扶壁式擋土墻在水工建筑物中應(yīng)用的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

程潔鈴 殷輝

摘要：擋土墻在水利水電工程中得到廣泛應(yīng)用，文章以扶壁式擋土墻為例，依據(jù)《水工擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL379-2007），簡要說明水工扶壁式擋土墻的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為水利設(shè)計(jì)者在扶壁式擋土墻的設(shè)計(jì)中提供的一定的參考。

關(guān)鍵詞：扶壁式擋土墻;水工建筑物;穩(wěn)定計(jì)算;結(jié)構(gòu)計(jì)算

中圖分類號：TV223 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）12-0071-02

1概述

扶壁式擋土墻（又稱為扶垛式擋土墻）由底板及固定在底板上的直墻和扶壁構(gòu)成的，主要依靠底板上的填土重量維持穩(wěn)定的擋土建筑物。扶壁式擋土墻是在懸臂式擋土墻的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，屬于輕型鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在擋土墻高度大于6m的土質(zhì)地基上可采用扶壁式擋土墻。

扶壁式擋土墻在水利水電工程中可以用于水庫下游的岸墻，隧洞出水渠段的邊墻，倒虹吸進(jìn)出水池的邊墻等。與用于公路、鐵路等行業(yè)邊坡治理的擋墻相比，應(yīng)用于水工建筑物中的擋墻存在墻前水位，受墻前水位降落的影響，擋墻所受的水重、靜水壓力、揚(yáng)壓力等荷載會(huì)發(fā)生變化，因此水工擋土墻可能存在的工況類型更多，設(shè)計(jì)更復(fù)雜。

2穩(wěn)定計(jì)算要點(diǎn)

扶壁式擋土墻在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)先進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算，選取最危險(xiǎn)工況下的計(jì)算結(jié)果，以確定擋土墻的尺寸。

首先，應(yīng)根據(jù)水工建筑物的級別確定擋土墻的級別;其次，應(yīng)該進(jìn)行擋土墻的抗滑穩(wěn)定、抗傾覆穩(wěn)定、地基應(yīng)力等計(jì)算。扶壁式擋土墻進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算時(shí)取相鄰兩永久縫之間的擋土區(qū)段作為一個(gè)計(jì)算單元。在進(jìn)行土壓力計(jì)算時(shí)，應(yīng)該根據(jù)墻后填土的性質(zhì)選擇合適的公式，墻后填土為均質(zhì)無粘性土?xí)r，土壓力的計(jì)算可按文獻(xiàn)[1]附錄A中公式（A.0.1-1）～（A.0.1-5）進(jìn)行計(jì)算;墻后填土為粘性土?xí)r，土壓力的計(jì)算可按文獻(xiàn)[1]附錄A中公式（A.0.2-1）～（A.0.2-3）進(jìn)行計(jì)算?？够€(wěn)定計(jì)算應(yīng)根據(jù)地基性質(zhì)選擇合適的公式，參照文獻(xiàn)[1]中公式（6.3.5-1）-（6.3.5-7）進(jìn)行計(jì)算?？箖A覆穩(wěn)定計(jì)算按文獻(xiàn)[1]中公式（6.4.1）進(jìn)行計(jì)算。地基應(yīng)力的計(jì)算按文獻(xiàn)[1]中公式（6.3.3）進(jìn)行計(jì)算。

3結(jié)構(gòu)計(jì)算要點(diǎn)

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算時(shí)，需要將扶壁式擋土墻的各個(gè)部位進(jìn)行不同地簡化。土質(zhì)地基上扶壁式擋土墻底板的前趾可簡化為固支在墻體上的懸臂板，按受彎構(gòu)件計(jì)算，按文獻(xiàn)[1]附錄C中公式（C.4.2-1）～（C.4.2-3）進(jìn)行計(jì)算;底板、墻身距墻身和底板交線1.5倍扶壁間距以內(nèi)部分可簡化為三邊固支、一邊自由的彈性板，按雙向板計(jì)算，其余部分按單向板計(jì)算，按文獻(xiàn)[1]附錄C中公式（C.3.1-1）～（C.3.1-6）進(jìn)行計(jì)算;扶壁可簡化為固支在底板上的懸臂梁，將扶壁與墻體作為一個(gè)共同作用的整體結(jié)構(gòu)，按受彎構(gòu)件計(jì)算，按文獻(xiàn)[1]附錄C中公式（C.3.2-1）～（C.3.2-3）進(jìn)行計(jì)算。

4案例

某水庫泄洪洞出水渠采用扶壁式擋土墻作為邊墻，擋土墻高度6.6m，基礎(chǔ)為砂卵礫石，墻后回填土容重取22.0kN/m³，內(nèi)摩擦角ψ取21°，粘聚力取5kPa。初步擬定扶壁式擋土墻每10米為一段，底板厚度為0.8m，墻身頂部寬d為0.5m，底部寬D為0.83m，墻身外側(cè)坡比1：0.5，墻趾懸挑長L1為1m，墻趾懸挑長L2為4.5m，扶壁間距4.5m，扶壁厚0.5m。

4.1穩(wěn)定計(jì)算

泄洪隧洞為3級建筑物，因此確定扶壁式擋墻級別為3級。根據(jù)規(guī)范要求，抗滑安全系數(shù)Kc、抗傾覆安全系數(shù)K。不小于1.5，地基應(yīng)力應(yīng)不超過地基承載力，且滿足應(yīng)力的最大值與最小值之比小于1.5。

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，泄洪洞出水渠在設(shè)計(jì)洪水位泄洪完成，擋墻內(nèi)側(cè)水位已經(jīng)降落，而墻外水位尚未降落至排水孔底部高程狀態(tài)下?lián)鯄μ幱谧钗ｋU(xiǎn)狀態(tài)。該工況下?lián)跬翂?nèi)側(cè)水位為0，外側(cè)水位取3.8m。

為簡化計(jì)算，假設(shè)擋墻外側(cè)為鉛直，扶壁重量按填土重量計(jì)算，計(jì)算結(jié)果偏安全。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，初步擬定的尺寸計(jì)算結(jié)果不滿足規(guī)范要求，通過改變墻趾懸挑長、墻踵懸挑長或扶肋間距進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表1。

通過穩(wěn)定計(jì)算，確定扶壁式擋土墻尺寸為墻身總高7.4m，底板厚度為0.8m，墻身頂部寬d為0.5m，底部寬D為0.83m，墻趾懸挑長L1為1.2m，墻趾懸挑長L2為5m，扶壁間距4m，扶壁厚0.5m。

4.2結(jié)構(gòu)計(jì)算

將墻身荷載簡化為三角形荷載，墻身、墻踵、墻趾、、扶壁部分分別按照文獻(xiàn)[1]中相應(yīng)地公式進(jìn)行計(jì)算，混凝土保護(hù)層厚度取50mm，計(jì)算結(jié)果見表2、表3。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，該扶壁式擋土墻墻身、墻踵、墻趾、扶壁均按最小配筋率配筋，墻身為不等厚結(jié)構(gòu)，為安全起見，取最大厚度處截面的配筋率進(jìn)行配筋。

5結(jié)束語

扶壁式擋土墻在水工建筑物中運(yùn)用廣泛，理正、遠(yuǎn)盛等軟件均開發(fā)出扶壁式擋土墻計(jì)算的功能，但作為水工設(shè)計(jì)者，不應(yīng)該過分依賴軟件，應(yīng)該充分學(xué)習(xí)規(guī)范，以規(guī)范為準(zhǔn)繩，用規(guī)范檢驗(yàn)軟件的計(jì)算結(jié)果。