自嵌式景观挡土墙在水利工程中的应用分析

黄明炼

(深圳市广汇源水利勘测设计有限公司，广东 深圳 518020)

0 引言

自嵌式景观挡土墙是近年来在欧、美和澳大利亚等迅速发展起来并广泛应用的新型柔性拟重力式结构，它主要依靠挡土块块体、铺设在墙后填土中的加筋带构成的复合体来抵抗荷载、保持稳定。

近十余年来，这种新式柔性结构挡土体系广泛用于园林景观、高速公路、立交桥和护坡等，在水利工程中的河道护岸中也得到了广泛应用。

1 自嵌式景观挡土墙的特点及优势

自嵌式挡土墙，由自嵌式挡土块与铺设在墙后填土中的土工合成材料组成，主要靠挡土块的互锁及加筋的锚固作用来抵抗荷载并保持结构稳定。

相对于传统浆砌石挡土墙，自嵌式挡土墙经济、施工快捷、耐久性好、造型美观。自嵌式景观挡土墙是柔性结构，采用自嵌式挡土块一层层直接干垒组成，无需砂浆砌筑，块体间可以自由移动和调整相互位置以及墙后土工格栅的加筋固结作用，使其能适应较大的地基变形，能很好的吸收地震能量，因此其对地基要求不高、抗震性能好。自嵌式挡土块由高强度、高密度的干硬性水泥压制成型，具有极高的抗压强度和抗冲击能力，耐久性好，不容易腐朽。与传统浆砌块石挡土墙厚重的墙体相比，自嵌式挡土墙由于从上到下的墙厚都只有30 cm～40 cm，其材料用量很少。传统浆砌石挡土墙表面质感粗糙，而自嵌式挡土墙表面颜色、块体造型可根据要求设计，其景观效果自然、视觉感舒服。

2 自嵌式景观挡土墙的施工工艺

自嵌式景观挡土墙的施工流程为:基础施工，自嵌式挡土块安装，土工格栅铺设，回填土及其压实，压顶。

2.1 基础施工

基础施工主要是基槽开挖和混凝土基础浇筑。

基槽开挖前应进行定线测量。基槽开挖完成后应验槽，检验基槽底高程、槽底平面尺寸、地基土是否满足设计要求。基槽底应挖至设计标高，槽底平面尺寸应不小于基础外缘50 cm。若发现地基土与设计文件的地质情况不符，应通知设计单位协商，对地基进行处理。当发现基坑有积水时，应及时抽排。

基槽开挖完成后应进行混凝土基础浇筑。浇筑过程要求如下:

1)浇筑前需安装混凝土模板。安装模板时应按设计文件要求的间距设置变形缝。模板安装后应检查其顶面标高、断面尺寸及轴向偏位。2)基础浇筑完成后应检查基顶标高、基础断面尺寸、基顶平整度及基础轴向偏位。

2.2 自嵌式挡土块安装

自嵌式挡土块安装应按以下步骤和要求进行:

1)在混凝土条形基础上对第一层自嵌式挡土块外缘和后缘线进行准确定位。2)砌筑时，应用砂浆找平挡土块和基础接触面。同层的自嵌式挡土块应满足水平误差不大于5 mm、轴向偏差每10 mm不大于5 mm。3)沿挡墙延长方向，从一边向另一边砌筑延伸。4)为充分发挥墙体的抗倾覆能力，单块自嵌式挡土块砌筑时应控制12°的内倾，严禁外倾。5)第1层自嵌式挡土块砌筑完后应检查挡土块后缘线，准确无误后才可以砌筑第2层。每砌筑上层挡土块，要清理已砌筑的挡土块顶部的杂土、杂物，保持顶面干净，再进行上层砌筑。6)砌上层时将上层挡土块中心与下层垂直接缝对准，保证错缝搭接。上下2层自嵌式挡土块的预留插孔要用锚固棒连接，以增强面板的强度和韧性。7)每砌筑3层自嵌式挡土块厚度应全面检查1次，以保证墙体的施工质量和工程美观。检查墙体纵向平直度及平面水平度，若不符合要求的挡土块，可以用橡皮锤调整挡土块的位置。

2.3 土工栅格铺设

土工格栅的铺设应按以下步骤和要求进行:

1)将土工格栅一端水平放置在自嵌式挡土块劈裂面后10 cm处，该端部用锚固棒拉平固定，待挡土块错位干垒时取走。2)铺设时土工格栅应不重叠不卷曲。由于土工格栅有主、副方向，为充分发挥土工格栅的抗拉作用，铺设的主方向应与墙纵向垂直，同一层的土工格栅应尽可能均匀铺设，以整体发挥加筋体作用。3)土工格栅垂直于挡墙方向为主受力方向，在这个方向上一般不得连接或搭接;土工格栅在沿挡墙延长方向的搭接长度不小于10 cm;搭接处的上下土工格栅之间应以泥土隔开。4)土工格栅与自嵌式挡土块处的连接应牢固可靠，并应拉紧，土工格栅在挡土块之间的锚固长度必须大于250 mm，不得有杂物混入，并保证从挡土块外面看不到土工格栅。

2.4 回填土及其压实

土料应随着土工格栅的分层铺设而分层回填并压实，一次压实厚度以15 cm～20 cm为宜。在回填土及其压实过程中应注意以下问题:

1)采用机械卸料时，土料不能直接倾卸在土工格栅上，以免冲乱土工格栅。卸料时机具与自嵌式挡土块距离不应小于1.5 m。2)自嵌式挡土块1.5 m以外才可以使用机械摊铺土料，自嵌式挡土块1.5 m范围内应用人工摊铺。3)为使自嵌式挡土块后的土工格栅能安全可靠地发挥作用，回填土最好采用砾土或砂土等无机质粗粒土。4)压路机等重型压实设备必须远离自嵌式挡土块至少1 m，碾压顺序为:先从土工格栅中部碾至土工格栅尾部，再从中部碾至自嵌式挡土块。自嵌式挡土块后1 m范围内可用手动的小型平板振动机等小型机械进行压实。5)填土压实完成后应检测压实度。实测压实度应满足设计要求。

2.5 压顶

可选择在自嵌式挡土块顶部安装不同厚度的压顶块以调整标高。压顶一般采用C20钢筋混凝土现浇结构。

3 自嵌式景观挡土墙的应用

目前，自嵌式景观挡土墙应用于国家水利工程，比如桂林漓江下游改造、武汉汉江防洪堤工程、鄱阳湖二期防洪工程、扬州沿山河整治、南昌赣江景观工程等。

在深圳城市河流综合整治建设的大潮中，不少河道纷纷采用了各种先进的护岸技术，取得了良好的效果。随着宝安区君子布河综合整治工程的推进，我们拟在君子布河河道中游段应用自嵌式景观挡土墙来治理。君子布河中游段属于人口密集区，是观澜东重要的居住中心。该段河道狭窄，经常发生洪涝灾害。

自嵌式景观挡土墙，是洪水易发区的解决方案，也是河道生态解决方案之一，主要在于其以下的特点:

1)适应水位骤变:由于自嵌式景观挡土墙结构中的自嵌块是干垒的，无砂浆砌筑，所以水流可以迅速进出;反滤层由级配碎石填充，自我排水能力极强;加筋土体分层用反滤土工布包裹，起到挡土而不隔水的作用，能及时把墙背的剩余水压力迅速减少，有效降低墙后的水位，提高抗灾能力。2)防水流冲刷:自嵌式景观挡土块采用干硬性混凝土添加纤维和耐磨颗粒在高频振动下快速成型，使块体抗冲击能力在普通混凝土基础上提高了5倍，耐磨能力提高了7倍。同时通过块形结构和自嵌式挡土墙结构进一步提高防高速水流冲刷和消能能力。3)蓄洪防旱:级配碎石间的孔隙率以及挡土块块体的孔洞为水与土之间交换创造了条件。丰水期，河水向挡墙外的地下水层渗透储存，缓解洪灾;枯水期，地下水通过挡墙反渗入河，起到滞洪补枯，调节水位的作用。4)施工便捷性:自嵌式挡土墙独有的块形设计引导挡墙自定位、自卡锁、无需拉线、无需砂浆砌筑，在快速恢复水毁工程的前提下，保证墙体安全，提高抗灾能力。5)生态平衡:挡墙结构透水、透气，有利于空气、水、动植物、土壤形成自然的生态循环系统，使水活起来，保持生态自然平衡。6)植物加筋:植生孔填充土壤后可用于种植水生植物，植物的根系在土工格栅的 加筋作用外，又起到一层加筋的作用，使结构更加稳定。

图1 本工程选用的挡土墙断面形式

根据自嵌式景观挡土墙适用于洪水易发区和其生态的特点，本工程在与众多生态护岸以及传统浆砌石挡土墙的比较中，根据抗冲刷能力、植被覆盖率、景观效果、适应地基变形能力、生态效果、造价的综合考虑，拟选用如图1所示的断面形式。在该段河道需要扩宽的地方，采用自嵌式景观挡土墙。我们期待随着君子布河综合整治工程的推进，河道可以达到良好的整治效果，为以后本区类似水利项目采用自嵌式景观挡土墙整治提供一参考例子。

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