一般是设计排水沟、截引地表水或者是防止雨水和地下水渗漏等功能设计，有的时候根据功能需求，还要进行铺砌层设计。其次，在墙体排水功能设计方面，设计的重点是墙体后的泄水孔位置和布局设计，目的是解决墙体后的积水问题，另外，在墙体后的施工材料上要选择透水性较好的材料，这样才能保证让墙体排水功能设计得到保障。

六、挡土墙综合分析

通过上面对挡土墙体的变形协调关系、后部压力的非线性表示以及后部土体压力的计算公式的推导，得到了挡土墙体后部土体压力的分布情况以及计算公式。同时，抗滑键在水平载荷以及弯矩的综合作用下桩部顶端的载荷-变形关系的解析表达式子。下面对带抗滑键挡土墙体设计的步骤进行总结。

1.以岩体的具体物理参数以及所设置的抗滑键参数作为依据，根据得到的相关公式来对桩体的刚度进行判断，确定是柔性桩、刚性桩还是属于中等柔性桩。

2.根据上面判断得到的结构，并利用对应的公式计算出抗滑键桩顶部的水平位移U以及转角θ。

3.以挡土墙的具体物理参数以及墙体填料的物理力学性能指标为依据，根据对应的公式计算得到抗滑键桩部顶端所承受的剪切应力以及所承受的弯矩，最后得到桩体底部的摩擦阻力。

4.根据第2、3两步中得到的方程式就可以得到在载荷作用下抗滑键的水平位移、转角以及作用于其顶部的水平剪切力与弯矩。

5.根据上一步得到的土体压力来对挡土墙进行设计，将获得的作用力直接作用于抗滑键的顶端，对之进行计算，获得相关的设计参数。

6.在进行设计的过程中，假若挡土墙的使用区域位于高级别的地震多发区域，而且挡土墙的高度在4m以上时，这时还应该根据相关的规范对之进行地震校验。

七、结束语

综上所述，加强对基于带抗滑键的挡土墙设计的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的实践中，应该加强对带抗滑键的挡土墙设计重点环节的重视，并注重其具体设计方法是否可行。

参考文献

[1] 王敏.水工挡土墙设计中的关键问题分析[J].黑龙江水利科技.2014（05）：114-115.

[2] 王海旭，付子刚，金旭晔.浅谈水工挡土墙设计应注意的问题[J].企业导报.2014（09）：80-82.

[3] 郑宽新.浅析挡土墙设计要点[J].中国水运（下半月）.2015（04）：63-65.