挡土墙在滨海燃气电厂排水口设计中应用.docVIP

挡土墙在滨海燃气电厂排水口设计中应用 【摘 要】挡土墙在水利工程中应用非常广泛。如何进行挡土墙的经济合理选型，设计时需慎重考虑。本文结合工程设计实例，介绍了水工排水口挡土墙常见形式和设计特点，对其结构选型以及设计常用措施进行分析。针对抗震区浸水挡土墙的特点，本文总结出如何经济合理设计浸水区挡土墙的常用方法，对此类工程设计提供参考。 【关键词】挡土墙；浸水；结构选型；防滑凸榫 1 前言 排水口为燃气电厂循环水排向大海的出口，为保证水流平顺，滨海燃气电厂循环水的排水口多采用挡土墙进行衔接导流。该类挡土墙按其所在地区可以定义为抗震区浸水挡土墙；按其结构形式又可以分为重力式、悬臂式、扶壁式、锚杆式及框架式挡土墙等，每种形式各有优缺点，在设计时应结合工程实际情况，合理选用挡土墙的类型，达到安全稳定、经济合理的目的。 2 工程概况 本工程建设4×350MW 等级燃气-蒸汽联合循环机组，抗震设防烈度7度，其地震动峰值加速度值为0.10g，设计地震分组为第二组。排水口处淤泥厚度0.5～2.5m，淤泥以下为残积砂质粘性土层、强风化花岗岩层，本工程排水口设计以残积砂质粘性土层或强风化花岗岩层为持力层，超挖部分采用级配良好的砂砾碎石换填。排出口采用喇叭口扩散形式，尾部为消力坎，消力坎后为石笼海漫护面。设置消力坎的目的主要是创造淹没出流的条件，又不至于使排水孔口顶标高太低而增加工程量。 根据排水口不同位置不同墙高情况，本工程排水口设计在不同位置分别选用扶壁式、悬臂式和重力式挡土墙三种形式。下面就挡土墙设计方法和构造措施加以剖析。 3 挡土墙形式的选用 重力式挡土墙主要依靠自身重量来维持稳定，墙身材料通常采用毛石砌体、毛石混凝土或素混凝土，一般不配钢筋或只在局部范围内配少量构造钢筋。根据墙背倾角情况，重力式挡土墙可以分为仰斜、竖直和俯斜三种。从受力上分析，一般仰斜墙背主动土压力最小，但墙后填土较为困难，因此多用于挖方工程；俯斜墙背主动土压力最大，但墙后填土施工方便，易保证回填土质量。竖直墙背介于两者之间。重力式挡土墙结构简单，施工方便，工程适应性强，便于就地取材，在工程上应用较为广泛。但是当墙高超过5m时，为保证墙体的稳定性，材料用量较大，不够经济。 悬臂式挡土墙和扶壁式挡土墙是钢筋混凝土挡土墙最常用的两种形式。墙体稳定主要依靠墙身自重和墙踵板上填土的重量来维持，而且墙趾也显著增大了墙体抗倾覆稳定性，并大大减少了墙底应力。墙体设置钢筋来承受拉应力，墙身断面较小。该类挡土墙优点是充分发挥了材料的强度性能。悬臂式和扶壁式挡土墙适用于重要工程中墙高H≥5m、缺乏石料且地基承载力较低的情况。当墙高H≥6m，墙后填土比较高，墙身受到弯矩和产生的扰度较大，从经济合理角度考虑，宜采用扶壁式挡土墙。 4 排水口挡土墙设计 挡土墙计算主要包括抗滑稳定验算、抗倾覆稳定验算、地基承载力验算和墙体强度验算和配筋设计等。挡土墙设计一般先根据地质条件、施工因素和工程要求，初拟挡土墙形式和截面尺寸，然后根据挡土墙所受荷载进行挡墙验算。如不满足要求，则修改挡墙形式、截面尺寸或采取其他措施。 由于排水口长期处于浸水状态，且水位变动比较大。这就是水工挡土墙和其他行业挡土墙的主要区别，设计时需足够重视。排水口挡墙底部需考虑扬压力作用。当墙背和墙面静水位一致时，两者互相平衡；而当排水口挡土墙墙前水位骤降时，而墙后水位消退较慢，则挡墙前后水位差较大，因此挡土墙设计荷载需要考虑挡墙后填土主动土压力和水压力，计算时应采用水土分算模式。此时浸水部分填土侧压力计算时应采用浮容重。浸水挡土墙所处环境条件相对复杂，设计时应根据实际可能产生的多种最不利工况进行组合计算，并取外包线。为降低挡墙后水压力，宜在墙身上布置适量泄水孔，在泄水孔进水口的位置应设置反滤层，以免填土中细粒土流失和泄水孔淤塞。 排水口挡土墙后填料的选用，当采用弱透水性材料时，在地震作用下或水位骤降情况下，填料内部将产生渗流，进而引起动水压力；当墙后填料采用透水材料，一般可忽略动水压力。此外，粘性土透水性较差，且在浸水饱和后，内摩擦角和粘聚力将会下降，而砂性土的内摩擦角受水的影响不大。因此排水口挡墙后填料应选用透水性好，内摩擦角大的块石、粗砂或砂砾石，不得采用淤泥、粘土、耕植土等材料。挡墙后破裂面范围内宜用填料换填，施工时应控制施工方法以免对挡墙造成挤压破坏，填料应分层碾压夯实，以保证填土的密实度。 由于排水口挡土墙长期处于浸水状态，受到浮力的影响，浸水部分墙身自重和墙踵板上填土的重量都得按浮容重计算，抗滑力相应就比较小。在此类挡墙稳定计算时，往往抗滑稳定起控制作用，若单纯靠增加自重来抗滑，是不经济的。为提高挡土墙抗滑力，悬臂式和扶壁式挡墙常设置凸榫，重力式挡墙可以把底部设计成倾斜式或设置凸榫。凸榫是在挡墙底部设置一个与挡墙墙体连成整体的榫式