4 园林挡墙工程
4.1 园林挡土墙
广义地讲,园林挡墙应包括园林内所有能够起阻挡作用的,以砖石、混凝土等实体性材料修筑的竖向工程构筑物。根据其所处位置和功能作用不同,园林挡墙又可分为挡土墙、驳岸和景墙等。由自然土体形成的陡坡超过所容许的极限坡度时,土体的稳定性就遭到了破坏,从而产生了滑坡和塌方,如若在土坡外侧修建人工的墙体便可维持稳定,这种在斜坡或一堆土方的底部起抵挡泥土崩散作用的工程结构体,称为挡土墙;在园林水体边缘与陆地交界处,为稳定岩壁、保护河岸不被冲刷或水淹所设置的与挡土墙类似的构筑物称为驳岸,或叫“浸水挡土墙”;在园林中为截留视线,丰富园林景观层次,或者作为背景,以便突出景物时所设置的挡墙称为景墙。
4.1.1 园林挡土墙的类型
园林挡土墙的类型包括重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶垛式挡土墙、桩板式挡土墙、砌块式挡土墙,如图4-1所示。
图4-1 各类挡土墙示意图
4.1.2 重力式挡土墙
重力式挡土墙依靠墙体自重取得稳定性,在构筑物的任何部分都不存在拉应力,砌筑材料大多为砖砌体、毛石和不加钢筋的混凝土,是园林中常用的方式。
(1)重力式挡土墙形式
重力式挡土墙按墙背倾斜情况可分为倾斜墙、垂直墙和俯斜墙三种,如图4-2所示。
图4-2 重力式挡土墙形式
(2)面坡与背坡
墙的面坡和背坡坡度均为1:0.25,如图4-3所示。
图4-3 墙的面坡和背坡坡度图
在墙前地面坡度较陡处,墙面坡可取1:(0.25~0.2),也可采用直立截面。当墙前地形较平坦时,对于中、高挡土墙,墙面坡可用较缓坡度,但不宜缓于1:0.4,以免增高墙身或增加开挖宽度。仰斜墙墙背坡愈缓,则主动土压力愈小,但为了避免施工困难,墙背仰斜时其倾斜度一般不宜缓于1:0.25。面坡应尽量与背坡平行。
(3)基底坡度
基底逆坡坡度为n:1,如图4-4所示。
图4-4 基底逆坡坡度示意图
在墙体稳定性验算中,倾覆稳定较易满足要求,而滑动稳定常不易满足要求。为了增加墙身的抗滑稳定性,将基底做成逆坡是一种有效的办法。土质地基的基底逆坡一般不宜大于0.1:1(n:1)。岩石地基一般不宜大于0.2:1。由于基底倾斜,会使基底承载力减小,因此需将地基承载力特征值折减。当基底逆坡为0.1:1时,折减系数为0.9;当基底逆坡为0.2:1时,折减系数为0.8。
(4)墙趾尺寸
当墙身高度超过一定限度时,基底压应力往往是控制截面尺寸的重要因素。为了使基底压应力不超过地基承载力,可加墙趾台阶,以扩大基底宽度,这对挡土墙的抗倾覆和滑动稳定都是有利的。
墙趾高h和墙趾宽a的比例可取h:a=2:1,a不得小于200mm。墙趾台阶的夹角一般应保持直角或钝角,若为锐角时不宜小于60°。此外,基底法向反力的偏心距必须满足e≤0.25b(b为无台阶时的基底宽度)。墙趾台阶尺寸如图4-5所示。
图4-5 墙趾台阶尺寸示意图
(5)基础嵌入岩层
挡土墙的埋置深度(如基底倾斜,则按最浅的墙趾处计算),应根据持力层地基土的承载力、浆结因素确定。土质地基埋置深度一般不小于0.25m。若基底土为软弱土层时,则按实际情况将基础尺寸加深加宽,或采用换土、桩基或其他人工地基等。如基底为岩石、大块碎石、砾砂、粗砂、中砂等,则挡土墙基础埋置深度与冻土层深度无关(一般挡土墙基础埋置在冻土层以下0.25m处);若基底为风化岩层时,除应将其全部清除外,一般应加挖0.15~0.25m;如基底为基岩,则挡土墙嵌入岩层的尺寸不应小于表4-1的规定。基础嵌入岩层如图4-6所示。
表4-1 挡土墙基础嵌入岩层尺寸
图4-6 基础嵌入岩层示意图
(6)排水明沟
在墙后土坡上设置了两道排水明沟,用以排水,如图4-7所示。
图4-7 墙后土坡排水明沟示意图
在地面设置一道或数道平行于挡土墙的明沟,利用明沟纵坡将降水和上坡地面径流排除,减少墙后地面渗水。必要时还要设纵、横向盲沟,力求尽快排除地面水和地下水。
(7)排水盲沟和暗沟
墙背后排水盲沟和暗沟如图4-8所示。在墙体之后的填土之中,用乱毛石做排水盲沟,盲沟宽不小于50cm。经盲沟截下的地下水,再经墙身的泄水孔排出墙外。泄水孔一般宽20~40mm,高以一层砖石的高度为准,在墙面水平方向上每隔2~4m设一个,竖向上则每隔1~2m设一个。混凝土挡土墙可以用直径为5~10cm的圆孔或用毛竹竹筒作泄水孔。有的挡土墙由于美观上的要求,不允许墙面留泄水孔,则可以在墙背面刷防水砂浆或填一层厚度50cm以上的黏土隔水层,并在墙背面盲沟以下设置一道平行于墙体的排水暗沟。暗沟两侧及挡土墙基础上面用水泥砂浆抹面或做出沥青砂浆隔水层,做一层黏土隔水层也可以。墙后积水可以通过盲沟、暗沟再从沟端被引出墙外。
图4-8 墙背排水盲沟和暗沟
4.1.3 悬臂式挡土墙
悬臂式挡土墙的断面通常作L形或倒T形,墙体材料都用混凝土。墙高不超过9m时,都是经济的。3.5m以下的低矮悬臂墙,可以用标准预制构件或者预制混凝土块加钢筋砌筑而成。根据设计要求,悬臂的脚可以向墙内一侧、墙外一侧或者墙的两侧伸出,构成墙体下的底板。如果墙的底板伸入墙内侧,便处于它所支承的土壤下面,也就利用了上面土壤的压力,使墙体自重增加,可更加稳固墙体。
(1)悬臂式挡土墙构造
悬臂式挡土墙由立壁、墙趾和墙踵组成,如图4-9所示。
图4-9 悬臂式挡土墙构造
这类挡土墙的稳定主要依靠墙踵悬臂板上的土和重量,而墙身拉应力由钢筋承担。因此,这类挡土墙的优点是能充分利用钢筋混凝土的受力性能,墙体的截面尺寸较小,可以承受较大的土压力,适用于重要工程中墙高大于5m、地基土较差、当地缺乏石料等情况。
(2)悬臂式挡土墙形状
当现场地基土较差或缺少石料时,可采用钢筋混凝土悬臂式挡土墙,墙高可大于5m,截面常设计成L形。
悬臂式挡土墙是将挡土墙设计成悬臂梁形式,墙趾宽度。
墙身常做成上小下大的变截面,有时在墙身与底板连接处设置支托,也有将底板反过来设置的,但比较少见,如图4-10所示。
图4-10 悬臂式挡土墙
(3)悬臂式挡土墙配筋
悬臂式挡土墙配筋如图4-11所示,该挡土墙基础宽为1800mm,墙身高3200mm,墙面活载为4kPa,纵向配筋为ф12,地面以上间距250mm,地面以下间距为125mm。横向配筋为ф10,间距300mm。
图4-11 悬臂式挡土墙配筋图(单位:mm)
4.1.4 扶壁式挡土墙
(1)扶壁式挡土墙构造
扶壁式挡土墙主要由墙面板和扶壁构成,如图4-12所示。
图4-12 扶壁式挡土墙
当墙高大于8m时,墙后填土较高,若采用悬臂式挡土墙会导致墙身过厚而不经济。通常沿墙的长度方向每隔1/3~1/2墙高设一道扶壁以保持挡土墙的整体性,增强悬臂式挡土墙中立壁的抗弯性能。这种挡土墙称为扶壁式挡土墙。扶壁可以设在挡土墙的外侧,也可以设在内侧。当地基土质较软时,可采用钢筋混凝土扶壁式挡土墙。
(2)扶壁式挡土墙配筋
扶壁中有斜筋、水平筋和垂直筋三种配筋,如图4-13所示。
图4-13 扶壁式挡土墙配筋示意图
斜筋为悬臂T形梁的受拉钢筋,沿扶壁的斜边布置。水平筋作为悬臂T形梁的箍筋以承受肋中的主拉应力,保证肋(扶)壁的斜截面强度;同时,水平盘将扶壁和墙身(立壁)联系起来,以防止在侧压力作用下扶壁与墙身(立壁)的连接处被拉断。垂直筋承受着由于基础底板的局部弯曲作用在扶壁内产生的垂直方向上的拉力,并将扶壁和基础底板联系起来,以防止在竖向力作用下扶壁与基础底板的连接处被拉断。
4.1.5 桩板式挡土墙
预制钢筋混凝土桩,排成一行插入地面,桩后再横向插下钢筋混凝土栏板,栏板相互之间以企口相连接,这就构成了桩板式挡土墙。这种挡土墙的结构体积最小,也容易预制,而且施工方便,占地面积也较小。
桩板式挡土墙一般在桩顶或桩顶附近加一道锚定拉杆,板桩则打入土中,如图4-14所示。
图4-14 桩板式挡土墙
板桩式挡土墙按所用材料的不同,分为钢板桩、木板桩和钢筋混凝土板桩墙等。它可用作永久性也可用作临时性的挡土结构,是一种承受弯矩的结构。板桩式挡土墙的施工一般需要用打桩机打入,施工较复杂,在水利工程中应用较多,工业与民用建筑深基坑的开挖施工中也常应用。