垛式擋土牆

垛式擋土牆又稱框架式擋土牆， 是另一種混凝土或砌石重力式擋土牆。它是由各個獨立的單元拼裝成倉形結構， 中間填築合格的粒狀滲水填料， 共同構成一個重力式擋土牆系統。垛式擋土牆是一種柔性結構， 允許產生一定的變形， 可以用於承載力較低的地層採用預製構件拼裝， 施工進度快， 可縮小開挖面， 且建成後能立即承受設計荷載。

基本介紹

• 中文名：垛式擋土牆
• 外文名：cribretaining wall
• 學科：岩土工程
• 平衡：坡率通常不陡於1:0.25
• 套用：路堤、路塹、橋頭路堤
• 別稱：框架式擋土牆

垛式擋土牆的用途

擋土牆用來支撐陡坡以保持土體穩定，承受的主要荷載是土壓力。在擋土牆橫斷面中，與被支承土體直接接觸的部位稱為牆背；與牆背相對的、臨空的部位稱為牆面；與地基直接接觸的部位稱為基底；與基底相對的、牆的頂面稱為牆頂；基底的前端稱為牆趾；基底的後端稱為牆踵。擋土牆用途簡要歸納如下：

(1)降低挖方邊坡高度，減少挖方數量，避免山體失穩滑塌；

(2)收縮路堤坡腳，減少填方數量和占地面積，保證路堤穩定；

(3)避免沿河路基擠縮河床，防止水流沖刷路基；

(4)防止山坡覆蓋層下滑和整治滑坡。

垛式擋土牆的特點

用鋼筋混凝土預製桿件縱橫交錯拼裝成框架，內填土或石，借其自重抵禦土體的推力； 施工簡便，迅速；允許地基產生一定的變形 損壞後，修復較易。用鋼筋混凝土預製桿件,縱橫交錯裝配成框架,內填土石,以抵抗土壓力,適用於缺乏石料地區的路段。

垛式擋土牆的平衡

垛式擋土牆框架單元的經濟價值體現在其開放式牆體。框架間空隙種植適合於在石質填料上生長的植物，以使牆體與環境融為一體。當然通過變更框架單元尺寸，也可以使牆面封閉。

垛式擋土牆應按重力式擋土牆設計。擋土牆設計橫斷面必須包括牆面及牆背。牆重包括框架材料及填料重量。

框架背面按牆背考慮。牆背摩擦力也應計入。同時車輛荷載影回響在穩定性計算時考慮, 線路最好距擋土牆4.5m或相當於牆高的距離, 當距離更大時, 車輛荷載可忽略不計。

擋土牆的坡率通常不陡於1:0.25, 牆高較低且牆高小於牆厚時可採用直立形式。牆厚可以通過調整標準單元模組的長度來改變, 牆頂厚度在土壓力減少時可減小。

垛式擋土牆設計

橫向構件應承載填料的重量, 填料的重量按達到最大壓實度考慮, 縱向構件承載牆背水平土壓力產生的彎曲力以及填料壓實引起的壓力。橫向構件與縱向構件的連線件應承載機械連鎖產生的作用力。擋土牆底部單元按最大荷載設計, 其餘單元按標準設計。

每個結構單元必須有足夠大的光滑面以抵禦壓碎破壞, 必要時設定砂漿墊層。

為保證結構物成為一個倉形整體, 牆面縱向構件用連鎖橫向構件貫穿牆厚錨固, 橫向構件必須垂直安裝以保證荷載順牆高直接傳遞並且杜絕彎曲變形。

垛式擋土牆材料

垛式擋土牆有兩種基本的形式木製及預製鋼筋混凝土垛式牆。

（1）木製框架單元採用整木或切割木製成。如果採用整木必須將光滑面置於接觸點以分散荷載並且在連線處設錨固。但是木製框架垛式擋土牆必須考慮木材的價格及結構的使用壽命, 同時木材必須能抵禦生物體破壞, 通常木材在使用前進行油浸或化學防腐處理。木製框架結構的前後縱向構件通過橫向構件貫穿牆厚間隔連線, 縱向構件與橫向構件用凹槽樺頭或長釘連線。

（2）預製鋼筋混凝土框架單元可以安裝在預先整理好的場地。填充物預先裝好以使框格牆成為整體。當人工安裝時框架單元應儘量小。採用機械施工允許使用大型框架單元, 以提高構築速度。垛式擋土牆相對重力式、混凝土擋土牆節省混凝土, 縮短工期。

（3）填料應為耐久、惰性、透水的。材料來源範圍很大, 粗砂、砂礫及碎石都可選用, 這些材料可減少框架扭曲變形的風險。如地基條件允許, 在不加大模組尺寸的情況下, 牆底部可採用素混合填料以加大牆體重量。這時牆背應設定排水溝及泄水管貫通該種填料以防止受靜水壓力影響。填料必須壓實以防止空隙發展以及框架排列結構的破壞。整個結構必須有足夠空間來裝填填料, 同時必須採取有效措施防止填料流失。框架內填料應不受天氣變化影響, 並且與框架形成整體以支擋側向土壓力。當採用透水性差填料, 例如為增加穩定性而採用少灰混凝土時, 應設定泄水孔, 且牆背應為滲水填料。

（4）當基礎地基容許承載力足夠時, 擋土牆無須設定混凝土基礎, 只需設定粒料墊層, 然後將縱向構件直接安置於墊層之上。

建造垛式擋土牆地基處理

地基處理一般是指用於改善支承建築物的地基（土或岩石）的承載能力或抗滲能力所採取的工程技術措施。地基處理主要分為基礎工程措施和岩土加固措施。有的工程，不改變地基的工程性質，而只採取基礎工程措施；有的工程還同時對地基的土和岩石加固,以改善其工程性質。選定適當的基礎形式,不需改變地基的工程性質就可滿足要求的地基稱為天然地基；反之，已進行加固後的地基稱為人工地基。地基處理工程的設計和施工質量直接關係到建築物的安全，如處理不當，往往發生工程質量事故，且事後補救大多比較困難。因此，對地基處理要求實行嚴格的質量控制和驗收制度，以確保工程質量。

建造垛式擋土牆常用的地基處理方法有：換填墊層法、強夯法、砂石樁法、振沖法、水泥土攪拌法、高壓噴射注漿法、預壓法、夯實水泥土樁法、水泥粉煤灰碎石樁法、石灰樁法、灰土擠密樁法和土擠密樁法、柱錘沖擴樁法、單液矽化法和鹼液法等。

1、換填墊層法

適用於淺層軟弱地基及不均勻地基的處理。其主要作用是提高地基承載力，減少沉降量，加速軟弱土層的排水固結，防止凍脹和消除膨脹土的脹縮。

2、強夯法

適用於處理碎石土、砂土、低飽和度的粉土與粘性土、濕陷性黃土、雜填土和素填土等地基。強夯置換法適用於高飽和度的粉土，軟-流塑的粘性土等地基上對變形控制不嚴的工程，在設計前必須通過現場試驗確定其適用性和處理效果。強夯法和強夯置換法主要用來提高土的強度，減少壓縮性，改善土體抵抗振動液化能力和消除土的濕陷性。對飽和粘性土宜結合堆載預壓法和垂直排水法使用。

3、砂石樁法

適用於擠密鬆散砂土、粉土、粘性土、素填土、雜填土等地基，提高地基的承載力和降低壓縮性，也可用於處理可液化地基。對飽和粘土地基上變形控制不嚴的工程也可採用砂石樁置換處理，使砂石樁與軟粘土構成複合地基，加速軟土的排水固結，提高地基承載力。

4、振沖法

分加填料和不加填料兩種。加填料的通常稱為振沖碎石樁法。振沖法適用於處理砂土、粉土、粉質粘土、素填土和雜填土等地基。對於處理不排水抗剪強度不小於20kPa的粘性土和飽和黃土地基，應在施工前通過現場試驗確定其適用性。不加填料振沖加密適用於處理粘粒含量不大於10%的中、粗砂地基。振沖碎石樁主要用來提高地基承載力，減少地基沉降量，還可用來提高土坡的抗滑穩定性或提高土體的抗剪強度。

5、水泥土攪拌法

分為漿液深層攪拌法（簡稱濕法）和粉體噴攪法（簡稱乾法）。水泥土攪拌法適用於處理正常固結的淤泥與淤泥質土、粘性土、粉土、飽和黃土、素填土以及無流動地下水的飽和鬆散砂土等地基。不宜用於處理泥炭土、塑性指數大於25的粘土、地下水具有腐蝕性以及有機質含量較高的地基。若需採用時必須通過試驗確定其適用性。當地基的天然含水量小於30%（黃土含水量小於25%）、大於70%或地下水的pH值小於4時不宜採用於法。連續搭接的水泥攪拌樁可作為基坑的止水帷幕，受其攪拌能力的限制，該法在地基承載力大於140kPa的粘性土和粉土地基中的套用有一定難度。

6、高壓噴射注漿法

適用於處理淤泥、淤泥質土、粘性土、粉土、砂土、人工填土和碎石土地基。當地基中含有較多的大粒徑塊石、大量植物根莖或較高的有機質時，應根據現場試驗結果確定其適用性。對地下水流速度過大、噴射漿液無法在注漿套管周圍凝固等情況不宜採用。高壓旋噴樁的處理深度較大，除地基加固外，也可作為深基坑或大壩的止水帷幕，目前最大處理深度已超過30m.

7、預壓法

適用於處理淤泥、淤泥質土、沖填土等飽和粘性土地基。按預壓方法分為堆載預壓法及真空預壓法。堆載預壓分塑膠排水帶或砂井地基堆載預壓和天然地基堆載預壓。當軟土層厚度小於4m時，可採用天然地基堆載預壓法處理，當軟土層厚度超過4m時，應採用塑膠排水帶、砂井等豎向排水預壓法處理。對真空預壓工程，必須在地基內設定排水豎井。預壓法主要用來解決地基的沉降及穩定問題。

8、夯實水泥土樁法

適用於處理地下水位以上的粉土、素填土、雜填土、粘性土等地基。該法施工周期短、造價低、施工文明、造價容易控制，目前在北京、河北等地的舊城區危改小區工程中得到不少成功的套用。

9、水泥粉煤灰碎石樁（CFG樁）法

適用於處理粘性土、粉土、砂土和已自重固結的素填土等地基。對淤泥質土應根據地區經驗或現場試驗確定其適用性。基礎和樁頂之間需設定一定厚度的褥墊層，保證樁、土共同承擔荷載形成複合地基。該法適用於條基、獨立基礎、箱基、筏基，可用來提高地基承載力和減少變形。對可液化地基，可採用碎石樁和水泥粉煤灰碎石樁多樁型複合地基，達到消除地基土的液化和提高承載力的目的。

10、石灰樁法

適用於處理飽和粘性土、淤泥、淤泥質土、雜填土和素填土等地基。用於地下水位以上的土層時，可採取減少生石灰用量和增加摻合料含水量的辦法提高樁身強度。該法不適用於地下水下的砂類土。

11、灰土擠密樁法和土擠密樁法

適用於處理地下水位以上的濕陷性黃土、素填土和雜填土等地基，可處理的深度為5～15m.當用來消除地基土的濕陷性時，宜採用土擠密樁法；當用來提高地基土的承載力或增強其水穩定性時，宜採用灰土擠密樁法；當地基土的含水量大於24%、飽和度大於65%時，不宜採用這種方法。灰土擠密樁法和土擠密樁法在消除土的濕陷性和減少滲透性方面效果基本相同，土擠密樁法地基的承載力和水穩定性不及灰土擠密樁法。

12、柱錘沖擴樁法

適用於處理雜填土、粉土、粘性土、素填土和黃土等地基，對地下水位以下的飽和鬆軟土層，應通過現場試驗確定其適用性。地基處理深度不宜超過6m.

13、單液矽化法和鹼液法

適用於處理地下水位以上滲透係數為0.1～2m/d的濕陷性黃土等地基。在自重濕陷性黃土場地，對Ⅱ級濕陷性地基，應通過試驗確定鹼液法的適用性。

14、綜合比較法

在確定地基處理方案時，宜選取不同的多種方法進行比選。對複合地基而言，方案選擇是針對不同土性、設計要求的承載力提高幅質、選取適宜的成樁工藝和增強體材料。

地基基礎其他處理辦法還有：磚砌連續牆基礎法、混凝土連續牆基礎法、單層或多層條石連續牆基礎法、漿砌片石連續牆(擋牆)基礎法等。

套用範圍

垛式擋土牆套用於路堤、路塹、橋頭路堤的永久及臨時擋土牆。當用於支撐既有邊坡時, 可採用最大坡率1:0.25。

垛式擋土牆不適用於可能滑動的邊坡, 基礎開挖容易引起邊坡滑動, 而且很難將框架置於潛在滑動面下。建築或其他結構物的基礎不得置於垛式擋土牆及其基礎上, 通常個別特殊單元允許被彎曲至最小半徑。

以上介紹了兩種可以實現綠色防護的支擋結構型式, 在實踐中還有許多技術先進、經濟合理的結構型式, 可以在我國的基礎建設中發揮作用, 同時在環境保護方面產生巨大經濟效益, 具有廣闊的套用前景。