挡土墙工程施工技术成果

知识点:了解挡土墙工程的基础知识,掌握挡土墙工程施工的工艺流程和验收标准。

能力点:能根据施工图进行挡土墙工程施工、管理与验收。

任务描述

图3.1　某园林挡土墙实景

挡土墙是用来支承路基填土或山坡土体,防止填土或土体变形失稳的一种构造物。在路基工程中,挡土墙可用以稳定路堤和路堑边坡,减少土石方工程量和占地面积,防止水流冲刷路基,此外,挡土墙还经常用于整治坍方、滑坡等路基病害。

某公园在地面坡度较大处,为防止土体滑坡和坍方,建造挡土墙(图3.1)。根据挡土墙结构设计要求,正确进行石砌筑挡土墙施工。能正确进行挡土墙排水处理,选择并运用墙体砌筑材料,完成挡土墙的施工。

任务分析

挡土墙类型的划分方法较多,除按挡土墙设置位置划分外,还可按结构形式、建筑材料、施工方法及所处环境条件等进行划分。如按建筑材料可分为砖、石、混凝土及钢筋混凝土挡土墙等。本任务以石砌筑倾斜式挡土墙为例,其施工步骤为:定点放线→基槽开挖→基础砌筑→墙身砌筑→压顶处理→墙面装饰。具体应解决好以下几个问题:

①正确认识挡土墙工程施工图,准确把握设计人员的设计意图。

②能够利用挡土墙施工的知识编制切实可行的挡土墙工程施工组织方案。

③能够根据挡土墙工程的特点,进行有效的施工现场管理、指导工作。

④做好挡土墙工程的成品修整和保护工作。

⑤做好挡土墙工程竣工验收的准备工作。

任务咨询

一、常用砌筑材料

1)普通砖

(1)实心黏土砖(砖) 它是以黏土为主要原料,经搅拌成可塑状,用机械挤压成砖坯,经风干后入窑煅烧而成(图3.2)。标准砖规格为240 mm×115 mm×53 mm。砖按生产方法分为手工砖和机制砖,按颜色可分为红砖和青砖。一般青砖较红砖结实,耐碱、耐久性好。砖的强度等级一般为MU10 和MU7.5。

(2)其他类砖 它们是利用工业废料加工而成的,如煤矸石砖、粉煤灰砖(图3.3)、炉渣砖等。优点是化废为宝、节约土地资源、节约能源。其强度等级为MU7.5～MU15,规格同标准砖。煤矸石砖多用于挡土墙、花坛等墙体的砌筑。

图3.2　黏土砖图片

图3.3　粉煤灰砖图片

2)石材

(1)毛石 毛石是由人工利用撬凿法与爆破法开采出来的不规则石块(图3.4)。由于岩石具有层理结构,开采时往往可获得相对平整和基本平行的两个面。

图3.4　毛石图片

图3.5　料石图片

(2)料石(条石) 料石是由人工或机械开采的较规则的六面体石块,经人工略加凿琢而成(图3.5)。依其表面加工的平整程度分为毛料石、粗料石和细料石。

①毛料:石其表面稍加修整,厚度不小于20 cm,长度为厚度的1.5～3 倍。

②粗料石:其表面凸凹深度要求不大于2 cm,厚度与宽度均不小于20 cm,长度不大于厚度的3 倍。

③细料石:其须细加工,表面凸凹深度要求不大于0.2 cm,其余同粗料石。

石材的强度等级有:MU200、MU150、MU100、MU80、MU60、MU50 等。

3)砂浆

(1)组成砂浆材料

①水泥:其为粉末状物质,加入适量水拌和后,可由塑性浆状体逐渐变成坚硬的石状体,是一种水硬性无机胶凝材料。常用水泥有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥。

②石灰膏:是用生石灰经水化与网滤在沉淀池中沉淀熟化、贮存后而成。脱水硬化的石灰膏严禁使用。

③砂:是指粒径在5 mm 以下的石质颗粒。按砂的平均粒径一般分为粗砂、中砂、细砂、特细砂4 类,见表3.1。

表3.1　砂的分类

④微沫剂:是一种憎水性的有机表面活性物质,它能增加水泥的分散性。

⑤防水剂:是与水泥结合形成的不溶性材料,具有填充堵塞砂浆间隙的作用。

⑥食盐:用于砌筑砂浆中,起抗冻剂的作用。

⑦水。

(2)砂浆的类型 砂浆是由砂、水泥、石灰膏和外加剂(如微沫剂、防水剂、抗冻剂)加水拌和而成。其强度等级为:M15、M10、M7.5 、M5 、M2.5、M1 和M0.4。

①水泥砂浆:是由水泥和砂子按一定质量比配制搅拌而成。主要用在受湿度影响大的墙体、基础等部位。

②混合砂浆:是由水泥、石灰膏、砂子按一定质量比配制搅拌而成。主要用在地面上墙体的砌筑。

③石灰砂浆:是由石灰膏和砂子按一定质量比配制而成。强度较低,主要作为临时性建筑使用。

④防水砂浆:是在体积比为1∶3的水泥砂浆中,掺入水泥质量3%～5%的防水剂搅拌而成。主要用于防潮层。

⑤勾缝砂浆:将水泥和细砂以1∶1的体积比拌制而成。主要用于清水墙面的勾缝。

4)混凝土

(1)普通混凝土(混凝土) 它是将水泥、砂、卵石或碎石及水按适当比例,经混合搅拌,硬化成型的一种人工石材。

(2)钢筋混凝土 它是在混凝土配比材料的基础上,加入一些抗拉钢筋(ϕ6～ϕ40)或钢丝(ϕ2.5～ϕ5),再经过一段时间养护,达到一定强度要求而成的。

混凝土强度等级有12 级,分别是C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55和C60。

二、挡土墙断面结构

(1)重力式挡土墙 重力式挡土墙是借助于墙体的自重来维持土坡的稳定,常用砖、毛石及混凝土筑成,是园林中常用的一种类型。用混凝土砌筑时,要求墙顶宽度至少为20 cm,以便灌浇和捣实。重力式挡土墙断面形式有3 种(图3.6)。

①直立式:直立式挡土墙是墙面基本与水平面垂直,墙面倾斜坡度控制在10∶0.2～10∶1的挡土墙。由于承受墙背的水平压力大,挡土墙高度在几十厘米到2 m 为宜。

②倾斜式:倾斜式挡土墙是墙背向土体倾斜,倾斜坡度在20°左右的挡土墙。由于水平压力减小,加之墙背与土层密贴,减少了挖方和回填土数量,适于中等高度的挡土墙。

③台阶式:台阶式挡土墙是将墙背做成台阶,以适应不同土层深度土压和利用土的垂直压力来增加稳定性,适于较高的挡土墙。

图3.6　重力式挡土墙

图3.7　悬臂式挡土墙

(2)半重力式挡土墙 半重力式挡土墙是在墙体中加入少量钢筋,起加固作用,其他同重力式挡土墙。

(3)悬臂式挡土墙 悬臂式挡土墙为钢筋混凝土结构,常做成倒“T”形或“L”形,高度在7～9 m时较为经济。悬臂的底脚可伸入墙内,或伸出墙外,或两侧都伸出。如底脚伸入墙内侧,它处于所支撑的土壤下面,可利用土体的压力,使墙体自重增加。底脚伸出墙外时,施工较方便,但要做成稳重的底脚。其断面参考比例见图3.7。

三、挡土墙排水处理

(1)截水明沟排水 在大片景区和游人较少的地带,根据不同地势和汇水量,设置一道或几道平行于挡土墙的明沟(图3.8),利用明沟纵坡排除降水和地表径流,减少墙后地面渗水。

(2)地面封闭处理 在墙后地面上,根据各种填土和使用情况,在土壤渗透性较大地段,采取相应地面封闭处理来减少地面渗水。如作20～30 cm厚夯实黏土层或种植草皮封闭,也可用混凝土或毛石封闭。

(3)设置泄水孔 在墙身水平方向每隔2～4 m 及竖向每隔1～2 m 设泄水孔。每层泄水孔要交错设置。泄水孔在石砌墙身中的宽度为2～4 cm,高度为10～20 cm。混凝土墙身可留直径为5～10 cm的圆孔(PVC 管)排水。

(4)暗沟排水 有的地段为了挡土墙的美观,要求不允许在墙身上设置泄水孔,这时可在墙背面刷防水砂浆或填一层不小于50 cm厚的黏土隔水层,还需设毛石盲沟,并设置平行于挡土墙的暗沟(图3.9),以引导墙后积水并与暗管相连。

图3.8　墙后土坡排水明沟

图3.9　墙后排水盲沟与暗沟

任务实施

石砌筑倾斜式挡土墙施工见图3.10。(www.xing528.com)

图3.10　挡土墙施工图

一、定点放线

清理施工现场,确定挡土墙的平面位置。用经纬仪和钢尺找出基础轴线的位置,在两侧各加宽20 cm放线,基础轴线位置允许偏差为20 mm。

二、基槽开挖

基槽开挖完成后,将素土夯实,在基槽底部铺一层14～15 cm的灰土加固。灰土配比为:石灰与中性黏土之比为3∶7。

三、基础砌筑

基础砌筑时,基础第一层石块应坐浆,即在开始砌筑前先铺砂浆(M7.5 水泥砂浆)30～50 mm,然后选用较大较整齐的石块,大面朝下,放稳放平。从第二层开始,应分层卧砌,并应按上下错缝,内外搭接,不得采用外面侧立石块中间填心的砌法。

基础的最上一层,宜选用较大的条石砌筑。基础灰缝厚度在20～30 mm。

四、墙身砌筑

(1)砌筑顺序 采用分层砌筑,顺序是先角石,后边石或面石,最后才填心石。

(2)砌筑方法 用M5 水泥砂浆砌石块。每砌一石块时,均应先铺底浆,再放石块,经左右轻轻揉动几下后,再轻击石块,使灰缝砂浆被压实。在已砌筑好的石块侧面安砌时,应在相邻侧面先抹砂浆再砌石,并向下及侧面用力挤压砂浆,使灰缝挤实,砌体被贴紧。

每层石块应高度一致,每砌高0.7～1.2 m 找平一次。砌筑石块,错缝应按规定排列,同一层中用一丁一顺或一层丁石一层顺石。灰缝宽度宜为20～30 mm。砌筑填心石,灰缝应彼此错开,水平缝不得大于30 mm,垂直灰缝不得大于40 mm,个别空隙较大的,应在砂浆中用挤浆填塞小石块。

每隔10～25 cm设置伸缩缝,缝宽3 cm,用板条、沥青、石棉绳、止水带等材料填充,填充时略低于砌石墙面,缝隙用水泥砂浆勾满。

(3)排水处理 砌筑墙身时按设计要求预留泄水孔,位置符合设计要求。泄水孔与土体间铺设长宽各为300 mm、厚200 mm 的卵石或碎石作疏水层。在墙后坡上适当位置设置一道平行于挡土墙的明沟。

五、压顶处理

墙顶可选花岗岩条石作压顶,条石宽度为300 mm,厚度为80 mm。墙顶用1∶3水泥砂浆抹面厚20 mm。挡土墙内侧回填土必须分层夯填,分层松土厚度应为300 mm。墙顶土面应有适当坡度使流水流向挡土墙外侧面。

六、墙面装饰

墙面装饰主要是对墙面进行勾缝处理。挡土墙设计无特殊要求时,勾缝宜采用凸缝或平缝。勾缝前,应先清理缝槽,用水冲洗湿润;勾缝时,可用1∶2的水泥砂浆,将砂浆嵌入砌缝内约2 cm;勾缝后,应保持砌后的自然缝,不应有瞎缝、丢缝、裂纹和黏结不牢等现象出现。

任务考核

巩固训练

在大学校园某一坡地边缘,如有土山的,在其坡下某一地段,以砖或毛石作材料,砌筑高100～150 cm,长200 cm,底宽40 cm,顶宽35 cm的直立式挡土墙。让学生参加挡土墙的施工并完成任务。

一、材料及用具

直立式挡土墙施工图、砖或毛石、条石、白灰、水泥、中砂、ϕ100PVC 管、夯、撬杠、手锤、镐、铁锹、水平尺、钢卷尺等。

二、组织实施

①将学生分成4 个小组,以小组为单位进行挡土墙施工;

②按下列施工步骤完成施工任务:

基槽开挖→基础砌筑→墙身砌筑→压顶处理→墙面装饰。

三、训练成果

①每人交一份训练报告,并参照上述任务考核进行评分;

②根据直立式挡土墙结构设计要求,完成施工。

拓展提高

常见挡土墙构造与施工

一、石砌重力式挡土墙

1)石砌重力式挡土墙的构造

石砌重力式挡土墙,一般由墙身、基础、排水设施和沉降缝等几部分组成。

2)石砌重力式挡土墙施工

(1)材料要求

①片石:应经过挑选,质地均匀,无裂缝,不易风化。抗压强度不低于25 MPa。

②砂浆:砂浆一般用水泥、砂和水拌和而成,也可用水泥、石灰、砂与水拌和,或石灰、砂与水拌和而成。

(2)准备工作 浆砌前应做好一切准备工作,包括工具配备;按设计图纸检查和处理基底;放线;安放脚手架、跳板等施工设施;清除砌石上的尘土、泥垢等。

(3)砌筑顺序 以分层进行为原则。底层极为重要,它是以上各层的基石,若底层质量不符合要求,则要影响以上各层。较长的砌体除分层外,还应分段砌筑。

(4)砌筑工艺 浆砌原理是利用砂浆胶结片石,使之成为整体而组成人工构筑物,常用坐浆法和挤浆法等。

(5)砌筑要求 砌体外圈定位行列与转角石应选择表面较平、尺寸较大的石块,浆砌时,长短相间并与里层石块咬紧,上下层竖缝错开,缝宽不大于3 cm,分层砌筑应将大块石料用于下层,每处石块形状及尺寸应合适。竖缝较宽者可塞以小石子,但不能在石下用高于砂浆层的小石块支垫。排列时,应将石块交错,坐实挤紧,尖锐凸出部分应敲除。

3)质量要求

①石料规格应符合有关规定。

②地基必须满足设计要求。

③砂浆或混凝土的配合比符合试验规定。混凝土表面的蜂窝麻面不得超过该面面积的0.5%,深度不超过10 mm。

④砌石分层错缝。浆砌时坐浆挤紧,嵌填饱满密实,不得有空洞;干砌时不得松动、叠砌和浮塞。

⑤墙背填料符合设计和施工规范要求。

⑥沉降缝、泄水孔数量应符合设计要求。沉降缝整齐垂直,上下贯通。泄水孔坡度向外,无堵塞现象。

⑦砌体坚实牢固,勾缝平顺,无脱落现象。

二、薄壁式挡土墙施工

1)薄壁式挡土墙的构造

薄壁式挡土墙是钢筋混凝土结构,属轻型挡土墙,包括悬臂式和扶壁式两种形式。

2)扶壁式、悬臂式挡土墙施工要点

(1)测量放线 严格按道路施工中线、高程点控制挡土墙的平面位置和纵断高程。

(2)基槽开挖 挡土墙基槽开挖,不得扰动基底原状土,如有超挖,应回填原状,并按道路基实标准夯实。

(3)支安模板 挡土墙基础模板在垫层(找平层)上支安模板,必须牢固,不得松动、跑模、下沉。

(4)挡土墙钢筋成型 钢筋表面应清洁,不得有锈皮、油渍、油漆等污垢。钢筋必须调直,调直后的钢筋表面不得有使钢筋截面积减少的伤痕。

(5)浇筑挡土墙混凝土基础 混凝土配合比应符合设计强度要求。混凝土要振捣密实,杯槽部位更应加强加细振捣。预埋件按设计位置与基础钢筋焊牢,以免振捣混凝土时发生变形和位移。

(6)挡土墙板安装 当基础混凝土强度达到设计强度标准的75%后,方可安装挡土墙板。符合设计强度要求(强度达到设计强度标准值100%),外观没有缺楞、掉角、裂缝的墙板,方可安装。

(7)浇注挡土墙墙顶混凝土 测量人员按道修纵断高程控制模板高程。模板内侧压紧薄泡沫塑料条,严禁跑浆。

(8)墙帽与护栏安装 墙顶帽石坐浆饱满,安装牢固。护栏与帽石联结稳固,防锈漆涂刷均匀,颜色一致。

三、加筋土挡土墙施工

1)加筋土挡土墙构造

加筋土挡土墙由面板、拉筋、填料及基础4 个部分组成。

2)加筋土挡土墙施工

(1)基底处理 基底土要求反复碾压达到95%的密实度。如因基底土质不良无法满足密实度要求,则必须进行处理。

(2)基础浇筑 按照测量放线的位置安装基础模板,现浇混凝土基础一般为C20 混凝土。

(3)预制墙面板 预制墙面板采用专用钢模板。模板要求有足够的刚度和强度,几何尺寸误差应控制在0～2 mm。

(4)安装墙板 当挡土墙的基础混凝土强度达到70%以上时,即可安装第一层墙板。

(5)调整墙板 墙板安装就位后,应进行适当调整使其竖向应符合设计边坡要求,横向应使每层墙板均在同一水平线上。

(6)铺设拉筋 待填土达到一定位置时,即可铺设第一层拉筋,拉筋铺设时应水平散开成扇形,筋条之间不要重叠以防减少拉筋与填料之间的摩擦力。

(7)填土碾压 每层筋条的填料一般分两层填铺,用平地机整平,每次松铺厚度一般为20～30 cm,碾压后的密实度要求达到95%,按照经验,距离墙板2 m 内的填土采用1.5 t 小型压路机碾压,2 m 以外用12～15 t 压路机碾压。