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摘要：在水利工程建设中，挡土墙的合理设计，对地面不平整和高差比较大的工程建设场地，不仅有利于提高工程建设场地的美观性，而且有利于节约施工成本、减少工程造价，确保国家和人民生命财产安全。因此，在挡土墙的设计中，应注意结合施工需求，合理的选择挡土墙结构型式，并注意做好挡土墙的结构稳定性计算，保证设计质量。
关键词：水利工程;挡土墙;设计计算分析
前言
挡土墙施工是现代水利工程施工的重要环节，并且在面临洪水灾害的时候，挡土墙发挥着非常重要的作用，其施工质量也因此而倍受关注。挡土墙是否处于安全状态，对河道周边以及下游区域居民的生命与财产安全有直接的关联，因而对社会和谐稳定发展也有极大影响。同时，水电水利工程中水工混凝土挡土墙还兼备抽水、排水和发电等不同功能，因此成为河道工程的枢纽。在水工建筑不同的情况下，其对于防水墙也存在有不同程度的要求，所以在进行水工混凝土挡土墙施工建设时，应以建筑级别作为依据，进而对挡土墙的级别进行确定。
1.水利工程挡土墙的类型
1.1挡土墙的类型
常用到的挡土墙的类型主要有重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式等几种，挡土墙类型的选择根据所支挡土体的稳定平衡条件，考虑荷载大小与方向、地形、地质、基础埋置深度、基底承载力、施工难易度，尤其市政道路还要考虑挡土墙的美观实用等综合比较后确定。
2.水利工程中挡土墙的设计标准
水工挡土墙分为有挡水要求和无挡水要求两类。除设计允许水流从墙顶漫溢的挡土墙外，其他有挡水要求的永久性挡土墙除了具有防止土体崩塌作用外，其结构稳定和墙顶超高等都与洪水标准相关。由于这类挡土墙与所属的水工建筑物一起承担着挡水的任务，因此其设计洪水标准应与所属水工建筑物的洪水标准一致。无挡水要求的永久性挡土墙，例如位于防洪水位以上的挡土墙，当然不作设计洪水标准的规定。位于水工建筑物上、下游河道内的挡土墙，例如作为河道护岸的挡墙等，其洪水标准应与水工建筑物上、下游河道的设计洪水标准一致。位于挡洪建筑物上游的翼墙，属于挡洪建筑物上游的一部分，其洪水标准只能与所属挡洪建筑物的设计洪水标准相同，而绝对不能低于挡洪建筑物的设计洪水标准。位于水工建筑物下游的翼墙，作为水工建筑物下游的一部分，其设计洪水标准亦应与所属水工建筑物的设计洪水标准相同，只是防洪水位值与上游的防洪水位值不一样。
对于不允许水流从墙顶漫溢的水工挡土墙，兼有挡土和挡水的双重任务，如水工建筑物上游的翼墙，在所属水工建筑物关闸挡水时，无论是在正常蓄水位或最高挡水位条件下，由于风力作用，墙前均会出现波浪，因此翼墙的墙顶高程不应低于正常蓄水位加波浪计算高度与相应安全加高值之和。当所属水工建筑物系泄水建筑物，遇到设计洪水位必须开闸泄水时，由于流速的影响，水面不会形成较高的波浪，至少不会形成立波波型，因此翼墙的墙顶高程不应低于设计洪水位与相应安全加高值之和。
3.挡土墙的设计问题分析
3.1挡土墙的墙身强度验算
墙身强度的验算，一般选在墙截面突变处，例如墙底台阶的上截面，减力板式挡土墙的减力板上板面等部位。对于重力式挡土墙来说，验算时，先计算此截面以上的墙体的重力和相应高度的主动土压力，求得该截面的内力，然后进行抗压强度和抗剪强度验算。对于混凝土挡土墙以及减力板挡土墙的减力板来说，可根据弯矩和剪力计算根部的截面大小，来决定配筋的多少。在构造上，可按钢筋混凝土悬挑板设计，根部截面厚，端部截面薄，钢筋的用量可根据内力包络图的结果，进行上下钢筋量分别配置。
3.2挡土墙的稳定性验算
挡土墙的稳定验算包括抗倾覆验算和抗滑移验算。挡土墙的截面尺寸一般按试算法确定，即先根据挡土墙的工程地质、填土性质以及墙身材料和施工条件等凭经验初步拟定截面尺寸，然后进行验算。如不满足要求，则修改截面尺寸或采取其他措施。特别需注意的是在软弱地基上倾覆时，墙趾可能陷入土中，力矩中心点内移，导致抗倾覆安全系数降低，有时甚至会沿圆弧滑动而发生整体破坏。因此，验算时应注意土的压缩性。作用在挡土墙上的荷载有：墙体受的重力，主动土压力以及墙底反力和墙面埋入土中部分所受被动土压力，后者一般可忽略不计，其结果偏于安全。墙体按实际土的重度计算，计算土压力时，荷载采用标准值。在设计计算中，挡土墙的截面和底宽一般由抗滑移稳定验算控制，但从许多提供的资料来看，挡土墙的破坏，绝大多数为倾覆所致，这说明在抗滑移方面一般有较大的安全储备。
3.3挡土墙的基底压力验算
挡土墙在自重及土压力的垂直分力作用下，基底压力按线性分布计算。其验算方法及要求完全同天然地基浅基础验算方法。挡土墙的基底压力应小于地基承载力。否则，地基将丧失稳定性而产生整体滑动。挡土墙基底常属偏心受压情况。即要求墙底平均压力小于地基承载力f，且墙底边缘最大压力不大于1.2f。同时要求偏心距不大于b/4（b为挡土墙的墙身宽度）。当场地为湿陷性黄土地基时，挡土墙基底应按湿陷性黄土规范进行地基处理。
3.4挡土墙后背填土要求
根据调查资料显示，挡土墙后没有采取排水措施或是排水措施失效，是挡土墙倒塌的主要原因之一。由于地表水流入填土中使填土的抗剪强度降低，并产生水压力的作用。因此，墙身应设置泄水孔，其孔径不宜小于100mm，外斜坡度为5%，间距2～3m。一般常在墙后做宽约500mm的碎石滤水堆囊，以利排水和防止填土中细粒土的流失。墙身高度大的，还应在中部设置盲沟。墙后填土宜选择透水性较强的填料。当采用粘性土作为填料时，宜掺入碎石，以增大土的透水性。墙后填土均应分层夯实。在墙顶和墙底标高处宜铺设粘土防水层。墙顶处的防水层可阻止或减少地表水渗入填土中，设置于墙底标高上的防水层，可避免水流进墙底地基土而造成地基承载力和挡土墙抗滑移能力的降低。此外，挡土墙应每隔10～20m设置伸缩缝，缝宽可取20mm左右。相邻两段挡土墙基底高差较大时，应按高比长等于1∶2放阶，阶高0.5m。
4.挡土墙稳定性与强度的计算与增强稳定性的方法
4.1挡土墙稳定性验算
挡土墙强抗滑能力与抗倾覆能力是挡土墙的稳定性验算的主要控制性指标，在抗滑移与抗倾覆均满足的前提下对基底应力进行验算，以保证挡土墙基础的稳定，挡土墙对地基的压力不得大于土基设计承载力，最后进行合力偏心距验算。若验算结果不满足要求，需对挡土墙墙身断面进行优化或对地基进行处理等措施来保证挡土墙稳定。
4.2墙身截面强度验算
为保证墙身有足够的强度，应对挡土墙薄弱断面进行强度验算，按荷载最不利组合设计值应小于结构抗力效应的设计值。
4.3增加挡土墙稳定性的方法
增加挡土墙稳定主要是增加挡土墙抗滑与抗倾覆的能力;增加抗滑能力的方法有设置倾斜的墙底;增加抗滑力来增加抗滑稳定性;采用台阶形基础，增加台阶前被动土压力来提高挡土墙抗滑能力;增加挡土墙抗倾覆的方法有展宽墙趾，可以增加稳定力臂，是增加挡土墙稳定常用的方法;适挡改变墙面及墙背的坡度，通过减少土压力的方法来增加挡土墙抗倾覆能力;也可通过改变断面类型来增加挡土墙稳定性，例如墙高较高时重力式挡土墙可改为衡重式挡土墙或者增加墙后荷平台以减少土压力来增加挡土墙的稳定性。
5.结语
水工挡土墙设计是水利工程项目整体设计的重要组成部分，它能够保证水利工程实现长期、持续、稳定、安全的运行，对水利工程功能的发挥起着非常重要的作用。因此，水利工程施工设计人员在设计挡土墙时，要在积极地做好挡土墙种类选择的同时，认真严格地落实挡土墙的稳定性的验算设计，确保挡土墙在水利工程建设中发挥最大的效用。
参考文献：
[1]张大辉.对水工挡土墙设计与探讨[J].黑龙江科技信息，2009，（14）：225
[2]莫永辉.预应力锚杆挡土墙的设计与施工技术探讨[J].科技创新导报，2009，（20）：55
关键词：水利工程;挡土墙;设计计算分析
前言
挡土墙施工是现代水利工程施工的重要环节，并且在面临洪水灾害的时候，挡土墙发挥着非常重要的作用，其施工质量也因此而倍受关注。挡土墙是否处于安全状态，对河道周边以及下游区域居民的生命与财产安全有直接的关联，因而对社会和谐稳定发展也有极大影响。同时，水电水利工程中水工混凝土挡土墙还兼备抽水、排水和发电等不同功能，因此成为河道工程的枢纽。在水工建筑不同的情况下，其对于防水墙也存在有不同程度的要求，所以在进行水工混凝土挡土墙施工建设时，应以建筑级别作为依据，进而对挡土墙的级别进行确定。
1.水利工程挡土墙的类型
1.1挡土墙的类型
常用到的挡土墙的类型主要有重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式等几种，挡土墙类型的选择根据所支挡土体的稳定平衡条件，考虑荷载大小与方向、地形、地质、基础埋置深度、基底承载力、施工难易度，尤其市政道路还要考虑挡土墙的美观实用等综合比较后确定。
2.水利工程中挡土墙的设计标准
水工挡土墙分为有挡水要求和无挡水要求两类。除设计允许水流从墙顶漫溢的挡土墙外，其他有挡水要求的永久性挡土墙除了具有防止土体崩塌作用外，其结构稳定和墙顶超高等都与洪水标准相关。由于这类挡土墙与所属的水工建筑物一起承担着挡水的任务，因此其设计洪水标准应与所属水工建筑物的洪水标准一致。无挡水要求的永久性挡土墙，例如位于防洪水位以上的挡土墙，当然不作设计洪水标准的规定。位于水工建筑物上、下游河道内的挡土墙，例如作为河道护岸的挡墙等，其洪水标准应与水工建筑物上、下游河道的设计洪水标准一致。位于挡洪建筑物上游的翼墙，属于挡洪建筑物上游的一部分，其洪水标准只能与所属挡洪建筑物的设计洪水标准相同，而绝对不能低于挡洪建筑物的设计洪水标准。位于水工建筑物下游的翼墙，作为水工建筑物下游的一部分，其设计洪水标准亦应与所属水工建筑物的设计洪水标准相同，只是防洪水位值与上游的防洪水位值不一样。
对于不允许水流从墙顶漫溢的水工挡土墙，兼有挡土和挡水的双重任务，如水工建筑物上游的翼墙，在所属水工建筑物关闸挡水时，无论是在正常蓄水位或最高挡水位条件下，由于风力作用，墙前均会出现波浪，因此翼墙的墙顶高程不应低于正常蓄水位加波浪计算高度与相应安全加高值之和。当所属水工建筑物系泄水建筑物，遇到设计洪水位必须开闸泄水时，由于流速的影响，水面不会形成较高的波浪，至少不会形成立波波型，因此翼墙的墙顶高程不应低于设计洪水位与相应安全加高值之和。
3.挡土墙的设计问题分析
3.1挡土墙的墙身强度验算
墙身强度的验算，一般选在墙截面突变处，例如墙底台阶的上截面，减力板式挡土墙的减力板上板面等部位。对于重力式挡土墙来说，验算时，先计算此截面以上的墙体的重力和相应高度的主动土压力，求得该截面的内力，然后进行抗压强度和抗剪强度验算。对于混凝土挡土墙以及减力板挡土墙的减力板来说，可根据弯矩和剪力计算根部的截面大小，来决定配筋的多少。在构造上，可按钢筋混凝土悬挑板设计，根部截面厚，端部截面薄，钢筋的用量可根据内力包络图的结果，进行上下钢筋量分别配置。
3.2挡土墙的稳定性验算
挡土墙的稳定验算包括抗倾覆验算和抗滑移验算。挡土墙的截面尺寸一般按试算法确定，即先根据挡土墙的工程地质、填土性质以及墙身材料和施工条件等凭经验初步拟定截面尺寸，然后进行验算。如不满足要求，则修改截面尺寸或采取其他措施。特别需注意的是在软弱地基上倾覆时，墙趾可能陷入土中，力矩中心点内移，导致抗倾覆安全系数降低，有时甚至会沿圆弧滑动而发生整体破坏。因此，验算时应注意土的压缩性。作用在挡土墙上的荷载有：墙体受的重力，主动土压力以及墙底反力和墙面埋入土中部分所受被动土压力，后者一般可忽略不计，其结果偏于安全。墙体按实际土的重度计算，计算土压力时，荷载采用标准值。在设计计算中，挡土墙的截面和底宽一般由抗滑移稳定验算控制，但从许多提供的资料来看，挡土墙的破坏，绝大多数为倾覆所致，这说明在抗滑移方面一般有较大的安全储备。
3.3挡土墙的基底压力验算
挡土墙在自重及土压力的垂直分力作用下，基底压力按线性分布计算。其验算方法及要求完全同天然地基浅基础验算方法。挡土墙的基底压力应小于地基承载力。否则，地基将丧失稳定性而产生整体滑动。挡土墙基底常属偏心受压情况。即要求墙底平均压力小于地基承载力f，且墙底边缘最大压力不大于1.2f。同时要求偏心距不大于b/4（b为挡土墙的墙身宽度）。当场地为湿陷性黄土地基时，挡土墙基底应按湿陷性黄土规范进行地基处理。
3.4挡土墙后背填土要求
根据调查资料显示，挡土墙后没有采取排水措施或是排水措施失效，是挡土墙倒塌的主要原因之一。由于地表水流入填土中使填土的抗剪强度降低，并产生水压力的作用。因此，墙身应设置泄水孔，其孔径不宜小于100mm，外斜坡度为5%，间距2～3m。一般常在墙后做宽约500mm的碎石滤水堆囊，以利排水和防止填土中细粒土的流失。墙身高度大的，还应在中部设置盲沟。墙后填土宜选择透水性较强的填料。当采用粘性土作为填料时，宜掺入碎石，以增大土的透水性。墙后填土均应分层夯实。在墙顶和墙底标高处宜铺设粘土防水层。墙顶处的防水层可阻止或减少地表水渗入填土中，设置于墙底标高上的防水层，可避免水流进墙底地基土而造成地基承载力和挡土墙抗滑移能力的降低。此外，挡土墙应每隔10～20m设置伸缩缝，缝宽可取20mm左右。相邻两段挡土墙基底高差较大时，应按高比长等于1∶2放阶，阶高0.5m。
4.挡土墙稳定性与强度的计算与增强稳定性的方法
4.1挡土墙稳定性验算
挡土墙强抗滑能力与抗倾覆能力是挡土墙的稳定性验算的主要控制性指标，在抗滑移与抗倾覆均满足的前提下对基底应力进行验算，以保证挡土墙基础的稳定，挡土墙对地基的压力不得大于土基设计承载力，最后进行合力偏心距验算。若验算结果不满足要求，需对挡土墙墙身断面进行优化或对地基进行处理等措施来保证挡土墙稳定。
4.2墙身截面强度验算
为保证墙身有足够的强度，应对挡土墙薄弱断面进行强度验算，按荷载最不利组合设计值应小于结构抗力效应的设计值。
4.3增加挡土墙稳定性的方法
增加挡土墙稳定主要是增加挡土墙抗滑与抗倾覆的能力;增加抗滑能力的方法有设置倾斜的墙底;增加抗滑力来增加抗滑稳定性;采用台阶形基础，增加台阶前被动土压力来提高挡土墙抗滑能力;增加挡土墙抗倾覆的方法有展宽墙趾，可以增加稳定力臂，是增加挡土墙稳定常用的方法;适挡改变墙面及墙背的坡度，通过减少土压力的方法来增加挡土墙抗倾覆能力;也可通过改变断面类型来增加挡土墙稳定性，例如墙高较高时重力式挡土墙可改为衡重式挡土墙或者增加墙后荷平台以减少土压力来增加挡土墙的稳定性。
5.结语
水工挡土墙设计是水利工程项目整体设计的重要组成部分，它能够保证水利工程实现长期、持续、稳定、安全的运行，对水利工程功能的发挥起着非常重要的作用。因此，水利工程施工设计人员在设计挡土墙时，要在积极地做好挡土墙种类选择的同时，认真严格地落实挡土墙的稳定性的验算设计，确保挡土墙在水利工程建设中发挥最大的效用。
参考文献：
[1]张大辉.对水工挡土墙设计与探讨[J].黑龙江科技信息，2009，（14）：225
[2]莫永辉.预应力锚杆挡土墙的设计与施工技术探讨[J].科技创新导报，2009，（20）：55