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新型干垒挡墙在中国的运用前景

发布时间：2012/7/20 阅读次数：522 字体大小: 【小】【中】【大】

新型干垒挡墙在中国的运用前景

摘要：干垒加筋土挡墙是一门刚刚兴起并迅速发展的新技术，由于其具有抗震性能好、施工简单、环保、造价低廉等特点，而被广泛应用于工程中。使用干垒加筋挡墙有利于节省资金，有利于资源的可持续发展；在我国具有广泛的应用前景。

关键词： 干垒挡墙环保节省可持续发展

一、加筋挡墙在我国运用历史

现代加筋土技术于20世纪60年代问世以来,即以其显著的技术经济效益受到国际土木工程界的青睐并迅速得到广泛应用和发展。60年代初,法国的Herni.Vdial首先在试验中发现,当土中掺有纤维材料时土的强度会提高,而后发表了其加筋土研究成果并提出了设计理论,根据试验结果提出了加筋土概念。加筋土技术在我国的发展和应用是在70年代末开始。云南煤矿设计院1978～1979年在田坝矿区建成的3座仅高2～4m的试验性加筋土挡墙是我国第一座加筋土挡墙,该工程的成功引起了我国土木建筑行业工程技术人员的极大兴趣,随后这项技术便在公路、铁路、水运、煤炭、林业、水利、城建等行业和部门迅速发展并得到推广运用。迄今为止,全国已建成数千座加筋土工程,据统计:公路占85%,铁路6%,林区、矿区占3%,其它行业占6%。重庆长江滨江路工程长约6km的护岸挡墙和公路挡墙均采用加筋土结构,其墙高最高达33m,加筋土挡墙面积约110000m2,是目前世界上规模最大的加筋土工程。在总投资约155亿元的长江口深水航道治理工程中,大量地采用了加筋、软体排水垫层、滤层等土工织物新技术。三峡库区已建成了总高度达55m的加筋土挡墙,全国在高速公路及一般公路支挡建筑、特别是高速公路的软基处理方面越来越倚重于加筋土结构。

二、干垒加筋挡墙的基本特点

1．施工方便快捷

干垒挡土墙跟传统的加筋支护结构相比施工方面具有非常大的优越性，可以成倍地提高施工进度以及工程质量。三到四个比较熟练工人的队伍一天能施工20到40平方米的墙（包含所有的施工工序）。这种施工上的方便快捷主要反映在以下几个方面：

（1）干垒挡墙在施工时一层层挡土块直接码上去，无需用砂浆砌筑和锚栓；

（2）挡土块独特的后缘结构确保每块位置准确，整个墙体齐整；

（3）块体尺寸、形状同一，摆放时只要上下错缝即可，无须特别注意块体的摆放位置。

对基础的要求低，基础开挖量一般比其他型式的挡墙少并无须特别处理。正常情况下只要保证地基土有足够的密实度并设置≥150毫米的夯实好的级配碎石或素混凝土垫层即可。

2. 美观

干垒挡土块作为一种高档的园林景观材料，其主要优越性反映在以下几个方面：

（1）干垒挡土块可以有不同的色彩（200种以上）可供选择，和不同的形状（主要为曲面型和直面型两种），给设计师和业主非常广阔的想象空间。

（2）新型的干垒块粗糙的表面质感提供自然典雅的景观效果和令人舒服的视觉感。一块块独立的混凝土劈裂面单元上下错缝并前后退步偏移而形成的干垒块独一无二的挡土墙面与单调的钢筋混凝土挡墙面或到处都能见到的块石挡墙表面相比更具生命力和新鲜感，而且能更好地融于周围建筑中形成和谐优凝舒适的人居环境。

3. 柔性结构，安全可靠

由于层与层之间无砂浆或其他固结措施，墙本身坐落在柔性骨料基础上，所以干垒块挡土墙是柔性结构，块体可以自由移动或调整相互位置，对小规模基础沉陷或遇到短暂的非常荷载组合（如地震、高地下水位等）时具有相当高的适应能力。除此之外干垒加筋挡土墙的高度的安全性可以由如下几个方面来解释：

（1）干垒加筋挡土墙系统中干垒块墙体与回填土经过加筋网片（一般为编织的土工格栅）的作用成为一个整体来承担外部土压力，相当于一个重力式挡土墙。

（2）加筋土体内部对干垒块墙体的压力是由拉结网片的拉结能力（由网片与回填土之间的相互作用和压载土体重量所提供的），挡土块与拉结网片之间的连接力和块体之间的抗剪切能力来承担的。除块体之间的摩擦力提供一定的抗剪切能力外，块体之间独特的机械锚固措施（上面一个块用后缘槽口套在下面块体上）帮助由上往下传递侧向力以便增加墙体的抗剪能力。

（3）干垒干垒块墙体由于每块后缘槽口的存在自然形成10.6°或12°的坡度，这使墙体重心偏内，增加其在土压力作用下的抗倾覆能力。

干垒采用比较保守的设计方法为客户提供安全可靠的挡土墙设计、施工方案保证墙体在设计荷载下不会发生滑移、倾覆失稳或滑坡等任何型式的安全问题。

4．耐久

上述表明加筋土挡土块墙体结构的安全性和可靠性，除了挡土墙墙结构本身耐久外所使用的材料也非常持久耐用，这可以由以下几点来说明：

（1）优凝舒布洛克挡土砖是由高强高密实度混凝土，在世界领先的混凝土制品生产线上，严格的质量控制下经过蒸汽养护的高质量混凝土块体，具有极高的抗压强度和抗冲击能力（特别体现在水下使用情况），不会分裂或腐朽。

（2）优凝舒布洛克挡土砖的高强度和低吸水率使它具有非常高的抗冻融能力。

（3）优凝舒布洛克产品采用天然矿物制颜料并且同体材质，在急剧恶劣的环境下也不褪色。

（4）加筋土采用的拉结网片是特殊的聚合物纤维编织而成的土工格栅，具有非常高的抗蠕变、抗老化能力，并且设计时考虑了众多影响系数后得出的拉结网片的强度设计值可以保留75至100年。

5．高度的实用性能

优凝舒布洛克干垒块挡土墙具有非常广阔的使用领域，主要如下：

（1）既然优凝舒布洛克加筋土干垒块挡土墙是个柔性结构，它对地形地质条件不提出特别的要求，任何需要挡土的地方，如园林、护坡、护堤、高速公路、立交桥等，都可以放心地使用。再说优凝舒布洛克挡土块相对小的尺寸和比较轻的重量允许在交通不便的地方进行施工，无须用起吊机械。

（2）只要采用比较好的设计方案，过水道的护坡上可以照样使用，同样也可以在浪压力、冰压力作用场所使用。

（3）只要采用特定的施工方法，优凝舒布洛克挡土块可以垒筑成内直角、外直角，内圆弧、外圆弧，或其他景观设计或地形条件所要求各种特殊造型。

6．环保

优凝舒布洛克混凝土制品从原材料的选择到生产，养护处处都讲究环保，产品无任何对人体有害的辐射。对环境几乎无白噪声影响。

三、干垒块挡土墙与其它形式挡墙简单比较

在公路建设中,支挡结构的设计是不可避免的。支挡结构不仅用作桥台、翼墙,也可用于增加边坡稳定和减少道路用地。许多年来,支挡结构大都采用钢筋混凝土重力式或悬臂式挡墙,这些刚性结构不能适应不均匀沉降的情况。如果增加填土高度和进行软基处理,则造价大大增加。加筋土挡墙能够经受比钢筋混凝土墙大得多的沉降量。在土中铺设加筋材料,能提高土体的自立稳定性,采用面板可阻止土的坍落并加大边坡坡度。

1．技术分析

加筋土挡墙与传统的钢筋混凝土和圬工挡墙相比有许多优点,表现在:

（1）施工过程简便、快速,不需要大型的施工机械。

（2）施工时不需要特殊技术人员。

（3）与其他结构相比,需要更少的现场准备工作。

（4）施工时占用场地更少。

（5）减少道路用地要求。

（6）因为加筋土结构能适应变形,故不需要坚固的地基。

（7）高于25ｍ的墙体,技术可行。加筋土挡墙最大的优点在于它对软弱地基的适应性和承受变形的能力。根据在地震活动地区的观察,这种结构证明了它具有比刚性混凝土结构更高的抗震能力。

2．费用分析

干垒加筋土结构的具体施工造价涉及许多因素,包括填挖要求、墙体尺寸和类型、原地质类型、回填材料、面板形状、工程使用寿命等。一般的认为：加筋土挡墙与其他类型的挡墙相比，可节省造价30％－50％以上，挡墙越高，节省的费用就越多。由于干垒加筋挡墙在我国起步比较晚，对有限工程实例的造价缺乏系统的比较。世界上对干垒挡墙与其他类型的挡墙造价有过系统的研究。研究成果如下表：

表1：几种形式挡墙造价比较表（至1998年）（单位$/m2）

类型	强高（相对）	Lee et al.（1973）	VSL(公司)（1981）	Yako et al.(1988)	Koerner et al.(1998)
重力式挡墙	高	300	570	570	760
	中	190	344	344	573
	低	190	344	344	455
囚笼式挡墙	高	245	377	377	I/D
	中	230	280	280	390
	低	225	183	183	272
其它形式加筋挡墙	高	140	300	300	385
	中	100	280	280	381
	低	70	172	172	341
干垒加筋挡墙	高	N/A	N/A	250	357
	中	N/A	N/A	180	279
	低	N/A	N/A	130	223

注：（1）高墙（），中墙（），低墙（）；

（2）I/D指数据不充分；N/A当时没有相应的数据。

由表1可以看出，干垒挡土墙是一种在20世纪70年代末发展起来的新型的施工工艺，它的工程造价仅为传统重力式挡墙的一半。

四、干垒块挡土墙设计的基本原理

干垒块挡土墙是重力式结构，主要依靠干垒挡土块块体自重来抵抗动静荷载，达到稳定的作用。此结构无须砂浆施工，依靠带有后缘的块与块之间嵌锁作用和重量来防止滑动倾覆。干垒块也可同水平放置的拉接网片共同使用来增大墙体结构的有效宽度和重量。

无加筋重力式挡土墙（）可由单行或多行干垒块组成，以墙体的自重抵抗墙体的滑移和倾覆失稳。由于墙体是由干垒块干垒形成，墙身的抗剪切能力是确保墙体作为一整体结构承担荷载的重要因素，墙体的抗剪切能力是通过各层块之间传递侧向力来形成。加筋土干垒挡土墙用于那些用一般重力式干垒块挡土墙无法满足设计要求的地方，如墙体较高、墙顶坡度较大、有活载或地基土质较差等，应用多层拉接网片按设计的标高和长度在干垒块间分层布置，与干垒块牢固地连接在一起并延伸到土体中。分层布置在土体中的拉接网片使干垒挡土墙与土体成为一整体，从而加大了墙身宽度和重量。干垒块和加筋土构成整体抵抗土压力和顶部荷载等的破坏作用。干垒块挡土墙是柔性结构，其墙底无须放置在冰冻线以下来满足承载力的需要。

五、中国发展干垒挡墙的现实性和必要性

1．有利于节省资金

以长江江苏段为例，20世纪80、90年代，几乎每隔5年左右就要拿出20亿左右的资金作为江堤加固、抢险费用，资金依然没有有效的办法解决上述问题。江苏长江岸线1175公里，其中主江岸线861公里，岸线资源丰富。根据测算，为了支撑沿江地区经济发展，2003－2010年期间沿江地区全社会固定资产投资累计需要25000亿元（现价）左右。假如拿出其中的1％（也就是250亿）用于江堤加固，如果采用干垒加筋挡墙施工，可以为国家节省125亿人民币。假如用混凝土挡墙施工，随着时间的推移，将会出现混凝土老化、开裂、小孔蚁化而成为险堤病堤，不得不重新加固。与混凝土挡墙不同的是，结合植被的干垒挡墙随着时间的推移，植被的根系将会进一步发展，更加牢固的吸护着土壤，使挡墙的稳定性进一步提高；在挡墙的表面形成牢固而致密的绿篱带；使之成为绿色大堤、生态大堤。

同样举世闻名的南水北调水利工程，按水利的初步计划，总投资为5000亿人民币；东线一期和中线一期主体工程静态总投资1240亿元，如所流经渠道的护堤所需投资占总投资的10％；假如采用干垒挡墙将会为国家节约62亿人民币。

2．有利于可持续发展

世界发生事故加筋挡土墙多半是由于墙后回填土或透水层排水不畅而引起的。干垒挡土块是透水的，这就缓解了墙后排水装置外的水荷载对墙面板的压力；增加墙体的安全性。几乎各类土体均可以作为回填土和被挡土。所以在中国的西北、华北等水土流失比较严重的地区，合理的利用干垒挡土墙可以流水固土，防止水土流失。

仅仅是长江和黄河每年都有10500亿立方米的淡水入海变成咸水；而安徽、苏北、河南、河北、鲁南等好多地区严重缺水。假如长江和黄河水入海量能被利用1％的话，即可以解决以上大部分地区的缺水问题。筑坝、修渠只是一个方面，而真正巨大的蓄水池是大地；在丰水期河流通过大堤渗入大地，水体得以储存；枯水期，大地补给河流以维持生态。用不透水的混凝土材料筑堤，水通过堤底与土地发生水力联系；这样在堤后一定范围内土体性质将会恶化，导致流土和管涌事故的发生。干垒挡土块具有较大的刚度、抗水冲刷力且具有较强的透水性；用它筑堤，可以避免上述问题的产生。

总之，结合当地的实际情况，合理的运用干垒挡墙护坡筑坝，可以防止水土流失；可以动态的调节水力联系，做到丰水期不涝、枯水期不旱；甚至可以从根本上缓解某些城市因为地下水超采而引起的地面沉降、房屋倾斜、地下管线弯曲断裂等地质工程问题。

（作者为南京优凝舒布洛克公司）

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