漿砌塊石與混凝土組合重力式擋土墻

吳 凱 常娟娟

（1.貴州省建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550081；2.貴州聯(lián)建土木工程質(zhì)量檢測監(jiān)控中心有限公司，貴州 貴陽 550081）

自20世紀(jì)60年代開始，重力式擋墻這類支擋結(jié)構(gòu)便在工程行業(yè)內(nèi)不斷推廣使用。發(fā)展至今，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式多樣且適用性較強，與傳統(tǒng)重力式結(jié)構(gòu)擋墻相比，具有經(jīng)濟性好、適用面廣、抗震性能好、承載能力強、可就地取材等優(yōu)勢。近年來被廣泛應(yīng)用于建筑、路橋、邊坡治理等工程領(lǐng)域。

我國山地、丘陵以及高原約占總土地的69%，山地城鎮(zhèn)的數(shù)量占了一半，如在四川、重慶、貴州等西部地區(qū)，有較多城鎮(zhèn)均為典型的山地城市。隨著我國經(jīng)濟發(fā)展水平和人們生活水平的不斷提高以及西部大開發(fā)的深入開展，我國西部山區(qū)和城鎮(zhèn)建設(shè)得到了日新月異的發(fā)展。由于用地的局限，很多建筑建設(shè)在邊坡之上，對于建筑邊坡而言，擋土墻支護具有工藝簡單、施工速度快、效率高、便于機械化作業(yè)等優(yōu)勢，在建筑邊坡支護中得到了大量應(yīng)用。

本文提供一種漿砌塊石與混凝土組合重力式擋土墻，該墻體由漿砌塊石層與混凝土層組成；漿砌塊石層與混凝土層采用馬牙槎狀的咬合結(jié)構(gòu)連為一體；墻體內(nèi)部設(shè)有若干貫通墻體內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面的排水管。墻體以混凝土層為主體，漿砌塊石作層內(nèi)部填充；墻體以漿塊石層為主體，受拉側(cè)采用混凝土層。采用新型將兩種材料相組合，使單純的混凝土重力式擋土墻造價更為節(jié)省，相同的截面尺寸情況下也能顯著提高漿砌塊石擋墻的擋土承載力，穩(wěn)定性更好；不降低其施工的便利性。

1 研究背景

重力式擋土墻是水利、建筑、公路和鐵路邊坡支護工程中廣泛應(yīng)用的一種結(jié)構(gòu)。正常工作的重力式擋土墻內(nèi)，任一高度處，橫截面上的拉、壓應(yīng)力是不均勻的，靠近土體一側(cè)墻內(nèi)為較大的拉應(yīng)力，而靠近臨空面的一側(cè)墻內(nèi)為較大的壓應(yīng)力，橫截面中部則為拉壓、應(yīng)力均較小的區(qū)域?，F(xiàn)有的重力式擋土墻都采用單一的材料進(jìn)行建筑，如混凝土、漿砌塊石等。純混凝土擋土墻雖然具有較強的承載能力，但其工程造價較高[1]。

混凝土重力式擋土墻需要消耗大量的水泥、砂、碎石等混凝土原材料；由于擋土墻內(nèi)任一高度處橫截面上的拉、壓應(yīng)力不均勻，因而會造成大量地材料浪費，從而造成成本大量增加。純漿砌塊石擋土墻工程中，為了保證其承載力及自身結(jié)構(gòu)的完整性，相對同等承載力的純混凝土擋土墻而言，會將純漿砌塊石擋土墻的橫截面做得較大，以減少相同截面彎矩下所產(chǎn)生的墻體靠土體一側(cè)的拉應(yīng)力，由此滿足拉應(yīng)力不超過其抗拉強度的工程要求，但造成開挖、建筑等工程量增大。綜上，單一材料的擋土墻存在材料浪費較大、工程造價高、結(jié)構(gòu)不合理等缺陷。

2 實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，為了解決單一材料的重力式擋土墻存在用料不合理、造成材料浪費和工程造價高的缺陷，提供一種造價顯著節(jié)省、結(jié)構(gòu)更合理，能有效保證其擋土承載力的漿砌塊石與混凝土組合式重力擋土墻。

采用一種漿砌塊石與混凝土組合式重力擋土墻，包括墻體，其特征在于該墻體由漿砌塊石層與混凝土層組成；漿砌塊石層與混凝土層采用馬牙槎狀的咬合結(jié)構(gòu)連為一體；墻體的底面呈階梯形狀，其底面沿外側(cè)面向內(nèi)側(cè)面向下傾斜。

作為優(yōu)選，墻體的外側(cè)面和內(nèi)側(cè)面采用3種形式中的任意一種形式布置，即外側(cè)面仰斜，內(nèi)側(cè)面直立；外側(cè)面仰斜，內(nèi)側(cè)俯斜；外側(cè)面直立，內(nèi)側(cè)面俯斜。由于擋土墻內(nèi)任一高度處，橫截面上的拉壓應(yīng)力是不均勻的，因此在應(yīng)力小的地方可以采用強度較低的材料，應(yīng)力大的地方可以采用強度相對較高的材料，同時重力式擋土墻除了滿足墻體截面內(nèi)部應(yīng)力滿足要求外，也必須通過自身重力抵抗墻后土壓力造成的傾覆滑移。

由于漿砌塊石與混凝土兩種材料重度比較接近，且兩者強度差別較大，因此在量大面廣的重力式擋土墻工程中，可以對兩種材料進(jìn)行合理組合，由此達(dá)到技術(shù)經(jīng)濟上的優(yōu)化，節(jié)約重力式擋土墻的工程造價，同時提供良好的邊坡支護承載能力。

（1）在常用重力式擋土墻的不同部位將塊石砌體與混凝土結(jié)合，形成組合式重力擋墻，利用漿砌塊石砌體重度相對較大且造價低于混凝土的特點。

（2）在墻體內(nèi)受拉應(yīng)力較小的部位，采用石砌材料，既能滿足重力式擋土墻對自身重力的需求，具有良好的抗傾覆、抗滑移穩(wěn)定性，有效節(jié)約工程造價，不降低其支擋土坡的承載能力，結(jié)構(gòu)合理。

（3）漿砌塊石層與混凝土層采用馬牙槎狀的咬合結(jié)構(gòu)連為一體，具有穩(wěn)定性更好、承載能力更強的特點。

3 實施方式

漿砌塊石與混凝土組合式重力擋土墻，包括墻體，該墻體由漿砌塊石層與混凝土層組成，所述墻體外部為混凝土層，內(nèi)部為漿砌塊石層。漿砌塊石層與混凝土層交接處通過馬牙槎狀的咬合結(jié)構(gòu)咬合在一起，可以避免在交接部位形成受力薄弱的通縫，有效促使兩種材料協(xié)同受力，可以防止兩種材料相互間產(chǎn)生滑移，穩(wěn)定性更好。僅內(nèi)部采用漿砌塊石填充，外部為強度較高的混凝土，適用于高度較高，土壓力較大的邊坡工程。所述墻體的底面呈階梯形狀，其底面沿外側(cè)面向內(nèi)側(cè)面向下傾斜，能有效提高擋土墻的抗滑移能力。以混凝土為主體，由于擋土墻截面中部位應(yīng)力小，故可采用漿砌塊石進(jìn)行內(nèi)部填充，對總工程量較大的道路、鐵路邊坡工程具有良好經(jīng)濟效益，能顯著節(jié)約工程造價。

墻體的外側(cè)面（臨空面一側(cè)）仰斜，內(nèi)側(cè)面（填土面一側(cè)）直立，能有效將擋土墻的重心后移，增大擋土墻的抗傾覆穩(wěn)定系數(shù)，同時也能有效減少在內(nèi)側(cè)面墻底部位的開挖工程量。墻體的底面呈階梯形狀，能有效提高擋土墻的抗滑移能力；按墻體外側(cè)面底部為最高點，墻體內(nèi)側(cè)面底部為最低點，將墻底部做成階梯狀，每級階梯高度可取300 mm，階梯長度可取900 mm。施工時，按此形狀開挖地基后及時鋪設(shè)混凝土墊層，可采用C10混凝土進(jìn)行100 mm厚墊層鋪設(shè)，以保護地基持力層并方便后續(xù)施工。

在漿砌塊石與混凝土交接處設(shè)置馬牙槎狀的咬合鍵，咬合鍵出挑長度可取200 mm左右，咬合鍵高度可取300 mm左右，相鄰咬合鍵豎向間距可取500 mm左右。

墻體內(nèi)部設(shè)有若干貫通墻體內(nèi)側(cè)面和外側(cè)面的排水管，所述排水管采用塑料管或金屬管。在施工過程中，所述排水管傾斜設(shè)置，且內(nèi)側(cè)管口位置高于外側(cè)管口位置，使之具有5%～10%的傾斜坡度，排水管孔徑可取100～150 mm左右，排水管間距2～3 m左右，上下左右交錯設(shè)置，最下一排排水管外側(cè)管口（出水口）應(yīng)高出地面200 mm左右，漿砌塊石砌體與排水管的孔隙利用砌筑砂漿填充密實。在墻體內(nèi)側(cè)的排水管管口處設(shè)有反濾層，所述反濾層將管口完全覆蓋，反濾層采用透水性材料，如卵石、砂礫石等；避免沙土將管口堵住。反濾層下方還設(shè)有隔水層，所述隔水層采用黏土制作，該黏土隔水層至少300 mm厚。

由于混凝土與漿砌塊石這兩種工程材料重度接近（漿砌塊石24～26 kN/m3，混凝土24 kN/m3），均能為重力式擋土墻提供良好的重力保證。在抗壓強度方面，混凝土高于漿砌塊石數(shù)倍（一般約2～5倍左右）。在抗拉能力方面，由于漿砌塊石因為自身的塊石漿砌特性，其抗拉強度則更加倍低于混凝土的抗拉強度（一般為混凝土抗拉強度的1/10～1/5左右）。造價方面，通常重力式擋土墻多用于山區(qū)邊坡支護，而山區(qū)往往多產(chǎn)石材，施工完成相同體積的單一材料重力式擋土墻，一般漿砌塊石造價約為混凝土的1/2。

因此，該擋土墻的工程造價低于之前的純漿砌塊石擋土墻，同時也沒有減弱該擋土墻的承載能力，由此有效降低工程造價，也不降低該擋土墻的承載能力。

（1）開挖階梯狀地基，并及時鋪設(shè)混凝土墊層。

（2）在混凝土墊層中部砌筑漿砌塊石層，并在漿砌塊石層兩側(cè)澆筑混凝土，同時根據(jù)需要布設(shè)排水管道，在該過程中，可邊砌筑漿砌塊石層，邊澆筑混凝土層；也可先將漿砌塊石層砌筑完畢后，再澆筑混凝土。

（3）分層夯填墻后土方，再在墻體內(nèi)側(cè)的排水管管口處設(shè)置反濾層，并在反濾層下方設(shè)置隔水層。

由于擋土墻內(nèi)任一高度處，橫截面上的拉壓應(yīng)力不均勻，因此在應(yīng)力小的地方可以采用強度較低的材料，應(yīng)力大的地方可以采用強度相對較高的材料，同時重力式擋土墻除了要滿足墻體截面內(nèi)部應(yīng)力滿足要求外，也必須通過自身重力抵抗墻后土壓力所造成的傾覆滑移。漿砌塊石與混凝土兩種材料重度比較接近，但兩者強度差別較大。

在抗拉強度方面，混凝土比漿砌塊石大，因此將兩種材料相組合，在不影響其擋土承載力的前提下，比原單純的混凝土重力式擋土墻及單純的漿砌塊石重力式擋土墻造價更為節(jié)省，同時不降低其施工的便利性。

4 結(jié)語

將兩種材料相組合，使原單純的混凝土重力式擋土墻造價更為節(jié)省，同時相同的截面尺寸情況下也能顯著提高原單純漿砌塊石重力式擋土墻的擋土承載力，也不降低其施工的便利性，并且將組合式重力式擋土墻的底部設(shè)置成階梯狀，能有效加強擋土墻的抵抗滑移能力。綜上，組合式重力式擋土墻可應(yīng)用于量大面廣的水利、建筑、公路、鐵路邊坡支護工程中，具有良好的技術(shù)進(jìn)步意義及經(jīng)濟價值。