三種擋土墻的特點分析與比較

1、三種擋土墻的特點分析與比較傳統(tǒng)的護坡主要有漿砌或干砌塊石護坡、現(xiàn)澆混凝土護坡、預(yù)制混凝土塊體護坡等。這些傳統(tǒng)的邊坡工程,對邊坡的處理主要是強調(diào)其強度功效，卻往往忽視了其對環(huán)境的破壞；生態(tài)護坡作為巖土工程與環(huán)境工程相結(jié)合的產(chǎn)物,它兼顧了防護與環(huán)境兩方面的功效，是一種很有效的護坡、固坡手段。生態(tài)護坡設(shè)計應(yīng)與生態(tài)過程相協(xié)調(diào)，盡量使其對環(huán)境的破壞影響達到最小。這種協(xié)調(diào)意味著設(shè)計應(yīng)以尊重物種多樣性，減少對資源的剝奪，保持營養(yǎng)和水循環(huán)，維持植物生境和 動物棲息地的質(zhì)量，有助于改善人居環(huán)境及生態(tài)系統(tǒng)的健康為總體原則。 近幾年來，隨著人們對于園林景觀、生態(tài)環(huán)保、建筑藝術(shù)等內(nèi)容的不斷認(rèn)識與提高，幾種新型的生態(tài)護

2、坡系統(tǒng)不斷發(fā)展起來，如生態(tài)袋擋墻、格賓擋墻、自嵌式擋墻等，斷面型式如圖1。下面針對這幾種擋墻從不同角度作一比較，以供今后工程的推廣應(yīng)用。 生態(tài)袋擋墻斷面示意圖                              石籠擋墻斷面圖 自嵌式擋墻斷面圖 圖1 幾種不同型式擋墻斷面圖

3、 1.     擋墻的結(jié)構(gòu)比較 1）生態(tài)袋擋墻。生態(tài)袋擋墻是將生態(tài)袋單體砌合聯(lián)結(jié)成一個結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的整體護坡結(jié)構(gòu)。由具備特殊功能及特定技術(shù)參數(shù)要求的結(jié)構(gòu)組件構(gòu)成，組件主要包括：生態(tài)袋、扎口帶、縫袋線及滿足多向排水功能與強度要求的網(wǎng)肋型聯(lián)結(jié)扣等。 生態(tài)袋通過網(wǎng)肋型聯(lián)結(jié)扣單體砌合聯(lián)結(jié)成的整體護坡結(jié)構(gòu)如圖，在不加筋的情況下，它實際上是靠其重量來抵擋其后的水土壓力的重力式擋墻，雖為柔性結(jié)構(gòu)對軟弱地基有一定的適應(yīng)能力，但因其重量較大在軟弱地基上會發(fā)生結(jié)構(gòu)上的變形，如圖2。在不考慮地基承載力時擋墻初期袋內(nèi)的土未完全固結(jié)，擋墻做完后經(jīng)過雨水的洗禮袋內(nèi)的土隨時間的

4、積累逐步達到完全固結(jié)，即擋墻在豎直方向會產(chǎn)生一定的位移。生態(tài)袋的規(guī)格一般為630mm×330mm×165mm，材料是無紡布，它本身可透水，袋內(nèi)裝土后時間一長，土?xí)俣律鷳B(tài)袋，導(dǎo)致水透不出，從而會產(chǎn)生很大的側(cè)向水壓，因擋墻是由每個袋子堆積而成，不像剛性重力擋墻可以抵擋較大的側(cè)向壓力，水透不出時很容易將擋墻推倒，如圖3。 圖2 地基承載力不足引起擋墻結(jié)構(gòu)變形             圖3擋墻倒塌 2）石籠擋墻。又稱格賓(gabion)擋墻，

5、該擋墻是屬于重力式塊石結(jié)構(gòu)的一種。 是將抗腐蝕、耐磨損、高強度的低碳高鍍鋅鋼絲，用六角網(wǎng)捻網(wǎng)機編織成平面網(wǎng)格狀，在施工現(xiàn)場組裝成不同尺寸規(guī)格的網(wǎng)箱或網(wǎng)墊，但鋼絲纏繞處和鋼絲籠連接處的強度很難保證，見圖4，石籠的破裂通常不是由于金屬線的老化銹蝕造成的，而主要是由于石籠中的石頭在水流的作用下不斷摩擦金屬網(wǎng)，從而導(dǎo)致石籠格網(wǎng)的破裂。石籠中填充石料形成柔性的、自透水的、整體性的防護結(jié)構(gòu)，填充料需滿足抗風(fēng)化、不溶解、具有一定強度、粒徑大于網(wǎng)孔的要求，但在一些地方很難找到要求的填料，而且有一種破壞形式，石籠雖然完好無損，可里面的石頭卻沒了，這主要是由于水流流速過高，充填的塊石質(zhì)地不夠堅硬或體積較小，隨著水

6、流的不斷沖蝕，塊石之間不斷摩擦，體積不斷減少，最終從石籠網(wǎng)孔中流出，所以填充的塊石必須達到一定的標(biāo)準(zhǔn)。另外，格賓石籠結(jié)構(gòu)中存在較多孔隙，水在孔隙中不斷滲流、沖刷，對結(jié)構(gòu)體本身及其周圍土壤的穩(wěn)定性會產(chǎn)生較大的影響。 圖4 鋼絲籠強度不夠 3）  自嵌式擋墻。自嵌式擋墻是在干壘擋土墻的基礎(chǔ)上開發(fā)的一種柔性結(jié)構(gòu)。它是加筋土擋墻，面板采用大小、形狀、重量一致的混凝土自嵌塊，加筋材料采用土工格柵。自嵌式擋墻的加筋土構(gòu)造原理同預(yù)制面板加筋擋墻，自嵌塊由于其自身的特點，即塊體之間通過臺階、榫接等方式相互咬合連接。如圖5所示，砌塊有一個凸起鑄就機械互鎖，增加了接觸面的剪切強度。其

7、臺階式壘砌的墻體自然形成12°的坡度，這使墻體重心偏內(nèi)，增加其在土壓力作用下的抗傾覆能力。 圖5 自嵌式擋土塊的擺放 如圖5所示，通過橡膠棒在上下兩層預(yù)留孔的插銷連接，用于提供附加的抗剪強度，從而提高了承擔(dān)水平推力的能力。另外，自嵌塊墻體后增設(shè)粗骨料排水層以減少墻后水壓力的作用。 由于在預(yù)制混凝土塊中留孔等方法，使塊體的表觀重度控制在18-20KN/m3，比巖石及現(xiàn)澆砼的重度低，因此擋土結(jié)構(gòu)本身重量輕，以至于對基礎(chǔ)的要求低。 2. 擋墻的生態(tài)比較 生態(tài)的內(nèi)涵包括兩個要素：一是能滿足結(jié)構(gòu)上安全的要求，要點是要求能透水、透氣、生長植物的生態(tài)防護平臺；二是能滿足生態(tài)平衡

8、要求，即要建立良性的生態(tài)系統(tǒng)，由高大喬木、低矮灌木、花草、魚巢、水草、動物沿灘地、迎水邊坡、坡腳及近岸水體組成立體生態(tài)體系。 1）生態(tài)袋擋墻。生態(tài)袋在安裝完成后，進行植被覆蓋，植被覆蓋通常采用壓條和噴播的方式，如圖6。由于植物根莖不斷生長，將生態(tài)袋與生態(tài)袋、生態(tài)袋與后邊坡緊密的連接在一起形成的生態(tài)邊坡。生態(tài)袋內(nèi)若裝砂土可滿足透水的要求，若裝粘性土則達不到透水的要求，同時時間一長帶與帶之間的縫隙會隨著帶內(nèi)土的固結(jié)被淤堵而不透水。它雖可種植植被，但用在河道上時，不能為水生植物提供良好的生長空間，為凈化水質(zhì)創(chuàng)造條件。   圖6 生態(tài)袋擋墻植被覆蓋 2）石籠擋墻。石籠擋墻

9、可靠塊石之間的大孔隙滿足透水、透氣的要求，但所謂的生態(tài)石籠擋墻是指在石籠擋墻的表層覆蓋耕植土，種植綠色植被，或者依靠擋墻上部后面的土體種植攀巖性的植物攀巖到擋墻上達到綠色效果，所以不是從擋墻結(jié)構(gòu)本身達到這種生態(tài)植生效果，見圖7。 圖7 石籠擋墻的生態(tài)效果 3）自嵌式擋墻。自嵌式擋墻分自嵌式景觀擋墻和自嵌式植生擋墻。自嵌式擋墻是塊與塊干壘而成，塊與塊之間存在孔隙，擋土塊后是級配碎石并設(shè)置土工布將土體與級配碎石隔離開，因此滿足生態(tài)要求的透水、透氣功能，并且對于景觀擋墻可以采取壓條的方法達到生長植物的生態(tài)防護要求，如圖8。   圖8 自嵌式景觀擋墻達到生態(tài)的效

10、果圖 在河道或水下使用時，自嵌式植生擋墻也可增強其生態(tài)效果，其獨特的內(nèi)孔造型為水生植物提供良好的生長空間，為凈化水質(zhì)創(chuàng)造了條件，塊體魚巢設(shè)計提高了水生植物的成活率，加強了水體的生態(tài)平衡，這一點是其它擋墻所不具備的，如圖9。 圖9 植生擋墻的獨特造型 3.     擋墻的景觀比較 以往工程主要從結(jié)構(gòu)安全、滿足使用功能的需求出發(fā)，往往忽視景觀效果，給城市景觀帶來毫無生機的景象。而現(xiàn)代城市建設(shè)講究人居環(huán)境，對景觀設(shè)計要求很高，如何恢復(fù)曲折有致、綠草茵茵的自然景象，是現(xiàn)代一些工程整治的重點。 針對如上所述的原因，  要求我

11、們在工程設(shè)計中摒棄原有的設(shè)計理念，開拓新的結(jié)構(gòu)型式。 1）生態(tài)袋擋墻。生態(tài)袋的顏色呈黑色，泥土浸泡后呈現(xiàn)與土的顏色一致，且堆放不如自嵌式擋墻錯落有致。而且生態(tài)袋擋墻的綠化效果受季節(jié)的限制，冬天植物衰老枯竭后，效果較差。   圖10 生態(tài)袋擋墻景觀效果圖  圖11 生態(tài)袋擋墻春天與冬天的效果圖 2）石籠擋墻。國內(nèi)對石籠結(jié)構(gòu)理論和試驗研究較少，在路堤邊坡防護、河道岸坡防護等方面也僅有少量的石籠結(jié)構(gòu)。在景觀石籠結(jié)構(gòu)方面，據(jù)筆者的了解， 北京甲殼蟲工程技術(shù)有限公司完成的北京奧運森林公園中泵房的石籠覆面和管理處的石籠裝飾工程應(yīng)是國內(nèi)首例石籠景觀工程，如圖

12、12。但要做到圖12所要求的效果則需要較高的成本（包括人力、物力等）及較好的粒徑級配。 圖12 國內(nèi)唯一的石籠景觀工程奧林匹克森林公園景觀石籠擋墻 3）自嵌式擋墻。自嵌式景觀擋土墻可以有不同的色彩（200種以上）可供選擇，和不同的形狀（主要為曲面型和直面型兩種），給設(shè)計師和業(yè)主非常廣闊的想象空間。自嵌式景觀擋土墻粗糙的表面質(zhì)感提供自然典雅的景觀效果和令人優(yōu)凝舒服的視覺感。一塊塊獨立的混凝土劈裂面單元上下錯縫并前后退步偏移而形成的自嵌式景觀擋土墻獨一無二的擋土墻面與單調(diào)的鋼筋混凝土擋墻面或到處都能見到的塊石擋墻表面相比更具生命力和新鮮感，而且能更好地融于周圍建筑中形成和諧優(yōu)凝舒適的人居

13、環(huán)境，如圖13。 如圖13 自嵌式擋墻的景觀效果 4.     擋墻的經(jīng)濟性比較 工程造價是工程建設(shè)的重要因素，因此對各種擋墻的造價作一比較是十分必要的。生態(tài)袋擋墻的生態(tài)袋在350500元/m2，自嵌式擋土塊出廠價約為230元/m2。另外在施工完后生態(tài)袋擋墻要達到生態(tài)效果須植被噴播。石籠擋墻填充材料價格也較高，在一些地區(qū)材料來源也較麻煩，石籠擋墻屬于重力式擋墻，因此對地基的要求較高，在地基承載力較低時還需進行地基處理，這將增加額外成本，但自嵌式擋墻塊體重量較輕，對地基沒有特別高的要求。同時石籠擋墻的基礎(chǔ)及擋墻本身的體積均較大

14、，而且高度越大體積增加比例越大，則所需材料及施工費用也越高。自嵌式擋土塊在必要的時候還可以拆卸重復(fù)利用，同時在擋墻較高時生態(tài)袋擋墻和石籠擋墻也均需加土工格柵來滿足穩(wěn)定性的要求，如圖14。綜合以上因素，自嵌式擋墻的性價比較生態(tài)袋和石籠擋墻占優(yōu)勢。 圖14  石籠或生態(tài)袋與加筋組合擋墻斷面圖 5.     擋墻的使用領(lǐng)域比較 1）生態(tài)袋擋墻。生態(tài)袋擋墻多用在野外，因為在冬天植物衰老枯竭后，效果較差，所以不適用于小區(qū)、別墅等景觀效果要求較高的區(qū)域，如圖15。同時生態(tài)袋擋墻用在水下時，由于生態(tài)袋的材料是無紡布，可透水，所以生態(tài)袋內(nèi)的土在水的長期浸泡下將成稀泥狀，很難承擔(dān)上面生態(tài)袋的重量和其后的側(cè)向土壓力，致使擋墻下沉或倒塌。另外，生態(tài)袋的材料在水的長期浸泡下，其抗腐蝕、抗酸堿鹽、抗微生物侵蝕的要求也較高。 圖15 生態(tài)袋擋墻多應(yīng)用在野外 2）石籠擋墻。石籠擋墻主要用在河道、岸坡護坡。因為石籠中填充石料可以形成柔性的、自透水的、整體性的防護結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)天然的多孔隙性、整體性、柔性，有利于植物根系與土體間水源的循環(huán)，所以主要應(yīng)用在河道、岸坡護坡，如圖16。 圖16  石籠擋墻應(yīng)用在岸坡護坡 3）自嵌式擋墻。自嵌式擋墻整