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自嵌式砌塊景觀擋土結(jié)構(gòu)的原理與應(yīng)用
日期：2008-08-11 來源： 作者： 我要評論（）
1．概述 在土木、水利工程建設(shè)中經(jīng)常使用擋土結(jié)構(gòu)，其中重力式擋土墻使用最為廣泛。按照建筑材料分類，重力式擋土墻使用最多的是干砌或漿砌塊石，也有現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)。干砌或漿砌塊石擋土墻由于是散體結(jié)構(gòu)，抗剪和抗彎剛度低，因此，通常體積大，對地基承載力和變形要求高，因此在土基上不能設(shè)計成高度大的擋土結(jié)構(gòu)。近年來，由于環(huán)保要求不斷提高，開山挖石受到越來越嚴(yán)格的控制，使干砌或漿砌塊石擋土墻造價不斷增加。 本文介紹一種剛開始使用的以預(yù)制混凝土塊為建筑材料的新型擋土結(jié)構(gòu)，我們將其命名為自嵌式砌塊景觀擋土結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的干砌或漿砌塊石重力式擋土墻、澆混凝土擋土墻等結(jié)構(gòu)相比具有如下優(yōu)點： (1)擋土結(jié)構(gòu)本身重量輕。通過在預(yù)制混凝土塊中留孔等方法，使塊體的表觀重度控制在18-20kN/m3，比巖石和現(xiàn)澆混凝土的重度低。 (2)塊體間具有相互咬合連接。預(yù)制塊間通過臺階、榫接等方式相互咬合，具有鎖定作用，增加了接觸面的剪切強度，從而提高了承擔(dān)土壓力的能力。 (3)砌塊與墻后填土形成整體。通過墻體和墻后填土中分層鋪設(shè)土工格柵，使砌塊與墻后填土形成整體結(jié)構(gòu)，改善了擋土結(jié)構(gòu)受力特性。 (4)砌塊外觀劈裂面為粗糙的花崗巖景觀形態(tài)，色調(diào)可以根據(jù)工程整體自然環(huán)境效果調(diào)配，具有幾十種顏色供設(shè)計人員選擇。顏色為自然巖石粉調(diào)和而成，具有抗風(fēng)化能力強，在設(shè)計壽命期限內(nèi)不腿色的特點。 (5)施工速度快，質(zhì)量控制和檢測系統(tǒng)完善。 2擋土結(jié)構(gòu)的形態(tài) 自嵌式擋土結(jié)構(gòu)的單塊形狀和建成后的擋土結(jié)構(gòu)外觀形態(tài)如圖1所示。 3自嵌式擋土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工 3.1自嵌式擋土結(jié)構(gòu)設(shè)計原則 自嵌式擋土結(jié)構(gòu)設(shè)計目前國內(nèi)沒有合適的規(guī)范遵循，其中安全系數(shù)可以遵守重力式擋土結(jié)構(gòu)規(guī)范的規(guī)定。擋土結(jié)構(gòu)計算包括如下幾個方面的內(nèi)容： （1）地基承載力校驗 自嵌式擋土結(jié)構(gòu)能夠在承載力較低的地基上施工，由于整個結(jié)構(gòu)具有較好的對地基變形的適應(yīng)能力，使得該結(jié)構(gòu)形式的擋土結(jié)構(gòu)在地基出現(xiàn)較大不均勻沉降時仍能保持穩(wěn)定。圖2所示的擋土結(jié)構(gòu)剖面是自嵌式擋土結(jié)構(gòu)的典型形態(tài)，墻面傾斜角可以在10.60到180的范圍內(nèi)調(diào)整。因為砌塊的表觀重度為19～20kN/m3，基本與填土的重度一致，因此沒有必要單獨校核墻基的承載力，只需要將擋土結(jié)構(gòu)與墻后填土一起考慮。按照地基設(shè)計規(guī)范，擋土高度應(yīng)該限制地基容許承載力范圍內(nèi)。 （2）整體抗滑穩(wěn)定性校驗 對于圖2所示擋土結(jié)構(gòu)形態(tài)，由于填土中的土工格柵抗拉作用，地基發(fā)生滑動變形時，填土內(nèi)不會出現(xiàn)拉裂縫，填土的抗剪能力能夠充分發(fā)揮。整體抗滑穩(wěn)定性校驗可以按照加筋土坡抗滑穩(wěn)定計算的“荷蘭法”進(jìn)行計算。整體抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計算公式如下： （1）式中：、－第土條在滑面位置的土體抗剪強度指標(biāo)； －第土條單位長度的重量； －第土條滑面中點的切線與水平線的夾角； －穿過第土條滑面位置的土工格柵的拉力，一般可取； －土工格柵的抗拉強度。 按照擋土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范要求：。 （3）擋土結(jié)構(gòu)整體抗剪破壞校核 擋土結(jié)構(gòu)在土壓力作用下，是否會在擋土墻底面位置發(fā)生剪切破壞需要校核。由于土工格柵的加筋作用，使擋土結(jié)構(gòu)與土工格柵的加筋區(qū)形成一個整體，只有擋土結(jié)構(gòu)與土工格柵的加筋區(qū)同時發(fā)生剪切破壞時才可能使擋土結(jié)構(gòu)發(fā)生整體剪切破壞，只要土工格柵的間距不是過大，一般這種情況不會發(fā)生。 （4）土工格柵間距的設(shè)計 自嵌式擋土結(jié)構(gòu)中，土工格柵對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定起關(guān)鍵作用，首先由土工格柵把擋土砌體與墻后填土連成整體，約束填土變形，增加了填土的強度；其次擋土砌體的土壓力通過土工格柵傳遞給填土，從而保持砌體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。在產(chǎn)品設(shè)計手冊中，有專門的程序?qū)ν凉じ駯砰g距進(jìn)行設(shè)計和校驗。 3.2自嵌式擋土結(jié)構(gòu)的施工 自嵌式擋土結(jié)構(gòu)塊體為工廠生產(chǎn)，塊體強度和外觀尺寸均勻性高，現(xiàn)場施工工人只要經(jīng)過一天左右培訓(xùn)即可勝任具體施工工作。為了保證工程質(zhì)量，現(xiàn)場工程師必須掌握工程質(zhì)量控制體系，主要包括如下幾方面工作。 （1）材料的質(zhì)量檢驗 擋土結(jié)構(gòu)塊體的生產(chǎn)單位應(yīng)該根據(jù)擋土結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，選用強度、外觀尺寸和顏色合適的產(chǎn)品，出廠時提供每批次產(chǎn)品的質(zhì)量檢測報告和質(zhì)量要求。當(dāng)擋土結(jié)構(gòu)塊體到達(dá)工程現(xiàn)場后，必須抽查各批次產(chǎn)品的質(zhì)量，確認(rèn)強度、外觀尺寸和顏色等是否達(dá)到設(shè)計要求并與生產(chǎn)單位提供的數(shù)據(jù)一致。土工格柵的生產(chǎn)單位應(yīng)該根據(jù)設(shè)計要求，選用強度、外觀尺寸和材料合適的產(chǎn)品，出廠時提供每批次產(chǎn)品的質(zhì)量檢測報告。當(dāng)土工格柵到達(dá)工程現(xiàn)場后，必須抽查各批次產(chǎn)品的質(zhì)量，確認(rèn)強度、外觀尺寸和材料是設(shè)計指定產(chǎn)品并達(dá)到了質(zhì)量要求。 （2）擋土結(jié)構(gòu)的施工工藝 擋土結(jié)構(gòu)的施工工藝主要包括以下幾個方面的內(nèi)容： 擋土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)：擋土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)包括直接與擋土塊接觸部分和墻后填土中有土工格柵的范圍。對于直接與擋土塊接觸部分，需要其具有較高承載力和較小變形，以保證擋土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和外觀平順。通常該部分采用灰土回填地基、碎石回填地基甚至素混凝土地基，厚度200mm到300mm。墻后填土中有土工格柵的范圍一般僅需要在地基土含水率不高于最優(yōu)含水率+4%的條件下碾壓到壓實度高于80%即可。 擋土結(jié)構(gòu)砌筑和墻后填土：擋土結(jié)構(gòu)塊體砌筑主要注意按照設(shè)計坐標(biāo)放線；第一層切除塊體后沿，以上各層保持層間密合而沒有土粒和石粒充填；土工格柵平順鋪設(shè)在擋土塊的全部范圍并繃緊后平鋪在填土中，長度滿足設(shè)計要求。墻后填土必須分層碾壓，碾壓質(zhì)量滿足擋土結(jié)構(gòu)規(guī)范或設(shè)計要求，分層檢測填土密實度。 4主要結(jié)論 4.1自嵌式砌塊景觀擋土結(jié)構(gòu)外觀漂亮，與環(huán)境協(xié)調(diào)性好； 4.2自嵌式砌塊景觀擋土結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)可以參照干砌和漿砌塊石擋土結(jié)構(gòu)規(guī)范； 4.3自嵌式砌塊景觀擋土結(jié)構(gòu)將砌體與填土通過土工格柵連成整體，增加了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性； 4.4自嵌式砌塊景觀擋土結(jié)構(gòu)設(shè)計主要考慮地基承載力、整體抗滑穩(wěn)定性、擋土結(jié)構(gòu)整體抗剪破壞、砌塊結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等四個方面的問題。
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