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浅析水工挡土墙的设计和应用

摘要：在水工建筑物中，挡土墙是用来支承土或散粒材料的侧压力，以防止

土坡或不稳定岩体破裂和向下滑动而常采用的结构。合理设置的挡土墙能够确保

边坡、岸坡的稳定，保障相关建筑物的安全运行。如若设计不合理，就会埋下安

全隐患，极易造成相关事故，危及工程及人员的安全。本文主要围绕水工挡土墙

的设计和应用进行了探讨分析。

关键词：水工建筑物；挡土墙；设计应用

0、引言

挡土墙在水利水电工程中应用范围极为广泛，例如水闸边墙与上下游河道顺

接、水电站厂房尾水渠边墙、渠系水工建筑物进出口连接过渡结构、半挖半填明

渠渠身、渡槽或交通桥边跨的岸墩、明渠边坡或河道岸坡滑坡及崩塌的防护工程

等。因此，水工挡土墙的合理设计显得尤为重要。

1、水工挡土墙的运用特点

水工挡土墙不但具有一般挡土墙的挡土作用，它区别于其他工程挡土墙的显

著特点是多在有水条件下运行，应用范围广和运行条件复杂是其突出的两个特点。

水工挡土墙还具有岸边连接、挡水、导水及侧向防渗等多种功能，其在运行和构

造上具有以下重要特点：

挡土墙通常需要在多种水位条件下运用，施工期、建成及运行期，墙身前后

的各种特征水位不同，作用于墙身的静水压力、土压力、底板扬压力、地基应力

等都不相同，故需分析其在各种工况运行下的整体稳定、应力分布及结构强度是

否均能满足要求。

水工建筑物的翼墙挡土墙，还具有挡水和导水作用，对进出口水流条件也都

有一定要求，因此其平面布置和结构型式的设计需要考虑进出口水流条件的顺畅

和保证过流能力的满足。

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水工挡土墙在浸水后，作用在墙体上的荷载会相应发生变化。一方面墙后填

土料受水的浮力作用，土容重变为浮容重，相应土压力将减少；另一方面，对于

粘性土浸水后内摩擦角减小，抗剪强度指标将会降低，从而又会增加主动土压力。

挡墙浸水后底板受扬压力的作用，基底面的垂直压力会减小，抗滑力将相应减小。

对于河道防护堤，河道涨水退水后由于水位骤降，墙后填土中由于渗流的影响，

还会受到渗透动水压力作用。

2、水工挡土墙的常见型式

按照挡土墙断面设计的几何形状及其受力特点，挡土墙型式通常分为重力式、

半重力式、衡重式、悬臂式、扶壁式、U形槽结构、空箱式及板桩式等。

重力式挡土墙利用墙体本身重量产生的基底抗滑力来抵抗外力等产生的滑动

推力，从而满足被防护部位的安全稳定。取材上多采用混凝土和浆砌石建造，构

造简单，施工方便，但由于体积和重量较大，故设计高度会受到地基承载力的限

制，一般高度在6m以下较为经济，在小型水工建筑物诸如渠系工程中应用较多。

半重力式挡土墙相比重力式挡土墙断面小40%~50%，因而可充分利用混凝土的强

度，部分强度不满足要求处可配有少量受力钢筋，其地基应力相比同等高度的重

力式挡墙小，且分布较为均匀，修筑高度可大于重力式挡墙。

衡重式挡土墙在水利工程中应用也较为常见，由上墙、衡重台与下墙三部分

组成，多采用混凝土或浆砌石建造，其稳定主要靠墙身自重和衡重台上填土重来

满足。衡重台以下为仰斜，土压力大为较小，且衡重台也有减少土压力作用，故

其断面一般比重力式小，应用高度范围较重力式高。墙面多采用直立面，便于和

主体建筑物的岸墙连接，方便布设止水。

悬臂式挡土墙则由断面较小的立墙和底板组成，属于轻型钢筋混凝土结构。

其稳定性主要靠底板以上填土重来保证，可以在较高范围内应用，通常在8m以

下高度范围内的水工建筑物中应用较广泛。扶壁式挡土墙相比悬臂式多了扶壁部

分，相当于加肋，可以进一步提高倒T型结构的抗弯强度，故其可应用到高度大