擋土牆排水設施是指為了疏乾牆后土體水分，防止地面水下滲，防止牆後積水形成靜水壓力，減少寒冷地區回填土的凍脹壓力，消除粘性土填料侵水後的膨脹壓力而設定的排水措施。
擋土牆的排水設施通常內地面排水和牆身排水兩部分組成。 地面排水可設定地面排水溝，引排地面水；夯實回填土頂面和地面鬆土，防止雨水和地面水下滲，必要時可加設鋪砌；對路塹擋土牆牆趾前的邊溝應予以鋪砌加固，以防止邊溝水滲入基礎。
基本介紹
- 中文名：擋土牆排水設施
- 外文名：Retaining wall drainage facilities
- 學科：土木工程
- 作用：防止地面水下滲等
- 工藝：漿砌片石擋土牆施工等
- 組成：地面排水和牆身排水
結構組成,作用,施工工藝,施工注意事項,存在問題,改善措施,
結構組成
擋土牆的排水處理是否得當，直接影響到擋土牆的安全及使用效果。因此，擋土牆應設定排水設施，以疏乾牆後坡料中的水分，防止地表水下滲造成牆後積水，從而使牆身免受額外的靜水壓力；消除粘性土填料因含水量增加產生的膨脹壓力；減少季節性冰凍地區填料的凍脹壓力。
擋土牆的排水設施通常內地面排水和牆身排水兩部分組成。
地面排水可設定地面排水溝，引排地面水；夯實回填土頂面和地面鬆土，防止雨水和地面水下滲，必要時可加設鋪砌；對路塹擋土牆牆趾前的邊溝應予以鋪砌加固，以防止邊溝水滲入基礎。
牆身排水主要是為了迅速排除牆後積水。漿砌擋土牆應根據滲水量在牆身的適當高度處布置泄水孔。如圖所示。泄水孔尺寸可視泄水量大小分別採用5cm×10cm、10cm×10cm、15cm×20cm的方孔，或直徑5~10cm的圓孔。泄水孔間距一般為2~3M，上下交錯設定。最下排泄水孔的底部應高出牆趾前地面0.3m；
當為路塹牆時，出水口應高出邊溝水位0.3m：若為浸水擋土牆．則應高出常水位以上0.3m，以避免牆外水流倒灌。為防止水分滲入地基，在最下一排泄水孔的底部應設定30cm厚的粘土隔水層。在泄水孔進口處應設定粗粒料反濾層，以避免堵塞孔道。當牆背填土透水性不良或有凍脹可能時，應在牆後最低一排泄水孔到牆頂0.5m之間設定厚度不小於0.3m的砂、卵石排水層或採用土工布。乾砌擋土牆圍牆身透水可不設泄水孔。
作用
擋土牆是用來支撐天然或人工填土邊坡以保持土體穩定的建築物。在公路、鐵路工程中，它廣泛套用於支撐路堤或路塹、隧道洞口、橋樑兩端及河流岸壁等。為了疏乾牆后土體水分，防止地面水下滲，防止牆後積水形成靜水壓力，減少寒冷地區回填土的凍脹壓力，消除粘性土填料侵水後的膨脹壓力，擋土牆應設定排水措施1，擋土牆排水普遍採用泄水孔加碎石反濾層排水，但此種方式排水在實際工程中存在一些問題。
施工工藝
1、漿砌片石擋土牆施工
①選用石質堅固、結構密實、色澤均勻、不易風化，無裂紋的硬質石料。石料強度試驗要符合規範規定。
②石料不得帶有妨礙砂漿正常粘結的泥土、油漬或其他物質。
③片石要求中部厚度不小於15cm，寬度和長度不得小於厚度的1.5倍。用作鑲面的片石，要選擇表面平整、尺寸較大者，並加以修整。
④砌築用的水泥砂漿採用砂漿攪拌機拌和，用斗車運至作業面，保證砂漿在終凝前用完，如果在運輸過程中出現泌水現象，應重新拌和後方可使用。
砌築用石料必須符合設計及規範要求，厚度不得小於15厘米，卵形和薄片者不得使用。用作鑲面的片石，選擇表面較平整、並經過修鑿處理後方可使用。
勾縫及抹面所採用的砂漿必須符合設計要求，有勾縫的部位，在進行砌築時預留2厘米深的凹槽，備勾縫用，勾縫形式採用凹縫。
⑤砌體完成後應灑水養生，保證砌體強度，防止砌體開裂。
⑥漿砌片石擋土牆施工前對其位置、原地面線進行複測，做好場地排水設施。核實圖紙的形態尺寸和基礎標高是否符合實際。
⑦牆後填料及時分層填築，當砌體砂漿強度達到70%以上時，及時逐層回填夯壓。
⑧擋土牆分段砌築，每隔10～15m或地質變化處設伸縮縫或沉降縫。按圖紙設計要求施作泄水孔。
⑨擋牆牆趾處地面有縱坡時，擋牆基底按設計要求分段做成水平台階。
⑩砌築第一層基礎時，如基底為土質，直接坐漿砌築；如基底為岩石時，先將其表面清洗、濕潤再坐漿砌築。
外圈定位行列及轉角石，選擇形態較方正、尺寸較大的片石，並長短相間地與裡層砌塊咬接。較大的砌塊放置於下層，安砌時選取形狀及尺寸較為合適的砌塊，敲除尖銳突出部分，豎縫較寬時，在砂漿中塞以小石塊，不得在石塊下面用高於砂漿砌縫的小石片支墊。砌縫的寬度一般不大於4cm。
2、漿砌片石護面牆施工
①護面牆的基礎設定在穩定的地基上，如地基承載力不足，按圖紙和監理工程師的要求採用適當的加固措施。
②護面牆的牆底按所示坡度做成向內的斜坡。
③護面牆的砌築、泄水孔、砂礫墊層、反濾層、粘土不透水層、勾縫、沉降縫按規範要求施作。
④護面牆的大部背必須與牆後的土基坡面密貼。
3、漿砌片石護坡、錐坡、護腳施工
①漿砌片石護坡(錐坡)的坡腳按圖紙的深度嵌入基槽，坡腳與護腳或砌石基礎相接時，將相接的基面打毛並坐以砂漿。
②砌石自下而上逐層進行，不得大石平鋪，石塊彼此交錯搭接不得鬆動，所有孔隙用碎石、砂漿填塞。
③護坡(錐坡)砌體較長時分段砌築，每隔10～15m設一道伸縮縫，在
基底土質變化處設沉降縫，護坡下部設排水孔，並設定反濾層。 ④護坡(錐坡)底坡面夯填密實，坡度要符合設計要求。
⑤砌體的外露面和坡頂、邊口，選用較大較平整的石塊並且鑿面。
4、漿砌片石或磚骨架植草護坡施工
①漿砌片石或磚骨架必須待路基坡面沉降穩定後進行施工，首先由測量人員按圖紙要求在已整平的邊坡上放線。
②片石由下而上垂直坡面栽砌成折型或拱形骨架，砌體要穩定、密實，並按圖紙要求嵌入坡面，並能發揮分格截水作用。
③按圖紙要求進行選用草皮或草籽，草皮在格中從下向上逐排錯縫鋪設緊密，並用木樁或竹樁固定於邊坡上。
④草皮在運輸過程中用濕麻袋覆蓋，以防太陽、大風和惡劣天氣的損害；對新植的草皮灑水養護。
5、坡面植物防護
①種草坡面防護：草籽撒布均勻。在土質邊坡上種草，土表面事先耙松。在不利於植物生長的土壤上，首先在坡上鋪一層厚度為5～10cm的種植土，當坡面較陡時，將邊坡挖成台階，再鋪新土，種植植物。
②鋪草皮坡面防護：草皮尺寸不小於20cm×20cm。滿鋪草皮時，從坡腳向上逐排錯縫鋪設，用木樁或竹樁釘固定於邊坡上。
③鋪草皮要求滿鋪，每塊草皮要釘上竹釘，草皮下鋪一層8～10cm厚的肥土，並要經常灑水養護。
6、邊溝、截水溝、排水溝施工
①邊溝、截水溝、排水溝的位置、斷面尺寸按圖紙要求進行開挖，特殊地段加大開挖深度和寬度。平曲線處的邊溝溝底縱坡與曲線前後溝底相銜接，削除溝底積水或外溢現象發生。路塹和路堤交接處，邊溝平順引向路堤兩側的自然溝、排水溝，勿使路基附近積水及沖刷路堤。
②截水溝在匯水面積較大的斜坡上，如有地面水流向路基時，應在距路塹上邊沿至少5m的處設定截水溝。有棄土堆時，截水溝改在棄土堆上方。棄土堆坡腳與截水溝邊緣留不小於1m的距離。截水溝的縱坡不小於0.2%。截水溝挖出的土，可在路塹與截水溝之間填築平台，台頂做成2%的向水溝傾斜的坡度，土台腳離路塹上邊緣不得小於1m。
③排水溝挖出的土，可在排水溝處牆與公路用地界線間填築平台，但平台不許高出排水溝的牆頂。
施工注意事項
（1）牆基礎直接置於天然地基上時，經工程師檢驗同意後，方可開始砌築。當有滲透水時，必須及時排除，以免基礎在砂漿初凝前遭水侵害。
（2）牆基礎這軟弱土層，不能保證圖紙要求的強度時，經工程師批准，採用加寬基礎或其它措施。浸水或近河路基的擋土牆基礎的設定深度，一般在沖刷線以下不小於0.5m。
（3）當牆基礎設定在岩石的橫坡上時，清除表面風化層，並做成台階形，台階的高寬比不得大於2∶1，台階寬度不小於0.5m。
（4）沿牆長度方向地面有縱坡時，應沿縱向做成台階。
（5）砌築基礎的第一層時，當基底為基岩或砼基礎時，應將表面加以清掃和濕潤，坐漿砌築。砌築工作中斷後，再進行砌築時，應將砌層表面加以清掃和濕潤。
（6）砌體應分層座漿砌築，砌築上層時，不得振動下層。不得在已砌好的砌體上拋擲、滾動、翻轉和敲擊石塊，砌體砌築完成後，進行勾縫，勾縫平順。
（7）砌體應砌成直線，每層大致找平，底層和基層套用較大的精選石塊，所有層次的鋪砌都應使承重面和石塊的的天然面層平行。
（8）牆基的開挖和回填應符合圖紙和規範中挖基的要求。
（9）牆體的沉降縫、伸縮縫、防水層、泄水孔，應符合圖紙規定或工程師的指示設定。
（10）漿砌片石嚴格按照砌石規範的有關要求施工。鑲面石應丁順相間或二順一丁排列，砌縫寬度不大於30mm，上下層豎縫錯開距離不小於80mm。
存在問題
（1）路堤和路塹的砌石擋土牆泄水孔、坡麵漿砌石護坡泄水孔有許多都不導水，而周邊的砌石縫有水滲出，見右圖。有些泄水孔出現裡面有水而流不出水的情況，在重新設定泄水孔後，就可見到泄水孔有水流出。
施工觀察研究結果表明，漿砌石護坡或砌石擋土牆如果不採用特殊措施施工，就很難保證排水孔質量。一是排水孔容易被砌石砂漿堵塞；二是容易產生反傾向泄水孔；三是由於砌石砂漿不飽滿而導致進入泄水孔內的水，流進砌石塊間的縫隙；四是甚至出現假孔（只在牆面有個孔口，而牆體中卻沒有孔槽）。
（2）在有流水處進行擋土牆施工時，在砂漿未固結前，水流會沖刷擋土牆的砂漿，帶走水泥漿，導致施工出水處的砂漿強度不足。
（3）泄水孔的進水口反濾設定問題。按《公路排水設計規範》（JTJ018-97）的規定，在泄水孔進水口處50cm範圍內應採用具有反濾作用的粒料覆蓋1但在施工中，大多沒有設定反濾料或反濾料的粒徑大，造成滲流破壞。泄水孔進水口反濾設定問題主要有!反濾料採用碎石，根本起不到反濾作用；為了偷工減料，不設定反濾結構；此外，反濾設計理論依據不足，反濾料的粒徑偏大，級配、厚度等大多沒有具體要求，對什麼路基填土應採用什麼粒徑的填料沒有規定，施工中隨意性大，以致經常在泄水孔產生滲流破壞，見右圖。
（4）支擋結構物伸縮縫的封縫問題.在旱地的路堤擋土牆、挖方邊坡處擋土牆的沉降縫，一般都要求封縫，但這些沉降縫由於沒有水源，一般不會進水，反而可用作排水，見右圖。為此，旱地處的路堤擋土牆、挖方邊坡處擋土牆的沉降縫可不進行封縫，既可簡化施工程式、節約費用，又可用作排水通道，以提高路堤、邊坡的穩定性，但需要設定反濾結構。
改善措施
1、保證擋土牆泄水孔的施工質量
為了保證砌石擋土牆泄水孔的施工質量(平、直、外傾、不堵塞、不漏水),可以採用如下幾種施工方法。
(1)當擋土牆砌築到設計泄水孔的位置時,先砌築形成斷面為5cm×5cm～10cm×10cm、向外傾斜3%～5%的溝槽,並用砂漿抹平、抹直。為了防止泄水孔上部擋土牆施工時砂漿掉入預留的溝槽,在溝槽上面用水泥包裝袋或塑膠布蓋住溝槽後,繼續上部的擋土牆砌築。
(2)當擋土牆砌築到設計泄水孔的位置時,放置外徑為5～10cm的PVC管(或竹筒、木棍、鐵管等),並向外傾斜3%～5%,把PVC管(或竹筒、木棍、鐵管等)周圍的砂漿填滿搗實,然後繼續上部擋牆的砌築。在PVC管(或竹筒、木棍、鐵管等)周圍砂漿凝固之前把PVC管(或竹筒、木棍、鐵管等)拔出,如果是管子不拔出,可作為永久排水設施。要拔出重新使用的管子,應在管子外面抹一層機油或包塑膠薄膜,便於管子與砂漿脫離。
(3)也可以在設定泄水孔的位置,用15cm×15cm～20cm×20cm斷面的無砂混凝土砌築,見右圖。
無砂混凝土砂粒粒徑根據牆背填土的級配、密度等按反濾設計理論確定。
(1)無砂混凝土作反濾層保護無粘性土的設計準則為:
a=D20/dk≤5～7
式中:管涌土時a取小值,非管涌土時a取大值;D20為反濾料的等效粒徑;dk為被保護料的控制粒徑。
(2) 無砂混凝土作反濾層保護粘性土的設計準則, 是用骨料粒徑為215～ 510 mm 的無砂混凝土保護粘性土。
(3) 無砂混凝土的骨料, 最好選用水泥混凝土3種常用粒徑的砂石料, 粒徑分別為215～ 510 mm、5～ 10 mm 和10～ 20 mm。
2、改進擋土牆泄水孔反濾結構
現有公路反濾結構尺寸大(進水口附近50 cm範圍) , 擋土牆泄水孔數量又多, 很難保證反濾結構施工到位, 且監督困難。為此, 建議採用如下兩種方法進行反濾結構的施作:
(1) 在擋土牆泄水孔進水口, 用反濾土工布(無紡土工布或針刺型土工布) 製作成比泄水孔稍大、長5～ 10 cm 的口袋, 在口袋中裝砂形成比泄水孔進水口稍大的砂袋, 在牆背填築之前用砂袋封堵進水口, 即可形成反濾結構[4 ] , 見右圖(a) ;
(2) 用無砂混凝土封堵泄水孔的進水口, 根據不同的牆背填料選擇無砂混凝土的粗骨料粒徑。無砂混凝土須封堵泄水孔進水口的整個斷面, 封堵長度為5～ 10 cm , 見右圖(b)。
以上兩種泄水孔反濾結構的施工, 可以在擋土牆砌築(澆築) 施工完成後、牆背填料鋪筑前一次施工(特別是採用無砂混凝土作反濾結構時) , 也可以在填築每一層填料之前, 施工每一鋪築層高的反濾結構。採用前種施工方法, 方便檢查, 施工效率較高。
3、公路擋土牆沉降縫用作排水通道的處理
擋土牆的沉降縫, 規範要求都要進行封縫處理,而很多施工單位在施工中都未進行封縫處理。如果在擋土牆施工時, 邊施工邊封縫, 封縫效果較好。等到施工完畢後再進行封縫, 封縫的施工質量很難保證。但施工和運行過程中, 沉降縫會產生變形, 也同樣會漏水。擋土牆要進行排水孔的設定, 也可以利用沉降縫排水。為了處理公路擋土牆牆背填料的排水,在旱地的擋土牆沉降縫, 可以在洪水位30 cm 之上位置的沉降縫不做封縫處理, 僅在其位置之下進行封縫處理。
為了使用擋土牆沉降縫排除牆背填料的滲水,又不發生滲透破壞, 可以在牆背的沉降縫位置, 沿沉降縫鋪設寬30 cm 的反濾土工布, 作為反濾和排水之用, 見圖右。
4、擋土牆排水設施的共用
擋土牆一般都應設計泄水孔, 以排出施工期雨水、牆台背填土的固結排水以及竣工後的滲水, 也可利用牆台的沉降縫排水, 加速牆台背填料的固結, 減少竣工後沉降。沿河及沿水庫擋土牆的施工, 一般選擇在枯水季節或庫水位較低時施工, 在施工時應在擋土牆的下部預留泄水孔, 沉降縫也應暫時不要封閉, 等到洪水到來之前或庫水位上升之前才封閉, 用以排出牆台背填料施工期間的降雨滲水及其他來水(如填料的固結排水)。高於洪水水位或最高庫水位30 cm 之上的泄水孔和沉降縫不應封堵。
在擋土牆的泄水孔處可以設定種植花草等植物的花台, 一方面可以排水, 另一方面排出的水可澆花草及其他植物, 見右圖。
