自嵌式景觀擋土墻在城市河道整治工程中的應(yīng)用

陳勝印

（江西省水利水電開發(fā)總公司，江西南昌330001）

1 工程概述

江西省豐城市贛西新城片區(qū)位于贛江下游豐城河段的左岸，隨著豐城市城市建設(shè)的快速發(fā)展，該片已列為豐城市遠景人居規(guī)劃城市用地，擬修建堤防對其進行防護，臨江修建親水公園。城市河道整治工程中擋土墻不單要滿足城市防洪的要求，更要考慮河道生態(tài)環(huán)境、河道景觀與城市景觀相協(xié)調(diào)，滿足人們親水性的要求。

豐城市城西現(xiàn)狀老堤身主要為粉質(zhì)壤土、粉質(zhì)黏土、砂質(zhì)壤土夾粉細砂，結(jié)構(gòu)疏松，土質(zhì)不均一，局部段堤基分布有淤泥質(zhì)土，淤泥質(zhì)土埋藏淺，多呈軟塑—流塑態(tài)，具高壓縮性，承載力低，存在不均勻沉降情況，條件較復(fù)雜。根據(jù)工程地質(zhì)現(xiàn)狀，工程設(shè)計采用自嵌式景觀擋土墻堤防結(jié)構(gòu)形式。

2 自嵌式景觀擋土墻設(shè)計原理及特點

2.1 自嵌式擋土墻的設(shè)計原理

自嵌式擋土墻是利用加筋土技術(shù)，對自嵌塊墻后的土體進行加筋，以自嵌塊為骨架，通過布置適量的土工格柵，使其與自嵌塊后回填土體結(jié)合成為一種復(fù)合結(jié)構(gòu)，提高土體強度，抵抗墻后填土的側(cè)壓力。其作用機理是借助回填土中的土工格柵來提高回填土的抗剪強度，從而保障了土體平衡。自嵌式擋土墻主要由基礎(chǔ)、自嵌式擋土塊、回填土及回填土中的嵌固棒和土工格柵四個部分組成。如圖1所示。

基礎(chǔ)由墊層和擋墻以下的土體組成，其中墊層由碎石或素混凝土組成，主要起擴大建筑物基礎(chǔ)，提高地基承載力的作用。自嵌塊是具有特殊形狀要求的混凝土制品，用以提供結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定重量和整體協(xié)調(diào)的景觀（見圖2）。加筋土區(qū)內(nèi)的回填土體需分層壓實到90%以上的壓實度，并根據(jù)需要設(shè)置級配排水骨料或土工織物反濾料，以排出墻后積水，及時消除墻后水壓力。通過嵌固棒將上下層自嵌塊錯位連接，形成直線、圓弧或曲線外觀效果，同時也嵌固了土工格柵，以免后面振動將土工格柵拉出。

圖1 自嵌式擋土墻結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 商品自嵌式擋土塊和土工格柵

自嵌式擋土墻作為組合重力式柔性結(jié)構(gòu)，主要進行內(nèi)部穩(wěn)定設(shè)計計算，包括各層拉筋的最大拉力值、拉筋的最小長度以及拉力最大作用點（即破裂面位置）。通過計算確定土工格柵層數(shù)及布置位置，分析土工格柵的承載力和拉結(jié)能力，設(shè)計中既考慮因拉力引起土工格柵被拉斷而導(dǎo)致自嵌式擋土墻的破壞，又考慮土體與土工格柵之間的摩擦力不足而導(dǎo)致土工格柵被拔出促使自嵌式擋土墻的破壞。具體設(shè)計計算分為土工格柵長度計算、土工格柵拉力計算和抗拔穩(wěn)定性驗算。

2.2 自嵌式擋土墻結(jié)構(gòu)的特點

自嵌式擋土墻結(jié)構(gòu)的顯著特點是由自嵌式擋土塊、加筋材料和回填土料形成加筋復(fù)合體“墻體”，能適應(yīng)填土較大變形，充分發(fā)揮墻、加筋網(wǎng)片、填土的協(xié)同作用，起到了與重力式擋土結(jié)構(gòu)、扶壁結(jié)構(gòu)、沉箱結(jié)構(gòu)等形成的墻體相同的作用，使擋土墻更適應(yīng)環(huán)境變化和景觀要求，成為代替上述結(jié)構(gòu)形成墻體的新型支擋結(jié)構(gòu)。

自嵌式景觀擋土墻的其他特點還有：由于結(jié)構(gòu)的重量較混凝土和干砌塊石輕，對地基承載要求較低；無需砂漿施工，依靠塊與塊之間嵌固作用、墻身重量和加筋網(wǎng)片土體重量來防止自嵌式擋土塊滑動和墻體傾覆失穩(wěn)；由于標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，施工方便快捷，工程進度和施工質(zhì)量容易保障。

3 自嵌式景觀擋土墻的施工

自嵌式景觀擋土墻施工內(nèi)容包括：基面處理、混凝土墊層施工、自嵌式擋土墻砌筑、反濾料回填、土工格柵網(wǎng)片安裝及擋土區(qū)回填、墻頂黏土封蓋及壓頂混凝土澆筑等。

3.1 施工程序

自嵌式景觀擋土墻的施工程序見圖3。

3.2 基面開挖

按設(shè)計圖紙所示邊線和坡度進行基礎(chǔ)開挖，開挖時預(yù)留20 cm保護層，保護層采用人工開挖，對不密實的基礎(chǔ)采用蛙式打夯機夯實，保證基礎(chǔ)密實度和承載力均符合設(shè)計及有關(guān)規(guī)范要求。

3.3 墊層混凝土施工

將素混凝土攤鋪10 cm厚度，振搗養(yǎng)護至設(shè)計要求，以擴大建筑物基礎(chǔ)，提高地基承載力。

圖3 施工程序框圖

3.4 自嵌預(yù)制塊砌筑

自嵌式擋土塊是由外觀尺寸標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的各型混凝土預(yù)制塊相互嵌壓組成，上下層錯位放置，并通過嵌固棒及每3層自嵌塊設(shè)一層拉筋網(wǎng)片連成整體，形成一個自然坡度為12°的擋土墻。

第一層自嵌式預(yù)制塊在墊層上砌筑，是整個砌體的關(guān)鍵。施工前進行準(zhǔn)確的放線定位。砌筑時與墊層接觸面可采用砂漿找平，按設(shè)計要求鋪設(shè)第一層拉筋網(wǎng)，拉筋網(wǎng)可采用竹簽樁固定、拉緊。再進行自嵌式預(yù)制塊的砌筑，利用2 m以上水平尺保證每層水平面的平整。墻后砂土填筑按15 cm至20 cm厚度分層，采用振動碾分層碾壓密實，壓實度大于93%，距墻前1 m以內(nèi)的土層，采用蛙式打夯機分層夯實。在回填土及擋土塊之間填筑反濾料，必須盡可能地夯實。

其他層自嵌式預(yù)制塊砌筑施工前，要清理完已砌筑的擋土預(yù)制塊頂部的雜土、雜物，保持頂面干凈，再進行上層砌筑。砌筑過程中保證預(yù)制塊的咬合緊密，形成抗剪連接。檢查墻頂縱向平直度及平面水平度，不符合要求的預(yù)制塊，應(yīng)及時返工調(diào)整。反濾料及其后填土回填與第一層擋土預(yù)制塊相同。

3.5 墻頂黏土封蓋

墻頂黏土封蓋防滲層厚度按設(shè)計填筑，其壓實度不小于93%。施工方法同墻后土方回填。

3.6 壓頂混凝土施工

砌筑完工后進行壓頂混凝土的澆筑。

4 施工質(zhì)量控制措施

1）為確保墻體的施工質(zhì)量，第一層自嵌塊的擺放是非常重要的。施工人員應(yīng)確保自嵌塊與墊層完整接觸。按墻的放線位置是逐一并肩擺放自嵌塊，可通過拉線進行放線。

2）墻體砌筑到一定高度后，頂面向后有一較大后傾壓力，且該壓力隨著墻高增加而加大，使墻體向后傾斜，墻體砌筑越高墻體所形成的坡角越大，大于墻體自然坡角12°坡。處理方法：擋土預(yù)制塊砌筑時先填筑墻后回填土，再進行擋土塊砌筑，并砌筑一層預(yù)制塊就進行反濾料填筑，反濾料必須填筑密實且必須采用較為嚴(yán)格的級配料，致使第二層能夠落到實處，從而保證砌筑面的水平。

3）墻體砌筑時，預(yù)制塊本身制作誤差較大（允許±5 mm），受砌體整體后傾的影響，使得墻體很難符合設(shè)計輪廓線。處理方法：嚴(yán)格控制自嵌塊質(zhì)量，材料進場后必須自檢（主要指外形尺寸），做好現(xiàn)場自嵌塊的卸貨和堆放，并按照要求對土工格柵進行測試，破損或不滿足要求的自嵌塊與土工格柵不能使用。在施工過程中嚴(yán)格控制每層的施工質(zhì)量，每3塊自嵌塊厚度進行一次檢測，當(dāng)存在客觀誤差積累時作適當(dāng)調(diào)整，以保證景觀墻的施工質(zhì)量和工程的美觀。

5 施工效果分析

自嵌式景觀擋土塊擋墻及護坡特有的施工方法使得墻體或護坡成為柔性的重力式結(jié)構(gòu)，能夠適應(yīng)較大的整體沉降和一定程度的不均勻沉降（一般允許1%）。在受到地震荷載或其它動力荷載的作用時，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，力學(xué)性能卓越。擋土塊是工廠預(yù)制成型，里面可添加各種色彩的顏料，來滿足周邊景觀環(huán)境的需要，加筋土結(jié)構(gòu)全部采用工廠化生產(chǎn)，以商品出售。產(chǎn)品的規(guī)格尺寸都標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范化，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量與品質(zhì)。自嵌式景觀擋土塊擋墻塊體材料采用高性能混凝土制成，經(jīng)檢驗證明其平均抗壓強度不小于20 MPa，最大吸水率不大于7%，150次凍融循環(huán)實驗重量損失不超過1.5%。自嵌式景觀擋土塊良好的物理性能和混凝土材料本身的特性，為系統(tǒng)在各種環(huán)境下長期穩(wěn)定的工作提供了有效的保證，干壘擋墻及護坡的設(shè)計使用壽命一般可確定為75年至100年。

自嵌式景觀擋土墻施工完成后，有效地解決了傳統(tǒng)河道整治堤防擋墻施工方法對水土環(huán)境的阻隔問題，采用的環(huán)保型建筑材料減少了對周邊生態(tài)的危害，同時也大幅節(jié)約了工程成本，提升了工程景觀效果，施工成效得到了工程業(yè)主和施工單位的充分肯定。

6 結(jié)語

自嵌式景觀擋土墻是新型柔性結(jié)構(gòu)護坡建筑，在國外普遍受到各城建、水利、交通、房地產(chǎn)、園林和市政等部門的歡迎，具有傳統(tǒng)鋼筋混凝土或毛石擋土墻無法比擬的環(huán)境裝飾效果。在提倡節(jié)能、低碳、生態(tài)、環(huán)保的城市建設(shè)理念的今天，有很廣的使用空間。