建筑擋土墻設計施工最全解讀
擋土墻的介紹
▉ 定義
擋土墻是指支承路基填土或山坡土體、防止填土或土體變形失穩的構造物。
▉ 各部分的名稱
在擋土墻橫斷面中,與被支承土體直接接觸的部位稱為墻背;
與墻背相對的、臨空的部位稱為墻面;
與地基直接接觸的部位稱為基底;
與基底相對的、墻的頂面稱為墻頂;
基底的前端稱為墻趾;
基底的后端稱為墻踵。
▉ 應用范圍
路基在遇到下列情況時可考慮修建擋土墻
1. 陡坡地段;
2. 為避免大量挖方及降低邊坡高度的路塹地段;
3. 可能產生塌方、滑坡的不良地質地段;
4. 高填方地段;
5. 水流沖刷嚴重或長期受水浸泡的沿河路基地段;
6. 為節約用地、減少拆遷或者少占用農田的地段;
7. 為保護重要建筑物、生態環境或其他特殊需要的地段。
擋土墻的分類
▉ 按擋土墻的位置來分劃分:
路塹擋土墻:設置在路塹邊坡底部,主要用于支撐開挖后不能自行穩定的山坡,同時可減少挖方數量,降低挖方邊坡的高度。
路肩擋土墻:設置在路肩部位,墻頂是路肩的組成部分,其用途與路堤墻相同。它還可以保護臨近路線的既有的重要建筑物。
路堤擋土墻:設置在高填土路提或陡坡路堤的下方,可以防止路堤邊坡或路堤沿基底滑動,同時可以收縮路堤坡腳,減少填方數量,減少拆遷和占地面積。
山坡擋土墻:設置在路塹或路堤上方,用于支撐山坡上可能坍滑的覆蓋層、破碎巖層或山體滑坡
浸水擋土墻:沿河路堤,在傍水的一側設置擋土墻,可以防止水流對路基的沖刷和侵蝕,也是減少壓縮河床的有效措施
▉ 按照擋土墻的結構形式劃分(這里只涉及幾種常見的擋土墻):
重力式擋土墻:是以擋土墻自身重力來維持擋土墻在土壓力作用下的穩定。它是我國目前常用的一種擋土墻。
常見的重力式擋土墻高度一般在5~6 m以下,大多采用結構簡單的梯形截面形式,對于超高重力式擋土墻(一般指6m以上的擋墻)即有半重力式、衡重力式等多種形式。
重力式擋土墻可根據其墻背的坡度分為以下幾種類型(如下圖):
重力式擋土墻和懸臂式擋土墻的示意圖(如下圖):
薄壁式擋土墻:包括懸臂式擋土墻和扶壁式擋土墻兩種;一般墻高6m以內采用懸臂式,6m以上采用扶壁式
◆ 懸臂式擋土墻:是由立板(墻面板)和底板(墻趾板和墻踵板)兩部分組成,一般形式為如下圖所示:
◆ 扶壁式擋土墻:當擋土墻的墻高h>10m時,為了增加懸臂的抗彎剛度,沿墻長縱向每隔0.8~1.0m,設置一道扶壁
錨定式擋土墻:包括錨桿式和錨定板式兩種
◆ 錨桿式擋土墻:是由預制的鋼筋混凝土立柱、擋土板構成墻面,與水平或傾斜的鋼錨桿聯合組成。錨桿的一端與立柱連接,另一端被錨固在山坡深處的穩定巖層或土層中
◆ 定板式擋土墻:是由鋼筋混凝土墻面、鋼拉桿、錨走板以及其間的填土共同形成的一種組合擋土結構。
加筋土擋土墻:是在土中加入拉筋,利用拉筋與土之間的摩擦作用,改善土體的變形條件和提高土體的工程特性,從而達到穩定土體的目的。由面板、拉筋組成,依靠填土、拉筋之間的摩擦力使填土與拉筋結合成一個整體。
★ 各擋土墻的適用條件:
▉ 按照墻體的材料劃分:
石砌擋土墻:
混凝土擋土墻:
鋼筋混凝土擋土墻:
鋼板擋土墻:
擋土墻的構造組成
▉ 墻身構造
1. 墻背
仰斜墻背適用于路塹墻及墻趾處地面平坦的路肩墻或者是路堤墻,仰斜墻背的坡度不宜緩于1:0.3,通常在1:0.15~1:0.25
俯斜墻背適用于路堤墻、路肩墻,常用1:0.15~1:0.25,不超過4m的低墻可以用垂直墻背
凸形折線墻背多用于路塹墻,也可以用于路肩墻,上下墻的墻高比一般采用2:3
衡重式墻適用于山區地形陡峻處的路肩墻和路堤墻,也可用于路塹墻,上墻俯斜墻背的坡度1:0.25~1:0.45,下墻仰斜墻背在1:0.25左右,上下墻的墻高比一般采用2:3
2. 墻面
墻面一般均為平面,起坡度應與墻背坡度相協調,墻面坡度直接影響擋土墻的高度,因此,在地面橫坡較陡時,墻面的坡度一般為1:0.05~1:0.20,矮墻可采用陡直墻面;地面較平緩時,一般采用1:0.20~1:0.35較為經濟
3. 墻頂
墻頂寬度最小,漿砌擋土墻不小于50cm,干砌不小于60cm。漿砌路肩墻墻頂一般宜采用粗石料或者混凝土做成頂帽,厚度為40cm,如不做頂帽,對路肩墻和路塹墻,墻頂應以大石塊砌筑,并用砂漿勾縫,或用5號砂漿抹平頂面,砂漿厚2cm。干砌擋土墻墻頂50cm高度內,應用25號砂漿砌筑,以增加墻身穩定,干砌擋土墻的高度一般不宜大于6m
4. 欄桿
為保證交通安全,在地形險峻地段或者過高過長的路肩墻的墻頂應設置護欄,為保持土路肩最小寬度,護欄內側邊緣距路面邊緣的距離,二、三級路面不小于0.75m,四級路不小于0.5m。護欄分墻式和柱式兩種,所采用的材料,護攔高度、寬度,視實際需要而定。
▉ 基礎結構
1. 基礎類型
大多數擋土墻都直接修筑在天然地基上
當地基承重力不足且墻趾處地形比較平坦,而墻身又超過一定高度時,為了減小基底壓應力和增加抗傾覆穩定性,常常采用擴大基礎
當地基壓應力超過地基承載力過多時,需要加寬值較大,為避免加寬部分的臺階過高,可采用鋼筋混凝土底板
地基為軟弱土層時,可采用砂礫、碎石、礦渣或者灰土等材料予以換填
當擋土墻修筑在陡坡上,而地基又為完整、穩固、對基礎不產生側壓力的堅硬岸石時,可設置臺階基礎,以減少基坑開挖和節省圬工
如地基有短段缺口(如深溝等)或挖基困難(如需水下施工)可采用拱形基礎
2. 基礎埋置深度
◆ 對于土質地基,基礎埋置深度應符合下列要求:
(1) 無沖刷時,應在天然地面以下至少1m;
(2) 有沖刷時,應在沖刷線以下至少1m;
(3) 受凍脹影響時,應在凍結線以下不少于0.25m,當凍深超過1m,采用1.25m,但地基應夯填一定厚度的砂石或者碎石墊層,墊層底面亦應位于凍結線以下不少于0.25m
碎石、礫石和砂類地基,不考慮凍脹影響,但地基埋深不宜小于1m
對于基石地基應清除表面風化層,將基底嵌入巖層一定深度,當風化層較厚難以全部清除表面時,可依據地基的風化程度及容許承載力將基底埋入風化層中
當擋土墻位于地質不良地段,地基土內可能出現滑動面時,應進行地基抗滑穩定性驗算,將基礎底面埋置在滑動面以下,或采用其他措施以防止擋土墻滑動
基礎應采用明挖基礎,當基底位于大于5%的縱向斜坡上,基底應該設置成臺階形。
▉ 排水設施
擋土墻的排水措施通常由地面排水和墻身排水連部分組成
地面排水主要是防止地表水滲入墻后土體或者地基,地面排水有以下幾種方法:
1. 設置地面排水溝,截引地表水
2. 夯實回填土頂面和地表松土,防止雨水和地面水下滲,必要時可設鋪砌層
3. 路塹擋土墻趾前的邊溝應予以鋪砌加固,以防邊溝水滲入基礎
墻身排水:
漿砌塊(片)石墻身應在墻前地面以上設一排泄水管(圖a);墻高時可在墻上部加設一排泄水孔(圖b),泄水孔尺寸可視泄水量大小分別采用5cm×10cm、10cm×10cm、15cm ×20cm的方孔,或直徑5~10cm的圓孔。孔眼間距一般為2~3m;對于浸水擋土墻孔眼間距一般1.0~1.5m,干旱地區可適當加大,孔眼上下錯開布置,下排水孔的出口應高出墻前地面或墻前水位0.3m
為防止水分滲入地基,下排泄水孔進入的底部應鋪設30cm后的粘土隔水層,泄水孔的進水口部分應設置粗粒料反濾層,以免孔道阻塞,當墻背填土透水性不良或可能發生凍脹事,應在最低一排泄水孔至墻頂以下0.5m的范圍內鋪設厚度不小于0.3m的砂卵石
▉ 沉降縫合伸縮縫
設計時,一般將沉降縫和伸縮縫合并設置,沿路線方向每隔10~15m設置一道,兼起兩者的作用,縫寬2~3cm,縫內一般可用膠泥填塞,但在滲水量大、填料容易流失或凍害嚴重地區,則宜用瀝青麻筋或涂以瀝青的木板等具有彈性的材料,沿內、外、頂三方填塞,填深不宜小于0.15m,當墻后為巖石路塹或填石路堤時,可設置空縫。
干砌擋土墻縫的兩側應選用平整石料砌筑使成垂直通縫。
擋土墻處理高差應用
地形的塑造過程中,勢必會遇到高差問題。放坡、臺階、擋土墻都是常用消化場地高差的方式。實際處理過程中,需要綜合充分考慮場地的地基條件、景觀風格、高差大小以及與周邊環境協同性等多種因素,進而選擇合適高差處理方式。
景觀擋土墻是一種快速、有效的高差處理方法。合理、美觀地設置景觀墻,能有效的成為景觀中的亮點,為項目增色不少。
擋土墻在選擇過程中,首先要對其承載力進行分析,根據地貌、水文、高差選擇合適的擋墻形式和材質,確保擋土墻在日后使用安全穩定,不發生傾斜,保證景觀效果的最佳性。
擋土墻風格盡量樸素,材質的使用盡量簡約、單一,以周邊環境融合為佳。過分的裝飾往往會將高差突兀于景觀之中,打破景觀空間穩定性,取得適得其反的效果。