鋼筋砼和漿砌片石組合式擋土墻的設(shè)計與施工

宋桂鋒 譚恒程 王建洪 關(guān)鳳林

摘 要：針對常用的漿砌片石擋土墻的施工不足，本文提出了一種新型的鋼筋砼和漿砌片石組合式擋土墻的結(jié)構(gòu)形式，并提出了鋼筋砼和漿砌片石組合式擋土墻的結(jié)構(gòu)計算方法及施工注意事項。該結(jié)構(gòu)具有墻面平整、美觀、整體性好、抗裂能力強(qiáng)，易于施工、造價適中等特點。

關(guān)鍵詞：漿砌片石擋土墻；組合式擋土墻；預(yù)制鋼筋砼帶肋多孔板；后澆砼剪力墻；特點和優(yōu)勢；

1前言

漿砌片石擋土墻，由于形式簡單，施工方便，造價低，可就地取材，適應(yīng)性較強(qiáng)，故被廣泛使用。但其不利之處是整體性差，施工質(zhì)量難以控制，易出現(xiàn)諸如表面不平整、勾縫砂漿脫落、擋墻局部位移以及墻體易出現(xiàn)裂縫或斷裂等質(zhì)量問題。而采用全鋼筋砼式擋土墻，雖然整體性好，承載能力大，但由于其施工復(fù)雜，用鋼量大，造價貴，在擋土墻的應(yīng)用中，仍然處于小范圍內(nèi)應(yīng)用的地位。

本文介紹的是一種鋼筋砼和漿砌片石組合式擋土墻，其墻背部分為漿砌片石，其墻面為鋼筋砼帶肋多孔板，在漿砌片石墻背和鋼筋砼帶肋多孔板墻面之間留有一定的間距（≥80mm）澆鋼筋砼剪力墻將其連接成整體。該種組合式擋土墻具有墻面平整、美觀、整體性好、抗裂能力強(qiáng)，易于施工、造價適中等特點。是一種取漿砌片石和鋼筋砼兩種擋土墻之長的新型重力式擋土墻。

2鋼筋砼和漿砌片石組合式擋土墻的結(jié)構(gòu)形式

鋼筋砼和漿砌片石組合式擋土墻的結(jié)構(gòu)形式如圖2.1所示：

圖2.1

它由預(yù)制鋼筋砼帶肋多孔板，后澆鋼筋砼剪力墻和漿砌片石墻背等三部分組成。其中預(yù)制鋼筋砼帶肋多孔板的結(jié)構(gòu)形式如圖2.2所示：

圖2.2

組合式擋土墻的結(jié)構(gòu)斷面形式如圖2.3所示：

圖2.3

從圖2.3中可以看出，預(yù)制鋼筋砼帶肋多孔板和鋼筋砼剪力墻的連接時通過后澆鋼筋砼剪力墻時流入圓孔中的砼榫頭和砼豎向肋帶疊合成整體的。

3鋼筋砼疊合板和漿砌片石組合式擋土墻的施工

鋼筋砼疊合板和漿砌片石組合式擋土墻的施工程序如下：漿砌片石墻背→安裝剪力墻鋼筋→安裝固定帶肋多孔板→澆注剪力墻混凝土→拆除帶肋多孔板的固定架。為保證漿砌片石墻背和鋼筋砼剪力墻的連接整體性，在靠剪力墻一邊的片石砌筑過程中，應(yīng)注意片石間相互交叉重疊，并留有一定縫隙，以增強(qiáng)后澆砼的吸附力。

4鋼筋砼疊合板和漿砌片石組合式擋土墻的設(shè)計

從鋼筋砼和漿砌片石組合式擋土墻的構(gòu)造形式可以看出，它是一種砌體和砼相組合的重力式擋土墻，其構(gòu)件設(shè)計與計算按《公路圬工橋涵設(shè)計規(guī)范》（JTG D61—2005）規(guī)則進(jìn)行計算，其相應(yīng)的結(jié)構(gòu)計算公式如下：

4.1受壓構(gòu)件

砌體與混凝土組合受壓構(gòu)件，在上述規(guī)范規(guī)定的受壓偏心距限值范圍內(nèi)的承載力按下列公式計算

γ0Nd<φ?cd

式中 Nd——軸向力設(shè)計值；

——構(gòu)件截面面積，對于組合截面按強(qiáng)度比換算，即=0+11 +22 +…,0標(biāo)準(zhǔn)層截面面積，1、2、….為其他層截面面積，1=?c1d/?c0d、2=?c2d/?c0d、…, ?c0d為標(biāo)準(zhǔn)層軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值，?c1d、?c2d、…為其他層的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；

?cd——砌體或混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值，應(yīng)按上述規(guī)范第3.3.2條、第3.3.3條及第3.3.4條的規(guī)定采用；對組合截面應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)層軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計值；

φ——構(gòu)件軸向力的偏心距和長細(xì)比對受壓構(gòu)件承載力的影響系數(shù)，按上述規(guī)范第4.0.6條和第4.0.7條計算。

4.2 偏心受壓構(gòu)件

組合砌體偏心受壓構(gòu)件承載力影響系數(shù)φ，按下列公式計算：

式中 x、y——分別為x方向和y方向偏心受壓構(gòu)件承載力影響系數(shù)；

x、y——分別為x方向和y方向截面重心至偏心方向的截面邊緣的距離；

x、y——軸向力在x方向和y方向的偏心距，x=Myd/Nd、y= Mxd/Nd，其中Myd、Mxd分別為繞x軸、y軸的彎矩設(shè)計值，Nd為軸向力設(shè)計值；

m——截面形狀系數(shù)，對于圓形截面取2.5；對于T形或U形截面取3.5；對于箱形截面或矩形截面（包括兩端設(shè)有曲線形或與圓弧形的矩形墩身截面）取8.0；

x、y——彎曲平面內(nèi)的截面回轉(zhuǎn)半徑，i x=、iy=；I x、I y分別為截面繞x軸和繞y軸的慣性矩，為截面面積；對于組合截面，、I x、I y應(yīng)按彈性模量比換算，即= A0+ψ1A1+ψ2A2+…，Ix=I0x+ψ1I1x+ψ2I2x+…，Iy= I0y+ψ1I1y+ψ2I2y+…，A0為標(biāo)準(zhǔn)層截面面積，A1 、A2、…為其他層截面面積，I0x 、I0y為繞x軸和繞y軸的標(biāo)準(zhǔn)層慣性矩，I1x、 I2x…和I1y、I2y…為繞x軸和繞y軸的其他層慣性矩；ψ1=E1／E0、ψ2=E2／E0、…，E0為標(biāo)準(zhǔn)層彈性模量，E1、E2為其他層的彈性模量。

——與砂漿強(qiáng)度等級有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)砂漿強(qiáng)度等級大于或等于M5或為組合構(gòu)件時，為0.002；當(dāng)砂漿強(qiáng)度為0時，為0.013；

βx、βy——構(gòu)件在x方向、y方向的長細(xì)比，按下列公式計算，當(dāng)βx、βy小于3時取3。

式中 γβ——不同砌體材料構(gòu)件的長細(xì)比修正系數(shù)，按表4.0.7-1的規(guī)定采用；

ιo——構(gòu)件計算長度，按表4.0.7-2的規(guī)定取用；

x、y——彎曲面內(nèi)的截面回轉(zhuǎn)半徑，對于等截面構(gòu)件，按上述規(guī)范第4.0.6條的規(guī)定；

對于變截面構(gòu)件，可取等代截面的回轉(zhuǎn)半徑。

表4.0.7-1長細(xì)比修正系數(shù)γβ

砌體材料類別 γβ

混凝土預(yù)制塊砌體或組合構(gòu)件 1.0

細(xì)料石、半細(xì)料石砌體 1.1

粗料石、塊石、片石砌體 1.3

表4.0.7-2 構(gòu)件長度ιo

構(gòu)件及其兩端約束情況 計算長度lo

直桿 兩端固結(jié) 0.5ι

一端固定，一端為不移動的鉸 0.7ι

兩端均為不移動的鉸 1.0ι

一端固定，一端自由 2.0ι

注：ι為構(gòu)件支點間長度。

4.3受彎構(gòu)件

結(jié)構(gòu)構(gòu)件正截面受彎時，應(yīng)按下列公式計算：

γ0Md≤W?cd

式中 Md——彎矩設(shè)計值；

W——截面受拉力邊緣的彈性抵抗矩，對于組合截面應(yīng)按彈性模量比換算為換算截面受拉力邊緣彈性抵抗矩；

?tmd——構(gòu)件受拉邊緣的彎曲抗拉強(qiáng)度設(shè)計值，按本規(guī)范標(biāo)表3.3.0、表3.3.2、表3.3.3-4和表3.3.4-3采用。

5鋼筋砼疊合板和漿砌片石組合式擋土墻的成本分析

5.1預(yù)制鋼筋砼帶肋多孔板的制作安裝成本

預(yù)制鋼筋砼帶肋多孔板（以3000mm×500mm×10mm）規(guī)格板為例，其每平方米生產(chǎn)成本如下表5.1所示：

表格5.1 預(yù)制鋼筋砼帶肋多孔板生產(chǎn)成本表單位：㎡

成本項目 單位 數(shù)量 單價（元） 金額（元）

C15砼 M3 0.06 220 13.2

φ5冷軋帶肋鋼筋 KG 1.25 4.5 5.6

生產(chǎn)工人工資 5.5

場地建設(shè)費 2.5

管理費 2

運費 3

小計 31.8

其安裝成本如表5.2所示：

表格 5.2 鋼筋砼帶肋多孔板的安裝成本表 單位：㎡

成本項目 單位 數(shù)量 單價（元） 金額（元）

C15砼 M3 0.01 250 2.5

φ5冷軋帶肋鋼筋 KG 0.4 4.5 1.8

固定架 1.5

人工費 8

小計 13.8

則鋼筋砼帶肋多孔板的生產(chǎn)安裝合計成本為31.8+13.8=45.6元/㎡

5.2鋼筋砼剪力墻的施工成本

80mm厚的鋼筋砼剪力墻的每平方米施工成本如表5.3所示：

表格 5.3 80mm厚鋼筋砼剪力墻施工成本表單位：㎡

成本項目 單位 數(shù)量 單價（元） 金額（元）

C15砼 M3 0.08 250 20

φ6鋼筋網(wǎng)

250mm×250mm KG 1 4.5 4.5

人工工資 6.5

小計 31

注：其中鋼筋網(wǎng)按墻高的1/2設(shè)置。

5.3預(yù)制砼塊石面墻的施工成本

漿砌片石擋土墻為保證表面平整和美觀，常用料石或預(yù)制砼塊砌筑面墻。如以規(guī)格490×200×190mm的預(yù)制砼塊為例，其每平方米的砌筑成本如表5.4所示：

表格 5.4 預(yù)制砼塊面墻（規(guī)格490×200×190mm）施工成本表 單位：㎡

成本項目 單位 數(shù)量 單價（元） 金額（元）

砼砌塊 M3 0.19 320 60.8

Mu10砂漿 M3 0.012 230 2.70

人工工資 12

勾縫 8

小計 83.5

從上面的成本分析可以得出，鋼筋砼疊合板中的預(yù)制鋼筋砼帶肋多孔板和后澆鋼筋砼剪力墻兩者的施工成本之和為45.6+31=76.6元/㎡，比之預(yù)制砼面墻的施工成本83.5元/㎡還要節(jié)約6.9元/㎡。

6鋼筋砼疊合板和漿砌片石組合式擋土墻的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價

從前面的分析可以看出，鋼筋砼疊合板和漿砌片石組合擋土墻與單純的漿砌片石擋土墻相比，具有以下明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢：

(1)、整體性好，承載能力大。在鋼筋砼片石組合擋土墻中，其預(yù)制帶肋多孔板和砼剪力墻疊合形成的整體墻面部分，其抗壓、抗剪、抗拉強(qiáng)度均明顯高出漿砌片石的塊石（或預(yù)制塊砌體）數(shù)倍，因此，其承載力大是不言而喻的。同時，由于其預(yù)制帶肋多孔板和漿砌片石墻背是通過后澆砼剪力墻來連接形成整體的，因此其墻體內(nèi)外搭接是牢固的，可以有效的避免因墻體內(nèi)外搭接不良而形成的內(nèi)外兩層皮，導(dǎo)致承載能力下降。

(2)、抗裂能力強(qiáng)。在鋼筋砼片石組合擋土墻中，由于后澆砼剪力墻的存在，其抗裂能力大大加強(qiáng)，可有效地避免因地基不均勻沉降或砌筑方法不當(dāng)而引起的墻體通縫或砌體斷裂的發(fā)生，進(jìn)而影響到墻體的整體性、穩(wěn)定性和承載能力。

(3)、表面平整、美觀、經(jīng)久耐用。預(yù)制鋼筋砼帶肋多孔板在工廠中生產(chǎn)，表面平整規(guī)格，既不存在勾縫砂漿脫落的現(xiàn)象，也不產(chǎn)生裂縫出現(xiàn)污染嚴(yán)重的狀況。

(4)、施工方便，速度快。鋼筋砼帶肋多孔板工廠化生產(chǎn)，預(yù)制和安裝交叉同步進(jìn)行，且節(jié)約后澆剪力墻的模板制作安裝，加快了施工進(jìn)度。

(5)、造價低，綜合經(jīng)濟(jì)效益好。與單純漿砌片石擋土墻相比，鋼筋砼片石組合擋土墻的造價還略低于前者，但其綜合性能明顯優(yōu)于前者，且能加快施工進(jìn)度，因此，其綜合經(jīng)濟(jì)效益是十分明顯的。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請用PDF形式查看。