试议挡土墙水工挡土墙结构设计

摘 要 结合具体的工程项目建设实际情况，对水工挡土墙类型选择及具体设计进行了分析计算，得到了水工挡土墙结构的基本布置形式，形成了水工挡土墙结构设计的基本方法。
关键词 水工挡土墙；结构
A 文章编号 1674-6708（2013）94-0171-05
1论文的研究背景

1.1工程概况

本文设计以苍南县江南围垦水库工程为背景，工程所在区域内断裂构造不发育，仅发现三条小断裂，深大断裂构造离水库坝址区较远，坝址区内没有强震分布，弱震也较少，场地地震基本烈度小于Ⅵ度；坝址区岩性单一，岩体较完整，节理裂隙不很发育，不存在永久性渗漏问题，建库后不存在库岸稳定问题。受亚热带季风过渡区山地气候影响，坝址区域多年平均气温17℃，多年平均日照1996.6小时，极端最高气温40.1℃，极端最低气温-14.1℃，相对湿度81.6%，全年主导风向以北、北东为主，多年平均风速为

2.5m/s，最大风速为21m/s；

1.2天然建筑材料及相关参数

1）场地附近无砂料场，砂料须从外地运进；
2）石料及碎石料场可选用坝上游500m或下游400m处的采石场，岩性为硬质英安质含角砾晶玻屑熔凝灰岩，岩石饱和极限抗压强度65.7MPa，软化系数0.85，天然容重平均值2.638g/cm3，料场面积均>20000m2，体积均>200000m3，完全能够满足建坝需要。
砼/微风化岩石的抗剪断参数f’=

1.0～2，c’=1～2MPa；

微风化岩石/微风化岩石抗剪断参数f’=1.2～1.3，c’=1.3～1

摘自：本科生毕业论文www.udooo.com

.5MPa；
裂隙摩擦系数f=0.5～0.55；
微风化岩石弹性模量E0=18000～20000 MPa；

1.3工程任务和工程规模

本工程任务为：在该区域的上坝址进水口处建设翼墙，引导水流平稳地流入库区。
校核洪水位15

3.2m （P=0.5%）；

设计洪水位15

1.2m （P=

3.3%）；

正常蓄水位150m； 该工程属于二等工程小（2）型水库，总库容为97.83万m3。工程等级为Ⅴ等防洪标准采用30年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。

2 挡土墙设计的基本要求及设计内容

2.1 挡土墙设计的基本要求

1）选择合理的结构型式
2）合理的设计断面

2.2 挡土墙设计的基本内容

挡土墙设计的基本内容如下：
1）挡土墙的稳定验算内容
（1）抗滑稳定验算。
（2）抗倾稳定验算。
（3）地基应力验算和应力大小比或偏心矩控制。
2）挡土墙的结构设计
3）挡土墙的细部构造设计
3挡土墙型式比选断面设计及相关荷载计算

3.1 挡土墙的类型选择

3.

1.1河底水位平均高程

3.

1.2取设计洪水位计算波浪爬高

利用官厅水库公式：
H=15

1.2-128.02+0.5=23.68m

针对水工挡土墙各种类型结构的特点，对于墙高大于10m的高墙，采用扶臂式挡土墙并进行设计。

3.2挡土墙的断面设计

水工挡土墙基本尺寸的拟定（建成无水情况）
3.

2.1节跨布置

挡土墙高度较大，考虑钢筋布置及施工条件，取l=6m。

3.

2.2初拟挡土墙断面尺寸

1）底板长度 地基为岩基、承载力高，墙后填块石土压力较小，无浸水条件，取B=16m，前趾板B1=

3.4米，踵板B2=12m。

2）墙面板厚度
墙面板厚度考虑施工条件，参考已有工程实例初拟B3=60cm。
3）底板厚度
趾板靠面板部分和踵板取同一厚度，初拟厚度H2=

1.8m。

4）扶壁的厚度
按经验并考虑施工条件，初拟扶壁厚度m。

3.3 常用设计参数的选择

计算数据的采用：
由于本文设计的工程地质为微风化岩基，属于硬质岩石，故取：内磨擦角，填土标准容重，基底磨擦系数，地基的容许承载力。
本工程等级为二级，弯曲强度安全系数 ；
剪切强度安全系数 ；
混凝土采用150号，其各项强度指标如下：
弯曲抗压 ；
抗拉 ；
轴心受压 ；
抗裂 ；
弹性模量 。
钢筋采用Ⅰ级钢筋（3号钢）
抗拉强度 ；
弹性模量 。

3.4 挡土墙土压力计算

3.4.1土压力计算

在挡土挡稳定计算中，按朗肯公式计算作用在墙踵垂直面上的土压力，填土面无斜坡的朗肯土压力系数按下式计算。

3.

4.2墙身自重、前趾和踵板上土重计算

1）墙身自重 2）作用在踵板上的土重
3）作用在前趾上的土重
列表计算作用在挡土墙上的总垂直力∑G，总水平力∑H及总弯矩∑M。

4 挡土墙的稳定性和强度分析

4.1扶臂式挡土墙的构造布置

4.

1.1挡土墙的排水设施布置

挡土墙的排水设施一般由地面排水和墙身排水两部分组成。地面排水主要是防止地表水渗入墙后土体和地基。墙身排水主要是为了排除墙后积水，通常在墙身的适当高度布置一排或数排泄水孔。泄水孔的尺寸采用cm的方孔，孔眼间距一般为2m～3m，不同水平层的排水孔眼应相互交错设置。墙后泄水孔的进口部分应设置粗粒料反滤层，以防孔道淤塞。

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