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摘要: 机编组合体 挡土墙
关键词: 机编组合体 挡土墙 应用
Abstract: The machine grouping fit retaining wall
Keywords: aircraft marshalling fit retaining wall applications
中图分类号：TU476+.4文獻标识码：A 文章编号：
1工程概况
首都机场第二通道X标段辅路北侧为高尔夫发球练习场，为人工填筑形成，比现状地面高约9m。现况球场长度方向的边线坡脚已进入道路红线，需回退至道路红线外，长度缩减约20米。如采用放坡的形式进行防护，坡面需增加占用十多米的高尔夫球场长度。考虑到高尔夫发球场的功能需求，决定采用挡土墙的防护方式，尽可能减少对高尔夫球场长度的影响。
根据地勘报告，该处地基基础情况良好，现状地基土的承载力为180Kpa。
2方案比选
设计条件：
（1）防护要求：高尔夫球场区回填土体的防护；
（2）荷载标准：除墙后土压力外，可不考虑其它荷载要求；
（3）施工要求：尽可能减少对现状球场的开挖以及缩短施工工期；
（4）使用要求：考虑高尔夫球场绿化养护的要求，以及挡墙建成后的生态环境景观要求；设计使用寿命应达到50年。
根据以上设计条件，在挡土墙的结构形式选择上考虑了三个方案：方案一为重力式挡土墙、方案二为加筋土挡土墙、方案三为机编组合体挡土墙。
方案一：重力式浆砌块石挡土墙：该挡土墙设计、施工技术成熟。但是该挡土墙需要冬季施工，考虑到北京冬季的气温低，砌体砂浆、基础处理的施工难度较大，并且建成后的景观效果不能与周边协调，故不推荐使用。
方案二：加筋土挡土墙：该挡土墙设计、施工技术相对成熟，常用于路肩或路堤式挡土墙，对墙后回填土的要求较高，施工难度较大。该处属于原有土体的防护，采用该形式挡墙，需要抛弃大量的现况土，然后借土，并且对回填的要求很高，其次墙后有高尔夫球场的护栏(45m高)和基础(约2x3x3立米)共计12~14个，护栏上面有护网，在大风天气护栏会产生比较大的晃动，对墙后的填土产生较大的扰动，这对于需要摩擦稳定墙体的加筋土挡土墙不利，并且该位置需要经常洒水养护草皮，对土体的影响比较大，故也不推荐使用。
方案三：机编组合体挡土墙：该防护技术是一种将蜂巢形网孔的网片经裁剪后，组装成箱笼，并装入块石等填充料后，用作护岸、护坡、挡墙等防护工程的新技术。由于其施工方便、生态景观条件较好，近几年在国内较多应用于水利护岸、护坡防护，作为挡土墙防护的案例不多，但在国外已经有很多成功的工程实例。该挡土墙为柔性结构、柔性基础，对墙基础和墙后填土的要求不是很高，允许一定的变形，并且墙后护栏和基础的扰动对该挡土墙的影响不大，同时该挡土墙没有砌体砂浆，不需要考虑冬季施工的局限。由于其较好的生态性，还可在其表面种植植物绿化，与两侧边坡相协调。
故对以上三个方案进行比较后决定采用方案三:机编组合体挡土墙。
4机编组合体简介
机编组合体是一种用低碳钢丝编织的六边形钢丝网组合而成的六边形单格或多格笼体，高度在50cm～100cm；也可以根据需要制作成圆柱形笼、异形笼、方形笼、扁形笼。本项目使用的是标准形状的六边形笼体。
图一 网片、网孔示意图
图二 网箱、网垫示意图
机编组合体的优点：该型结构有着理想的生态建设和生态恢复功能、极佳的稳定和整体功能、良好的透水功能、较简便的施工方法、较强的抗冲刷和抗风浪袭击能力、优良的耐腐蚀性和耐久性、极佳的景观效果、特别是在土质、地基基础较差地段修建防护工程，使用该型挡墙工程可减去地基处理的麻烦。
5技术论证
由于该防护技术在北京作为挡土墙应用尚属首次，并且国内尚未有相关的设计和施工验收标准，相继组织了多次专家评审，针对机编组合体挡土墙进行论证：对机编组合体的材料特性（含力学、防腐、外防腐、耐久性）进行了论证、对组合体的计算方法、对组合体的安全性、对组合体的断面型式等均进行了详细的论证。专家一致认为，根据该项目的建设条件，采用该型式挡土墙是合适的，鉴于目前的条件，建议作为试验工程建设。
6综合设计方案
本项目的挡土墙横断面型式：
6.1 材料质量控制及箱体自身安全性控制
为保证工程耐久性达到50年，本项目选择了图示的钢丝：内层采用低碳钢丝，外层有双层的金属防腐涂层：10%铝、锌铁合金层和镀铝、锌层；一层树脂膜的外涂层。
网垫采用2.2mm，网箱丝采用2.5mm，边丝采用3.4mm，涂膜厚度0.05mm；供货前热镀10%铝锌合金钢丝须提供国家级实验室--盐水喷雾试验（GB/T 10125-1997）1000小时以上的试验报告。其中镀层的腐蚀量不得大于170g/㎡。
镀10%铝锌合金钢丝的性能符合GBT700-1988 标准规定。
镀10%铝锌合金钢丝镀层量如下表：
为保证工程的质量安全，生产厂家对网箱的结构抗压、墙体应力、墙体抗剪、墙体直剪、网片拉伸、网片挤压均提供了试验数据。
单格网箱的结构抗压如下所示（文献3）：
以下是墙体直剪试验结果：
各种不同捆绑方式下剪力试验结果及蛇笼变形（文献3）：
根据其他文献的研究（3）成果：1.在自重压力的情况下，箱笼有很大的自恢复能力；2.荷载超越弹性阶段，中间的石块开始碎裂，此时的变形基本不可恢复；3.回填石块的抵抗力比未采用钢筋笼的石块可提高两倍。
结合其他的工程实践、对比各试验结果，认为该材料可以满足项目的使用要求。
6.2 机编组合体挡土墙的力学计算模型
路基设计规范对于这种结构的挡土墙没有明确的结构计算模式，本计算建立在《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）重力式干砌块石挡土墙力学模型基础上，设计中参阅了台湾行政院公共工程委员会编译的《－传统的工艺－蛇笼的导览与解说》。
设计中对挡墙进行了内、外力的计算校核，外力计算考虑了抗滑动、抗倾覆、地基承载力三个方面，外力的验算按照重力式干砌块石挡土墙计算模式进行了验算（见下表），安全。
计算结果分析表
内力的验算对笼箱的抗滑动、抗折、抗压进行了校核，内力的计算结果和抗压试验报告以及论文《笼箱护岸结构之力学特性与数值模拟》（林德贵等）提供的数据进行了比较。并对层间力的大小与机编组合体自身抗压、抗剪切性能进行比较，结构安全。
对挡土墙层间水平滑移的计算需要考虑两种情况，1.层间绑扎丝没有断裂，需参考上表剪力试验结果进行比较；2.层间绑扎丝断裂，发生的是层间的滑移，此时按照计算结果分析表的结果进行比较，考虑的是层间的摩擦力；将两种工况与计算结果进行比较，无论发生两种情况中的任何一种，都是安全的。
另计算中对填石容重在18~20 KN/m3进行验算，结构也是安全可靠的。
7 其他应注意的事项
7.1 由于该挡土墙的特点，土体可以很容易的在水作用下进入挡土墙。为防止雨水等的冲刷对墙后土体的变形影响，在该挡土墙后面设置土工布一层。
7.2 挡土墙的外露面是有外涂层的钢筋网，为防止日照等对外涂层的老化、硫化等影响，考虑在挡土墙的错层处进行填土绿化。在其中种植爬藤类植物，可以有效的减缓夏天光照对该挡土墙外涂层的破坏，另外绿化也起到美化挡土墙，弱化人工构筑物对环境的影响。
7.3 护栏基础的保护。在挡土墙后是原高尔夫练习场的护栏基础，对该基础采用了分离处理的方式，减少护栏基础、护栏杆摇动对挡土墙的安全影响。
7.4 在养护过程中，及时发现被破坏的钢丝网格，对其采取修补的措施；对填石松动处，及时人工补充和修补。
7.5 项目施工过程中，采用了机械填石与人工干预相结合的方式，既加快了施工进度，也实现了外露面的平整、美观。在机械填石的过程中，重视轻放轻倒、人工导引、有序填放，减少石块砸坏、刮蹭掉钢筋网外保护层。对外保护层破坏的网片现场更换、重新编织。
8其他成功的案例
机编组合体，也称蛇笼、石笼、钢筋笼，最初以竹、树枝、藤蔓等材料。该型结构在河道防护兼顾河道生态修复；海岸、港口防護兼顾景观；公路、铁路路基防护兼顾景观；公路、铁路边坡落石防护、边坡复绿等方面都有着较多的应用。在大连某石化项目抢险项目中，该型挡土墙更是发挥了重要的作用。
8需解决的问题
8.1 该挡土墙的地基抗滑力系数应在条件许可的情况下，进行系统研究、现场确定；并对该挡土墙的结构受力型式进行新的研究和探讨。
8.2 日本蛇笼工会建议不能将该挡土墙使用于道路主体。但是，在国内、国外经过技术整合，采用加筋和该挡土墙组合，也成功的将其运用于高等级的F1赛道项目。
8.3 该挡土墙是采用钢丝网和外涂层组合防腐的技术，外涂层的使用寿命也直接影响到该型结构物的安全寿命，应加强在施工中保护、在使用中的防破坏、老化。
9结束语
2013年，在该项目竣工五周年的跟踪回访过程中，对该现场进行了进一步的考察。现场外露面完好、无松动，钢丝网完好；内面，由于经常浇水养护的原因，局部有松动，管养单位进行了局部的修补。使用五年，项目整体效果良好，达到了设计初期的标准要求。
参考文献：
1. –传统的工法--《蛇笼的导览与解说》 日本蛇笼工法协会授权台湾行政院工程委员会编译
2. 《机编钢丝网及组合体》（2007-12）送审稿
3. 《箱笼护岸结构之力学特性与数值模拟》（林德贵、李复伦、刘文宗）国立中兴大学水土保持系、高苑技术学院土木工程学系
关键词: 机编组合体 挡土墙 应用
Abstract: The machine grouping fit retaining wall
Keywords: aircraft marshalling fit retaining wall applications
中图分类号：TU476+.4文獻标识码：A 文章编号：
1工程概况
首都机场第二通道X标段辅路北侧为高尔夫发球练习场，为人工填筑形成，比现状地面高约9m。现况球场长度方向的边线坡脚已进入道路红线，需回退至道路红线外，长度缩减约20米。如采用放坡的形式进行防护，坡面需增加占用十多米的高尔夫球场长度。考虑到高尔夫发球场的功能需求，决定采用挡土墙的防护方式，尽可能减少对高尔夫球场长度的影响。
根据地勘报告，该处地基基础情况良好，现状地基土的承载力为180Kpa。
2方案比选
设计条件：
（1）防护要求：高尔夫球场区回填土体的防护；
（2）荷载标准：除墙后土压力外，可不考虑其它荷载要求；
（3）施工要求：尽可能减少对现状球场的开挖以及缩短施工工期；
（4）使用要求：考虑高尔夫球场绿化养护的要求，以及挡墙建成后的生态环境景观要求；设计使用寿命应达到50年。
根据以上设计条件，在挡土墙的结构形式选择上考虑了三个方案：方案一为重力式挡土墙、方案二为加筋土挡土墙、方案三为机编组合体挡土墙。
方案一：重力式浆砌块石挡土墙：该挡土墙设计、施工技术成熟。但是该挡土墙需要冬季施工，考虑到北京冬季的气温低，砌体砂浆、基础处理的施工难度较大，并且建成后的景观效果不能与周边协调，故不推荐使用。
方案二：加筋土挡土墙：该挡土墙设计、施工技术相对成熟，常用于路肩或路堤式挡土墙，对墙后回填土的要求较高，施工难度较大。该处属于原有土体的防护，采用该形式挡墙，需要抛弃大量的现况土，然后借土，并且对回填的要求很高，其次墙后有高尔夫球场的护栏(45m高)和基础(约2x3x3立米)共计12~14个，护栏上面有护网，在大风天气护栏会产生比较大的晃动，对墙后的填土产生较大的扰动，这对于需要摩擦稳定墙体的加筋土挡土墙不利，并且该位置需要经常洒水养护草皮，对土体的影响比较大，故也不推荐使用。
方案三：机编组合体挡土墙：该防护技术是一种将蜂巢形网孔的网片经裁剪后，组装成箱笼，并装入块石等填充料后，用作护岸、护坡、挡墙等防护工程的新技术。由于其施工方便、生态景观条件较好，近几年在国内较多应用于水利护岸、护坡防护，作为挡土墙防护的案例不多，但在国外已经有很多成功的工程实例。该挡土墙为柔性结构、柔性基础，对墙基础和墙后填土的要求不是很高，允许一定的变形，并且墙后护栏和基础的扰动对该挡土墙的影响不大，同时该挡土墙没有砌体砂浆，不需要考虑冬季施工的局限。由于其较好的生态性，还可在其表面种植植物绿化，与两侧边坡相协调。
故对以上三个方案进行比较后决定采用方案三:机编组合体挡土墙。
4机编组合体简介
机编组合体是一种用低碳钢丝编织的六边形钢丝网组合而成的六边形单格或多格笼体，高度在50cm～100cm；也可以根据需要制作成圆柱形笼、异形笼、方形笼、扁形笼。本项目使用的是标准形状的六边形笼体。
图一 网片、网孔示意图
图二 网箱、网垫示意图
机编组合体的优点：该型结构有着理想的生态建设和生态恢复功能、极佳的稳定和整体功能、良好的透水功能、较简便的施工方法、较强的抗冲刷和抗风浪袭击能力、优良的耐腐蚀性和耐久性、极佳的景观效果、特别是在土质、地基基础较差地段修建防护工程，使用该型挡墙工程可减去地基处理的麻烦。
5技术论证
由于该防护技术在北京作为挡土墙应用尚属首次，并且国内尚未有相关的设计和施工验收标准，相继组织了多次专家评审，针对机编组合体挡土墙进行论证：对机编组合体的材料特性（含力学、防腐、外防腐、耐久性）进行了论证、对组合体的计算方法、对组合体的安全性、对组合体的断面型式等均进行了详细的论证。专家一致认为，根据该项目的建设条件，采用该型式挡土墙是合适的，鉴于目前的条件，建议作为试验工程建设。
6综合设计方案
本项目的挡土墙横断面型式：
6.1 材料质量控制及箱体自身安全性控制
为保证工程耐久性达到50年，本项目选择了图示的钢丝：内层采用低碳钢丝，外层有双层的金属防腐涂层：10%铝、锌铁合金层和镀铝、锌层；一层树脂膜的外涂层。
网垫采用2.2mm，网箱丝采用2.5mm，边丝采用3.4mm，涂膜厚度0.05mm；供货前热镀10%铝锌合金钢丝须提供国家级实验室--盐水喷雾试验（GB/T 10125-1997）1000小时以上的试验报告。其中镀层的腐蚀量不得大于170g/㎡。
镀10%铝锌合金钢丝的性能符合GBT700-1988 标准规定。
镀10%铝锌合金钢丝镀层量如下表：
为保证工程的质量安全，生产厂家对网箱的结构抗压、墙体应力、墙体抗剪、墙体直剪、网片拉伸、网片挤压均提供了试验数据。
单格网箱的结构抗压如下所示（文献3）：
以下是墙体直剪试验结果：
各种不同捆绑方式下剪力试验结果及蛇笼变形（文献3）：
根据其他文献的研究（3）成果：1.在自重压力的情况下，箱笼有很大的自恢复能力；2.荷载超越弹性阶段，中间的石块开始碎裂，此时的变形基本不可恢复；3.回填石块的抵抗力比未采用钢筋笼的石块可提高两倍。
结合其他的工程实践、对比各试验结果，认为该材料可以满足项目的使用要求。
6.2 机编组合体挡土墙的力学计算模型
路基设计规范对于这种结构的挡土墙没有明确的结构计算模式，本计算建立在《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）重力式干砌块石挡土墙力学模型基础上，设计中参阅了台湾行政院公共工程委员会编译的《－传统的工艺－蛇笼的导览与解说》。
设计中对挡墙进行了内、外力的计算校核，外力计算考虑了抗滑动、抗倾覆、地基承载力三个方面，外力的验算按照重力式干砌块石挡土墙计算模式进行了验算（见下表），安全。
计算结果分析表
内力的验算对笼箱的抗滑动、抗折、抗压进行了校核，内力的计算结果和抗压试验报告以及论文《笼箱护岸结构之力学特性与数值模拟》（林德贵等）提供的数据进行了比较。并对层间力的大小与机编组合体自身抗压、抗剪切性能进行比较，结构安全。
对挡土墙层间水平滑移的计算需要考虑两种情况，1.层间绑扎丝没有断裂，需参考上表剪力试验结果进行比较；2.层间绑扎丝断裂，发生的是层间的滑移，此时按照计算结果分析表的结果进行比较，考虑的是层间的摩擦力；将两种工况与计算结果进行比较，无论发生两种情况中的任何一种，都是安全的。
另计算中对填石容重在18~20 KN/m3进行验算，结构也是安全可靠的。
7 其他应注意的事项
7.1 由于该挡土墙的特点，土体可以很容易的在水作用下进入挡土墙。为防止雨水等的冲刷对墙后土体的变形影响，在该挡土墙后面设置土工布一层。
7.2 挡土墙的外露面是有外涂层的钢筋网，为防止日照等对外涂层的老化、硫化等影响，考虑在挡土墙的错层处进行填土绿化。在其中种植爬藤类植物，可以有效的减缓夏天光照对该挡土墙外涂层的破坏，另外绿化也起到美化挡土墙，弱化人工构筑物对环境的影响。
7.3 护栏基础的保护。在挡土墙后是原高尔夫练习场的护栏基础，对该基础采用了分离处理的方式，减少护栏基础、护栏杆摇动对挡土墙的安全影响。
7.4 在养护过程中，及时发现被破坏的钢丝网格，对其采取修补的措施；对填石松动处，及时人工补充和修补。
7.5 项目施工过程中，采用了机械填石与人工干预相结合的方式，既加快了施工进度，也实现了外露面的平整、美观。在机械填石的过程中，重视轻放轻倒、人工导引、有序填放，减少石块砸坏、刮蹭掉钢筋网外保护层。对外保护层破坏的网片现场更换、重新编织。
8其他成功的案例
机编组合体，也称蛇笼、石笼、钢筋笼，最初以竹、树枝、藤蔓等材料。该型结构在河道防护兼顾河道生态修复；海岸、港口防護兼顾景观；公路、铁路路基防护兼顾景观；公路、铁路边坡落石防护、边坡复绿等方面都有着较多的应用。在大连某石化项目抢险项目中，该型挡土墙更是发挥了重要的作用。
8需解决的问题
8.1 该挡土墙的地基抗滑力系数应在条件许可的情况下，进行系统研究、现场确定；并对该挡土墙的结构受力型式进行新的研究和探讨。
8.2 日本蛇笼工会建议不能将该挡土墙使用于道路主体。但是，在国内、国外经过技术整合，采用加筋和该挡土墙组合，也成功的将其运用于高等级的F1赛道项目。
8.3 该挡土墙是采用钢丝网和外涂层组合防腐的技术，外涂层的使用寿命也直接影响到该型结构物的安全寿命，应加强在施工中保护、在使用中的防破坏、老化。
9结束语
2013年，在该项目竣工五周年的跟踪回访过程中，对该现场进行了进一步的考察。现场外露面完好、无松动，钢丝网完好；内面，由于经常浇水养护的原因，局部有松动，管养单位进行了局部的修补。使用五年，项目整体效果良好，达到了设计初期的标准要求。
参考文献：
1. –传统的工法--《蛇笼的导览与解说》 日本蛇笼工法协会授权台湾行政院工程委员会编译
2. 《机编钢丝网及组合体》（2007-12）送审稿
3. 《箱笼护岸结构之力学特性与数值模拟》（林德贵、李复伦、刘文宗）国立中兴大学水土保持系、高苑技术学院土木工程学系