擋土牆排水設施

擋土牆排水設施

擋土牆排水設施是指為了疏乾牆后土體水分,防止地面水下滲,防止牆後積水形成靜水壓力,減少寒冷地區回填土的凍脹壓力,消除粘性土填料侵水後的膨脹壓力而設定的排水措施。 擋土牆的排水設施通常內地面排水和牆身排水兩部分組成。 地面排水可設定地面排水溝,引排地面水;夯實回填土頂面和地面鬆土,防止雨水和地面水下滲,必要時可加設鋪砌;對路塹擋土牆牆趾前的邊溝應予以鋪砌加固,以防止邊溝水滲入基礎。

結構組成

擋土牆的排水處理是否得當,直接影響到擋土牆的安全及使用效果。因此,擋土牆應設定排水設施,以疏乾牆後坡料中的水分,防止地表水下滲造成牆後積水,從而使牆身免受額外的靜水壓力;消除粘性土填料因含水量增加產生的膨脹壓力;減少季節性冰凍地區填料的凍脹壓力。

擋土牆的排水設施通常內地面排水和牆身排水兩部分組成。

擋土牆排水設施 擋土牆排水設施

地面排水可設定地面排水溝,引排地面水;夯實回填土頂面和地面鬆土,防止雨水和地面水下滲,必要時可加設鋪砌;對路塹擋土牆牆趾前的邊溝應予以鋪砌加固,以防止邊溝水滲入基礎。

牆身排水主要是為了迅速排除牆後積水。漿砌擋土牆應根據滲水量在牆身的適當高度處布置泄水孔。如圖所示。泄水孔尺寸可視泄水量大小分別採用5cm×10cm、10cm×10cm、15cm×20cm的方孔,或直徑5~10cm的圓孔。泄水孔間距一般為2~3M,上下交錯設定。最下排泄水孔的底部應高出牆趾前地面0.3m;

當為路塹牆時,出水口應高出邊溝水位0.3m:若為浸水擋土牆.則應高出常水位以上0.3m,以避免牆外水流倒灌。為防止水分滲入地基,在最下一排泄水孔的底部應設定30cm厚的粘土隔水層。在泄水孔進口處應設定粗粒料反濾層,以避免堵塞孔道。當牆背填土透水性不良或有凍脹可能時,應在牆後最低一排泄水孔到牆頂0.5m之間設定厚度不小於0.3m的砂、卵石排水層或採用土工布。乾砌擋土牆圍牆身透水可不設泄水孔。

作用

擋土牆是用來支撐天然或人工填土邊坡以保持土體穩定的建築物。在公路、鐵路工程中,它廣泛套用於支撐路堤或路塹、隧道洞口、橋樑兩端及河流岸壁等。為了疏乾牆后土體水分,防止地面水下滲,防止牆後積水形成靜水壓力,減少寒冷地區回填土的凍脹壓力,消除粘性土填料侵水後的膨脹壓力,擋土牆應設定排水措施1目前,擋土牆排水普遍採用泄水孔加碎石反濾層排水,但此種方式排水在實際工程中存在一些問題。

施工工藝

1、漿砌片石擋土牆施工

①選用石質堅固、結構密實、色澤均勻、不易風化,無裂紋的硬質石料。石料強度試驗要符合規範規定。

②石料不得帶有妨礙砂漿正常粘結的泥土、油漬或其他物質。

③片石要求中部厚度不小於15cm,寬度和長度不得小於厚度的1.5倍。用作鑲面的片石,要選擇表面平整、尺寸較大者,並加以修整。

④砌築用的水泥砂漿採用砂漿攪拌機拌和,用斗車運至作業面,保證砂漿在終凝前用完,如果在運輸過程中出現泌水現象,應重新拌和後方可使用。

砌築用石料必須符合設計及規範要求,厚度不得小於15厘米,卵形和薄片者不得使用。用作鑲面的片石,選擇表面較平整、並經過修鑿處理後方可使用。

勾縫及抹面所採用的砂漿必須符合設計要求,有勾縫的部位,在進行砌築時預留2厘米深的凹槽,備勾縫用,勾縫形式採用凹縫。

⑤砌體完成後應灑水養生,保證砌體強度,防止砌體開裂。

⑥漿砌片石擋土牆施工前對其位置、原地面線進行複測,做好場地排水設施。核實圖紙的形態尺寸和基礎標高是否符合實際。

⑦牆後填料及時分層填築,當砌體砂漿強度達到70%以上時,及時逐層回填夯壓。

⑧擋土牆分段砌築,每隔10~15m或地質變化處設伸縮縫或沉降縫。按圖紙設計要求施作泄水孔。

⑨擋牆牆趾處地面有縱坡時,擋牆基底按設計要求分段做成水平台階。

⑩砌築第一層基礎時,如基底為土質,直接坐漿砌築;如基底為岩石時,先將其表面清洗、濕潤再坐漿砌築。

外圈定位行列及轉角石,選擇形態較方正、尺寸較大的片石,並長短相間地與裡層砌塊咬接。較大的砌塊放置於下層,安砌時選取形狀及尺寸較為合適的砌塊,敲除尖銳突出部分,豎縫較寬時,在砂漿中塞以小石塊,不得在石塊下面用高於砂漿砌縫的小石片支墊。砌縫的寬度一般不大於4cm。

2、漿砌片石護面牆施工

①護面牆的基礎設定在穩定的地基上,如地基承載力不足,按圖紙和監理工程師的要求採用適當的加固措施。

②護面牆的牆底按所示坡度做成向內的斜坡。

③護面牆的砌築、泄水孔、砂礫墊層、反濾層、粘土不透水層、勾縫、沉降縫按規範要求施作。

④護面牆的大部背必須與牆後的土基坡面密貼。

3、漿砌片石護坡、錐坡、護腳施工

①漿砌片石護坡(錐坡)的坡腳按圖紙的深度嵌入基槽,坡腳與護腳或砌石基礎相接時,將相接的基面打毛並坐以砂漿。

②砌石自下而上逐層進行,不得大石平鋪,石塊彼此交錯搭接不得鬆動,所有孔隙用碎石、砂漿填塞。

③護坡(錐坡)砌體較長時分段砌築,每隔10~15m設一道伸縮縫,在

基底土質變化處設沉降縫,護坡下部設排水孔,並設定反濾層。 ④護坡(錐坡)底坡面夯填密實,坡度要符合設計要求。

⑤砌體的外露面和坡頂、邊口,選用較大較平整的石塊並且鑿面。

4、漿砌片石或磚骨架植草護坡施工

①漿砌片石或磚骨架必須待路基坡面沉降穩定後進行施工,首先由測量人員按圖紙要求在已整平的邊坡上放線。

②片石由下而上垂直坡面栽砌成折型或拱形骨架,砌體要穩定、密實,並按圖紙要求嵌入坡面,並能發揮分格截水作用。

③按圖紙要求進行選用草皮或草籽,草皮在格中從下向上逐排錯縫鋪設緊密,並用木樁或竹樁固定於邊坡上。

④草皮在運輸過程中用濕麻袋覆蓋,以防太陽、大風和惡劣天氣的損害;對新植的草皮灑水養護。

5、坡面植物防護

①種草坡面防護:草籽撒布均勻。在土質邊坡上種草,土表面事先耙松。在不利於植物生長的土壤上,首先在坡上鋪一層厚度為5~10cm的種植土,當坡面較陡時,將邊坡挖成台階,再鋪新土,種植植物。

②鋪草皮坡面防護:草皮尺寸不小於20cm×20cm。滿鋪草皮時,從坡腳向上逐排錯縫鋪設,用木樁或竹樁釘固定於邊坡上。

③鋪草皮要求滿鋪,每塊草皮要釘上竹釘,草皮下鋪一層8~10cm厚的肥土,並要經常灑水養護。

6、邊溝、截水溝、排水溝施工

①邊溝、截水溝、排水溝的位置、斷面尺寸按圖紙要求進行開挖,特殊地段加大開挖深度和寬度。平曲線處的邊溝溝底縱坡與曲線前後溝底相銜接,削除溝底積水或外溢現象發生。路塹和路堤交接處,邊溝平順引向路堤兩側的自然溝、排水溝,勿使路基附近積水及沖刷路堤。

②截水溝在匯水面積較大的斜坡上,如有地面水流向路基時,應在距路塹上邊沿至少5m的處設定截水溝。有棄土堆時,截水溝改在棄土堆上方。棄土堆坡腳與截水溝邊緣留不小於1m的距離。截水溝的縱坡不小於0.2%。截水溝挖出的土,可在路塹與截水溝之間填築平台,台頂做成2%的向水溝傾斜的坡度,土台腳離路塹上邊緣不得小於1m。

③排水溝挖出的土,可在排水溝處牆與公路用地界線間填築平台,但平台不許高出排水溝的牆頂。

施工注意事項

(1)牆基礎直接置於天然地基上時,經工程師檢驗同意後,方可開始砌築。當有滲透水時,必須及時排除,以免基礎在砂漿初凝前遭水侵害。

(2)牆基礎這軟弱土層,不能保證圖紙要求的強度時,經工程師批准,採用加寬基礎或其它措施。浸水或近河路基的擋土牆基礎的設定深度,一般在沖刷線以下不小於0.5m。

(3)當牆基礎設定在岩石的橫坡上時,清除表面風化層,並做成台階形,台階的高寬比不得大於2∶1,台階寬度不小於0.5m。

(4)沿牆長度方向地面有縱坡時,應沿縱向做成台階。

(5)砌築基礎的第一層時,當基底為基岩或砼基礎時,應將表面加以清掃和濕潤,坐漿砌築。砌築工作中斷後,再進行砌築時,應將砌層表面加以清掃和濕潤。

(6)砌體應分層座漿砌築,砌築上層時,不得振動下層。不得在已砌好的砌體上拋擲、滾動、翻轉和敲擊石塊,砌體砌築完成後,進行勾縫,勾縫平順。

(7)砌體應砌成直線,每層大致找平,底層和基層套用較大的精選石塊,所有層次的鋪砌都應使承重面和石塊的的天然面層平行。

(8)牆基的開挖和回填應符合圖紙和規範中挖基的要求。

(9)牆體的沉降縫、伸縮縫、防水層、泄水孔,應符合圖紙規定或工程師的指示設定。

(10)漿砌片石嚴格按照砌石規範的有關要求施工。鑲面石應丁順相間或二順一丁排列,砌縫寬度不大於30mm,上下層豎縫錯開距離不小於80mm。

存在問題

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(1)路堤和路塹的砌石擋土牆泄水孔、坡麵漿砌石護坡泄水孔有許多都不導水,而周邊的砌石縫有水滲出,見右圖。有些泄水孔出現裡面有水而流不出水的情況,在重新設定泄水孔後,就可見到泄水孔有水流出。

施工觀察研究結果表明,漿砌石護坡或砌石擋土牆如果不採用特殊措施施工,就很難保證排水孔質量。一是排水孔容易被砌石砂漿堵塞;二是容易產生反傾向泄水孔;三是由於砌石砂漿不飽滿而導致進入泄水孔內的水,流進砌石塊間的縫隙;四是甚至出現假孔(只在牆面有個孔口,而牆體中卻沒有孔槽)。

(2)在有流水處進行擋土牆施工時,在砂漿未固結前,水流會沖刷擋土牆的砂漿,帶走水泥漿,導致施工出水處的砂漿強度不足。

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(3)泄水孔的進水口反濾設定問題。按《公路排水設計規範》(JTJ018-97)的規定,在泄水孔進水口處50cm範圍內應採用具有反濾作用的粒料覆蓋1但在施工中,大多沒有設定反濾料或反濾料的粒徑大, 造成滲流破壞。泄水孔進水口反濾設定問題主要有!反濾料採用碎石,根本起不到反濾作用;為了偷工減料,不設定反濾結構;此外,反濾設計理論依據不足,反濾料的粒徑偏大,級配、厚度等大多沒有具體要求,對什麼路基填土應採用什麼粒徑的填料沒有規定,施工中隨意性大,以致經常在泄水孔產生滲流破壞,見右圖。

(4)支擋結構物伸縮縫的封縫問題.在旱地的路堤擋土牆、挖方邊坡處擋土牆的沉降縫,一般都要求封縫,但這些沉降縫由於沒有水源,一般不會進水,反而可用作排水,見右圖。為此,旱地處的路堤擋土牆、挖方邊坡處擋土牆的沉降縫可不進行封縫,既可簡化施工程式、節約費用,又可用作排水通道,以提高路堤、邊坡的穩定性,但需要設定反濾結構。

改善措施

1、保證擋土牆泄水孔的施工質量

為了保證砌石擋土牆泄水孔的施工質量(平、直、外傾、不堵塞、不漏水),可以採用如下幾種施工方法。

(1)當擋土牆砌築到設計泄水孔的位置時,先砌築形成斷面為5cm×5cm~10cm×10cm、向外傾斜3%~5%的溝槽,並用砂漿抹平、抹直。為了防止泄水孔上部擋土牆施工時砂漿掉入預留的溝槽,在溝槽上面用水泥包裝袋或塑膠布蓋住溝槽後,繼續上部的擋土牆砌築。

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(2)當擋土牆砌築到設計泄水孔的位置時,放置外徑為5~10cm的PVC管(或竹筒、木棍、鐵管等),並向外傾斜3%~5%,把PVC管(或竹筒、木棍、鐵管等)周圍的砂漿填滿搗實,然後繼續上部擋牆的砌築。在PVC管(或竹筒、木棍、鐵管等)周圍砂漿凝固之前把PVC管(或竹筒、木棍、鐵管等)拔出,如果是管子不拔出,可作為永久排水設施。要拔出重新使用的管子,應在管子外面抹一層機油或包塑膠薄膜,便於管子與砂漿脫離。

(3)也可以在設定泄水孔的位置,用15cm×15cm~20cm×20cm斷面的無砂混凝土砌築,見右圖。

無砂混凝土砂粒粒徑根據牆背填土的級配、密度等按反濾設計理論確定。

(1)無砂混凝土作反濾層保護無粘性土的設計準則為:

a=D/d≤5~7

式中:管涌土時a取小值,非管涌土時a取大值;D為反濾料的等效粒徑;d為被保護料的控制粒徑。

(2) 無砂混凝土作反濾層保護粘性土的設計準則, 是用骨料粒徑為215~ 510 mm 的無砂混凝土保護粘性土。

(3) 無砂混凝土的骨料, 最好選用水泥混凝土3種常用粒徑的砂石料, 粒徑分別為215~ 510 mm、5~ 10 mm 和10~ 20 mm。

2、改進擋土牆泄水孔反濾結構

現有公路反濾結構尺寸大(進水口附近50 cm範圍) , 擋土牆泄水孔數量又多, 很難保證反濾結構施工到位, 且監督困難。為此, 建議採用如下兩種方法進行反濾結構的施作:

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(1) 在擋土牆泄水孔進水口, 用反濾土工布(無紡土工布或針刺型土工布) 製作成比泄水孔稍大、長5~ 10 cm 的口袋, 在口袋中裝砂形成比泄水孔進水口稍大的砂袋, 在牆背填築之前用砂袋封堵進水口, 即可形成反濾結構[4 ] , 見右圖(a) ;

(2) 用無砂混凝土封堵泄水孔的進水口, 根據不同的牆背填料選擇無砂混凝土的粗骨料粒徑。無砂混凝土須封堵泄水孔進水口的整個斷面, 封堵長度為5~ 10 cm , 見右圖(b)。

以上兩種泄水孔反濾結構的施工, 可以在擋土牆砌築(澆築) 施工完成後、牆背填料鋪筑前一次施工(特別是採用無砂混凝土作反濾結構時) , 也可以在填築每一層填料之前, 施工每一鋪築層高的反濾結構。採用前種施工方法, 方便檢查, 施工效率較高。

3、公路擋土牆沉降縫用作排水通道的處理

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擋土牆的沉降縫, 規範要求都要進行封縫處理,而很多施工單位在施工中都未進行封縫處理。如果在擋土牆施工時, 邊施工邊封縫, 封縫效果較好。等到施工完畢後再進行封縫, 封縫的施工質量很難保證。但施工和運行過程中, 沉降縫會產生變形, 也同樣會漏水。擋土牆要進行排水孔的設定, 也可以利用沉降縫排水。為了處理公路擋土牆牆背填料的排水,在旱地的擋土牆沉降縫, 可以在洪水位30 cm 之上位置的沉降縫不做封縫處理, 僅在其位置之下進行封縫處理。

為了使用擋土牆沉降縫排除牆背填料的滲水,又不發生滲透破壞, 可以在牆背的沉降縫位置, 沿沉降縫鋪設寬30 cm 的反濾土工布, 作為反濾和排水之用, 見圖右。

4、擋土牆排水設施的共用

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擋土牆一般都應設計泄水孔, 以排出施工期雨水、牆台背填土的固結排水以及竣工後的滲水, 也可利用牆台的沉降縫排水, 加速牆台背填料的固結, 減少竣工後沉降。沿河及沿水庫擋土牆的施工, 一般選擇在枯水季節或庫水位較低時施工, 在施工時應在擋土牆的下部預留泄水孔, 沉降縫也應暫時不要封閉, 等到洪水到來之前或庫水位上升之前才封閉, 用以排出牆台背填料施工期間的降雨滲水及其他來水(如填料的固結排水)。高於洪水水位或最高庫水位30 cm 之上的泄水孔和沉降縫不應封堵。

在擋土牆的泄水孔處可以設定種植花草等植物的花台, 一方面可以排水, 另一方面排出的水可澆花草及其他植物, 見右圖。

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