浅谈仓格式挡土墙的设计及应用.doc

1、浅谈仓格式挡土墙的设计及应用摘要：仓格式挡土墙是以高强度钢构件骨架组装成箱型，其内由压实回填土为主要围挡材料来抵挡主被动土压力对其造成的滑移和倾覆。其全铆钉的装配式结构不但缩短了施工工期、减少了施工人员、提高了经济效益，而且在环境占用率、材料循环、资源消耗等低碳减排指标上均超出了国内外绿色建筑标准。 关键词：仓格式；高强度钢构件；装配式；绿色建筑 Abstract：Bin type walls are designed as any gravity wall with the earth and steel box dimensioned to resist overturning and s

2、liding forces imposed by the retained soil and other superimposed loads. The fully bolted-assembly structure not only shorten the construction time、decrease the crew、increase the economic effect, but achieve the standards of green building design code in material cycle、environment occupation and exh

3、austion of resource. Key words：bin type; steel member; bolted-assemble; green building 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 引言 经过改革开放的历史拐点，中国的经济飞速发展。在接下来的几十年里，城市化率的增加将会是一个重要的经济增长点。二级城市的开发将迫切需要我国公用基础设施的发展，特别是大规模的公路基础建设及公路挡护工程将急需采用先进、质量保证、施工简便、工期快速、以及价格合理的产品。在这些技术中仓格式挡土墙以其地基基础要求低、施工快速方便、节约占地、耐久性强等特点取得显著的经济效益。现在以美

4、国 armtec 公司为主的钢构公司具有成熟的仓格式挡土墙技术。此技术符合中国推行的以绿色建筑为核心的政策规划，应将得到广泛的应用。本文将对仓格式挡土墙的设计、施工工艺以及国内外绿色建筑标准对其的评估进行阐述。 挡土墙分为重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、加筋挡土墙、扶壁式挡土墙。仓格式挡土墙是具有不同参数选择的重力式挡土墙。其用 3.05m长钢构件在施工现场以铆钉组装固定的轻型、坚固封闭系统。经适当回填土回填后，以回填土与钢构组成的围挡系统来抵挡主被动土压力对仓格的破坏。仓格式挡土墙一般适用于高速公路以及铁路周边边坡的围挡。在挡土墙系统设计选择阶段与其他挡土墙系统相比仓格式挡土墙优势在于：1、成本

5、低、维护费用少 2、在限制场地条件下拼装方案灵活，3、装配简单 4、强度大，稳定性好。仓格式挡土墙的具体设计、安装如下： 1、仓格式挡土墙的设计： 仓格式挡土墙可以设计成多种形式的重力挡土墙，其利用钢构条以及其中的回填土来限制土的附加压力以此来抵抗滑移和倾覆。因此其设计原理遵循我国现有的重力式挡土墙规范。此处就不再涉及包括重力式挡土墙基地压力、抗滑移、抗倾覆、基地合理偏心距等计算。下面讨论在典型的土荷载作用下利用挡土墙的深高比 R 来设计达到重力式挡土墙标准的组合类型。这是通过实际工程总结出的经典经验用以指导设计。在有一定上层覆土或有一定坡度的土荷载情况下，墙体深度按总高的 45%保守设计即

6、R=0.45。随着其上层土荷载的增加，R 最小值增加为0.55.（见表 1） 。 表 1.典型覆土荷载类型 为了增强挡土墙的稳定性，通常设计墙体倾斜率为 1:6。虽然在设计上首先考虑倾斜的挡土墙，但在分析时也不能忽略垂直挡土墙的优势。在同等深度时垂直挡土墙相对倾斜挡土墙在结构上更加稳定。但在设计场地局限土地资源紧缺的情况下，垂直挡土墙需要更多的挖深空间，而倾斜挡土墙具有挖深低，经济效益高的特点。 在实际设计中，常用以浸镀铝或镀锌的钢构条（ASTM 标准 A929） 。通过对表 1 中六种土荷载情况的研究有六种选择方案，挡土墙设计高度范围为 1m-8m。每种结构中均包括挡土墙高度、挡土墙深度、强

7、趾高度、前后纵向间隔条长度等构件的实际设计数据。现场场地土荷载作用为类型 3，设计斜率为 1:6 的挡土墙。如果要设计高度为 3.5m 的墙体，从图1 中得出仓格式挡土墙设计类型为 B 类。挡土墙实际高度为 3.758m,墙深1.925m。确定挡土墙高度和深度后需要注意以下几点：1）为防止滑动，挡土墙底部需埋入土中 0.5-0.9m。2）在坚硬的地基上，底部托座下必须填埋 200mm 厚的沙石以作缓冲带。 图 1 类型设计表 2、仓格式挡土墙的安装： 仓格式挡土墙一般有三种结构类型。类型 I（如图 2）其高度不大于5 米，且仓格构件不设计具有张拉性。与类型 I 相比类型 II 与类型 III因

8、其更少的构件而更具经济性。仓格由前后纵向金属镀层覆盖波纹钢与竖向构件在角部锚固。此类竖向构件在类型 I 挡土墙中通常为 U 型，在类型 II 与类型 III 挡土墙中为 T 型。仓格深度由横向的间隔片来支撑。底部钢板用以竖立和支撑竖向构件。仓格式挡土墙采用全柳钉锚固。对于小型挡土墙可以在施工现场搭建。大型构件可以预先组装后搬运至施工地点。在组装时，动力扳钳，吊装设备的应用能使得组装更有时效。组装完成后回填土的质量将对挡土墙的性能起着关键作用。回填土必须压实至 150mm 到 200mm 厚度，并且必须达到 90%标准葡氏密度（standard proctor density） 。理想的情况下，

9、仓格内回填土为分选好大颗粒土质，其最大土颗粒不超过 25mm，且通过筛眼孔径 100 的土颗粒不超过 10%。回填的质量又关系到排水的正常进行。如果地下水不被及时排出，在地基基础和挡土墙上的土荷载将有可能超出设计标准。所以回填土回填压实后，必须保证挡土墙的整体渗透性。 图 2 类型 I 1.垂直连接条 2.盖帽 3.横向檩条加劲杆 4.横向檩条 5.连接套 6.纵向间隔条 8.底部托座 3、国内外绿色建筑标准对其的评估 在我国建筑行业也是资源消耗和碳排放量为主的源头，建设工业化低，施工现场仍以现场手工操作为主，生产效率低，造成资源、能源过度消耗和对环境的严重污染。因此建筑能耗已经成为我过社会终

10、端能源消费的主要方式之一。从建筑行业的产业链来看，要实现从高能耗发展方向向低碳方式转变，就必须抓住建筑的开发、建设和推广等环节。所以低碳的设计理念和技术方法可以改善我国的绿色建筑体系。仓格式挡土墙以其装配式的施工，场地暂用率小，施工人员和设备少等特点符合国际现在流行的 LEED 绿色建筑评估体系以及我国绿色建筑评价标准(GBT50378-2006). 1、装配式施工：我国绿色建筑评价标准体系中采用资源消耗和环境影响小的建筑结构体系是对绿色建筑的一个重要标准，仓格式挡土墙的装配式构件一般由厂家工业化生产，可以在现场施工组装。与传统的重力式挡土墙相比，其工业化生产装配式施工在钢材、水、水泥、木材方

11、面有较大幅度的节约。总体工期节约 35%，人工节约 60%，周转材料节约70%，造价降低 10%以上。 2、场址开发：仓格式挡土墙保留既有自然地域、恢复受毁坏土地以保护栖息地、促进生物多样性。 （LEED SS C5.1 款）其积极作用有 1.消除因过渡倾斜而扰乱周围区域 2.使植被能沿着挡土墙梯田式生长。3.用挡土墙的垂直切割取代陡峭斜坡 3、循环材料：因钢材是循环利用材料，其有 80%之多的成分可以循环，所以仓格式挡土墙的钢构件在一定程度上可以再循环利用，减少了建筑垃圾的产生。 （LEED MR 4 款）我国绿色建筑评价体系中也对可再利用材料使用率大于 5%的公共基础建筑列入优先项指标内考虑。 4、地方材料：仓格式挡土墙能增加产自和生产地方的建筑材料需求，提高地方化资源的利用，降低因运输产生的环境影响。 （LEED MR 5.1 款） 。结语 仓格式挡土墙在公路设施挡护建设当中与传统的重力式挡土墙比较不仅在施工工期上大幅度减少，而且在经济效益上也有很大提高。引进符合 ASTM 标准的钢构件能在一定程度上增强强度和耐久性，使之应用于大型的开挖围挡工程。具有一定长度的仓格式挡土墙还能添加预制墙板或则可以在大面积钢构件上直接喷漆，在城市景观设计中也多了一种围挡选择，值得推广使用。