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顺禹生态溢水多功能挡土墙技术简介
教授¹ 杨杰2
1：
2：杨杰，本科，工程师，广西南宁市顺禹建材科技有限公司，南宁市古城路2号6栋1单元202，530022，13877152928。
摘要：顺禹生态溢水多功能挡土墙是新型的加筋土挡土墙，它由砌块墙面、基础、土工格栅与回填土协同作用，共同组成的柔性结构的一体式挡土构筑物，具有挡土、溢排水等基本功能的同时，还具有自定位、自嵌套和人性化等多种功能，美观实用，而且安全性、经济性和生态性等众多特点突出，已成功地应用于广西多个工程。
关键词：顺禹 生态 溢水 加筋土 挡土墙
一、绪论
顺禹生态溢水多功能挡土墙（包括顺禹生态护坡，以下统一简称为顺禹生态挡土墙）是指使用顺禹专利技术砌块，按照相应要求砌筑而形成的新型挡土墙体，它借鉴国内处使用多年的生态边坡技术，顺着大禹治水的思路优化墙体排水留土方案，再根据南方土壤、地质及气候特点进行创新、完善，形成了拥有多项自主知识产权的生态边坡技术体系。
顺禹生态挡土墙完美地整合了土工格栅加筋技术，墙体具有挡土、溢排水等基本功能的同时，还具有自定位、自嵌套和人性化等多种功能，美观实用，而且安全性、经济性和生态性等众多特点突出，与浆砌石挡土墙等目前常用的挡土结构相比，优势明显，因此迅速得到了各设计院所领导、专家的认同，被业主和设计人员积极采用，广泛地造福于社会。
二、顺禹生态挡土墙砌块
顺禹生态挡土墙砌块，简称顺禹砌块，下面仅对常用的标准顺禹砌块进行描述，非标准的顺禹砌块另文介绍。

图1 顺禹砌块结构图
1、顺禹砌块的独特形状
顺禹砌块横截面整体上为波浪形，中部向上突起，前部比后部高，呈骑跨式结构，如图1所示，一层一层地垒置后，能形成在竖直方向上相互嵌套的可靠的挡土墙结构。
顺禹砌块前侧面有凹槽，便于搬抬，能减轻自重，增加美感；前顶面的凸条利于人手抓扶，还起二次挡土、留土作用；后侧面为带凹槽的倾斜面，利于回填土进入。
2、顺禹砌块的尺寸
顺禹砌块包括底砌块、主砌块及顶砌块三种，主砌块外形尺寸为：长L=400mm，宽W=280～500mm，高H=150～160mm，底砌块、顶砌块的形状与主砌块能相互嵌套，仅底面或者顶面为平面。标准顺禹砌块砌筑成的挡土墙自然地后仰10～13度，砌筑其它后仰角度的挡土墙，可调整砼基础顶面的倾斜角度即可，也可采用非标准的顺禹砌块砌筑。
3、顺禹砌块的材料和强度
顺禹砌块为素砼实心结构，常规使用砂（或者石粉）、碎石、水泥和水等生产，可以掺入粉煤灰、煤渣、煤矸石、矿渣甚至无机建筑垃圾等生产，实现就地取材，利废为宝，支持国家环保节能、减排降耗的政策。
顺禹砌块成型后养护不少于7天，强度一般要求不低于C20，重要场合可提高到C25。海堤、入海河道护岸挡土墙对砌块防腐有特别要求，砌块应选择耐腐蚀的矿渣硅酸盐水泥制作。
顺禹砌块外形独特，不宜采用回弹法进行强度检测，可在生产时取浆料制成标准砼试件，送相关部门检测获得。

图2 顺禹砌块垒置图
三、顺禹生态挡土墙挡土溢水原理和生态结构
1、挡土溢水原理
顺禹砌块上、中、下三层无浆错位干垒时，下层砌块的顶部高过上层砌块的底部，如图2所示，这样，当墙背土体中的泥水进入砌块之间的横缝、竖缝后，被下层砌块的中部上突体阻挡，只有高过上突体的水才能溢过其顶部而流出挡土墙墙面。这种溢流的排水方式，确保挡土墙在自挡土的同时，具有反滤功能，一般情况下不需要另外的反滤措施。
当水量不大时，墙背的水在空气环境中，由于自身重力作用总是由高往低、一直向下流到最低水位处，这个最低水位处往往是常水位处，再溢流出墙面。
2、生态结构

图3  种养孔布满整个墙面
顺禹生态挡土墙的生态结构，不是在砌块上开孔设洞，而是相邻砌块之间间隔一定距离疏砌后，原来的竖缝便扩大成种养孔。种养孔以本层相邻砌块的侧面为壁、以下层砌块的顶面为底、以上层砌块的底面为顶，纵向截面形状与砌块横截面形状相同，曲折地贯通墙体前后，墙背的水可溢流出墙面，泥砂却只能留在孔洞中。
顺禹生态挡土墙除底层砌块和顶层砌块，中间各层的主砌块都可以疏砌，因而种养孔能布满整个墙面，见图3，而且上、下层砌块之间存在纵向空隙，连通各个种养孔，再加上众多的竖缝和横缝，使顺禹生态挡土墙三维互通，“挡而不隔”。

图4 种养孔可种多种植物
顺禹生态挡土墙种养孔的生长环境良好，藤本、草本及小灌木等都可种植，见图4，植物根系直接植于墙背的土体中，不易受干旱影响，植物根、茎纠缠，有利于固土固墙，实现快速、持久及经济的绿化效果。按绿化设计方案进行种植的挡土墙，长出的植物可有规律地布满整个墙面，不仅能遮盖砌块、美化墙体，还能呈现出各种独特的绿化造型。
顺禹生态挡土墙种养孔的高度与砌块厚度一致，宽度根据使用场合确定，标准种养孔的宽度为110mm。江河湖泊护岸的顺禹生态挡土墙，由于种养孔众多且四通八达，墙体前后水体处于自由连通状态，为两侧微生物、动物提供良好的觅食、栖息、繁衍等生息环境和避难场所，水体具备自净化功能，生态环境比原始环境更好，已成为城市河道生态化改造、建设的首选技术。
四、顺禹生态挡土墙的加筋结构
自1963年法国人维达尔提出加筋土挡土墙理论后，初期试用于公路挡土墙，随后便在全球得到迅速应用。我国1978年开始成功应用这一技术，目前已广泛用于公路、铁路、水利、码头、海岸、矿山、城市道路、市政、园林、工业与民用建筑等工程的支挡结构，并于三峡库区建成了高达57米的世界最高加筋土挡土墙结构，这是土木工程界的一次重大成就。加筋土挡土墙有很好的实用性，具有造型新颖、技术成熟、美观大方、保护耕地、减少对周边生态环境的破坏等优点⑴。
早期加筋土挡土墙采用筋材、筋带加筋技术，近二十多年土工格栅逐步取代筋带，应用越来越普遍，土工格栅也显示出比筋带更优越的加筋性能⑵。超高大挡土墙和软弱地基、膨胀土地区等特殊挡土墙，越来越倚重于新型加筋技术来解决。顺禹生态挡土墙使用抗拉模量高、延伸率低的土工格栅作为筋材，属刚性筋式的加筋挡土墙⑶。
顺禹生态挡土墙组成部分包括砌块墙面、基础、土工格栅与墙背回填土。砌块墙面置于砼基础上，土工格栅一端伸入墙体锚固，另一端铺入土体内，砌块后侧面凹槽让泥土进入，获得较大的与土体磨擦力和协同作用力，由此，共同组成柔性结构的一体式挡土墙体。土工格栅在顺禹生态挡土墙内部平顺铺设，受力传递可靠，不用借助辅助材料和复杂施工工具，随砌块的就位直接卡锚在砌块上或者砌块之间，实现土工格栅和砌块的完美结合，构成简单而又牢固的锚固系统，而且施工方便迅速；伸入土体后，土工格栅能充分发挥其优势，起到极大地改良、加固土体的作用，又能从土体稳定区获得抗拔力，在挡土墙砌块厚度比较薄的情况下，就能砌筑比较高的挡土墙，经济性突出。
顺禹生态挡土墙在必要时，可以设置为芯柱结构、框架结构、多排砌块结构等，还能与土钉技术、锚杆技术结合，组成复合式挡土结构。
五、顺禹生态挡土墙断面设计示例  

图5 设计断面图
顺禹生态挡土墙可按《土工合成材料应用技术规范》（GB50290-98）等规范进行设计，墙体可为垂直也可后仰，图5是某设计院设计的3.5米高顺禹生态挡土墙，墙体后仰11度，采用顺禹标准砌块SYD-300和6层聚丙烯单向土工格栅加筋。结构计算可参考有关加筋土挡土墙规程、规范，还可参考理正加筋土挡土墙设计软件。目前我国部分有关加筋挡土墙的规范还是建立在筋带加筋基础上的⑼，因此，采用土工格栅加筋的顺禹生态挡土墙，参照其设计偏于安全。
六、顺禹生态挡土墙结构的优点
1、安全性高
顺禹砌块是标准化的实心砌块，强度高，比空心、多孔砌块牢固；挡土墙无需砂浆干砌，砌筑工艺固定化，减少气候、人为随意性等因素影响，确保施工质量；砌块之间相互嵌套的结构整体性好，能够协同分担局部过大的土压力；柔性结构能消减、释放土压力，变形过程缓慢、容易发现（刚性变形是突然性的）⑶，利于延长预警时间，有助于抢险救灾；轻柔结构对地基、基础要求低，适应细微变形，对超高大挡土墙和软弱地基、膨胀土地区等特殊挡土墙更显优势；优异的溢排水性能还能将墙背的剩余水压力降低为接近零，因此，顺禹生态挡土墙的结构科学合理，安全可靠性高。
2、经济性好
与浆砌石挡土墙比较，顺禹生态挡土墙体量小、自重轻，减少工程量，节省投资20～65%，性价比优势突出，与钢筋砼、排桩及锚杆等挡土结构相比，经济优势更加明显；挡土墙越高，地基越差，经济优势越显著；可设计墙面垂直的挡土墙，节约土地，减少占地，提高土地使用价值；不设变形缝、排水孔，省钱省时省力；施工简便快速，降低劳动强度，缩短工期，方便拆卸和重复使用⑷。

图6  施工简捷快速
3、砌块自定位
顺禹砌块顶面中的大斜面的底边就是定位线，施工中，当上层砌块沿下层砌块的大斜面往下滑行到下层砌块的定位线处，再往前推靠，就可以准确就位，简便迅速，见图6。与浆砌石挡土墙对比，施工速度提高许多，也比其它类型挡土墙的施工速度更快。
4、自嵌套结构
顺禹砌块具有可靠的双重自嵌套结构，砌块上下左右整体连锁，整体性好，有效地提高墙体的安全稳定性能。顺禹砌块如有倾斜趋势，能被上、下层顺禹砌块约束，只有侧向力大到使砌块的嵌套结构破坏，而且是相邻所有的嵌套结构都破坏时，挡土墙才会失稳。
5、以人为本的人性化结构
顺禹生态挡土墙的种养孔及后仰墙体，自然形成步距合适的台级结构，便于踩踏、攀扶，方便施工、维护人员上下。建于水边的顺禹生态挡土墙，方便不幸的落水者抓扶，从而自救，或者让其获得喘息之机，等待他人救援，从而大大减少溺水悲剧的发生。
6、美观实用的结构

图7 顺势而建的挡土墙
顺禹砌块能顺应地形地势变化砌筑高低错落、自由转弯的墙体，造型美观，如图7所示；砌块面料可采用各种颜料制作，可制作成不同的图案、质感，满足项目特殊需求；砌块前侧面可垂直也可后仰，种养孔宽度可以变化，极大地丰富了墙面的造型；种养孔可以布置灯光、娱乐设施，快速、经济地满足城市各种欢庆活动的要求。
七、顺禹生态挡墙的应用
顺禹生态挡土墙有着广泛的用途，可用于水利、交通、市政、园林、工业与民用建设等领域的各类挡土构筑物，特别适合众多对生态有需求的学校、场馆等公共建筑项目，还可以用于旧边坡的改造。
从在广西的多个应用实例看，顺禹生态挡土墙实现墙面绿化、美化，与环境相谐调，生态性明显，与浆砌块石挡墙方案的光凸凸、硬梆梆的形象大不相同，满足业主比较高的需求，社会效益显著，在节约造价、缩短工期、避免土方外运等方面也体现出巨大的经济性优势。
八、结束语
新型的顺禹生态溢水多功能挡土墙以其独特的砌块形状、优异的加筋技术，能够自我挡土、排水反滤，具有自定位、自嵌套和人性化等多种功能，美观实用，而且安全性、经济性及生态性俱佳，先进实用，适用范围广，只要在推广应用中，不断研究、总结经验，术必然能在各类工程中建设中发挥出越来越重要的作用。
参考资料：
1、尉希成、周美玲，支挡结构设计手册（第二版），中国建筑工业出版社，2004年。
2、赵明阶、何光春、王多垠，边坡工程处治技术，人民交通出版社，2003年。
3、GBA50290-98，土工合成材料应用技术规范，国家技术监督局、建设部联合发布。
4、何光春，加筋土工程设计与施工，人民交通出版社，2003年。
5、建设、交通、水利方面的有关规范、规程及标准。