自嵌式景觀擋土墻在水利工程中的應(yīng)用分析

黃明煉

(深圳市廣匯源水利勘測設(shè)計(jì)有限公司，廣東 深圳 518020)

0 引言

自嵌式景觀擋土墻是近年來在歐、美和澳大利亞等迅速發(fā)展起來并廣泛應(yīng)用的新型柔性擬重力式結(jié)構(gòu)，它主要依靠擋土塊塊體、鋪設(shè)在墻后填土中的加筋帶構(gòu)成的復(fù)合體來抵抗荷載、保持穩(wěn)定。

近十余年來，這種新式柔性結(jié)構(gòu)擋土體系廣泛用于園林景觀、高速公路、立交橋和護(hù)坡等，在水利工程中的河道護(hù)岸中也得到了廣泛應(yīng)用。

1 自嵌式景觀擋土墻的特點(diǎn)及優(yōu)勢

自嵌式擋土墻，由自嵌式擋土塊與鋪設(shè)在墻后填土中的土工合成材料組成，主要靠擋土塊的互鎖及加筋的錨固作用來抵抗荷載并保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

相對(duì)于傳統(tǒng)漿砌石擋土墻，自嵌式擋土墻經(jīng)濟(jì)、施工快捷、耐久性好、造型美觀。自嵌式景觀擋土墻是柔性結(jié)構(gòu)，采用自嵌式擋土塊一層層直接干壘組成，無需砂漿砌筑，塊體間可以自由移動(dòng)和調(diào)整相互位置以及墻后土工格柵的加筋固結(jié)作用，使其能適應(yīng)較大的地基變形，能很好的吸收地震能量，因此其對(duì)地基要求不高、抗震性能好。自嵌式擋土塊由高強(qiáng)度、高密度的干硬性水泥壓制成型，具有極高的抗壓強(qiáng)度和抗沖擊能力，耐久性好，不容易腐朽。與傳統(tǒng)漿砌塊石擋土墻厚重的墻體相比，自嵌式擋土墻由于從上到下的墻厚都只有30 cm～40 cm，其材料用量很少。傳統(tǒng)漿砌石擋土墻表面質(zhì)感粗糙，而自嵌式擋土墻表面顏色、塊體造型可根據(jù)要求設(shè)計(jì)，其景觀效果自然、視覺感舒服。

2 自嵌式景觀擋土墻的施工工藝

自嵌式景觀擋土墻的施工流程為:基礎(chǔ)施工，自嵌式擋土塊安裝，土工格柵鋪設(shè)，回填土及其壓實(shí)，壓頂。

2.1 基礎(chǔ)施工

基礎(chǔ)施工主要是基槽開挖和混凝土基礎(chǔ)澆筑。

基槽開挖前應(yīng)進(jìn)行定線測量。基槽開挖完成后應(yīng)驗(yàn)槽，檢驗(yàn)基槽底高程、槽底平面尺寸、地基土是否滿足設(shè)計(jì)要求。基槽底應(yīng)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，槽底平面尺寸應(yīng)不小于基礎(chǔ)外緣50 cm。若發(fā)現(xiàn)地基土與設(shè)計(jì)文件的地質(zhì)情況不符，應(yīng)通知設(shè)計(jì)單位協(xié)商，對(duì)地基進(jìn)行處理。當(dāng)發(fā)現(xiàn)基坑有積水時(shí)，應(yīng)及時(shí)抽排。

基槽開挖完成后應(yīng)進(jìn)行混凝土基礎(chǔ)澆筑。澆筑過程要求如下:

1)澆筑前需安裝混凝土模板。安裝模板時(shí)應(yīng)按設(shè)計(jì)文件要求的間距設(shè)置變形縫。模板安裝后應(yīng)檢查其頂面標(biāo)高、斷面尺寸及軸向偏位。2)基礎(chǔ)澆筑完成后應(yīng)檢查基頂標(biāo)高、基礎(chǔ)斷面尺寸、基頂平整度及基礎(chǔ)軸向偏位。

2.2 自嵌式擋土塊安裝

自嵌式擋土塊安裝應(yīng)按以下步驟和要求進(jìn)行:

1)在混凝土條形基礎(chǔ)上對(duì)第一層自嵌式擋土塊外緣和后緣線進(jìn)行準(zhǔn)確定位。2)砌筑時(shí)，應(yīng)用砂漿找平擋土塊和基礎(chǔ)接觸面。同層的自嵌式擋土塊應(yīng)滿足水平誤差不大于5 mm、軸向偏差每10 mm不大于5 mm。3)沿?fù)鯄ρ娱L方向，從一邊向另一邊砌筑延伸。4)為充分發(fā)揮墻體的抗傾覆能力，單塊自嵌式擋土塊砌筑時(shí)應(yīng)控制12°的內(nèi)傾，嚴(yán)禁外傾。5)第1層自嵌式擋土塊砌筑完后應(yīng)檢查擋土塊后緣線，準(zhǔn)確無誤后才可以砌筑第2層。每砌筑上層擋土塊，要清理已砌筑的擋土塊頂部的雜土、雜物，保持頂面干凈，再進(jìn)行上層砌筑。6)砌上層時(shí)將上層擋土塊中心與下層垂直接縫對(duì)準(zhǔn)，保證錯(cuò)縫搭接。上下2層自嵌式擋土塊的預(yù)留插孔要用錨固棒連接，以增強(qiáng)面板的強(qiáng)度和韌性。7)每砌筑3層自嵌式擋土塊厚度應(yīng)全面檢查1次，以保證墻體的施工質(zhì)量和工程美觀。檢查墻體縱向平直度及平面水平度，若不符合要求的擋土塊，可以用橡皮錘調(diào)整擋土塊的位置。

2.3 土工柵格鋪設(shè)

土工格柵的鋪設(shè)應(yīng)按以下步驟和要求進(jìn)行:

1)將土工格柵一端水平放置在自嵌式擋土塊劈裂面后10 cm處，該端部用錨固棒拉平固定，待擋土塊錯(cuò)位干壘時(shí)取走。2)鋪設(shè)時(shí)土工格柵應(yīng)不重疊不卷曲。由于土工格柵有主、副方向，為充分發(fā)揮土工格柵的抗拉作用，鋪設(shè)的主方向應(yīng)與墻縱向垂直，同一層的土工格柵應(yīng)盡可能均勻鋪設(shè)，以整體發(fā)揮加筋體作用。3)土工格柵垂直于擋墻方向?yàn)橹魇芰Ψ较颍谶@個(gè)方向上一般不得連接或搭接;土工格柵在沿?fù)鯄ρ娱L方向的搭接長度不小于10 cm;搭接處的上下土工格柵之間應(yīng)以泥土隔開。4)土工格柵與自嵌式擋土塊處的連接應(yīng)牢固可靠，并應(yīng)拉緊，土工格柵在擋土塊之間的錨固長度必須大于250 mm，不得有雜物混入，并保證從擋土塊外面看不到土工格柵。

2.4 回填土及其壓實(shí)

土料應(yīng)隨著土工格柵的分層鋪設(shè)而分層回填并壓實(shí)，一次壓實(shí)厚度以15 cm～20 cm為宜。在回填土及其壓實(shí)過程中應(yīng)注意以下問題:

1)采用機(jī)械卸料時(shí)，土料不能直接傾卸在土工格柵上，以免沖亂土工格柵。卸料時(shí)機(jī)具與自嵌式擋土塊距離不應(yīng)小于1.5 m。2)自嵌式擋土塊1.5 m以外才可以使用機(jī)械攤鋪土料，自嵌式擋土塊1.5 m范圍內(nèi)應(yīng)用人工攤鋪。3)為使自嵌式擋土塊后的土工格柵能安全可靠地發(fā)揮作用，回填土最好采用礫土或砂土等無機(jī)質(zhì)粗粒土。4)壓路機(jī)等重型壓實(shí)設(shè)備必須遠(yuǎn)離自嵌式擋土塊至少1 m，碾壓順序?yàn)?先從土工格柵中部碾至土工格柵尾部，再從中部碾至自嵌式擋土塊。自嵌式擋土塊后1 m范圍內(nèi)可用手動(dòng)的小型平板振動(dòng)機(jī)等小型機(jī)械進(jìn)行壓實(shí)。5)填土壓實(shí)完成后應(yīng)檢測壓實(shí)度。實(shí)測壓實(shí)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

2.5 壓頂

可選擇在自嵌式擋土塊頂部安裝不同厚度的壓頂塊以調(diào)整標(biāo)高。壓頂一般采用C20鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。

3 自嵌式景觀擋土墻的應(yīng)用

目前，自嵌式景觀擋土墻應(yīng)用于國家水利工程，比如桂林漓江下游改造、武漢漢江防洪堤工程、鄱陽湖二期防洪工程、揚(yáng)州沿山河整治、南昌贛江景觀工程等。

在深圳城市河流綜合整治建設(shè)的大潮中，不少河道紛紛采用了各種先進(jìn)的護(hù)岸技術(shù)，取得了良好的效果。隨著寶安區(qū)君子布河綜合整治工程的推進(jìn)，我們擬在君子布河河道中游段應(yīng)用自嵌式景觀擋土墻來治理。君子布河中游段屬于人口密集區(qū)，是觀瀾東重要的居住中心。該段河道狹窄，經(jīng)常發(fā)生洪澇災(zāi)害。

自嵌式景觀擋土墻，是洪水易發(fā)區(qū)的解決方案，也是河道生態(tài)解決方案之一，主要在于其以下的特點(diǎn):

1)適應(yīng)水位驟變:由于自嵌式景觀擋土墻結(jié)構(gòu)中的自嵌塊是干壘的，無砂漿砌筑，所以水流可以迅速進(jìn)出;反濾層由級(jí)配碎石填充，自我排水能力極強(qiáng);加筋土體分層用反濾土工布包裹，起到擋土而不隔水的作用，能及時(shí)把墻背的剩余水壓力迅速減少，有效降低墻后的水位，提高抗災(zāi)能力。2)防水流沖刷:自嵌式景觀擋土塊采用干硬性混凝土添加纖維和耐磨顆粒在高頻振動(dòng)下快速成型，使塊體抗沖擊能力在普通混凝土基礎(chǔ)上提高了5倍，耐磨能力提高了7倍。同時(shí)通過塊形結(jié)構(gòu)和自嵌式擋土墻結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提高防高速水流沖刷和消能能力。3)蓄洪防旱:級(jí)配碎石間的孔隙率以及擋土塊塊體的孔洞為水與土之間交換創(chuàng)造了條件。豐水期，河水向擋墻外的地下水層滲透儲(chǔ)存，緩解洪災(zāi);枯水期，地下水通過擋墻反滲入河，起到滯洪補(bǔ)枯，調(diào)節(jié)水位的作用。4)施工便捷性:自嵌式擋土墻獨(dú)有的塊形設(shè)計(jì)引導(dǎo)擋墻自定位、自卡鎖、無需拉線、無需砂漿砌筑，在快速恢復(fù)水毀工程的前提下，保證墻體安全，提高抗災(zāi)能力。5)生態(tài)平衡:擋墻結(jié)構(gòu)透水、透氣，有利于空氣、水、動(dòng)植物、土壤形成自然的生態(tài)循環(huán)系統(tǒng)，使水活起來，保持生態(tài)自然平衡。6)植物加筋:植生孔填充土壤后可用于種植水生植物，植物的根系在土工格柵的 加筋作用外，又起到一層加筋的作用，使結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。

圖1 本工程選用的擋土墻斷面形式

根據(jù)自嵌式景觀擋土墻適用于洪水易發(fā)區(qū)和其生態(tài)的特點(diǎn)，本工程在與眾多生態(tài)護(hù)岸以及傳統(tǒng)漿砌石擋土墻的比較中，根據(jù)抗沖刷能力、植被覆蓋率、景觀效果、適應(yīng)地基變形能力、生態(tài)效果、造價(jià)的綜合考慮，擬選用如圖1所示的斷面形式。在該段河道需要擴(kuò)寬的地方，采用自嵌式景觀擋土墻。我們期待隨著君子布河綜合整治工程的推進(jìn)，河道可以達(dá)到良好的整治效果，為以后本區(qū)類似水利項(xiàng)目采用自嵌式景觀擋土墻整治提供一參考例子。

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