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LOW CARBON WORLD 2022/12衡重式挡土墙在薛城电站大坝下游左岸河堤护岸加固工程中的应用李彬（四川华电杂谷脑水电开发有限责任公司，四川 成都 610095）【摘要】衡重式挡土墙可以在确保有效发挥防洪工程相应功能的同时，有效解决河岸硬质化等方面的问题，充分发挥抗洪功能，从而确保河道岸坡的稳定性以及行洪安全性。对此，以薛城电站大坝下游左岸河堤护岸加固工程为例，阐述衡重式挡土墙的具体应用情况，希望能够对相关专业人士有所帮助。【关键词】衡重式挡土墙；大坝；河堤护岸加固；应用【中图分类号】TU476.4【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2022）12-0091-030引言沿河地区城市化发展除了会引发洪涝灾害外，也会带来河道污染问题。在此过程中，河道水生态环境缺失，堤岸滨水空间无限制利用，水环境问题已经严重影响了区域生产生活环境。在水利工程中，经常用挡土墙获取防洪保护作用，而衡重式挡土墙是用得较多的形式。1衡重式挡土墙概述1.1衡重式挡土墙的特点相较于传统的挡土墙，衡重式挡土墙具有如下两个方面的优势特点：通过衡重台上填土重量以及墙体自身重量共同保持稳定性，可以促使地基应力更加均匀的分布，降低基础开挖以及回填方量，相比于重力式以及半重力式更为节省材料。衡重台上具有比较大的可用空间，能够提升上墙墙背的缓冲效果，能够更好地拦截崩坠石。1.2衡重式挡土墙的结构形式衡重式挡土墙可分为有卸荷板式衡重式挡土墙、桩墙结构形式挡土墙等不同结构形式。其中，有卸荷板式衡重式挡土墙可以大大提升挡土墙的抗滑移性能，增强其稳定性，在具体设置时需要按照实际情况计算其具体位置；而桩墙结构形式挡土墙更多用在挡土墙基础无法满足要求或者墙身较高的情况下。通常情况下，衡重式挡土墙按照上下墙 4:6 的比例进行断面尺寸设置1。墙顶的高度设置在 0.30.6 m，胸坡坡度采用 1:0.05，上墙俯斜坡度（1:0.25）（1:0.45），下墙仰斜坡度为（1:0.25）（1:0.30）。控制墙面为直线形，需确保其坡度和墙背坡度相匹配。2大坝下游左岸河堤护岸加固工程实例2.1案例工程概况薛城电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州理县境内的杂谷脑河上。杂谷脑河是岷江上游右岸的一级支流，流域位于北纬 31123155，东经 1023610339。在杂谷脑河流域梯级规划推荐的“一库七级”开发方案中，薛城电站为甘堡电站的下一梯级电站，开发方式为闸坝引水式开发。薛城电站闸坝建成后，海漫末端左岸护岸挡墙受闸坝常年泄流冲刷、汛期洪水破坏，护岸挡墙基础淘刷严重，挡墙结构断裂冲毁。本工程加固重建河堤护岸长度 68.51 m，河堤护岸采用墙式护岸，护岸挡墙结构采用 C25 混凝土衡重式挡墙，墙高 6.5 m，护岸挡墙基础采用 C25 埋石混凝土，厚 1.5 m，护岸墙前采用抛填大块石防冲2。2.2河堤护岸加固总体方案现状护岸破坏严重，且现状护岸基础防冲深度严重不足，故本次加固采用拆除已毁坏护岸，对毁坏护岸河段全部重建挡墙护岸，重建长度为 68.51m。河堤护岸加固采用墙式护岸，护岸采用 C25 混凝土衡重式挡墙。衡重式挡土墙护岸方案如图 1 所示。2.3衡重式挡土墙设计内容分析按照 堤防工程设计规范 的相应规定进行堤岸冲刷深度计算结果来确定薛城电站大坝下游左岸河堤护岸的具体结构情况。受用地红线等因素的影响，无法对河道两岸实施过度开发，河道宽度受到一定的限制，可以 50 年一遇防洪标准作为此次的治理根据进行河道的扩展，确保河道达到设定的过流面积。经分析，衡重式挡土墙的具体设计方案如下。墙顶高程为 1 693.00 m，挡土墙总高度 6.5 m，顶宽 0.6 m；衡重台宽 2.2 m，底宽 3.6 m；墙趾宽1 m，高 1.5 m；上墙背坡 1:0.4，下墙背坡为 1:0.4。挡墙基础采用 C25 埋石混凝土，厚 1.5 m，基础底宽4.5 m；基础与挡墙之间采用直径 25 螺纹钢插筋锚固连接，插筋间距 0.8 m，沿轴线排距 1 m，基础底埋低碳技术91DOI:10.16844/10-1007/tk.2022.12.032LOW CARBON WORLD 2022/12深 3 m。护岸墙前采用大块石防冲、C15 埋石混凝土防冲（桩号左 0+000左 0+004，左 0+040左 0+050）。护岸墙后采用砂卵砾石回填，相对压实密度不小于 0.65，内摩擦角不小于 35。挡墙衡重台处设置一排排水管，排水管间排距 2.5 m，梅花形布置，管端采用 300 g/m2土工布包裹，排水管纵坡 5%。3挡土墙的施工挡土墙的施工涉及内容较多，需要考量的内容也较多，为了保证整个工程能够获取最大的施工效益，必须综合考虑施工区域周边的实际情况、生态环境、地理位置等方面的因素，在确保进一步提升河道周边生态环境的同时，也要保障当地居民的居住安全性，避免发生河道洪涝灾害等问题。3.1主体工程施工施工过程中，基坑开挖采用跳槽开挖施工，不宜开挖过长的基坑，应开挖一段马上施工一段，且待该段挡土墙出河床面后方能开挖下一段基坑。混凝土初凝前，基坑积水采用潜水泵抽排，基坑排水后若如遇沙层，需现场根据具体情况确定处理方案。基础砌筑在基槽开挖清理完成后，经检验符合要求的，方可进行混凝土浇筑。混凝土浇筑应按设计尺寸、分段位置、分层浇筑，每段混凝土基础需一次完成浇筑。若遇特殊情况，不能一次连续完成时，第二次浇筑时必须将上一次混凝土表面凿毛并冲洗干净，方可进行混凝土浇筑3。基础混凝土浇筑建基面必须验仓合格，基岩上无杂物泥土及松动岩石泥土，软基础立模前应处理好地基临时保护层，并按施工图纸和监理工程师的指示进行处理。混凝土入仓后，采用软轴振捣器辅以平板振捣器平仓、振捣，模板采用组合钢模板。3.2土石方工程施工（1）砂卵砾石开挖。堤基及河道砂卵砾石开挖采用 12 m3挖掘机挖装，8 t 自卸汽车运输，开挖出来的砂卵砾石料部分可直接上堤填筑，部分需临时堆存，后期用于填筑。（2）混凝土拆除。开挖范围内的原毁坏挡墙混凝土采用液压破碎锤拆除，12 m3挖掘机挖装，8 t 自卸汽车运输，有用料可与砂卵砾石混合填筑至挡墙后，多余料抛填至墙前，用以增加河床抗冲能力4。（3）砂卵砾石填筑。本工程填筑量主要包括砂卵砾石堤身填筑料、砂卵砾石回填护脚，砂卵砾石填筑利用开挖疏浚卵砂砾石料，通过反铲挖掘机配合 8 t自卸汽车运输至填筑面，具体施工方法及填筑工序如下。测量放线：采用全站仪根据图纸准确测量分层填筑厚度、结构物外轮廓边线以及设计边坡坡比，并在相应工程区做好指示标记辅助施工，施工过程中边填筑边校核以确保满足设计要求。铺料：铺料平行于轴线进行，铺料采用进占法倒退铺料，初步拟定铺料厚度 0.6 m，粒径15 cm，根据挖填材料特性可以分为以下两种情况进行铺料：可直接利用的开挖料。开挖疏浚可直接利用的砂砾石料堆砌于基坑两侧，采用 2.0 m3液压反铲挖掘机进行铺料。不可直接利用的开挖料。开挖疏浚不可直接利用的砂卵砾石料通过 2.0 m3液压反铲挖掘机开挖，8 t 自卸汽车运输至临时堆料场，待处理筛选后满足上坝材料要求，便可采用 1.5 m3装载机装土，8 t 自卸汽车运输至填筑面进行铺料5-6。整平：整平采用 74 kW 推土机摊开整平，整平后压实前应充分加水，以确保压实质量。碾压：碾压时开行方式为进退错距法，其行走方向平行于堤防轴线，碾迹的搭接宽度大于 0.3 m。分段、分片碾压时，相邻两个工作面碾迹的搭接宽度平行于堤线方向不小于 0.5 m，垂直于防护堤线方向应为 35 m，13.5 t 振动碾压，碾压遍数为 68 遍，并配图1衡重式挡土墙护岸方案p=10%，Q=417 m3/sp=3.33%，Q=417 m3/sp=1%，Q=563 m3/s110 排水孔低碳技术92LOW CARBON WORLD 2022/12备 23 名普工负责填料中杂物的清理。部分工作面较小的位置采用 2.8 kW 蛙式夯实机夯实；为使堤体边坡处碾压密实，填筑时应超填 0.3 m 宽，填筑完成后再削除超填部分，以达到设计要求。质检：填筑压实后通过灌水法或灌砂法测定压实后的坝面相对密度石方满足要求。3.3混凝土工程施工本工程混凝土通过施工进度安排混凝土集中施工，工期共计一个月，按每个月 30 d 计算。本工程混凝土浇筑主要包括 C25 基础埋石混凝土、护岸挡墙混凝土。基础混凝土：本工程基础均采用 C25 埋石混凝土，采用 1 m3挖掘机及人工配合埋石，机动翻斗车运输混凝土至浇筑面，溜槽入仓，2.2 kW 插入式振捣器振捣。护岸挡墙混凝土：本工程护岸挡墙均采用 C25混凝土，采用 1 m3挖掘机开挖工作面后，人工立模，机动翻斗车运输混凝土至浇筑面，溜槽入仓，2.2 kW插入式振捣器振捣。4护岸稳定分析计算4.1计算工况按 堤防工程设计规范 的有关规定，防洪墙稳定计算可分为正常运用情况和非常运用情况。非常运用情况分为两种：施工期、完建期（非常）。正常+地震情况（非常）。墙后填土设计自然容重为 19.5 kN/m3，内摩擦角=35；挡墙容重为 24 kN/m3；墙前与墙后最大不利水位差取 0.8 m。4.2计算方法抗滑稳定计算如式（1）所示。Kc=f WP。（1）式中：Kc抗滑稳定安全系数；W作用于墙体上的全部垂直力的总和，kN；P作用于墙体上的全部水平力的总和，kN；f底板与堤防基础之间的摩擦系数，本工程取 0.5。抗倾稳定计算公式如式（2）所示。Ko=MVMH。（2）式中：Ko抗倾稳定安全系数；MV抗倾覆力矩，kN m；MH倾覆力矩，kN m。基础应力计算公式如式（3）所示。max、min=G/AM/W。（3）式中：max、min基底的最大值和最小压力，kPa；G垂直荷载，kN；A底板面积，m2；M荷载对底板形心轴的力矩，kN m；W底板的截面系数，m3。4.3计算结果及结论挡墙稳定复核计算采用理正挡土墙计算软件。对挡墙稳定情况进行计算，现选取桩号左 0+068.51处的作为典型断面，其计算分析结果如表 1 所示。经分析计算，所拟护岸挡墙断面在各运行工况均能满足稳定和应力要求。5结语在衡重式挡土墙应用过程中，要严格遵照生态工程学的基本理念，充分参照护岸设计的基本原则以及生态标准，同时结合河道的具体情况和工程的基本条件（包括地质情况、总体布置情况、用地红线、现场施工条件等），在保证行洪顺畅、堤岸安全的基础上实现有效的生态修复和河道管控，确保其顺利实施。参考文献1 赖乙君.衡重式挡土墙应用于边坡防治的实例探析J.河南水利与南水北调，2021，50（11）：60-62.2 方俊，郑玲，徐礼强.临近衡重式挡土墙边坡防治工程研究J.工程技术研究，2020，5（18）：114-115.3 张学金.衡重式挡土墙在山区高速公路施工技术研究J.石家庄铁路职业技术学院学报，2020，19（2）：69-72.4 何昕倩，陈积乾.某水库消力池衡重式挡土墙设计分析J.陕西水利，2020（4）：169-171.5 朱卫国.超高卸荷衡重式挡土墙在某沿海码头中的应用J.水运工程，2019（5）：91-97.6 张河清.衡重式挡土墙在城市道路工程中的应用J.福建建材，2017（5）：70-71，113.作者简介：李彬（1973），女，汉族，四川成都人，本科，工程师，主要从事水利水电工程相关工作。运行工况基底应力/kPa运用条件KcKomaxmin大小应力比应力比允许值设计洪水位1.451.60126.61119.461.062.5正常设计洪水位（墙前骤降 0.8 m）1.231.57161.9478.712.102.5正常常水位1.632.16117.59191.240.622.5正常施工期完建期1.903.14123.75246.530.503.0非常正常+地震情况1.141.50197.8965.373.003.0非常抗滑稳定安全系数Kc1.201.201.201.051.00抗倾稳定安全系数Ko1.401.401.401.301.20表1护岸挡墙稳定计算分析结果低碳技术93