淺談新型裝配式綠化擋土墻

張昕升， 韓曉云， 蔣楚生

(1.西南交通大學(xué)地球科學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，四川成都 611756；2.中國(guó)中鐵二院集團(tuán)有限責(zé)任公司， 四川成都 610031)

在邊坡工程中廣泛存在的支擋結(jié)構(gòu)大多數(shù)是采取現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑的擋土墻，隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的現(xiàn)澆擋土墻逐漸呈現(xiàn)出明顯的弊端[1]。首先是現(xiàn)澆混凝土對(duì)施工場(chǎng)地的要求較高，施工不便；其次現(xiàn)澆工期較長(zhǎng)，工程造價(jià)高；另外現(xiàn)場(chǎng)澆筑施工對(duì)環(huán)境造成的污染較大；建成的大面積圬工擋土墻外表呆板與周圍自然環(huán)境不協(xié)調(diào)，生態(tài)效益較差。在倡導(dǎo)生態(tài)環(huán)保、節(jié)能降耗的新時(shí)期，傳統(tǒng)混凝土現(xiàn)澆擋土墻的這些缺點(diǎn)不符合國(guó)家生態(tài)文明建設(shè)宗旨，難以滿足更高的使用要求。因此，傳統(tǒng)擋土墻必須要向新型的模式發(fā)展。采用鋼筋混凝土預(yù)制塊裝配式擋土墻是未來支擋結(jié)構(gòu)發(fā)展的方向之一，在今后的邊坡工程中將得到日益廣泛的應(yīng)用[2]。目前，我國(guó)很少采用裝配式擋墻支護(hù)體系，偶見一些也多為高度不大和一般的工點(diǎn)，且也未考慮綠色景觀設(shè)計(jì)[3]。鑒于此，本文介紹了一種新型裝配式綠化擋土墻，它先由工廠標(biāo)準(zhǔn)化加工，再通過現(xiàn)場(chǎng)裝配施工，融擋土墻結(jié)構(gòu)及生態(tài)綠化功能為一體，能滿足快捷施工、美化環(huán)境的目的，具有十分積極的意義。

1 新型裝配式綠化擋土墻的特點(diǎn)

1.1 新型裝配式綠化擋土墻結(jié)構(gòu)形式

新型裝配式綠化擋土墻由若干層相同的預(yù)制塊單元和構(gòu)造柱組合拼裝而成，預(yù)制塊構(gòu)件、構(gòu)造柱與墻體頂部的壓頂梁及底部基礎(chǔ)構(gòu)成了擋土墻主體結(jié)構(gòu)。其墻體整體結(jié)構(gòu)正視圖如圖1所示，墻體整體結(jié)構(gòu)側(cè)視圖如圖2所示。

圖1 新型裝配式綠化擋土墻結(jié)構(gòu)正視圖

圖2 新型裝配式綠化擋土墻結(jié)構(gòu)側(cè)視圖

新型裝配式綠化擋土墻預(yù)制塊單元結(jié)構(gòu)如圖3所示。預(yù)制塊外輪廓尺寸為1.5 m(長(zhǎng))×0.8 m(寬)×0.7 m(高)，采用鋼模整體成型，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，單塊重量約340 kg。預(yù)制塊單元呈空間框格形，由底部的植生板與左、右側(cè)壁及后壁圍成一定空間構(gòu)成中空植生土槽。在植生板上可裝填土壤種植綠色植物。預(yù)制塊后壁設(shè)有排水窗，可作為墻后水體排泄通道和植物根系與墻后土體聯(lián)系的通道。植生板向外具有一定朝上的坡度，可防止雨水沖刷使植生板上的土壤流失同時(shí)還能保證土槽具有一定的蓄水能力，滿足植被生長(zhǎng)需求。

圖3 新型裝配式綠化擋土墻預(yù)制塊單元

預(yù)制塊單元拼裝結(jié)構(gòu)如圖4所示。在預(yù)制塊左、右側(cè)壁分別設(shè)有吊裝孔，便于裝配施工時(shí)吊裝。豎直方向：為增強(qiáng)施工過程中上、下相鄰預(yù)制單元體連接強(qiáng)度，預(yù)制塊上端面設(shè)有凸起并在下端面設(shè)置凹槽，上、下相鄰預(yù)制塊單元在拼裝時(shí)凸起或凹槽完全卡鎖。水平方向：為增強(qiáng)水平方向上左、右相鄰預(yù)制塊的連接強(qiáng)度，在預(yù)制塊后壁兩端都留有鋼筋穿孔，便于拼裝時(shí)用U形鋼鎖住左、右相鄰預(yù)制塊。預(yù)制塊單元裝配完成后左、右側(cè)壁互相閉合形成構(gòu)造柱空間，在此封閉空間內(nèi)現(xiàn)澆混凝土形成構(gòu)造柱。構(gòu)造柱與底部基礎(chǔ)剛性連接，并在墻體頂端設(shè)置壓頂梁，增強(qiáng)墻體結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。構(gòu)造柱、壓頂梁、底部基礎(chǔ)均采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。

圖4 預(yù)制塊拼裝結(jié)構(gòu)示意

1.2 新型裝配式綠化擋土墻優(yōu)勢(shì)及施工難點(diǎn)

新型裝配式綠化擋土墻與傳統(tǒng)現(xiàn)澆擋土墻相比具有明顯的工程優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)在其一是該擋土墻的預(yù)制件在工廠標(biāo)準(zhǔn)化加工預(yù)制，使得工程質(zhì)量更加易于控制；二是在現(xiàn)場(chǎng)裝配施工，極大地提高了施工效率，明顯縮短工期，使成本相對(duì)降低；三是可以達(dá)到立體綠化且外形美觀，充分實(shí)現(xiàn)墻體與環(huán)境協(xié)調(diào)。且由于擋土墻僅在現(xiàn)場(chǎng)作安裝施工，可以大幅度減少建筑垃圾和施工揚(yáng)塵，滿足更高的環(huán)保要求。新型裝配式綠化擋土墻施工靈活，墻體的傾角及底部基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)等都可根據(jù)工程場(chǎng)地的地質(zhì)及水文條件來設(shè)定。新型裝配式綠化擋土墻占地較少，環(huán)境協(xié)調(diào)性較強(qiáng)，在石料缺乏與施工現(xiàn)場(chǎng)條件較差的地區(qū)均不受限制，對(duì)于工期緊張、周圍有建筑物限制、景觀環(huán)境要求高的邊坡工程是最佳選擇。

根據(jù)北京、深圳等地以往工程事故分析，裝配式擋土墻事故較多發(fā)生在連接部分，究其原因主要為：連接設(shè)計(jì)薄弱、連接部分焊接未按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求執(zhí)行、連接部件未封閉完整導(dǎo)致腐蝕銹爛等[4]。由此可見，裝配式擋土墻的施工難點(diǎn)之一在于連接設(shè)計(jì)和施工。裝配式擋土墻必須保證每個(gè)相鄰構(gòu)件單元之間的連接合理性與緊密性，才能具備更強(qiáng)的安全性。同時(shí)這也對(duì)擋土墻裝配施工工藝提出了更高的水準(zhǔn)要求，擋土墻裝配施工時(shí)需要先進(jìn)、成熟的技術(shù)才能確保預(yù)制件更好地連接。目前，裝配式擋土墻施工完成后驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)尚缺乏，這對(duì)裝配式擋土墻的應(yīng)用推廣帶來障礙。為了使連接部分更加緊密安全，新型裝配式綠化擋土墻采用預(yù)制塊與相鄰構(gòu)件圍成封閉空間的現(xiàn)澆構(gòu)造柱形成一體的連接設(shè)計(jì)。由鋼筋混凝土現(xiàn)澆而成的構(gòu)造柱消除了相鄰構(gòu)件連接間的空隙使之完全封閉并與構(gòu)造柱成為一個(gè)整體。加上底部基礎(chǔ)設(shè)計(jì)有效地增強(qiáng)了基礎(chǔ)的強(qiáng)度剛度，減少因地基不均勻沉降導(dǎo)致墻體連接失效。且構(gòu)造柱直接與底部基礎(chǔ)剛性連接，預(yù)制塊平穩(wěn)放置于地梁上，穩(wěn)定性更強(qiáng)。裝配完成后頂部現(xiàn)澆的鋼筋混凝土壓頂梁也增強(qiáng)了墻體的整體連接的穩(wěn)定性，保證整個(gè)結(jié)構(gòu)更加安全。裝配施工時(shí)在水平和豎直方向上也嚴(yán)格按照要求操作保證預(yù)制塊連接緊密。

綠化技術(shù)也是生態(tài)擋土墻結(jié)構(gòu)的施工難點(diǎn)，不僅要滿足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求，又必須滿足綠化要求，要求結(jié)構(gòu)表面有植物生長(zhǎng)的土質(zhì)條件和生物生長(zhǎng)的水環(huán)境[5]。新型裝配式綠化擋土墻最亮麗的地方在于比其它裝配式擋墻多了綠化功能。新型裝配式綠化擋土墻通過每個(gè)預(yù)制件的獨(dú)特性在擋土墻的墻面培土種植綠色植物，后壁開有排水窗，可作為墻后水體排泄和植物根系與自然土體聯(lián)系的通道。植物在土中形成的根系可穩(wěn)固墻背土體，土層里的部分孔隙水也可通過植物根系直接排出墻面，植物通過墻背土壤中直接獲取水和養(yǎng)分，針對(duì)不同地區(qū)進(jìn)行植物選型，能夠滿足良好的綠化景觀需求。

2 新型裝配式綠化擋土墻施工步驟

2.1 新型裝配式綠化擋土墻主要施工工序

新型裝配式綠化擋土墻的主要施工工序依次為：首先需要進(jìn)行基礎(chǔ)開挖并設(shè)置基礎(chǔ)墊層，然后進(jìn)行基礎(chǔ)鋼筋綁扎、構(gòu)造柱鋼筋預(yù)埋，最后安裝基礎(chǔ)模板進(jìn)行基礎(chǔ)混凝土澆注。待基礎(chǔ)施工完畢及構(gòu)造柱鋼筋安裝好后，開始預(yù)制構(gòu)件單元拼裝，然后進(jìn)行構(gòu)造柱混凝土澆注，最后完成壓頂梁混凝土澆注。施工全部完畢后進(jìn)行種植土填筑并栽培植物。新型裝配式綠化擋土墻完全施工后成品效果如圖5所示。

圖5 新型裝配式綠化擋土墻

2.2 施工安裝及注意事項(xiàng)

(1)基礎(chǔ)土方開挖必須保證基底平整，基底鋪設(shè)10 cm厚C10混凝土墊層，墊層必須平整、水平，坡度符合設(shè)計(jì)要求。

(2)擋墻預(yù)制構(gòu)件安裝時(shí)按以下要求進(jìn)行。①第一層預(yù)制構(gòu)件安裝：第一層預(yù)制構(gòu)件安裝在基礎(chǔ)上，必須安放平整，高度一致，底座可用1∶2水泥砂漿座漿找平；②上部預(yù)制構(gòu)件安裝：每次安裝高度達(dá)到3 m，就需要先進(jìn)行一次構(gòu)造柱混凝土澆筑，再繼續(xù)裝配上部預(yù)制構(gòu)件； ③預(yù)制構(gòu)件采用吊車安裝。

(3)構(gòu)造柱鋼筋按設(shè)計(jì)要求加工制作，并綁扎成型，構(gòu)造柱混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑，混凝土強(qiáng)度不低于C30。

(4)預(yù)制構(gòu)件安裝達(dá)到設(shè)計(jì)高度，構(gòu)造柱混凝土澆筑完畢后，即可開始?jí)喉斄轰摻?、模板、混凝土施工?/p>

3 結(jié)束語

(1)本文介紹的新型裝配式綠化擋土墻由于其施工靈活，不僅能夠單獨(dú)應(yīng)用，還可以與錨桿、抗滑樁等結(jié)構(gòu)措施聯(lián)合支護(hù)，形成新型裝配式綠化支擋結(jié)構(gòu)體系。

(2)與傳統(tǒng)混凝土現(xiàn)澆擋土墻結(jié)構(gòu)相比新型裝配式綠化擋土墻具有明顯優(yōu)勢(shì)，如其裝配施工，立體綠化特點(diǎn)能夠克服傳統(tǒng)現(xiàn)澆支擋結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)施工工程量大、工程造價(jià)高及景觀效果差的不足。

(3)新型裝配式綠化擋土墻順應(yīng)了建筑工業(yè)化的趨勢(shì)，符合當(dāng)前支擋結(jié)構(gòu)發(fā)展方向，是一種具有廣闊應(yīng)用前景的新型支擋結(jié)構(gòu)型式。但目前對(duì)這種新型裝配擋土墻結(jié)構(gòu)受力特性的研究基本為空白，對(duì)裝配式擋土墻的設(shè)計(jì)及其施工后安全性評(píng)估缺乏理論依據(jù)，這對(duì)該類擋土墻的應(yīng)用推廣帶來了障礙。