1、第 1 页 共 7 页浅谈重力式挡土墙在某工程中的应用摘要 挡土墙的类型有很多，一直以来我国道路工程中应用较多的是重力式挡土墙，传统的重力式挡土墙是用来支撑路基或山体，防止填土或土体变形失稳的一种构造物。近十几年来，发展了许多采用钢筋混凝土构件组成的轻型挡土墙，如钢筋混凝土悬臂式挡土墙、加筋土挡土墙、锚定板挡土墙、对拉式挡土墙等，各类挡土墙的适用范围取决于墙址地形、工程地质、水文地质、建筑材料。本文主要介绍重力式挡土墙，内容全面详实，从理论到实践都涵盖了。关键词 挡土墙 裂缝 施工工艺挡土墙是用来支撑路基填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳，而承受侧向土压力的一种建筑物。在路基工程中，挡土墙
2、可用以稳定路堤和路堑边坡，减少土石方工程量和占地面积，防止水流冲刷路基，并经常用于整治坍方、滑坡等路基病害，在山区公路中，挡土墙的应用更为广泛。目前我国多采用重力式挡土墙，重力式挡土墙是由块石、毛石砌筑,或浇筑片石混凝土、钢筋混凝土而成，它靠自身的重力来抵抗土压力。由于其结构简单、施工方便、取材容易而得到广泛应用，根据墙背倾角的不同，重力式挡土墙可分为仰斜、竖直和俯斜三种。按主动土压力大小，重力式挡土墙要优先采用仰斜挡土墙竖直次之，俯斜少用。仰斜式的墙后填土较困难，用于护坡时较为合理，墙背竖直或俯斜式用于填方较省劲。1、重力式挡土墙的特点重力式挡土墙是依靠墙身自重承受土侧压力的，是目前最常用的
3、一种挡墙形式(如图 1-1)。它型式简单、取材容易、施工简便，因而应用广泛。以前一般用浆砌片石砌筑，现在按规范大部分采用混凝土灌注，一般不配钢筋或只在局部范围配少量钢筋，适用于一般地区、浸水地区、地震地区的边坡支挡工程，当地基承载力较低时或地质条件较复杂时应适当控制墙高。由于重力式挡土墙是依靠墙身自重来维持平衡稳定，因此墙身断面大，圬工数量也大，在软弱地基上施工时往往受承载力限制。当地基较好，墙高不大，而且当地又有石料时，一般优先使用重力式挡土墙，但如墙高过高时则耗料较多，不经济。第 2 页 共 7 页图 1-1 重力式挡土墙 2、重力式挡土墙的设计在地形比较复杂的工程设计中，为了减少工程造价
4、，常常因地制宜，设置到底错落的台地。台地边界处理一般采用两种方式，其一是自然放坡。当自然放斜坡处于不稳定状态，或由于使用等原因，要求设计边坡超过土体允许最大边坡，为防止土体坍塌或滑动，应设置不同形式的构筑物，最常用的就是挡土墙。2.1 重力式挡土墙的高度较高的挡土墙，如果采用重力式，要保证其稳定性势必造成很大的体量，材料用料较多，不太经济还可能造成肥大的基础，在总体布置比较紧凑的情况下，过大的基础将影响到各种地下管线的布置及单位建筑工程基础的设计与施工。2.2 重力式挡土墙的材料因其施工方便，可就地取材，适应性强。挡土墙的修建应遵循就地取材的原则，在有石料的地区，应尽可能的采用水泥砂浆砌片石砌
5、筑。水泥砂浆标号，一般地区及寒冷地区采用 M7.5；浸水地区及严寒地区采用 M10.0 号。片石的极限抗压强度均不得低于 30MPa。对于浸水和潮湿地区的石砌主体工程，石料的软化系数应不低于 0.8。在严寒地区尚应满足抗冻试验的要求。在缺乏石料的地区一般采用 C15 号混凝土或片石混凝土；严寒地区采用 C20 号混凝土或片石混凝土。轻型挡土墙采用 C20 号钢筋混凝土。该工程中采用的是 C15 片石混凝土。3、重力式挡土墙的选址根据选址不同，重力式挡土墙的设置主要有以下几种：1.路堑挡土墙大多设在路基的侧沟旁。山坡挡土墙应考虑设在基础可靠处，墙的高度应保证设墙后墙顶以上的边坡稳定。2.路肩挡土
6、墙因可充分收缩坡脚，大量减少填方和占地，当路肩墙和路堤墙的墙高和截面圬工数量相近、基础情况相似时，应优先选用路肩墙，按路基宽布置挡土墙位置。若路堤墙的高度或圬工数量比路肩墙显著降低大，而且基础可靠时，宜选用路堤墙。必要时应做技术经济比较以确定墙的位置。第 3 页 共 7 页3.沿河路堤设置挡土墙时，应结合河流的水文、地质情况以及河道工程来布置，注意设墙后仍应保持水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。4.当路基两侧同时设置路肩墙和路堑挡土墙时，一般应先施工路肩墙，以免在施工中破坏路堑墙基础。同时要求过路肩墙踵与水平面成角的平面不得伸入到路堑墙的基底面以下，否则应加深路堑墙基础，或将两者设计成一个
7、整体结构。5.滑坡地段的抗滑挡土墙应结合河流的水文、地质情况以及河道工程来布置，注意应保证墙后水流顺畅，不致挤压河道而引起局部冲刷。4、重力式挡土墙的布置形式4.1 纵向布置纵向布置在墙址纵断面图上进行，布置后绘成挡土墙正面图，布置内容有：1.确定挡土墙的起砌点和墙长，选择挡土墙与路基或砌体结构物的衔接方式。路肩挡土墙端部可以嵌入石质路堑中，或采用锥坡与路堤衔接；与桥台连接时，为了防止墙后回填土从桥台尾端与挡土墙连接处的空隙溜出，需在台尾与挡土墙之间设置隔墙及接头墙。路堑挡土墙在隧道洞口应结合隧道洞门、翼墙的设置情况平顺衔接；与路堑边坡衔接时，一般将墙高逐渐降低至 2m 以下，使边坡坡脚不致伸
8、入边沟内，有时也可用横向端墙连接。2.按地基、地形及墙身断面变化情况进行分段，确定伸缩缝和沉降缝位置。3.布置各段挡土墙的基础。墙趾地面有纵坡时，挡土墙的基底宜做成不大于 5的纵坡。但地基为岩石时，为减少开挖，可纵向做成台阶。台阶尺寸应随纵坡大小而定，但其高宽比不宜大于 1:2。4.布置泄水孔的位置，包括数量、间隔和尺寸等。5.此外，在布置图上应注明各特征断面的桩号，以及墙顶、基础顶面、基底、冲刷线、冰冻线、常水位或设计洪水位的标高等。4.2 横向布置横向布置选择在墙高最大处、墙身断面或基础形式有变异处以及其它必须桩号的横断面图上进行。根据墙型、墙高、地基及填土的物理力学指标等设计资料，进行挡
9、土墙设计或套用标准图，确定墙身断面、基础形式和埋置深度，布置排水设施等，并绘制挡土墙横断面图。4.3 平面布置对于个别复杂的挡土墙，如高、长的沿河挡土墙和曲线挡土墙，除纵横向布置外，还应进行平面布置，绘制平面图，标明挡土墙与路线的平面位置及附近地貌和地物等情况，特别是与挡墙有干扰的建筑物的情况。沿河挡土墙还应绘出河道及水流方向、其他防护与加固工程等。5、重力式挡土墙的施工5.1 明挖基坑重力式挡土墙一般采用明挖扩大基础，当基地松软和水下挖基困难时，可采用换填基础、桩基础和沉井基础。对于土质地基，墙趾的埋置深度至少 1m；有冲刷式，在冲刷线以下至少 1m；冻胀地区应在冻结线以下至少 0.25m;
10、冻胀深度超过 1m 时，基底应换填一定厚度的砂砾或碎石垫层，且垫层底面第 4 页 共 7 页应在冻结线以下至少 0.25m，对碎（砾）石，砂类地基基础埋深不宜小于 1m，对岩石地基，应清除表面风化层，如风化层较厚，基础应嵌岩 0.251.00m，墙趾前应有足够的襟边宽度。5.2 砌筑基础砌筑前，应将石料表面泥垢清扫干净并用水保持湿润；土质基底直接坐浆砌筑。地面线以下部分可不修凿镶面石，基础砌出地面后立即回填夯实，并作好顶面排水、防渗设施，以防基底被浸泡、软化。基础应在开挖完成后立即进行，做到随开挖、随下基、随砌筑。砌筑时，外面线应顺直整齐，内面线可大致顺直，砌筑过程中应经常校正线杆。浆砌石底面
11、应卧浆铺砌，立缝填浆补实，不得有空隙和立缝贯通现象。施工缝位置宜设在伸缩缝和沉降缝处，水平缝应一致。分段砌筑时，相邻段的高差不宜超过 1.2m，砌体外的浆缝需留 1-2cm 深的缝槽，以便砂浆勾缝。5.3 砌筑墙身墙体砌筑均采用挤浆法分段、分层砌筑。1.砌出地面后应即回填夯实，并作好其顶面排水、防渗设施。2.伸缩沉降缝内两壁应平齐无搭叠，缝中防水材料应按要求深度塞填紧密。3.泄水孔应在砌筑墙身时留置，做时应同时做好墙背反滤、防渗隔水设施。4.挡土墙栏杆、检查或台阶应连接牢固，外观整齐，钢铁栏杆应及时涂漆。5.4 墙身砌体分段位置设于沉降缝处。砌筑前先将沥青木板按设计结构断面和坡度置于沉降缝位置
12、，计算层数选好用料，以控制平面高度。砌筑墙身先挂线于沉降缝木板上(根据选好的用料高度)，从砌体转角部分开始安砌，首先安砌角石，再按顺序安砌镶面石。镶面石采用一顺一丁或两顺一丁方式砌筑，外圈定位行列石砌筑好后，方能填筑腹石。填筑腹石时先在圈内低部铺浆，然后选择石头进行试放，较大石料的大面为底，较宽砌缝用小石块填塞，试放好后用小锤击打石料挤浆，将砌缝砂浆挤紧，不留孔隙。砌筑时注意砌缝的互拉交错、交搭，砂浆密实，砌缝应符合下列规定：1.定位砌块表面缝宽度不超过 4cm，砌体表面占三块相邻石料相切的内切圆直径不大于 7cm，两层间错缝不得小于 8cm。2.填腹部分的砌缝宜小，在较宽砌缝中可用小石块塞填
13、。块石砌筑可不按同一厚度分层，但每砌成 70120cm 的高度应找平一次，段内两段相接外的竖向错缝，不得小于 8cm。5.5 泄水孔设置砌筑时每隔 23m 交错设置泄水孔，安设应严格按照设计图纸及规范采用 10PVC 管梅花状预埋。墙背泄水孔的进水侧设置反滤层，厚度不小于 0.3m，在最低排泄水孔下部，设粘土隔水层，粘土隔水层以人工进行夯实、整平。5.6 片石混凝土墙浇筑1.现场拌制砼配料时，拌第一盘砼时必须对按要求称重，得出碎石、砂、水的比率。然后可以按此比率用手推车计量。对骨料的含水率应经常进行检测，雨季施工时，应增加测定次数，据此调整骨料和水的用量。根据雅安宝兴县的气候特点，夏秋季节雨水
14、较多，可相应增加检测频率。砼拌和物应拌和均匀，颜色一致，运至浇筑现场不得有离析泌水现象。严禁使用不合格的混凝土进行施工。 第 5 页 共 7 页2.片石砼浇筑前，应对支架、模板进行检查，并做好记录，符合设计及施工要求后方可浇筑。浇筑混凝土前模板内的杂物积水应清理干净。模板如有缝隙，应用海棉条或双面胶填塞严密，模板内应涂刷脱模剂（不得使用废机油等油料）。3.片石砼浇筑时可先浇筑砼，然后才安放片石，并严格控制片石含量不得超过 25%，片石砼浇筑应按一定的厚度、顺序和方向分层浇筑，应在下层片石砼初凝前浇筑完成上层片石砼。片石砼分层浇筑厚度不宜超过 500mm。当采用先摆放片石时，第一层砼应先浇筑，浇
15、筑厚度不宜超过 300mm，然后人工进行片石摆放，按规范要求摆放完成后，再进行下一层砼施工。4.砼从高处直接倾卸时，其自由倾落高度不宜超过 2m，以不发生离析为度。当倾落高度超过 2m时，应通过串筒、溜管或振动溜管等设施下落；倾落高度超过 10m 时，应设置减速装置（在串筒的不同高度设多向挡板）。在串筒出料筒下面，砼堆积高度不宜超过 1m.5.浇筑应连续进行，如因故必须间断时，其间断时间应小于前层片石砼的初凝时间。6.施工缝的位置应在混凝土浇筑之前确定，宜留置在结构受剪力和弯矩较小且便于施工的部位。7.混凝土浇筑完成后，对混凝土裸露面及时进行修整、抹平，待初凝后再抹第二遍并压光或拉毛，当裸露面
16、面积较大、且天气温度低于 5 度时，应加草帘进行防护。8.片石掺加前应清除表面的杂物、泥土等。片石掺入量一般不超过总圬工体积的 25%，施工控制在 20%，掺入时不可乱投乱放，石块应分布均匀，净距不小于 100mm，距结构侧面和顶面的净距不小于 150mm，石块不得接触预埋件，不可直接接触基底、模板。5.7 砼的养护及模板拆除1.浇筑完成后，应在初凝后尽快覆盖和洒水养护，覆盖时不得损伤或污染混凝土的表面，砼在有模板覆盖时，应在养护期间经常使模板保持湿润。养护标准以经常保持砼表面湿润为主，养护天数不少于 7 天。2.混凝土强度达到 70%后可拆除模板，模板拆除应按设计要求的顺序进行，设计无要求时
17、，应遵循先支后拆，后支先拆的顺序，拆时严禁抛扔。卸落支架应按拟定的卸落程序进行，分几个循环卸完，卸落量开始宜小，以后逐渐增大。在纵向应对称均衡卸落，在横向应同时一起卸落。拆除模板，卸落支架时，不允许用猛烈地敲打和强扭等方法进行。模板、支架拆除后，经维修整理后，再分类妥善存放。5.8 回填土、勾缝墙背回填用土应符合要求，并分层回填夯实至设计及规范要求的密实度。禁止用腐殖土、含水率大的粉质土、块石粒径大于规范要求的土方回填。墙身砌筑完成即可勾缝，采用 M10 砂浆勾平缝，力求美观自然。第 6 页 共 7 页5.9 施工工艺流程图施工准备基坑开挖报检复核砌筑、浇筑基础基坑回填安设沥青板沉降缝选修面石
18、拌砂浆砌筑、浇筑墙身填筑反滤层、回填土清理勾缝6、施工中常见问题及处理方法1.当挡土墙基底落在填土地基上时，应使填土地耐力满足要求。测试填土地耐力往往比较麻烦，对于不太高的挡土墙，可以通过限定填土的压实系数来间接满足地耐力的要求。填土较深处，压实系数可以分层次要求，上高下低。2.挡土墙基底落在淤泥上时用抛石处理地基效果较好。抛石可用料径 25 cm 左右的石块，分两层压入淤泥中。实践证明这种处理方法可大大提高地基承载力并减少地基沉降。3.相邻二段挡土墙基底高差较大时（如在 0.5m 以上） ，就按高宽比 1:2 放阶，阶高 0.5m。4.在重力式挡土墙砌筑过程中如遇到稳定的较大的孤石，则将孤石
19、表面凿毛并清除干净，再把挡土墙直接浇筑在其表面。5.挡土墙的透水层的设置对缓解墙背水压力及稳定土壤性质十分重要。透水层宜采用碎石或粗砾第 7 页 共 7 页石，施工中不得用淤泥，耕植土、膨胀性土等作填料，如有困难而采用粘土作填料时，应保证紧贴墙背一层为碎石或粗砾石，厚度应当20cm ，并使透水层中砾石或粗砾石含量大于 60%。6.基底垫层不必太厚（除非是换软土垫层） ，一般厚 25cm 即可，以前设计中采用高达 50cm 是不经济的。7、重力式挡土墙的裂缝7.1 温度裂缝混凝土在硬化过程中放出大量的水化热，内部温度不断上升，加上外界温度的影响，由于温度分布不均匀，常常表面升温慢，内部升温快，因
20、而混凝土膨胀内部快而外部慢，当气温骤降或寒潮袭击，这是内部升温膨胀，表面降温收缩，内外变形相差很大，内部混凝土和外部混凝土相互约束，内层出现压应力，外层出现拉应力。当表面温度拉应力超过允许值时，即形成表面裂缝。如果混凝土内部温度由最高降至稳定温度，内部形成温度差时，混凝土产生的温度变形受到基础约束，或底部构筑物的约束，即产生拉应力，当拉应力超过混凝土极限抗拉强度时，则产生裂缝，这种裂缝将发展为危害性最大的贯穿裂缝。7.2 自然因素地震、地基沉降、洪水冲刷都会导致挡土墙产生裂缝。8、结语本文介绍的是重力式挡土墙，重力式挡土墙是由块石、毛石砌筑,或浇筑片石混凝土、钢筋混凝土而成，它靠自身的重力来抵
21、抗土压力，是目前我国最常用的一种挡土墙形式。这种挡土墙形式简单，施工方便，可就地取材，适应性强，因此应用广泛。还介绍了施工、裂缝等重要的问题，因为它关乎工程的质量问题，选择的开挖方式、砌筑要求都是要注意的方面。除了施工方法外，还有很多注意事项比如泄水孔的设置和勾缝等问题都是要注意的。挡土墙一般在墙体与岩土坡体暂时稳定状态下或不宜暴露过久的工作面上施工，应当连续作业，尽量达到预计的力学平衡条件，防止水的危害，避免坡体或地形产生变形、坍塌或降低其自持或承载能力。参考文献：1 华南理工大学等编.地基及基础.北京:建筑工业出版社，1999.2 俞高明主编.公路施工技术.北京：人民交通出版社，2002.53 朱伯芳等编.水工混凝土结构的温度应力与温度控制.1976 年水电出版社
