浆砌块石与混凝土组合重力式挡土墙

吴 凯 常娟娟

（1.贵州省建筑设计研究院有限责任公司，贵州 贵阳 550081；2.贵州联建土木工程质量检测监控中心有限公司，贵州 贵阳 550081）

自20世纪60年代开始，重力式挡墙这类支挡结构便在工程行业内不断推广使用。发展至今，其内部结构形式多样且适用性较强，与传统重力式结构挡墙相比，具有经济性好、适用面广、抗震性能好、承载能力强、可就地取材等优势。近年来被广泛应用于建筑、路桥、边坡治理等工程领域。

我国山地、丘陵以及高原约占总土地的69%，山地城镇的数量占了一半，如在四川、重庆、贵州等西部地区，有较多城镇均为典型的山地城市。随着我国经济发展水平和人们生活水平的不断提高以及西部大开发的深入开展，我国西部山区和城镇建设得到了日新月异的发展。由于用地的局限，很多建筑建设在边坡之上，对于建筑边坡而言，挡土墙支护具有工艺简单、施工速度快、效率高、便于机械化作业等优势，在建筑边坡支护中得到了大量应用。

本文提供一种浆砌块石与混凝土组合重力式挡土墙，该墙体由浆砌块石层与混凝土层组成；浆砌块石层与混凝土层采用马牙槎状的咬合结构连为一体；墙体内部设有若干贯通墙体内侧面和外侧面的排水管。墙体以混凝土层为主体，浆砌块石作层内部填充；墙体以浆块石层为主体，受拉侧采用混凝土层。采用新型将两种材料相组合，使单纯的混凝土重力式挡土墙造价更为节省，相同的截面尺寸情况下也能显著提高浆砌块石挡墙的挡土承载力，稳定性更好；不降低其施工的便利性。

1 研究背景

重力式挡土墙是水利、建筑、公路和铁路边坡支护工程中广泛应用的一种结构。正常工作的重力式挡土墙内，任一高度处，横截面上的拉、压应力是不均匀的，靠近土体一侧墙内为较大的拉应力，而靠近临空面的一侧墙内为较大的压应力，横截面中部则为拉压、应力均较小的区域。现有的重力式挡土墙都采用单一的材料进行建筑，如混凝土、浆砌块石等。纯混凝土挡土墙虽然具有较强的承载能力，但其工程造价较高[1]。

混凝土重力式挡土墙需要消耗大量的水泥、砂、碎石等混凝土原材料；由于挡土墙内任一高度处横截面上的拉、压应力不均匀，因而会造成大量地材料浪费，从而造成成本大量增加。纯浆砌块石挡土墙工程中，为了保证其承载力及自身结构的完整性，相对同等承载力的纯混凝土挡土墙而言，会将纯浆砌块石挡土墙的横截面做得较大，以减少相同截面弯矩下所产生的墙体靠土体一侧的拉应力，由此满足拉应力不超过其抗拉强度的工程要求，但造成开挖、建筑等工程量增大。综上，单一材料的挡土墙存在材料浪费较大、工程造价高、结构不合理等缺陷。

2 实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，为了解决单一材料的重力式挡土墙存在用料不合理、造成材料浪费和工程造价高的缺陷，提供一种造价显著节省、结构更合理，能有效保证其挡土承载力的浆砌块石与混凝土组合式重力挡土墙。

采用一种浆砌块石与混凝土组合式重力挡土墙，包括墙体，其特征在于该墙体由浆砌块石层与混凝土层组成；浆砌块石层与混凝土层采用马牙槎状的咬合结构连为一体；墙体的底面呈阶梯形状，其底面沿外侧面向内侧面向下倾斜。

作为优选，墙体的外侧面和内侧面采用3种形式中的任意一种形式布置，即外侧面仰斜，内侧面直立；外侧面仰斜，内侧俯斜；外侧面直立，内侧面俯斜。由于挡土墙内任一高度处，横截面上的拉压应力是不均匀的，因此在应力小的地方可以采用强度较低的材料，应力大的地方可以采用强度相对较高的材料，同时重力式挡土墙除了满足墙体截面内部应力满足要求外，也必须通过自身重力抵抗墙后土压力造成的倾覆滑移。

由于浆砌块石与混凝土两种材料重度比较接近，且两者强度差别较大，因此在量大面广的重力式挡土墙工程中，可以对两种材料进行合理组合，由此达到技术经济上的优化，节约重力式挡土墙的工程造价，同时提供良好的边坡支护承载能力。

（1）在常用重力式挡土墙的不同部位将块石砌体与混凝土结合，形成组合式重力挡墙，利用浆砌块石砌体重度相对较大且造价低于混凝土的特点。

（2）在墙体内受拉应力较小的部位，采用石砌材料，既能满足重力式挡土墙对自身重力的需求，具有良好的抗倾覆、抗滑移稳定性，有效节约工程造价，不降低其支挡土坡的承载能力，结构合理。

（3）浆砌块石层与混凝土层采用马牙槎状的咬合结构连为一体，具有稳定性更好、承载能力更强的特点。

3 实施方式

浆砌块石与混凝土组合式重力挡土墙，包括墙体，该墙体由浆砌块石层与混凝土层组成，所述墙体外部为混凝土层，内部为浆砌块石层。浆砌块石层与混凝土层交接处通过马牙槎状的咬合结构咬合在一起，可以避免在交接部位形成受力薄弱的通缝，有效促使两种材料协同受力，可以防止两种材料相互间产生滑移，稳定性更好。仅内部采用浆砌块石填充，外部为强度较高的混凝土，适用于高度较高，土压力较大的边坡工程。所述墙体的底面呈阶梯形状，其底面沿外侧面向内侧面向下倾斜，能有效提高挡土墙的抗滑移能力。以混凝土为主体，由于挡土墙截面中部位应力小，故可采用浆砌块石进行内部填充，对总工程量较大的道路、铁路边坡工程具有良好经济效益，能显著节约工程造价。

墙体的外侧面（临空面一侧）仰斜，内侧面（填土面一侧）直立，能有效将挡土墙的重心后移，增大挡土墙的抗倾覆稳定系数，同时也能有效减少在内侧面墙底部位的开挖工程量。墙体的底面呈阶梯形状，能有效提高挡土墙的抗滑移能力；按墙体外侧面底部为最高点，墙体内侧面底部为最低点，将墙底部做成阶梯状，每级阶梯高度可取300 mm，阶梯长度可取900 mm。施工时，按此形状开挖地基后及时铺设混凝土垫层，可采用C10混凝土进行100 mm厚垫层铺设，以保护地基持力层并方便后续施工。

在浆砌块石与混凝土交接处设置马牙槎状的咬合键，咬合键出挑长度可取200 mm左右，咬合键高度可取300 mm左右，相邻咬合键竖向间距可取500 mm左右。

墙体内部设有若干贯通墙体内侧面和外侧面的排水管，所述排水管采用塑料管或金属管。在施工过程中，所述排水管倾斜设置，且内侧管口位置高于外侧管口位置，使之具有5%～10%的倾斜坡度，排水管孔径可取100～150 mm左右，排水管间距2～3 m左右，上下左右交错设置，最下一排排水管外侧管口（出水口）应高出地面200 mm左右，浆砌块石砌体与排水管的孔隙利用砌筑砂浆填充密实。在墙体内侧的排水管管口处设有反滤层，所述反滤层将管口完全覆盖，反滤层采用透水性材料，如卵石、砂砾石等；避免沙土将管口堵住。反滤层下方还设有隔水层，所述隔水层采用黏土制作，该黏土隔水层至少300 mm厚。

由于混凝土与浆砌块石这两种工程材料重度接近（浆砌块石24～26 kN/m3，混凝土24 kN/m3），均能为重力式挡土墙提供良好的重力保证。在抗压强度方面，混凝土高于浆砌块石数倍（一般约2～5倍左右）。在抗拉能力方面，由于浆砌块石因为自身的块石浆砌特性，其抗拉强度则更加倍低于混凝土的抗拉强度（一般为混凝土抗拉强度的1/10～1/5左右）。造价方面，通常重力式挡土墙多用于山区边坡支护，而山区往往多产石材，施工完成相同体积的单一材料重力式挡土墙，一般浆砌块石造价约为混凝土的1/2。

因此，该挡土墙的工程造价低于之前的纯浆砌块石挡土墙，同时也没有减弱该挡土墙的承载能力，由此有效降低工程造价，也不降低该挡土墙的承载能力。

（1）开挖阶梯状地基，并及时铺设混凝土垫层。

（2）在混凝土垫层中部砌筑浆砌块石层，并在浆砌块石层两侧浇筑混凝土，同时根据需要布设排水管道，在该过程中，可边砌筑浆砌块石层，边浇筑混凝土层；也可先将浆砌块石层砌筑完毕后，再浇筑混凝土。

（3）分层夯填墙后土方，再在墙体内侧的排水管管口处设置反滤层，并在反滤层下方设置隔水层。

由于挡土墙内任一高度处，横截面上的拉压应力不均匀，因此在应力小的地方可以采用强度较低的材料，应力大的地方可以采用强度相对较高的材料，同时重力式挡土墙除了要满足墙体截面内部应力满足要求外，也必须通过自身重力抵抗墙后土压力所造成的倾覆滑移。浆砌块石与混凝土两种材料重度比较接近，但两者强度差别较大。

在抗拉强度方面，混凝土比浆砌块石大，因此将两种材料相组合，在不影响其挡土承载力的前提下，比原单纯的混凝土重力式挡土墙及单纯的浆砌块石重力式挡土墙造价更为节省，同时不降低其施工的便利性。

4 结语

将两种材料相组合，使原单纯的混凝土重力式挡土墙造价更为节省，同时相同的截面尺寸情况下也能显著提高原单纯浆砌块石重力式挡土墙的挡土承载力，也不降低其施工的便利性，并且将组合式重力式挡土墙的底部设置成阶梯状，能有效加强挡土墙的抵抗滑移能力。综上，组合式重力式挡土墙可应用于量大面广的水利、建筑、公路、铁路边坡支护工程中，具有良好的技术进步意义及经济价值。