新型擋土墻技術在建筑基地防護中分析

新型擋土墻技術在建筑基地防護中的應用分析-工程事故分析新型擋土墻技術在建筑基地防護中的應用分析

摘要：本文結(jié)合中南地區(qū)自然、地理、氣候情況以及工程特點，借鑒相關領域成熟的生態(tài)防護做法，對建筑邊坡防護體系中的擋土墻的新做法進行分析和探討，以期對建筑邊坡的防護體系的革新有一定的促進作用。

關鍵詞：擋土墻技術；建筑基地；防護

前言

擋土墻不但要很好的排水，又要很好地保土；既要形成生態(tài)化結(jié)構(gòu)，又要安全可靠，這是個相互制約的矛盾，也正是生態(tài)擋土墻的研究任務。工程建設邊坡防護措施中經(jīng)常使用擋土結(jié)構(gòu)，其中重力式擋土墻使用最為廣泛，主要是砌石或混凝土結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)工程結(jié)構(gòu)在滿足安全可靠性的要求后，往往很難實現(xiàn)綠化生態(tài)目標。

1當前新型擋土墻的研究成果及發(fā)展趨勢

傳統(tǒng)工程類擋土墻，如漿砌塊石擋土墻、現(xiàn)澆混凝土或預制混凝土擋墻，對水的交換幾乎是完全阻隔的，墻背填土主要通過少量泄水孔與外界交換水分。擋墻本身和土壤處于相對獨立的狀態(tài)，除了簡單的應力關系之外，沒有形成“水交互”共同體。新型擋土墻正是以這一點為突破口，在防水方式上不是簡單的堵和泄，而是將墻體本身和土壤形成穩(wěn)定的力學共同體，通過獨特的設計讓水在墻體和土壤之間自由滲透、循環(huán)，當然這一切都是在保證擋墻穩(wěn)定的前提下進行的。變“堵”為“疏”應該是擋土墻的發(fā)展方向，這也使擋土墻同時具有了生態(tài)學意義。和傳統(tǒng)重力式擋土墻相比，新型擋土墻最大的區(qū)別就是材料更新、結(jié)構(gòu)更優(yōu)化、受力更合理。新型擋土墻本質(zhì)上是一種柔性結(jié)構(gòu)的重力式擋土墻，它主要通過各種擋土塊之間的無砂漿或其他固結(jié)措施的聯(lián)結(jié)而組成穩(wěn)定的整體，抵抗土側(cè)壓力。它可以承受較大的位移而不至于失穩(wěn)破壞，對小規(guī)模的基礎沉陷或短暫的非常荷載組合（如地震、高地下水位等）具有高度的適應能力。

2新型擋土墻與傳統(tǒng)意義上的擋土墻的比較

新型擋土墻又稱為“生態(tài)景觀擋土墻”，與傳統(tǒng)的砌石重力式擋土墻、混凝土擋土墻等結(jié)構(gòu)相比具有如下優(yōu)點：

(1)擋土結(jié)構(gòu)本身重量輕

通過在預制混凝土塊上留孔等方法，塊體的表現(xiàn)重度控制在18KN/m3~20KN/m3之間，比巖石和現(xiàn)澆混凝土的重度低，基本接近土壤的重度。

(2)砌塊體之間相互咬合聯(lián)結(jié)

砌塊間通過退臺、榫接等方式具有自鎖作用，增加了接觸面的抗剪強度，從而提高了承擔土壓力的能力。

(3)砌塊與墻后填土形成整體關系

通過墻體和墻后填土中分層鋪設的土工格柵，使砌塊與墻后填土形成整體結(jié)構(gòu)，改善了擋土結(jié)構(gòu)受力特性。

(4)生態(tài)景觀擋土墻采用干砌施工，屬于柔性結(jié)構(gòu)

能夠通過適應變形來釋放、消減土壓力，不需設置變形縫。

(5)顏色和外形可以變換，景觀性很強

砌塊外觀必要時可以使用顏色、仿石、各種圖案等景觀形態(tài)，色彩可以根據(jù)工程整體自然環(huán)境效果調(diào)色，可以營造豐富多變的色彩擋土墻。

(6)砌塊間排水方式更自由，填土和砌塊間的排水通道暢通。

(7)施工簡單，施工速度快

即使在雨季也能施工，可大大縮短工期，降低造價。

3自嵌式植生擋土墻

自嵌式植生擋土墻是從加筋土擋土墻延伸出的一種新型復合結(jié)構(gòu)物，由自嵌式植生擋土塊（魚巢磚）、加筋材料（土工格柵）、濾水填料和墻后土體及基礎五部分組成。自嵌式植生擋土結(jié)構(gòu)是依靠自嵌式擋土塊干壘而形成的柔性擋土結(jié)構(gòu)，主要依靠自嵌式擋土塊塊體自重來抵抗動靜荷載，將外部應力化整為零，達到穩(wěn)定的作用。此結(jié)構(gòu)無需砂漿、混凝土施工，依靠帶有凸緣的塊與塊之間嵌鎖作用和自身重量來防止滑動傾覆。擋土塊和水平分層布置拉接網(wǎng)片構(gòu)成加筋擋土墻，土體中的拉接網(wǎng)片使塊體擋土墻與土體成為一個整體，從而加大了墻身寬度和重量。這樣，砌塊和加筋土共同作用相當于重力式擋土墻抵抗土壓力和頂部荷載等的破壞作用。

自嵌式植生擋土塊（見圖1）因其后緣槽口的存在自然形成12°的坡度，使墻體重心偏內(nèi)，增加墻體在側(cè)向土壓力作用下的抗傾覆能力。具有良好的耐腐蝕性、耐水性和抗凍性，適于各種鄰水工程；結(jié)構(gòu)上，它是柔性重力式結(jié)構(gòu)，能適應較大的整體沉降和一定程度的不均勻沉降，允許塊體微小的位移。比較各種類型混凝土護岸，它的適應性更強；從水力學角度，采用墻身和墻趾同時排水的干壘擋土墻排水結(jié)構(gòu)，比較傳統(tǒng)的磚石結(jié)構(gòu)，自嵌式植生擋土墻系統(tǒng)排水效果更好，墻體水壓力較小，穩(wěn)定性更好。

4生態(tài)袋擋土墻

4.1綜述及使用范圍

用柔性生態(tài)邊坡工程系統(tǒng)構(gòu)筑的生態(tài)擋土墻，基礎建設和坡面綠化融為一體，同步施工，工期短，坡體堅固。隨著后期植物的根系向土壤中扎根，猶如無數(shù)根錨桿使得邊坡的穩(wěn)定性愈加堅固，形成永久穩(wěn)固的擋土墻系統(tǒng)；可以涵養(yǎng)水源，減少水土流失，凈化空氣，保護生態(tài)，美化環(huán)境，具有良好的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益，是邊坡防護建設、治理和綠化的一種趨勢性代表性工程系統(tǒng)，代表著邊坡建設、治理和綠化的發(fā)展方向。

憑借其獨特的受力結(jié)構(gòu)，生態(tài)袋技術把生態(tài)邊坡和工程基礎緊密相連，把無限土改性成剪切應力強大的有限土，實現(xiàn)了在0度和90度之間選擇工程邊坡坡度的自由。不僅減少了面積，而且在施工結(jié)束后，無需或大大減少了維護費用，可以降低10~30%的工程總造價。生態(tài)袋技術不僅可以作為擋土墻使用，還可以用做大面積的護坡坡面覆蓋材料。可廣泛應用于建筑、道路等邊坡的建設、治理和綠化中，以及屋頂綠化、城市園林建設等領域。

4.2結(jié)構(gòu)特點

生態(tài)袋擋土墻是將生態(tài)袋單體砌合聯(lián)結(jié)成一個結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的整體支擋結(jié)構(gòu)。由具備特殊功能及特定技術參數(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2）。在構(gòu)筑較陡的回填土邊坡時，一般將三維排水聯(lián)結(jié)扣和土工格柵結(jié)合使用，加強土體穩(wěn)定性（如圖3）。

5新型擋土墻技術在建筑基地防護中的應用分析

前面分析的兩種新型擋土墻在本質(zhì)上應該還是屬于重力式擋土墻范疇，但是它的設計過程中更多的融入了生態(tài)理念，在結(jié)構(gòu)上一改過去的傳統(tǒng)思路，采用化整為零、變剛為柔的途徑。它不僅具備的環(huán)境友好、穩(wěn)定、柔性構(gòu)造等優(yōu)點，另外還可以解決軟土、淤泥質(zhì)土等特殊地質(zhì)條件下承載力不足帶來的相關問題，以及在邊坡上修建擋土墻而帶來的相關穩(wěn)定性問題。傳統(tǒng)擋土墻是通過加大地基承載力來承載墻身的重量，新型擋土墻則是減輕擋土墻墻身的重量來適應地基承載力，不僅提高了施工速度，也節(jié)約了很多復雜地基處理成本。

5.1發(fā)展新型擋土墻的現(xiàn)實性和必要性

(1)有利于節(jié)省資金

隨著建筑規(guī)模的擴大，基地防護的費用也在逐年增加。采用混凝土擋墻施工，隨著時間的推移，會出現(xiàn)混凝土老化、開裂、小孔蟻化而成為安全隱患，不得不重新加固。與混凝土擋墻不同的是，結(jié)合植被的新型擋墻隨著時間的推移，植被的根系將會進一步發(fā)展，更加牢固的吸附著土壤，使擋墻的穩(wěn)定性進一步提高；在擋墻的表面形成牢固而致密的綠籬帶，使之成為綠色長城、生態(tài)屏障。

(2)有利于可持續(xù)發(fā)展

擋土墻發(fā)生事故，多半是由于墻后回填土或透水層排水不暢而引起的。新型擋土墻采用干壘形式，擋土塊是透水的，這就緩解了墻后排水裝置外的水荷載對墻面板的壓力，增加了墻體的安全性，非常適合南方地區(qū)多雨而又地質(zhì)條件復雜的情況。

總之，結(jié)合當?shù)氐膶嶋H情況，合理的運用新型擋墻防護，可以防止水土流失，維持土體穩(wěn)定，并且有利于坡面的生態(tài)恢復。

5.2在建筑基地防護中的使用原則

(1)安全性原則

防護必須貫徹建筑設計中的安全原則，在影響建筑安全的關鍵性部位使用新型擋土墻尤其要慎重，避免防護功能缺失后造成重大生命財產(chǎn)損失。邊坡自身穩(wěn)定性不足的情況下，只有采取強制工程措施進行防護；對土體穩(wěn)定的邊坡和景觀邊坡的擋土墻選擇新型擋土墻必須經(jīng)過實際條件下的應力驗算和合理設計，對土工格柵的強度、抗拔性、抗滑動穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性驗算及基底應力計算很重要。

(2)經(jīng)濟性原則

新型擋土墻對施工條件、施工設備要求不高，輔助材料可以就地取材。工人的工作量比傳統(tǒng)擋土墻要小很多，所以施工的人工費支出較少；工人很容易掌握技術要領，施工速度快，對工程成本的控制空間較大。對建筑防護中的小型擋土墻有很大的適用性。

(3)生態(tài)價值原則

新型擋土墻是綠色環(huán)保工程，施工過程中幾乎不用使用水泥和鋼筋，生態(tài)效益很明顯，特別有利于建筑小環(huán)境營造。

5.3實際應用中的幾點考慮

(1)土工格柵的腐蝕

新型擋土墻中的土工格柵主要成分大多玻璃纖維材料，加筋帶的腐蝕是實際使用過程中必須考慮的問題。目前常規(guī)的工廠化處理方法有：浸PVC法和浸瀝青法?，F(xiàn)場處理方法有：控制填土質(zhì)量法、柔性防腐層法。無論什么方法處理都要考慮到紫外線不能長期直接照射。

(2)填土夯實密度

如果填土的夯實密度達不到設計要求，可能產(chǎn)生填土下沉，這會對土工格柵及自嵌式擋土塊帶來不必要的變形和受力狀況的改變，影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。同時，填土質(zhì)量的好壞，將引起土壤的物理化學性能發(fā)生改變，直接影響設計的準確性和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。特別是對粘性土，應考慮其最佳含水量。當含水量適當時，夯實是不困難的。

(3)地基及填土邊坡

雖然新型擋土墻對地基承載力要求不高，但當復合土體下的原狀地基承載力不能滿足要求時，就應進行地基處理和設計。常用方法有：換填、加大基礎的高度和寬度、加筋地基、強夯處理、樁基等。設計擋土墻時，不僅內(nèi)部穩(wěn)定性的計算必須得到保證，還必須慎重考慮土體穩(wěn)定、填土邊坡和基礎安全，以確保擋土墻結(jié)構(gòu)的正常使用。

(4)地基及反濾層水

在擋土墻工程中，應注意地表排水、地下排水系統(tǒng)和護腳的設計，使地基經(jīng)常處于干燥、堅固和穩(wěn)定的狀態(tài)。擋土墻的反濾層起到多種作用，不僅使復合土體中的水能及時排出，同時也加大塊與塊之間的摩擦力和適應水位驟降等變化。

(5)沉降縫與伸縮縫

由于自嵌式景觀擋土墻一般裸露于室外，溫差的變化、地基的沉降、收縮和膨脹，將引起結(jié)構(gòu)變形，從而影響工程的使用年限，實際中應注意基礎沉降縫與壓頂伸縮縫的設置。土質(zhì)地基為10米設計一道，巖石地基可適當增大。同時，其縫寬度應控制為1~2厘米?？刹捎脼r青板、軟木板或瀝青麻絮等填塞。新型擋土墻為柔性結(jié)構(gòu)，因此有利于地基沉降的應力釋放。

結(jié)束語

本文主要探討和研究建筑邊坡防護中的擋土墻技術，在總結(jié)新型擋土墻發(fā)展新趨勢的基礎上，對自嵌式植生擋土墻和生態(tài)袋擋土墻的結(jié)構(gòu)特點和防護機理進行了分析，提出了適合建筑防護的新型生態(tài)擋土墻形式，并分析了新型擋土墻在建筑基地防護中的使用原則和實際應用