挡土墙排水设施

编辑 锁定 讨论 上传视频
挡土墙排水设施是指为了疏干墙后土体水分,防止地面水下渗,防止墙后积水形成静水压力,减少寒冷地区回填土的冻胀压力,消除粘性土填料侵水后的膨胀压力而设置的排水措施。
挡土墙的排水设施通常内地面排水和墙身排水两部分组成。 地面排水可设置地面排水沟,引排地面水;夯实回填土顶面和地面松土,防止雨水和地面水下渗,必要时可加设铺砌;对路堑挡土墙墙趾前的边沟应予以铺砌加固,以防止边沟水渗入基础。
中文名
挡土墙排水设施
外文名
Retaining wall drainage facilities
学    科
土木工程
作    用
防止地面水下渗等
工    艺
浆砌片石挡土墙施工等
组    成
地面排水和墙身排水

挡土墙排水设施结构组成

编辑
挡土墙的排水处理是否得当,直接影响到挡土墙的安全及使用效果。因此,挡土墙应设置排水设施,以疏干墙后坡料中的水分,防止地表水下渗造成墙后积水,从而使墙身免受额外的静水压力;消除粘性土填料因含水量增加产生的膨胀压力;减少季节性冰冻地区填料的冻胀压力。
挡土墙的排水设施通常内地面排水和墙身排水两部分组成。
地面排水可设置地面排水沟,引排地面水;夯实回填土顶面和地面松土,防止雨水和地面水下渗,必要时可加设铺砌;对路堑挡土墙墙趾前的边沟应予以铺砌加固,以防止边沟水渗入基础。
墙身排水主要是为了迅速排除墙后积水。浆砌挡土墙应根据渗水量在墙身的适当高度处布置泄水孔。如图所示。泄水孔尺寸可视泄水量大小分别采用5cm×10cm、10cm×10cm、15cm×20cm的方孔,或直径5~10cm的圆孔。泄水孔间距一般为2~3M,上下交错设置。最下排泄水孔的底部应高出墙趾前地面0.3m;
当为路堑墙时,出水口应高出边沟水位0.3m:若为浸水挡土墙.则应高出常水位以上0.3m,以避免墙外水流倒灌。为防止水分渗入地基,在最下一排泄水孔的底部应设置30cm厚的粘土隔水层。在泄水孔进口处应设置粗粒料反滤层,以避免堵塞孔道。当墙背填土透水性不良或有冻胀可能时,应在墙后最低一排泄水孔到墙顶0.5m之间设置厚度不小于0.3m的砂、卵石排水层或采用土工布。干砌挡土墙围墙身透水可不设泄水孔。 [1] 

挡土墙排水设施作用

编辑
挡土墙是用来支撑天然或人工填土边坡以保持土体稳定的建筑物。在公路、铁路工程中,它广泛应用于支撑路堤或路堑、隧道洞口、桥梁两端及河流岸壁等。为了疏干墙后土体水分,防止地面水下渗,防止墙后积水形成静水压力,减少寒冷地区回填土的冻胀压力,消除粘性土填料侵水后的膨胀压力,挡土墙应设置排水措施1,挡土墙排水普遍采用泄水孔加碎石反滤层排水,但此种方式排水在实际工程中存在一些问题。 [1] 

挡土墙排水设施施工工艺

编辑
1、浆砌片石挡土墙施工
①选用石质坚固、结构密实、色泽均匀、不易风化,无裂纹的硬质石料。石料强度试验要符合规范规定。
②石料不得带有妨碍砂浆正常粘结的泥土、油渍或其他物质。
③片石要求中部厚度不小于15cm,宽度和长度不得小于厚度的1.5倍。用作镶面的片石,要选择表面平整、尺寸较大者,并加以修整。
④砌筑用的水泥砂浆采用砂浆搅拌机拌和,用斗车运至作业面,保证砂浆在终凝前用完,如果在运输过程中出现泌水现象,应重新拌和后方可使用。
砌筑用石料必须符合设计及规范要求,厚度不得小于15厘米,卵形和薄片者不得使用。用作镶面的片石,选择表面较平整、并经过修凿处理后方可使用。
勾缝及抹面所采用的砂浆必须符合设计要求,有勾缝的部位,在进行砌筑时预留2厘米深的凹槽,备勾缝用,勾缝形式采用凹缝。
⑤砌体完成后应洒水养生,保证砌体强度,防止砌体开裂。
浆砌片石挡土墙施工前对其位置、原地面线进行复测,做好场地排水设施。核实图纸的形态尺寸和基础标高是否符合实际。
⑦墙后填料及时分层填筑,当砌体砂浆强度达到70%以上时,及时逐层回填夯压。
⑧挡土墙分段砌筑,每隔10~15m或地质变化处设伸缩缝或沉降缝。按图纸设计要求施作泄水孔。
⑨挡墙墙趾处地面有纵坡时,挡墙基底按设计要求分段做成水平台阶。
⑩砌筑第一层基础时,如基底为土质,直接坐浆砌筑;如基底为岩石时,先将其表面清洗、湿润再坐浆砌筑。
外圈定位行列及转角石,选择形态较方正、尺寸较大的片石,并长短相间地与里层砌块咬接。较大的砌块放置于下层,安砌时选取形状及尺寸较为合适的砌块,敲除尖锐突出部分,竖缝较宽时,在砂浆中塞以小石块,不得在石块下面用高于砂浆砌缝的小石片支垫。砌缝的宽度一般不大于4cm。
2、浆砌片石护面墙施工
①护面墙的基础设置在稳定的地基上,如地基承载力不足,按图纸和监理工程师的要求采用适当的加固措施。
②护面墙的墙底按所示坡度做成向内的斜坡。
③护面墙的砌筑、泄水孔、砂砾垫层、反滤层、粘土不透水层、勾缝、沉降缝按规范要求施作。
④护面墙的大部背必须与墙后的土基坡面密贴。
3、浆砌片石护坡、锥坡、护脚施工
①浆砌片石护坡(锥坡)的坡脚按图纸的深度嵌入基槽,坡脚与护脚或砌石基础相接时,将相接的基面打毛并坐以砂浆。
②砌石自下而上逐层进行,不得大石平铺,石块彼此交错搭接不得松动,所有孔隙用碎石、砂浆填塞。
③护坡(锥坡)砌体较长时分段砌筑,每隔10~15m设一道伸缩缝,在
基底土质变化处设沉降缝,护坡下部设排水孔,并设置反滤层。 ④护坡(锥坡)底坡面夯填密实,坡度要符合设计要求。
⑤砌体的外露面和坡顶、边口,选用较大较平整的石块并且凿面。
4、浆砌片石或砖骨架植草护坡施工
①浆砌片石或砖骨架必须待路基坡面沉降稳定后进行施工,首先由测量人员按图纸要求在已整平的边坡上放线。
②片石由下而上垂直坡面栽砌成折型或拱形骨架,砌体要稳定、密实,并按图纸要求嵌入坡面,并能发挥分格截水作用。
③按图纸要求进行选用草皮或草籽,草皮在格中从下向上逐排错缝铺设紧密,并用木桩或竹桩固定于边坡上。
④草皮在运输过程中用湿麻袋覆盖,以防太阳、大风和恶劣天气的损害;对新植的草皮洒水养护。
5、坡面植物防护
①种草坡面防护:草籽撒布均匀。在土质边坡上种草,土表面事先耙松。在不利于植物生长的土壤上,首先在坡上铺一层厚度为5~10cm的种植土,当坡面较陡时,将边坡挖成台阶,再铺新土,种植植物。
②铺草皮坡面防护:草皮尺寸不小于20cm×20cm。满铺草皮时,从坡脚向上逐排错缝铺设,用木桩或竹桩钉固定于边坡上。
③铺草皮要求满铺,每块草皮要钉上竹钉,草皮下铺一层8~10cm厚的肥土,并要经常洒水养护。
6、边沟、截水沟、排水沟施工
①边沟、截水沟、排水沟的位置、断面尺寸按图纸要求进行开挖,特殊地段加大开挖深度和宽度。平曲线处的边沟沟底纵坡与曲线前后沟底相衔接,削除沟底积水或外溢现象发生。路堑和路堤交接处,边沟平顺引向路堤两侧的自然沟、排水沟,勿使路基附近积水及冲刷路堤。
②截水沟在汇水面积较大的斜坡上,如有地面水流向路基时,应在距路堑上边沿至少5m的处设置截水沟。有弃土堆时,截水沟改在弃土堆上方。弃土堆坡脚与截水沟边缘留不小于1m的距离。截水沟的纵坡不小于0.2%。截水沟挖出的土,可在路堑与截水沟之间填筑平台,台顶做成2%的向水沟倾斜的坡度,土台脚离路堑上边缘不得小于1m。
③排水沟挖出的土,可在排水沟处墙与公路用地界线间填筑平台,但平台不许高出排水沟的墙顶。 [1] 

挡土墙排水设施施工注意事项

编辑
(1)墙基础直接置于天然地基上时,经工程师检验同意后,方可开始砌筑。当有渗透水时,必须及时排除,以免基础在砂浆初凝前遭水侵害。
(2)墙基础这软弱土层,不能保证图纸要求的强度时,经工程师批准,采用加宽基础或其它措施。浸水或近河路基的挡土墙基础的设置深度,一般在冲刷线以下不小于0.5m。
(3)当墙基础设置在岩石的横坡上时,清除表面风化层,并做成台阶形,台阶的高宽比不得大于2∶1,台阶宽度不小于0.5m。
(4)沿墙长度方向地面有纵坡时,应沿纵向做成台阶。
(5)砌筑基础的第一层时,当基底为基岩或砼基础时,应将表面加以清扫和湿润,坐浆砌筑。砌筑工作中断后,再进行砌筑时,应将砌层表面加以清扫和湿润。
(6)砌体应分层座浆砌筑,砌筑上层时,不得振动下层。不得在已砌好的砌体上抛掷、滚动、翻转和敲击石块,砌体砌筑完成后,进行勾缝,勾缝平顺。
(7)砌体应砌成直线,每层大致找平,底层和基层应用较大的精选石块,所有层次的铺砌都应使承重面和石块的的天然面层平行。
(8)墙基的开挖和回填应符合图纸和规范中挖基的要求。
(9)墙体的沉降缝、伸缩缝、防水层、泄水孔,应符合图纸规定或工程师的指示设置。
(10)浆砌片石严格按照砌石规范的有关要求施工。镶面石应丁顺相间或二顺一丁排列,砌缝宽度不大于30mm,上下层竖缝错开距离不小于80mm。 [2] 

挡土墙排水设施存在问题

编辑
(1)路堤和路堑的砌石挡土墙泄水孔、坡面浆砌石护坡泄水孔有许多都不导水,而周边的砌石缝有水渗出,见右图。有些泄水孔出现里面有水而流不出水的情况,在重新设置泄水孔后,就可见到泄水孔有水流出。
施工观察研究结果表明,浆砌石护坡或砌石挡土墙如果不采用特殊措施施工,就很难保证排水孔质量。一是排水孔容易被砌石砂浆堵塞;二是容易产生反倾向泄水孔;三是由于砌石砂浆不饱满而导致进入泄水孔内的水,流进砌石块间的缝隙;四是甚至出现假孔(只在墙面有个孔口,而墙体中却没有孔槽)。
(2)在有流水处进行挡土墙施工时,在砂浆未固结前,水流会冲刷挡土墙的砂浆,带走水泥浆,导致施工出水处的砂浆强度不足。
(3)泄水孔的进水口反滤设置问题。按《公路排水设计规范》(JTJ018-97)的规定,在泄水孔进水口处50cm范围内应采用具有反滤作用的粒料覆盖1但在施工中,大多没有设置反滤料或反滤料的粒径大, [1]  造成渗流破坏。泄水孔进水口反滤设置问题主要有!反滤料采用碎石,根本起不到反滤作用;为了偷工减料,不设置反滤结构;此外,反滤设计理论依据不足,反滤料的粒径偏大,级配、厚度等大多没有具体要求,对什么路基填土应采用什么粒径的填料没有规定,施工中随意性大,以致经常在泄水孔产生渗流破坏,见右图。
(4)支挡结构物伸缩缝的封缝问题.在旱地的路堤挡土墙、挖方边坡处挡土墙的沉降缝,一般都要求封缝,但这些沉降缝由于没有水源,一般不会进水,反而可用作排水,见右图。为此,旱地处的路堤挡土墙、挖方边坡处挡土墙的沉降缝可不进行封缝,既可简化施工程序、节约费用,又可用作排水通道,以提高路堤、边坡的稳定性,但需要设置反滤结构。 [2] 

挡土墙排水设施改善措施

编辑
1、保证挡土墙泄水孔的施工质量
为了保证砌石挡土墙泄水孔的施工质量(平、直、外倾、不堵塞、不漏水),可以采用如下几种施工方法。
(1)当挡土墙砌筑到设计泄水孔的位置时,先砌筑形成断面为5cm×5cm~10cm×10cm、向外倾斜3%~5%的沟槽,并用砂浆抹平、抹直。为了防止泄水孔上部挡土墙施工时砂浆掉入预留的沟槽,在沟槽上面用水泥包装袋或塑料布盖住沟槽后,继续上部的挡土墙砌筑。
(2)当挡土墙砌筑到设计泄水孔的位置时,放置外径为5~10cm的PVC管(或竹筒、木棍、铁管等),并向外倾斜3%~5%,把PVC管(或竹筒、木棍、铁管等)周围的砂浆填满捣实,然后继续上部挡墙的砌筑。在PVC管(或竹筒、木棍、铁管等)周围砂浆凝固之前把PVC管(或竹筒、木棍、铁管等)拔出,如果是管子不拔出,可作为永久排水设施。要拔出重新使用的管子,应在管子外面抹一层机油或包塑料薄膜,便于管子与砂浆脱离。 [2] 
(3)也可以在设置泄水孔的位置,用15cm×15cm~20cm×20cm断面的无砂混凝土砌筑,见右图。
无砂混凝土砂粒粒径根据墙背填土的级配、密度等按反滤设计理论确定。
(1)无砂混凝土作反滤层保护无粘性土的设计准则为:
a=D20/dk≤5~7
式中:管涌土时a取小值,非管涌土时a取大值;D20为反滤料的等效粒径;dk为被保护料的控制粒径。
(2) 无砂混凝土作反滤层保护粘性土的设计准则, 是用骨料粒径为215~ 510 mm 的无砂混凝土保护粘性土。
(3) 无砂混凝土的骨料, 最好选用水泥混凝土3种常用粒径的砂石料, 粒径分别为215~ 510 mm、5~ 10 mm 和10~ 20 mm。
2、改进挡土墙泄水孔反滤结构
现有公路反滤结构尺寸大(进水口附近50 cm范围) , 挡土墙泄水孔数量又多, 很难保证反滤结构施工到位, 且监督困难。为此, 建议采用如下两种方法进行反滤结构的施作:
(1) 在挡土墙泄水孔进水口, 用反滤土工布(无纺土工布或针刺型土工布) 制作成比泄水孔稍大、长5~ 10 cm 的口袋, 在口袋中装砂形成比泄水孔进水口稍大的砂袋, 在墙背填筑之前用砂袋封堵进水口, 即可形成反滤结构[4 ] , 见右图(a) ;
(2) 用无砂混凝土封堵泄水孔的进水口, 根据不同的墙背填料选择无砂混凝土的粗骨料粒径。无砂混凝土须封堵泄水孔进水口的整个断面, 封堵长度为5~ 10 cm , 见右图(b)。
以上两种泄水孔反滤结构的施工, 可以在挡土墙砌筑(浇筑) 施工完成后、墙背填料铺筑前一次施工(特别是采用无砂混凝土作反滤结构时) , 也可以在填筑每一层填料之前, 施工每一铺筑层高的反滤结构。采用前种施工方法, 方便检查, 施工效率较高。 [3] 
3、公路挡土墙沉降缝用作排水通道的处理
挡土墙的沉降缝, 规范要求都要进行封缝处理,而很多施工单位在施工中都未进行封缝处理。如果在挡土墙施工时, 边施工边封缝, 封缝效果较好。等到施工完毕后再进行封缝, 封缝的施工质量很难保证。但施工和运行过程中, 沉降缝会产生变形, 也同样会漏水。挡土墙要进行排水孔的设置, 也可以利用沉降缝排水。为了处理公路挡土墙墙背填料的排水,在旱地的挡土墙沉降缝, 可以在洪水位30 cm 之上位置的沉降缝不做封缝处理, 仅在其位置之下进行封缝处理。
为了使用挡土墙沉降缝排除墙背填料的渗水,又不发生渗透破坏, 可以在墙背的沉降缝位置, 沿沉降缝铺设宽30 cm 的反滤土工布, 作为反滤和排水之用, 见图右。
4、挡土墙排水设施的共用
挡土墙一般都应设计泄水孔, 以排出施工期雨水、墙台背填土的固结排水以及竣工后的渗水, 也可利用墙台的沉降缝排水, 加速墙台背填料的固结, 减少竣工后沉降。沿河及沿水库挡土墙的施工, 一般选择在枯水季节或库水位较低时施工, 在施工时应在挡土墙的下部预留泄水孔, 沉降缝也应暂时不要封闭, 等到洪水到来之前或库水位上升之前才封闭, 用以排出墙台背填料施工期间的降雨渗水及其他来水(如填料的固结排水)。高于洪水水位或最高库水位30 cm 之上的泄水孔和沉降缝不应封堵。
在挡土墙的泄水孔处可以设置种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浇花草及其他植物, 见右图。 [2] 
词条图册 更多图册
参考资料
  • 1.    董海文, 付贵海. 挡土墙排水技术研究[J]. 公路, 2007(1):5-8.
  • 2.    邓学钧,路基路面工程[M].人民交通出版社, 2000.
  • 3.    付贵海,无砂混凝土作反滤层的试验研究[J].中南公路工程, 2005, (2).