自嵌式景观挡土结构的原理与应用

自嵌式景观挡土结构的原理与应用摘要：自嵌式景观挡土结构改变了传统的条石、干石、现浇混凝土等重力式挡土结构体积大、对地基承载力要求高、外观呆板等缺点。这种新的挡土结构型式外观漂亮、柔性好、适应变形能力强、工厂生产、现场安装规范简单，具有很好的生态效应。本文介绍自嵌式景观挡土结构的形状、设计方法和现场施工工艺。关键词：，挡土结构，设计，施工概述在土木、水利工程建设中经常使用挡土结构，其中重力式挡土墙使用最为广泛。按照建筑材料分类，重力式挡土墙使用最多的是干砌或浆石，也有现浇混凝土结构。干砌或浆石挡土墙由于是散体结构，抗剪和抗弯刚度低，因此，通常体积大，对地基承载力和变形要求高，因此在土基上不能设计成高度大的挡土结构。近年来，由于环保要求不断提高，开山挖石受到越来越严格的控制，使干砌或浆石挡土墙造价不断增加。本文介绍一种刚开始使用的以预制混凝土块为建筑材料的新型挡土结构，我们将其命名为自嵌式景观挡土结构。该结构与传统的干砌或浆石重力式挡土墙、浇混凝土挡土墙等结构相比具有如下优点：挡土结构本身重量轻。通过在预制混凝土块中留孔等方法，使块体的表观重度控制在18-20kN/m3，比岩石和现浇混凝土的重度低。块体间具有相互咬合连接。预制块间通过台阶、榫接等方式相互咬合，具有锁定作用，增加了接触面的剪切强度，从而提高了承担土压力的能力。与墙后填土形成整体。通过墙体和墙后填土中分层铺设土工格栅，使与墙后填土形成整体结构，改善了挡土结构受力特性。外观劈裂面为粗糙的花岗岩景观形态，色调可以根据工程整体自然环境效果调配，具有几十种颜色供设计人员选择。颜色为自然岩石粉调和而成，具有抗风化能力强，在设计寿命期限内不腿色的特点。施工速度快，质量控制和检测系统完善。2挡土结构的形态自嵌式挡土结构的单块形状和建成后的挡土结构外观形态如图1所示。3挡土结构设计自嵌式挡土结构设计目前国内没有合适的规范遵循，其中安全系数可以遵守重力式挡土结构规范的规定。挡土结构计算包括如下几个方面的内容：3.1地基承载力校验自嵌式挡土结构能够在承载力较低的地基上施工，由于整个结构具有较好的对地基变形的适应能力，使得该结构形式的挡土结构在地基出现较大不均匀沉降时仍能保持稳定。图2所示的挡土结构剖面是自嵌式挡土结构的典型形态，墙面倾斜角可以在10.60到180的范围内调整。因为的表观重度为19～20kN/m3，基本与填土的重度一致，因此没有必要单独校核墙基的承载力，只需要将挡土结构与墙后填土一起考虑。按照地基设计规范[1]，挡土高度应该限制在如下范围内：（1）娃式中：寇－挡土墙出后填土高福度；炕－地基承套载力设计闻值；牢－填土重酸度，一般去取收20跌kN/m役3澡。图1图1自嵌式挡土结构的单块形状和建成后的挡土结构外观形态坏3.2猛整体抗滑丢稳定性校泪验吐抛赤对于多图傍2埋所示挡土挂结构形态乏，由于填镜土中的土揪工格栅抗娱拉作用，拜地基发生兼滑动变形喷时，填土绳内不会出戏现拉裂缝丑，填土的捞抗剪能力顾能够充分剩发挥。整惨体抗滑稳箩定性校验俩可以按照胡加筋土坡族抗滑稳定盼计算迹的凤“李荷兰值法泽”茫进行计算异。整体抗平滑稳定安筑全系数纵计算公式爬如下：巷袖寺大连掏草棕欧（节2嫌）庆式中：朱、仰－第结土条在滑桌面位置的喉土体抗剪猴强度指标秘；啦－第妹土条单位女长度的重垦量；趣－第秩土条滑面江中点的切凉线与水平凉线的夹角葛；粗－穿过第谣土条滑面棋位置的土状工格栅的辰拉力，一绝般可取海；钱－土工格森栅的抗拉吵强度。伟块腊按照挡土迷结构设计辈规范要求帝：奖。图2典型的自嵌式挡土结构剖面图图2典型的自嵌式挡土结构剖面图润3广.3窝挡土结构园整体抗剪回破坏校核嚷腐裁挡土结构蜜在土压力矩作用下，罚是否会在娃挡土墙底键面位置发滥生剪切破劫坏需要校厅核。由于宴土工格栅祝的加筋作径用，使挡纷土结构与塘土工格栅蝶的加筋区仅形成一个枪整体，只拒有挡土结汁构与土工殃格栅的加引筋区同时途发生剪切促破坏时才鹅可能使挡当土结构发匪生整体剪岭切破坏。虽挡土结构芒整体抗剪恳破坏安全升系数如下井：办痒意女遇疾堵依凯流贿（阴2室）义式中：咽－填土重莲度，一般溪取畜20欣kN/m映3饭；辆－填土高擦度；沃－挡土结礼构傍+夕土工格栅偷的宽度；肥－挡土结馅构底面高之程位置挡骆土结战构扩+塌土工格栅盈范围内土坦体平均内悔摩擦角；袍－土工格宪栅末端位仰置在挡土寒结构高度秒范围内的西主动土压旁力，可以惭用朗肯土剪压力理论脏或库仑土虽压力理论殊计算。厦3.4浮土工格栅受的设计术律菠自嵌式挡偶土结构中四，土工格躁栅对结构休稳定起关础键作用，缺首先由土化工格栅把要挡土砌体界与墙后填凝土连成整袖体，约束意填土变形棍，增加了谋填土的强箱度；其次御挡土砌体正的土压力衔通过土工材格栅蹦传递给填是土，从而拣保持砌体着结构稳定泊。设计中怨，砌体结廊构稳定校悉核计算方洗法如下：液每层土工腿格栅可能巧提供的拉滨力精：（3）锯式中：仗－土工格闯栅的抗拉狂强度；维－安全系僻数，按照桥规智范饿[2堤]寻，一般取竿；恭－土工格袄栅与挡土与间的有效串摩阻力。宇按照本公伤司的测试间成果，稿可用下式朗表示：愿辞（叫kN拣/帽m窄）属敏默柔室蹈那恐父欧甚（另4刺）纽式中：看－土工格姜栅与间的届摩擦角，眉试验结果茫：搜～写；抽－土工格训栅与间的丢咬合力，怠试验结果馅：森～赛kN狂/怖m算。业－第耻层以上的伶重量产生清的法向力矿，可近似炎按照似图召2舰所示的三猫角形期mnc揭或梯形山mneg绿的重量计沟算。境对于自嵌扛式挡土结喊构，魔在梢～胆kN泛/霞m设的范围。借因此，为岔了充分发损挥土工格谷栅的作用身，工程上姻最好选用御抗拉强度五～派kN像/诚m为的土工格罗栅。壤结构的稳松定性：迈结构的稳预定性校验诞需要在榆图菠2肉所示结构并上，任选慰一层层面另mn忠，校验其纳力的平衡箩和力矩平得衡：捐力平衡条役件：矛交需千咸妈泉淋远轻(证5)肃式中：第－巷mn踩面以上脱葵离体范围住内土工格乏栅拉力总湾和；搅－宿mn换面以上部录分的主动只土压力，证可以用朗战肯土压力咸理论或库笛仑土压力钻理论计算后；嘉－苦mn睁面上抵抗扣剪切破坏盯的力，可吊以用下式纳计算：胁酿佣暑（湾6企）袋镇潮其中：障－由挡土誓块后缘提微供的抗剪达断力，一页般懂～衣；革－挡土块粘接触面间小的摩擦系壶数，一般熟～包；坡－职mn谨面上的重爹量产生的锣法向力，序可近似按从照带图柔2算所示的烈mn懂面以上的雹三角形同mnc告或梯形筹mneg葱的重量计诚算。俭力矩平衡序条件：肌势芒可由竹图贞2驾的非mn铸面以上任疏意一点取案力矩平衡浊条件，使播满足优。弓4衬偷主要结论扶4.1宣自嵌式景露观挡土结驳构外观漂呈亮，与环诸境协调性货好；吩4.2亩自嵌式景