【文章內(nèi)容簡介】 帶企口的預(yù)制塊砌筑，并可 根據(jù)墻后填土的潛在破壞面的形狀選用剛性筋式或柔性筋式兩種型式，前者采用加筋帶或剛性大的 土工格柵，后者采用土工織物。在地震區(qū)(主要是指抗震設(shè)計(jì)烈度在 8 度及 8 度以上的強(qiáng)震區(qū))修建的砌石擋土墻，由于砌體結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下，砌筑用的粘結(jié)材料容易被拉開，雖然符合“大震不倒、小震不壞”的抗震設(shè)計(jì) 基本要求，但震后不易修復(fù)，因此在水工擋土墻的設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡可能采用鋼筋混凝土整體結(jié)構(gòu)。 在巖石地基上修建擋土構(gòu)筑物，其穩(wěn)定條件一般都能滿足要求，因此對擋土墻的高度可不受 限制。但由于地基條件的約束，地基的變形往往與墻體材料所能承受的變形能力不一致，這時，就 必須根據(jù)墻體材料的特性確定結(jié)構(gòu)布置型式及尺寸，并對墻體材料進(jìn)行強(qiáng)度核算。 由于水工擋土墻一般兼有擋土和擋水雙重功能，因此擋土墻的墻頂高程應(yīng)根據(jù)其擋土高度及 是否擋水的條件來確定。對于僅有擋土功能的擋土墻，其目的就是防止土體崩塌，要求墻頂高程高于或等于墻后填土平 臺(或坡腳)的高程，這是不言而喻的。但對于兼有擋土和擋水雙重作用的水工擋土墻，如水工建筑物 不允許越浪的上游翼墻，在所屬水工建筑物關(guān)閘擋水時，無論是在正常蓄水位或最高擋水位條件下， 由于風(fēng)力作用，墻前均會出現(xiàn)波浪(立波或破碎波波型)，因此翼墻的墻頂高程不應(yīng)低于正常蓄水位(或 最高擋水位)加波浪計(jì)算高度與相應(yīng)安全加高值之和。當(dāng)所屬水工建筑物系泄水建筑物，遇到設(shè)計(jì)洪 水位(或校核洪水位)必須開閘泄水時，由于流速的影響，水面不會形成較高的波浪，至少不會形成立 波波型，因此翼墻的墻頂高程不應(yīng)低于設(shè)計(jì)洪水位(或校核洪水位)與相應(yīng)安全加高值之和。為了不致 使上游來水(特別是洪水)漫過翼墻的墻頂，危及所屬水工建筑物的安全，上述墻前擋水和泄水兩種情 況下的安全保證條件應(yīng)同時得到滿足。參照現(xiàn)行的水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SL265－2001 的規(guī)定，本規(guī)范規(guī)定的水工擋土墻墻頂安全加高下限值 見表 ，在所屬水工建筑物關(guān)閘擋水時，計(jì)及波浪計(jì)算高度；開閘泄洪時，不計(jì)波浪計(jì)算高度。 此外，在確定擋土墻墻頂高程時，還應(yīng)考慮軟弱地基上地基沉降的影響?？砂赐ǔ５某两涤?jì)算方法計(jì)算沉降值，并參照類似條件下的已建工程實(shí)測沉降值研究確定。 擋土墻墻頂寬度的確定，主要考慮墻頂欄桿或擋浪板的布置和施工條件等因素。墻頂寬度小， 雖然可節(jié)約工程投資，但對于鋼筋布置、施工澆筑將帶來了很大的困難，而且擋土墻的耐久性也易 受到影響，因此擋土墻墻頂寬度不宜太小。對于砌石擋土墻，由于材料尺寸的限制更不宜太小。當(dāng) 擋土墻墻后填土不到頂時，為了便于工程管理中的人員巡視，擋土墻的墻頂寬度可適當(dāng)加大或增設(shè) 巡視平臺。對于懸臂式、扶壁式、空箱式擋土墻結(jié)構(gòu)，由于這些結(jié)構(gòu)的尺寸相對來說比較單薄，除了底板 長度應(yīng)由穩(wěn)定計(jì)算條件確定外，其余均應(yīng)滿足強(qiáng)度及耐久性要求。設(shè)計(jì)中還應(yīng)注意的是，扶壁式、 空箱式結(jié)構(gòu)由于前墻或前、后墻與隔墻形成了框格，對受力是有利的，但如果按強(qiáng)度計(jì)算所需的厚 度較小時，還應(yīng)考慮耐久性要求和施工的方便。有的扶壁式、空箱式擋土墻，墻體厚度僅為 左 右，不僅施工中澆筑振搗困難，而且因鋼筋保護(hù)層過小，投入使用后不久就因混凝土碳化致使鋼筋 銹蝕而不得不提前進(jìn)行加固，反而得不償失。 土質(zhì)地基上擋土墻底板(或墻趾)的埋置深度，一般情況下是由擋土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定條件決定的。但 由于所屬水工建筑物還有擋水及泄水要求，擋土墻墻后水位還可能引起基底滲流作用，因此擋土墻底板(或墻趾)的埋置深度還與周圍地形、地質(zhì)、水流沖刷等條件有關(guān)。 從土質(zhì)地基允許承載力的計(jì)算公式可以看出，任何建筑物基底的允許承載力都與建筑物底板(或墻趾)的埋置深度有關(guān)。底板(或墻趾)的埋置深度增大，基底的允許承載力也增大。由于擋土墻的工 程量在所屬水工建筑物中所占的比重較大，因此擋土墻底板(或墻趾)埋置深度的確定，對水利工程的 造價影響很大。如果將擋土墻底板(或墻趾)的埋置深度減小一些，從而減少墻基土方開挖量；但當(dāng)?shù)?基允許承載力與擋土墻基底壓應(yīng)力比較接近時，將埋置深度減得太小，反而需要增大底板寬度，從 而增加工程投資。水利水電工程中的一些擋土墻，由于墻前行水的原因，往往因水流的沖刷造成墻前基底淘空， 影響擋土墻的安全(例如行洪河道兩側(cè)的駁岸)，若無有效的抗沖刷措施，必須將擋土墻的底板(或墻 趾)埋置于可能的沖刷線以下一定深度，才能保證安全，這與確定橋梁工程中橋臺底部高程是一致的。 擋土墻沿墻長方向是順著河坡或土坡布置(如水工建筑物的翼墻)時，為了減少開挖和節(jié)省擋土 墻的造價，擋土墻往往采取階梯形布置的形式。此時擋土墻分階的高差，除了應(yīng)滿足墻趾埋深的要 求外，還應(yīng)滿足擋土墻沿墻長方向的縱向抗滑穩(wěn)定要求。 擋土墻底板厚度主要是根據(jù)強(qiáng)度要求等確定，一般來說，以不小于 為宜。采用砌石擋 土墻時，由于砌石需嵌入底板中，因此底板厚度以 為宜。對于空箱式擋土墻的底板及其前趾部 分，如果采用樁基礎(chǔ)，由于樁的沖剪作用，底板厚度還應(yīng)適當(dāng)加大。無論采用那種擋土墻結(jié)構(gòu)型式， 底板及其前、后趾的伸出長度和厚度，都應(yīng)滿足穩(wěn)定和強(qiáng)度的要求。土質(zhì)地基上的擋土墻，從有利于抗滑穩(wěn)定和滲流穩(wěn)定出發(fā)，底板下宜設(shè)置 ～ 深的齒墻， 這對于砂性土地基，尤其重要。 擋土墻的迎水面墻面坡度，由于有導(dǎo)水作用，只要求墻面與所屬水工建筑物平順銜接，故以 扭曲式布置為最佳，但這種墻面型式施工極不方便。根據(jù)調(diào)查，大部分擋土墻都采用墻面垂直或略 向后傾斜的型式，這樣的型式施工較為方便。 重力式擋土墻主要靠自身重量和底板以上填土重量維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因此這種墻體的臨土面由 底板末端向墻頂方向傾斜(見圖 1)。也有在墻背做成折線型的(見圖 2)，即半重力式擋土墻。圖 1 重力式擋土墻結(jié)構(gòu)示意圖 圖 2 半重力式擋土墻結(jié)構(gòu)示意圖半重力式擋土墻的墻背采用折線型，主要是考慮節(jié)省工程投資，以及施工期的質(zhì)量控制因素。無論采用什么建筑材料，如砌石、混凝土等，采用半重力式擋土墻可節(jié)省工程量是不言而喻的；而 對于混凝土結(jié)構(gòu)，由于重力式擋土墻的墻身屬于大體積混凝土，施工過程中的水化熱難以釋放，容 易形成裂縫，影響工程質(zhì)量，采用半重力式擋土墻則可大大減少這種影響。由于重力式擋土墻斷面 較大且沿高度方向呈直線變化，因此擋土墻墻身只需核算墻身與底板連接處的強(qiáng)度即可。只有墻背 做成折線型的半重力式擋土墻，由于墻身斷面沿高度方向的折點(diǎn)也是墻身的薄弱環(huán)節(jié)，因此除需核 算墻身與底板連接處的強(qiáng)度外，還應(yīng)對墻身折點(diǎn)處的強(qiáng)度進(jìn)行核算。當(dāng)重力式擋土墻的墻背采用折 線型時，其折點(diǎn)將是墻身的薄弱環(huán)節(jié)，需要進(jìn)行強(qiáng)度核算。 衡重式擋土墻是一種較特殊的斷面結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定主要是靠墻身自重和衡重臺上填土重量維持 的。由于衡重臺有減少土壓力作用，因此衡重式擋土墻斷面比重力式擋土墻小，但因其底板較小， 故對地基條件要求較高(見圖 3)。圖 3 衡重式擋土墻結(jié)構(gòu)示意圖一般來說，衡重式擋土墻的自身強(qiáng)度都能滿足要求，其結(jié)構(gòu)尺寸的擬定主要取決于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和 地基條件。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，衡重臺宜設(shè)置在 ～ 倍墻高處，衡重臺以上為梯形斷面，衡重臺以 下設(shè) 4:1～5:1 的倒坡，底板以上的土體破裂面連線不應(yīng)超出衡重臺的尾端，最好留有一定的余地， 這樣才能盡可能減少水平向土壓力對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的影響。由于衡重式擋土墻的底板平面尺寸較小，要 求建造在良好的地基上。如果建造在土質(zhì)地基上，除了滿足地基允許承載力的要求外，還應(yīng)對底板 前、后端基底的沉降變形進(jìn)行分析?；春酉掠文炒l的閘室墻，建造在堅(jiān)實(shí)的粘土地基上，也采用 了衡重式擋土墻結(jié)構(gòu)，經(jīng)計(jì)算，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)滿足要求，但在運(yùn)行過程中，隨著墻前水位的升 降，墻體則向前、后發(fā)生較小搖擺變位，雖然未發(fā)生危險，但對止水結(jié)構(gòu)還是有一定影響，這是值 得注意的。 懸臂式擋土墻主要靠墻后底板以上的填土重量維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，其墻體的臨土面由底板向墻頂 方向傾斜(見圖 4)，這樣，除了滿足穩(wěn)定要求外，墻體根部及底板還需要滿足強(qiáng)度要求。圖 4 懸臂式擋土墻結(jié)構(gòu)示意圖 扶壁式擋土墻也是靠底板以上填土重量維持穩(wěn)定的，與懸臂式擋土墻在結(jié)構(gòu)上的區(qū)別是，除 了墻面板和底板外，每隔一段距離還有由底板向墻頂方向傾斜的扶壁(見圖 5)。這種結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài) 大大優(yōu)于懸臂式擋土墻。由于擋土墻墻后填土面一般都與墻頂平齊，因此扶壁式擋土墻的扶壁高度 大都略低于墻頂；扶壁間距宜在 3～5m 范圍內(nèi)，間距太小不僅不經(jīng)濟(jì)，而且不利于施工碾壓，間距 太大，墻體和扶壁的強(qiáng)度要求高；根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，墻體高度宜大于 倍扶壁間距較為經(jīng)濟(jì)。 因此。扶壁間距應(yīng)根據(jù)平面布置和結(jié)構(gòu)的剛度等綜合因素確定。圖 5 扶壁式擋土墻結(jié)構(gòu)示意圖 空箱式擋土墻由前墻、后墻、隔墻、底板、頂板組成，空箱內(nèi)可進(jìn)水，有時根據(jù)需要還可通 過在部分空箱內(nèi)填土以調(diào)整結(jié)構(gòu)重心(見圖 6)，其穩(wěn)定主要靠自重和空箱內(nèi)的水重(包括土重)維持。 兼有擋水作用的空箱式擋土墻，為了穩(wěn)定的需要，往往在前墻的下部最低水位以下開有進(jìn)水孔。凡 開有進(jìn)水孔的前墻，為使墻體前后的水位能迅速配平，前墻的頂部需要留有足夠面積的排氣孔。這 里所說的足夠面積，是指在水體涌入空箱時所排出的氣體不至于發(fā)生嘯叫聲。圖 6 空箱式擋土墻結(jié)構(gòu)示意圖 板樁式擋土墻可用于地基條件較差的水利水電工程中，根據(jù)受力條件不同可分為無錨碇墻和有錨碇墻兩種型式(分別見圖 7 和圖 8)。由于無錨碇墻的板樁式擋土墻在水平力作用下變位較大，一 般僅在擋土高度不大的情況下采用；而有錨碇墻的板樁式擋土墻依靠錨碇墻維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因此可 用于擋土高度較大的場所。根據(jù)不同的施工方法，板樁式擋土墻的墻體又可分為打入式板樁和地下 連續(xù)墻兩種結(jié)構(gòu)，但無論采用哪種結(jié)構(gòu)，其施工縫都可能留有一定的間隙，若不采取相應(yīng)的措施， 墻后土體顆粒有可能在地下水滲流作用下逐漸流失而影響其正常使用。板樁式擋土墻屬于輕型薄壁結(jié)構(gòu)，其墻身一般為打入式預(yù)制構(gòu)件或現(xiàn)澆地下連續(xù)墻。采用打入 式預(yù)制構(gòu)件施工時，可選用鋼筋混凝土預(yù)制板樁或折線型鋼板樁結(jié)構(gòu)，考慮到剛度要求和施工方便， 鋼筋混凝土預(yù)制板樁厚度不宜小于 ，折線型鋼板樁的厚度不宜小于 12mm；對于地下連續(xù)墻的 厚度，如果過于單薄，鋼筋骨架不易放入，根據(jù)一些工程的施工經(jīng)驗(yàn)，最小厚度應(yīng)在 以上。當(dāng) 然，這些構(gòu)件的厚度，首先應(yīng)保證強(qiáng)度要求。凡需設(shè)置錨碇墻的板樁式擋土墻，其錨桿一般都采用 高強(qiáng)度鋼制桿件，并通過張緊器固定在墻體破裂面后一定距離以外的錨錠墻上。錨桿的長度、錨碇 墻的位置及高度由整體穩(wěn)定條件計(jì)算確定，錨桿的直徑根據(jù)所承受的拉力計(jì)算確定，錨碇墻的厚度 由強(qiáng)度計(jì)算確定。對于暴露在空氣、水體及土層中的鋼板樁、錨桿、張緊器等鋼質(zhì)構(gòu)件，應(yīng)根據(jù)其 環(huán)境條件考慮增加在使用周期內(nèi)可能引起的腐蝕量。圖 7 無錨碇的板樁式擋土墻結(jié)構(gòu)示意圖 圖 8 有錨碇的板樁式擋土墻結(jié)構(gòu)示意圖 錨桿式擋土墻主要用于陡立邊坡的防護(hù)(見圖 9)，其擋土墻面的穩(wěn)定是靠伸入墻后巖體或土 體的錨桿通過粘接劑與巖體或土體的握裹力維持的。鑒于錨桿式擋土墻的設(shè)計(jì)在 GB 50330－2002 中已有規(guī)定，故本規(guī)范不再詳細(xì)列出，僅列出結(jié)構(gòu)布置的原則要求。圖 9 錨桿式擋土墻結(jié)構(gòu)示意圖 在穩(wěn)定的地基上可采用加筋式擋土墻結(jié)構(gòu)(見圖 10)，其墻體及基礎(chǔ)的斷面、加筋材料和長度 應(yīng)根據(jù)作用于墻上的各項(xiàng)荷載分別按墻體外部穩(wěn)定性和筋材內(nèi)部穩(wěn)定性試算確定。由于加筋式擋土 墻的墻體基礎(chǔ)的斷面較小，且筋材的鋪設(shè)和墻后的填土是隨著墻體的砌筑上升而上升的，因此計(jì)算 加筋式擋土墻的穩(wěn)定需要按施工的順序分段計(jì)算，在上升階段時，要同時滿足墻體外部穩(wěn)定性和筋 材內(nèi)部穩(wěn)定性的要求。圖 10 加筋式擋土墻結(jié)構(gòu)示意圖加筋式擋土墻分為有剛性墻體和無剛性墻體(即加筋陡坡)兩大類。本規(guī)范對對于有剛性墻體的加 筋式擋土墻，在滿足穩(wěn)定性要求的前提下的最低構(gòu)造要求作出了規(guī)定。對于采用的加筋材料，重要 的是研究新型加筋材料對耐久性的要求。而對于無剛性墻體(即加筋陡坡)的加筋式擋土墻，本規(guī)范并 沒有進(jìn)一步作出規(guī)定，實(shí)際上，這類擋土墻在滿足穩(wěn)定性要求的前提下，對所采用的土工合成材料 的耐久性要求則更為重要。 組合式擋土墻是指將上述幾種擋土墻結(jié)構(gòu)型式中的幾種加以組合而成的較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)型式， 一般用于擋土高度較大且有特殊使用要求的情況下。由于這種結(jié)構(gòu)受力條件較為復(fù)雜，采用時需進(jìn) 行充分的技術(shù)論證，如需采用類似新型結(jié)構(gòu)時亦應(yīng)如此。至于一般性的組合結(jié)構(gòu)，如空箱式和扶壁 式的組合，較為簡單，可視作一般性擋土結(jié)構(gòu)處理。 建筑物的分段長度，在國家現(xiàn)行的一些標(biāo)準(zhǔn)中都有規(guī)定。為了防止和減少由于地基不均勻沉 降、溫度變化和混凝土干縮等因素引起的變形或裂縫，擋土墻的分段長度不宜太長。水利水電工程 中土質(zhì)地基上擋土墻的分段長度一般不宜超過 20m，巖石地基上的擋土墻還要短一些。根據(jù)調(diào)查， 采用素混凝土、砌石或混凝土砌塊建造的擋土墻，以及在松軟土質(zhì)地基上的鋼筋混凝土擋土墻，墻 體產(chǎn)生豎向裂縫的機(jī)率大大增加，其分段長度還應(yīng)小一些。 當(dāng)采用沉井基礎(chǔ)時(尤其是埋藏較深的沉井基礎(chǔ))，其平面尺寸一般都較大，在此基礎(chǔ)上布置 擋土墻，其分段長度可長一些，但這時必須注意擋土墻由于基礎(chǔ)的剛性約束產(chǎn)生的不良影響。 考慮到相鄰建筑物因溫度變化引起的熱脹冷縮現(xiàn)象，以及相互之間的不等沉降影響，相鄰建 筑物之間(包括擋土墻與其他建筑物之間以及擋土墻與擋土墻之間)需要設(shè)置永久縫(伸縮－沉降縫)， 永久縫的縫寬原則上應(yīng)根據(jù)溫度變化所計(jì)算的熱脹冷縮量確定，但根據(jù)大量的工程實(shí)例，縫寬一般 取 2～ 是可以滿足要求的。 擋土墻的安全監(jiān)測不是孤立的，應(yīng)與所屬水工建筑物一并考慮。對于大、中型水工建筑物的擋土墻，至少應(yīng)設(shè)沉降、水平位移觀測項(xiàng)目。至于一些復(fù)雜結(jié)構(gòu)的安全監(jiān)測，可以根據(jù)需要和可能 進(jìn)行布置。沉降觀測是土質(zhì)地基上所有水工結(jié)構(gòu)都必須進(jìn)行的觀測項(xiàng)目，擋土墻也不例外。由于影響擋土 墻抗滑穩(wěn)定安全的主要因素是水平荷載，因此擋土墻的水平位移觀測也是十分重要的，但往往是發(fā) 生水平位移后才開始進(jìn)行觀測。擋土墻墻后地下水位觀測，位于防滲范圍內(nèi)的，應(yīng)納入所屬水工建 筑物側(cè)向滲流觀測項(xiàng)目，統(tǒng)一安排。對于一些重要的 1