擋土墻在排水明渠設計中的應用

(中國市政工程中南設計研究總院有限公司　廣東　東莞　523000)

一、工程概述

某城市片區(qū)內澇整治工程，需要將道路雨水排入鄰近的湖泊。擬采用排水明渠形式與市政雨水管網相接，明渠長度約為405米，采用梯形截面，底寬3.0米，頂寬4.4米，渠深2.5米。

二、明渠結構形式選擇

明渠側壁采用擋土墻結構，由兩個擋土墻圍成明渠的斷面，擋土墻的常用形式如下：

(一)重力式擋土墻

重力式擋土墻是依靠自身重力來維持擋土墻在土壓力作用下的穩(wěn)定的，通常由塊石、毛石，混凝土等砌筑,。其圬工量較大但形式簡單，施工方便,是最常用的一種擋土墻。重力式擋土墻可根據其墻背的坡度分為仰斜、俯斜、直立三種類型。按土壓力理論，仰斜墻背的主動土壓力最小，而俯斜墻背的主動土壓力最大，垂直墻背位于兩者之間。三種擋土墻適用范圍不同，對于支擋挖方工程的邊坡，適宜采用仰斜墻背。反之，如果是填方工程，則宜用俯斜墻背或垂直墻背，以便填土易夯實。在個別情況下，為減小土壓力，采用仰斜墻也是可行的，但需要保證墻背的回填土質量。重力式擋土墻由于體積和重量較大，對地基承載力的要求較高。在巖基上，雖然承載力不起控制作用，但高的重力式擋墻由于斷面大，材料耗費較多，也不經濟，一般高度在6 m以下較為經濟合理。

(二)懸臂/扶壁式擋土墻

懸臂式擋土墻主要由立壁、趾板及踵板三個鋼筋混凝土構件組成，主要靠自重及底板上的填土重量來維持穩(wěn)定。擋土墻高度大于6 m 時,常選用鋼筋混凝土懸臂式擋土墻。由于踵板的長度較長，一般適用于填方邊坡。扶壁式擋土墻是加強的懸臂式擋土墻，與懸臂式擋墻相比，扶壁式擋墻在立壁與踵板之間增加了肋板。擋土墻高度大于8 m 時,如果采用懸臂式擋土墻，會造成立壁太厚，配筋太多，在進行扶壁式擋土墻設計時,可將墻身及墻踵作為三邊固定的板進行計算。懸臂/扶壁式擋土墻墻身斷面小，自重輕，能較好發(fā)揮材料的性能，所需地基承載力較低。

(三)衡重式擋土墻

衡重式擋土墻是指利用衡重臺上部填土的重力而墻體重心后移以抵抗土體側壓力的擋土墻。最大優(yōu)點是可利用衡重平臺上的填土重、迫使墻身整體重心后移，使基底應力趨于均衡，增加了墻身的穩(wěn)定性、這樣可適當提高擋土的高度，但從另一方面來講，衡重式擋墻的構造形式又限制了其基底不可能做得很大，因此就擴散擋墻基底應力而言，衡重式擋土墻反而不如其他形式的擋土墻，其提高擋土的高度也是比較有限的。

帶卸荷板的重力式擋墻，既可以利用卸荷板上的填土重來迫使墻整體重心后移使基底壓力趨于均衡，又在很大程度上減小了土體對擋墻的主動土壓力，如能科學地、合理地使用，可大大地提升擋墻的高度。

本項目由于溝渠斷面為梯形，而懸臂/扶壁式擋土墻一般為垂直的立壁，其次由于排渠深度只有2.5米，并考慮兩側為填方施工，故適宜直立重力式擋土墻。如圖所示：

明渠橫斷面圖

三、明渠結構設計要點

(一)基礎及地基處理

為增強基底的抗滑穩(wěn)定性，設置抗滑凸榫，凸榫尺寸為300x600，設置在擋土墻前部，墻趾下方以防止水流沖刷掏空擋土墻下部土體。地基處理根據基礎底部土層的不同采取相應的措施。地基為素填土時，換填300厚的級配碎石墊層，壓實系數≥0.97；地基為淤泥，深度≤3米時，可以采用拋石擠淤，深度>3米時，采用水泥攪拌樁對地基進行處理。

(二)排水設計

對于漿砌塊石擋土墻，需要在墻體上設置泄水孔。最下一排泄水孔高出墻外地表200-300mm。泄水管采用φ50PVC管，傾斜度i=5%，水平及豎向間距均為2m-3m，上下排泄水孔呈梅花形布置。墻后泄水管對應處設置反濾包，反濾包底部夯實黏土隔水層，上部為300厚的礫石層及150厚的砂礫層。

(三)沉降縫與伸縮縫

為避免地基不均勻沉降引起墻身開裂,需按墻高和地基性質的變異設置沉降縫,同時,為了減少圬工砌體因收縮硬化和溫度變化作用而產生裂縫,需設置伸縮縫。擋土墻的沉降縫和伸縮縫設置在一起,每隔10 m ～ 15 m 設置一道,縫寬2 cm ～ 3 cm,自墻頂做至基底,縫內宜用瀝青麻絮等具有彈性的材料填塞,沿墻的內、外、頂三側填塞,填塞深度不小于15 cm

(四)渠底結構設計

渠底結構設計的好壞直接影響水流的順暢程度。本工程渠底面層采用C25的200厚混凝土。首先夯實地基土，在其上設置500厚的毛石，在面層和毛石之間設置200厚的碎石作為過渡層。為了消除地下水對渠底的影響，每隔10米在混凝土面層上設置一根φ50PVC來平衡上下部的水壓。

四、結語

擋土墻斷面的設計是排渠設計中的難點和重點，本文工程實例通過采用兩個直立式擋墻形成排水明渠的斷面，簡要介紹了擋土墻在排水明渠設計中的應用，分析了明渠結構設計的要點，給排水明渠的設計提供了參考。