水利与水运工程关于内河重力墙结构的设计差异探讨

摘要：虽然水利和水运工程都隶属于土木工程范畴之内的水土建筑物，然而，由于长期以来在服务对象上存在差异，并且所属的管理部门和行业分支不同，再加上两个行业间欠缺有效沟通，所以，在设计中所遵循的设计思路和基本原则也存在很大差别。就同一结构物而言，它们在设计时的造价和工期常常也会出现很大差别。文中就内河重力墙为例，通过对其在水利和水运工程上所存在的设计差异进行分析，希望能在以后水土结构物的设计中将两系统的设计理念精髓加以融合，以此形成一个统一的设计标准和思路，从而达到节约投资、耐久、安全的目的。

关键字：水利工程；水运工程；内河；重力墙结构；设计

中图分类号：D922.38 文献标识码：A 文章编号：

一、水利与水运工程内河重力墙结构设计在服务对象以及历史发展存在差异

造成水利和水运工程设计存在差异的主要根源便在于服务对象和发展历史的不同：水利工程与地基直接接触，风浪对其影响很小，最主要采用的施工形式为干法施工，上述特点与内河重力墙的结构设计特点大致相同。在水运工程中，内河重力墙的结构设计会受外海码头影响，并且在设计之时，会对抛石基床、风暴潮、预制安装等因素有更多的考虑。

二、水利与水运工程内河重力墙结构设计在设计规范存在差异

水利工程重力墙的结构设计会遵循相应的设计规范，但水运工程重力墙的结构设计则没有专门的规范，而重力式码头在设计之时仍旧会遵循相应行业规定。

三、水利与水运工程内河重力墙结构设计在结构设计形式存在差异

现如今，水利工程所有规范都采用定制设计法，它的计算过程非常简单明了，通常情况下，设计人员能通过自编简单小程序或手段和形式来辅助设计，从而方便对影响其安全性、经济性的主导因素加以控制，并对计算过程中出现问题加以追寻，事实上，工程设计实际裕度可通过安全系数表达出来。

对水运工程而言，除船闸规范会采用定制设计法以外，其余规范都使用分项吸水表达极限状态的设计方式。此法通过对可靠度概念加以应用，使得结果更加科学性，但因为它的取值非常繁琐，通常需要花费很长的手算时间。现如今，设计人员在计算之时，较多采用的是非常大型的结构设计软件来进行的，所以，很可能在计算中出现追溯相应问题比较困难的情况，由于计算过程中系数非常多，致使它所设计出来的实际安全裕度相对而言很难准确估计出来。

四、水利与水运工程内河重力墙结构设计在设计思路存在差异

水利和水运工程在重力墙结构的设计思路上存在差异，这种差异最主要表现为在结构偏心处理上。

就水利工程而言，重力墙结构的施工形式全都采取干法施工、现场浆砌块石或浇筑混凝土，为避免墙体出现倾覆或不均匀沉降的情况，它的设计重点便落在了结构偏心的调整上，调整结构偏心最主要是通过对重力墙底板基底的不均匀系数加以控制来解决的，因为结构偏心所处工况不同，那么可以通过对底板宽度和前齿长度进行调整来达到调整结构偏心的目的，所以，在地基承载力满足要求的状况下，无需使用抛石基床的形式来扩散墙底压力，如此一来，便使工程投资在客观上得到了降低。

在进行水运结构物设计之时，对外海码头和基岩采取了一定的借鉴：通常情况下，风浪会对外海码头的结构物产生较大影响，所以，在进行设计之时，往往会在重力墙前趾和前沿护底使用块石进行保护，又由于外海码头的结构通常会使用预制形式，所以，就要求前趾不可以太大，如此一来，便会对现浇的重力墙设计产生影响。以重力式码头的设计为例，在相关规范中规定，对浆砌石或现浇混凝土的码头进行设计之时，码头前趾长度要小于趾高，可采用三十到五十厘米长的砌石，采用七十到一米的混凝土。按照规定，要将码头前趾的长度限定在一米左右，对常规重力式码头而言，是无法与偏心限值的要求相符的。为对偏心过大的情况加以控制，在进行设计之时，通常会在码头底板之下使用抛石基床，然后通过抛石基床来对前趾太短而导致的结构偏心加以调整。

现如今，在长三角地区内河码头上，通常会采用现场浇筑、干法施工、土基的形式，所以，最适于内河重力墙的结构设计形式为水利工程设计思路。它通过对前齿长度加以调整，而不是运用抛石基床进行调偏的形式，进而使得施工方式更加经济有效，从而避免了对基坑采取深挖的方式，并在缩短施工工期、方便施工排水、填筑施工围堰等方面都起到了一定的推动作用。

五、水利与水运工程内河重力墙结构设计在安全控制指标存在差异

因为水利和水运工程遵循的设计规范不同，那么，在设计思路上也就必然会存在较大差别，所以，在对水利和水运的重力墙结构进行设计之时，它的安全控制指标相应也就会有所不同。

在设计水利工程之时，重力墙结构控制指标其实指的便是基底的不均匀系数以及抗滑的安全系数。在设计水运工程之时，重力墙控制指标其实便是指滑动力矩与稳定力矩的比值以及滑动力与稳定力的比值，前者为对墙地面抗倾指标，后者是对基床地面和墙地面的抗滑指标。在重力式码头的设计施工相关规范中表明，合理标准值的作用点和前趾距离最小值，就非岩石地基而言，不能比墙底宽度的四分之一还小，这一规定虽然在合力偏心上作了相应规定，但它的要求都非常宽松，按照材料力学的有关原理，在合理标准值的作用点与前趾之间的距离比墙底宽度三分之一小时，在截面上便会出现相应的拉应力。

就水利工程的设计而言，通常情况下，墙后排水管最低位置要略高于最低水位，在施工期，为使码头稳定性得以满足，它的墙后降水需通过针井与深井排水相结合的形式来解决。

就水运工程的设计而言，在相关的施工规范中明确表示，最下一层的排水孔要比最低水位低，所以，重力墙的墙身常常会设置两排以上的排水管。如此一来，在码头施工时，墙后排水便能通过墙身最底层排水管来实现，从而使码头施工时的抽排水费用得以减少。

就上述分析而言，在重力墙的墙身设置多层的排水管，不仅所花费投资增加不多，并且还能使墙后地下水的水位得以有效降低，从而使码头抗滑稳定得以维持，同时还能在施工期使抽排水费用减少，所以，采取水运工程设计相对来说更加的经济安全。但在施工过程中，一定要对排水孔后的反滤层施工质量加以重视，进而避免由于滤层破坏而造成墙后土的流失。

六、结语

在对内河重力墙的结构断面进行设计拟定之时，假如地基承载力要比基底压力小，又或者基底下软土层的厚度不足，此时便可使用抛石基床形式将这一问题解决掉，以此避免还要对地基进行处理，从而使工程投资得以减少。假如，地基承载力要比基底压力高，可选择前齿调偏这一水利工程设计思路较为适宜，如此便能使工期缩短，同时使施工难度降低，进而达到节约工程投资的目的。除此之外，假如重力墙结构地基土的抗冲刷能力无法满足要求，那么就需要采取抛石基床这一设计形式。尽管水利和水运工程在结构设计方式上存在差异，但水利与水运工程的设计在抗滑要求上依旧相同，两者可以交替使用。

参考文献：

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