10 多年来,国内外发展了不少新型挡土墙结构。重力式挡土墙以其结构简单、施工方便、能够就地取材而在工程设计施工中应用较为广泛。其特点是:墙面暴露于外,墙背可以仰、俯、垂直,通常由块石或素混凝土砌筑而成,抗拉强度较小,墙背土压力所引起的倾覆力矩全靠墙身的自重产生的抗倾覆力矩来平衡,因此墙身必须做成厚而重的实体才能保证其稳定。
变电站挡土墙施工质量好坏关系到所区主控楼、主变基础以及构支架等基础的安全,故提高高挡土墙施工工艺及质量尤为重要。福建省某市城东220 kV 变电站建在山坡上,占地约3 000 m2 ,所区东北面设计为浆砌高挡土墙,高8 m 以上,长133 m。另外,北面西侧70 m 原设计为草皮护坡,由于该变电站1994 年选址,1996 年进场施工,期间地形地貌发生了较大变化,该处土地被大量采挖,造成所区内外高差达到20 m 左右,重新设计高挡土墙高为2013 m。
1 高挡土墙施工应采取的措施
根据现场所挖基槽土质和回填土性质,对照工程地质勘测报告是否相符,如果不符,则应进行倾覆稳定性及滑移稳定性验算,并采取相应措施。
1.1 倾覆稳定性验算(见图1)
图1 倾覆稳定性验算示意图
其中 Eaz = Eacos (α′+α0 - δ)
Eax = Easin (α′+α0 - δ)
Xf = b - Zcot (α′+α0)
Zf = Z - btanα0
式中 Kt ———抗倾覆安全系数;
G ———挡土墙每m 自重,kN/ m;
Ea ———主动土压力,kN/ m;
Eaz 、Eax ———主动土压力Ea 的垂直、水平分量,kN/ m;
Xf ———Eaz作用点离墙址的水平距离,m ;
Zf ———Eax作用点离墙址的垂直距离,m;
α′———挡土墙墙背与挡土墙底部的夹角,(°) ;
α0 ———挡土墙基底的倾角, (°) ;
δ———土对挡土墙墙背的摩擦角, (°) ;
b ———基底的水平投影宽度,m;
Z ———土压力作用点离墙根的高度,m。
1.2 滑移稳定性验算(见图2)
图2 滑移稳定性验算示意图
其中 Gn = Gcosα0 Gt = Gsinα0
Ean = Eacos (α′- δ)
Eat = Easin (α′- δ)
式中 Ks ———抗滑移稳定系数;
μ———土对挡土墙基底的摩擦系数(见表1) ;
Ean 、Eat ———主动土压力Ea 的垂直和平行于基底平面的分力,kN/ m;
Gn 、Gt ———挡土墙自重G 的垂直和平行于基底平面的分力,kN/ m。
其他符号含义同上
表1 土对挡土墙基底的摩擦系数μ
1.3 提高挡土墙自身强度的措施
1.3.1 应选用MU30 以上的耐风化乱毛石,石材长与厚分别不小于30 cm 和20 cm ,并敲掉尖锐凸出部分。不允许采用扁片、细长条或圆球形的石料。施工前应严格把关,把不合格,特别是风化石剔除。
1.3.2 挡土墙第一皮处、转角处、交接处、洞口处等均应用尺寸较大的毛石砌筑,以上各处先砌,再向中间砌筑。
1.3.3 砌石应放置平稳,大面朝下,砌第一皮石块时应座砂浆。
1.3.4 宜分皮卧砌,分层错缝叠砌,并内外搭接。不允许出现水平通缝,不允许内外侧立石块,中间填心的砌法。
1.3.5 砌筑时应采用铺浆法,砂浆要饱满。施工时,经常出现为图方便或偷工减料,砌了6～7 皮才开始铺浆,造成砂浆不饱满,应严格禁止。砂浆应严格按配合比搅拌,保证具有足够的和易性。
1.3.6 石料大小应搭配,较大空隙处应先填塞砂浆,再用碎石嵌实,外露表面要平齐。
1.3.7 每砌3～4 皮为1 个分层高度,每分层应找平1 次,2 个分层错缝不能小于80 mm。
1.3.8 墙址台阶转折处,不得做成竖直通缝。
1.3.9 高挡土墙必须设置拉结石,并均匀分布,相互错开,一般017 m2 应设置一块且同皮内的间距不宜大于2 m。当挡土墙壁厚大于40 cm 时,可用两块拉结石搭接,搭接长度不小于15 cm。在转角或两墙交接处应用较大和比较规格的整块毛石相互搭接,必要时应设置拉结筋。
2 挡土墙施工注意事项
2.1 设置沉降伸缩缝
在地形、墙高或地质变化较大处,应设置沉降伸缩缝。一般每隔15 m左右设置一道,且间距不小于2倍墙高。缝隙宽为2～3 cm,用沥青麻丝沿墙内、外、顶3 边填塞,深度不小于15 cm。沉降伸缩缝两侧应选用整毛石或大块毛石砌筑,要砌成竖直通缝。应避免相互咬合、歪斜,留下隐患。填塞沉降伸缩缝不得内用水泥袋纸填塞,外涂抹沥青,以免影响墙身质量。
2.2 基槽逆坡坡度
为了增加墙身的抗滑稳定性,将基底做成逆坡,基槽验收时一定要注意坡度是否符合设计要求,因为坡度过小,效果不明显;坡度过大,则可能使墙体与土体一起滑动。
2.3 挡土墙的排水措施
挡土墙所在地段往往由于排水不畅,大量雨水经墙后填土下渗,使墙后土抗剪强度降低,重度提高,在一定条件下或因土压力过大,或因地基软化,造成挡土墙的破坏。
为防止挡土墙背积水、水位升高,形成静水压力,故需设置泄水孔。泄水孔一般2～3 m 设置1个,预埋<50～ <100 mm uPVC管,且上下交错布置, 最底层高度应高于地面25 cm左右。
泄水孔进水处加滤层,作法是:在孔隙30 cm 范围内用<20 cm左右的碎石填上,外围再填20 cm 厚粗砂,起过滤作用,以免淤塞。为了防止墙后积水渗入地基,使地基软化,降低承载力,应在最低泄水孔下部铺设粘土隔水层或设置截水沟。
2.4 回填土质量要求
2.4.1 用作挡土墙的回填土应尽量选用透水性较大的土,如砂土、碎砾石等,因为这类土的抗剪强度较稳定,易于排水。
2.4.2 实际施工时大多数回填土都或多或少含有一些粘性土,应适当混以石块。对于重要的高挡土墙,用粘性土作回填土料是不合适的,因为粘性土的性能不稳定,干燥易收缩,雨季易膨胀,在墙背易产生较大的侧压力,其数值可能较计算压力大许多倍,易造成挡土墙外移。
2.4.3 注重填土压实质量,待挡土墙强度达到75 %以后开始回填。回填土应分层夯实,在施工中要注意土的含水量及每层铺土厚度,一般为30 cm 左右,碾压设备而定。距挡土墙约2 m 范围内不宜用大型振动压路机碾压,因为振动会影响墙身强度,甚至出现裂缝等。
2.5 其他注意事项
变电站挡土墙施工时,应注意预留排水竖井出口、电缆沟出口以及外引接地扁铁的铺设。墙背上部约115 m高度应砌筑平整,否则将会影响沿挡土墙方向排水沟的施工。
所区内施工,不宜将基础挖方或模板集中堆放在墙边,否则会增加挡土墙的侧压力,对挡土墙安全构成威胁。
挡土墙施工前应建好临时排水系统,特别是在雨季施工,否则易形成汇水而冲毁挡土墙。为提高挡土墙整体性及墙身强度,可在挡土墙顶部作压顶。
