自嵌式景观挡土墙在城市河道整治工程中的应用

陈胜印

（江西省水利水电开发总公司，江西南昌330001）

1 工程概述

江西省丰城市赣西新城片区位于赣江下游丰城河段的左岸，随着丰城市城市建设的快速发展，该片已列为丰城市远景人居规划城市用地，拟修建堤防对其进行防护，临江修建亲水公园。城市河道整治工程中挡土墙不单要满足城市防洪的要求，更要考虑河道生态环境、河道景观与城市景观相协调，满足人们亲水性的要求。

丰城市城西现状老堤身主要为粉质壤土、粉质黏土、砂质壤土夹粉细砂，结构疏松，土质不均一，局部段堤基分布有淤泥质土，淤泥质土埋藏浅，多呈软塑—流塑态，具高压缩性，承载力低，存在不均匀沉降情况，条件较复杂。根据工程地质现状，工程设计采用自嵌式景观挡土墙堤防结构形式。

2 自嵌式景观挡土墙设计原理及特点

2.1 自嵌式挡土墙的设计原理

自嵌式挡土墙是利用加筋土技术，对自嵌块墙后的土体进行加筋，以自嵌块为骨架，通过布置适量的土工格栅，使其与自嵌块后回填土体结合成为一种复合结构，提高土体强度，抵抗墙后填土的侧压力。其作用机理是借助回填土中的土工格栅来提高回填土的抗剪强度，从而保障了土体平衡。自嵌式挡土墙主要由基础、自嵌式挡土块、回填土及回填土中的嵌固棒和土工格栅四个部分组成。如图1所示。

基础由垫层和挡墙以下的土体组成，其中垫层由碎石或素混凝土组成，主要起扩大建筑物基础，提高地基承载力的作用。自嵌块是具有特殊形状要求的混凝土制品，用以提供结构的稳定重量和整体协调的景观（见图2）。加筋土区内的回填土体需分层压实到90%以上的压实度，并根据需要设置级配排水骨料或土工织物反滤料，以排出墙后积水，及时消除墙后水压力。通过嵌固棒将上下层自嵌块错位连接，形成直线、圆弧或曲线外观效果，同时也嵌固了土工格栅，以免后面振动将土工格栅拉出。

图1 自嵌式挡土墙结构示意图

图2 商品自嵌式挡土块和土工格栅

自嵌式挡土墙作为组合重力式柔性结构，主要进行内部稳定设计计算，包括各层拉筋的最大拉力值、拉筋的最小长度以及拉力最大作用点（即破裂面位置）。通过计算确定土工格栅层数及布置位置，分析土工格栅的承载力和拉结能力，设计中既考虑因拉力引起土工格栅被拉断而导致自嵌式挡土墙的破坏，又考虑土体与土工格栅之间的摩擦力不足而导致土工格栅被拔出促使自嵌式挡土墙的破坏。具体设计计算分为土工格栅长度计算、土工格栅拉力计算和抗拔稳定性验算。

2.2 自嵌式挡土墙结构的特点

自嵌式挡土墙结构的显著特点是由自嵌式挡土块、加筋材料和回填土料形成加筋复合体“墙体”，能适应填土较大变形，充分发挥墙、加筋网片、填土的协同作用，起到了与重力式挡土结构、扶壁结构、沉箱结构等形成的墙体相同的作用，使挡土墙更适应环境变化和景观要求，成为代替上述结构形成墙体的新型支挡结构。

自嵌式景观挡土墙的其他特点还有：由于结构的重量较混凝土和干砌块石轻，对地基承载要求较低；无需砂浆施工，依靠块与块之间嵌固作用、墙身重量和加筋网片土体重量来防止自嵌式挡土块滑动和墙体倾覆失稳；由于标准化生产，施工方便快捷，工程进度和施工质量容易保障。

3 自嵌式景观挡土墙的施工

自嵌式景观挡土墙施工内容包括：基面处理、混凝土垫层施工、自嵌式挡土墙砌筑、反滤料回填、土工格栅网片安装及挡土区回填、墙顶黏土封盖及压顶混凝土浇筑等。

3.1 施工程序

自嵌式景观挡土墙的施工程序见图3。

3.2 基面开挖

按设计图纸所示边线和坡度进行基础开挖，开挖时预留20 cm保护层，保护层采用人工开挖，对不密实的基础采用蛙式打夯机夯实，保证基础密实度和承载力均符合设计及有关规范要求。

3.3 垫层混凝土施工

将素混凝土摊铺10 cm厚度，振捣养护至设计要求，以扩大建筑物基础，提高地基承载力。

图3 施工程序框图

3.4 自嵌预制块砌筑

自嵌式挡土块是由外观尺寸标准化设计的各型混凝土预制块相互嵌压组成，上下层错位放置，并通过嵌固棒及每3层自嵌块设一层拉筋网片连成整体，形成一个自然坡度为12°的挡土墙。

第一层自嵌式预制块在垫层上砌筑，是整个砌体的关键。施工前进行准确的放线定位。砌筑时与垫层接触面可采用砂浆找平，按设计要求铺设第一层拉筋网，拉筋网可采用竹签桩固定、拉紧。再进行自嵌式预制块的砌筑，利用2 m以上水平尺保证每层水平面的平整。墙后砂土填筑按15 cm至20 cm厚度分层，采用振动碾分层碾压密实，压实度大于93%，距墙前1 m以内的土层，采用蛙式打夯机分层夯实。在回填土及挡土块之间填筑反滤料，必须尽可能地夯实。

其他层自嵌式预制块砌筑施工前，要清理完已砌筑的挡土预制块顶部的杂土、杂物，保持顶面干净，再进行上层砌筑。砌筑过程中保证预制块的咬合紧密，形成抗剪连接。检查墙顶纵向平直度及平面水平度，不符合要求的预制块，应及时返工调整。反滤料及其后填土回填与第一层挡土预制块相同。

3.5 墙顶黏土封盖

墙顶黏土封盖防渗层厚度按设计填筑，其压实度不小于93%。施工方法同墙后土方回填。

3.6 压顶混凝土施工

砌筑完工后进行压顶混凝土的浇筑。

4 施工质量控制措施

1）为确保墙体的施工质量，第一层自嵌块的摆放是非常重要的。施工人员应确保自嵌块与垫层完整接触。按墙的放线位置是逐一并肩摆放自嵌块，可通过拉线进行放线。

2）墙体砌筑到一定高度后，顶面向后有一较大后倾压力，且该压力随着墙高增加而加大，使墙体向后倾斜，墙体砌筑越高墙体所形成的坡角越大，大于墙体自然坡角12°坡。处理方法：挡土预制块砌筑时先填筑墙后回填土，再进行挡土块砌筑，并砌筑一层预制块就进行反滤料填筑，反滤料必须填筑密实且必须采用较为严格的级配料，致使第二层能够落到实处，从而保证砌筑面的水平。

3）墙体砌筑时，预制块本身制作误差较大（允许±5 mm），受砌体整体后倾的影响，使得墙体很难符合设计轮廓线。处理方法：严格控制自嵌块质量，材料进场后必须自检（主要指外形尺寸），做好现场自嵌块的卸货和堆放，并按照要求对土工格栅进行测试，破损或不满足要求的自嵌块与土工格栅不能使用。在施工过程中严格控制每层的施工质量，每3块自嵌块厚度进行一次检测，当存在客观误差积累时作适当调整，以保证景观墙的施工质量和工程的美观。

5 施工效果分析

自嵌式景观挡土块挡墙及护坡特有的施工方法使得墙体或护坡成为柔性的重力式结构，能够适应较大的整体沉降和一定程度的不均匀沉降（一般允许1%）。在受到地震荷载或其它动力荷载的作用时，结构稳定，力学性能卓越。挡土块是工厂预制成型，里面可添加各种色彩的颜料，来满足周边景观环境的需要，加筋土结构全部采用工厂化生产，以商品出售。产品的规格尺寸都标准化规范化，保证了产品的质量与品质。自嵌式景观挡土块挡墙块体材料采用高性能混凝土制成，经检验证明其平均抗压强度不小于20 MPa，最大吸水率不大于7%，150次冻融循环实验重量损失不超过1.5%。自嵌式景观挡土块良好的物理性能和混凝土材料本身的特性，为系统在各种环境下长期稳定的工作提供了有效的保证，干垒挡墙及护坡的设计使用寿命一般可确定为75年至100年。

自嵌式景观挡土墙施工完成后，有效地解决了传统河道整治堤防挡墙施工方法对水土环境的阻隔问题，采用的环保型建筑材料减少了对周边生态的危害，同时也大幅节约了工程成本，提升了工程景观效果，施工成效得到了工程业主和施工单位的充分肯定。

6 结语

自嵌式景观挡土墙是新型柔性结构护坡建筑，在国外普遍受到各城建、水利、交通、房地产、园林和市政等部门的欢迎，具有传统钢筋混凝土或毛石挡土墙无法比拟的环境装饰效果。在提倡节能、低碳、生态、环保的城市建设理念的今天，有很广的使用空间。