挡土墙是用来支撑天然边坡或人工填土边坡,以保持边坡稳定的建筑物。
在某些居住区中会遇到地形复杂的情况,挡土墙可以保持土壤形状,维持原有地形风貌,在不同水平高度之间创造最大的可用空间,也可兼顾经济性和居住安全。出于对居住区景观性的考虑,挡土墙可运用多种材料,通过色彩、质感和造型来提升整体环境的美学价值。
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分类
挡土墙就其结构型式可分为以下几个主要类型:重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙及锚杆挡土墙、锚定板挡土墙、土工织物挡土墙等。
(1)重力式的挡土墙。墙面暴露于外,墙背可以做成倾斜和垂直的。墙基的前缘称为墙趾,后缘称为墙踵。重力式挡土墙通常由块石或混凝土砌筑而成,因而墙体抗拉强度较小,作用于墙背的土压力所引起的倾覆力矩全靠墙身自重产生的抗倾覆力矩来平衡。重力式挡土墙具有结构简单,施工方便,能就地取材等优点,是工程中应用较广泛的一种型式。
(2)悬臂式挡土墙。悬臂式挡土墙一般由钢筋混凝土建造,它由三个悬臂板组成,即立壁、墙趾悬臂和墙踵悬臂。墙的稳定主要靠墙踵底板上的土重,而墙体内的拉应力则由钢筋承担。因此,这类挡土墙的优点是能充分利用钢筋混凝土的受力特性,墙体截面较小,在市政工程以及厂矿贮库中广泛应用这种挡土墙。
(3)扶壁式挡土墙。当墙后填土比较高时,为了增强悬臂式挡土墙中立壁的抗弯性能,常沿墙的纵向每隔一定距离设一道扶壁,故称为扶壁式挡土墙。
(4)锚定板挡土墙。锚定板挡土墙,是一种新型挡土结构。它是由预制的钢筋混凝土墙面、钢拉杆和埋在填土中的锚定板组成。与常规的重力式挡土墙比较,具有结构轻、柔性大、工程量小、造价低、施工方便等优点,较适用于地基承载力不大的软土区。它只是很薄的墙面,对于墙面所受的主动土压力,完全由拉杆与锚定板来承受。只要锚定板的抗拉能力不小于墙面所受由静载和活载引起的土压力,即可使结构保持平衡。
(5)加筋土挡土墙。用各种加筋土来修建挡土墙是新型式的一类。这种挡土墙是依靠拉筋与填土之间的摩擦力来保持稳定。它主要由墙面板、拉筋即填土组成。墙面板常用1.5m×1.5m的预制混凝土板,拉筋则采用带状镀锌扁钢或具有塑料涂料层的特别扁钢。为了解决钢材的锈蚀问题,面前国际上有用玻璃丝塑料、土工聚合物等代替扁钢作拉筋的趋势。
作用
挡土墙作用分为:防止边坡遭雨水冲刷、卸荷崩塌、地下水侵蚀、滑移等破坏及收缩坡脚,规则坡体,减少占地等,广泛应用于水利水电工程的边坡支护、场内交通、场地工程、渣场防护、隧洞进出口等。
设计
挡土墙的设计主要包括以下工作:
(1)根据地形、荷载条件及平面布置,结合当地经验和现场地质条件,初步选定挡土墙的体型和尺寸。
(2)进行挡土墙的验算。
(3)做好排水设施。若设计的挡土墙无挡水要求时,必须做好排水设施。排水不良,大量雨水将使墙后侧压力增大,土的抗剪强度降低,造成挡土墙的破坏。
(4)控制填土质量。挡土墙的回填土料应尽量选择透水性较大的土,例如砂性土、砾石、碎石等。不应采用淤泥、耕植土、膨胀性黏土等作为填料。填土时应分层夯实。
结构特点
重力式挡土墙依靠自重来保证其在土压力作用下的稳定,是传统的也是最常用结构型式。重力式挡土墙多采用混凝土浇筑,也可用砖、块石或片石砌筑而成,一般做成简单的梯形截面,当墙较高时,可做成半重力式挡土墙或衡重式挡土墙。
根据墙背倾斜方向的不同,重力式挡土墙断面形式可分为仰斜式、垂直式、俯斜式、凸形折线式(凸折式)和衡重式等几种。
悬臂式挡土墙由底板和固定在底板上的直墙构成,主要依靠底板上的填土重量来维持挡土墙的稳定。底板分为趾板和踵板两部分。扶壁式挡土墙是沿悬臂式挡土墙的直墙,每隔一定距离加一道扶壁,把直墙与踵板连接起来的挡土墙。
悬臂式和扶壁式挡土墙构造简单,受力明确,施工方便,墙身断面小。通常采用钢筋混凝土结构,挡土高度在8m以下时可采用悬臂式;挡土高度大于8m时则可采用扶壁式。布置场地受限制时也可采用悬臂式灌注桩挡土墙。
空箱式挡土墙利用空箱内充填土、砂的重量来维持稳定。
锚杆(索)式挡土墙是由钢筋混凝土板和锚杆组成,依靠锚固在岩(土)层内的锚杆的水平拉力以承受岩(土)体侧压力的挡土墙。
设计原则
① 挡土墙的色彩、质感和造型可与居住区内的环境整体风格相协调,包括区内的建筑、景观小品、社区文化等,也可利用其形式特点作为空间分隔和空间转乘的景观要素,在平面和竖向空间中营造富有趣味性的空间格局。
② 挡土墙除了在结构、安全上的考虑外,可按照其形式和所处的空间来拓展功能,如挡土墙的顶部可兼做休息座椅;可设置在活动区域,变成与人互动的景观小品;可利用多种材质装饰或做成图案效果,形成主题景观墙面;在挡土墙的破面上嵌入草皮,增加环境的亲绿层次。
③ 挡土墙必须设置排水孔,一般为3㎡设一个直径75mm的排水孔,墙内宜敷设渗水管,防止墙体内存水。钢筋混凝土挡土墙必须设伸缩缝,配筋墙体每30m设一道,无筋墙体每10m设一道。
④ 挡土墙的设计和施工必须严格参照有关规范标准,保证其安全可靠。
材料及特征
重力式挡土墙一般采用现浇混凝土、浆砌块(片)石、浆砌料石砌体、干砌块(片)石、普通黏土砖砌体、混凝土预制块及埋石混凝土等。
悬臂式和扶壁式挡土墙主要用钢筋混凝土材料。根据现场实际情况,对于小型、应急或临时工程,也可以用型钢、木料等作为承载墙体。
锚杆式挡土墙的墙身材料一般为钢筋混凝土,由现场浇筑的整体式墙面板或预制装配式墙面板与多排小锚杆组成。锚杆式挡土墙的拉结锚杆形式根据墙后地质条件、边坡条件和荷载选用,一般有以下几种形式:普通砂浆锚杆、中空锚杆、预应力锚杆和锚索、混凝土墙面板等。