现代夯土建造技术在景观建筑中的应用

1 工程概况

绵阳市乡村旅游环线项目街子驿站景观节点工程位于绵阳市游仙区街子镇旁，为单层钢框架结构，坡屋面，局部2层，1层层高4200mm，2层层高3100mm。室内外高差300mm，建筑总高度7500mm。其中1层墙体为夯土墙，墙体高4070mm，厚400mm，夯土墙立方体设计抗压强度不小于3.0MPa。墙体基础为条形基础+C15素混凝土小矮墙（图1、图2）。

   

图1 夯土墙断面示意

   

图2 夯土墙基础断面示意

夯土墙强度及外观质量是施工关键，为保证夯土墙成形效果，结合当地生土材料特点，通过现场调查、试验检测等方式，对夯土墙原材料的选择、支模、振捣、夯实、拆模养护等关键工序进行重点控制。

2 夯土模块试制

正式施工前实施夯土墙试验段，从中选取效果较好的试验段作为夯土墙施工标准。每试验段长1000mm、高500mm、厚400mm。为保证夯土墙体的稳定性，夯土墙底部采用C15混凝土浇筑垫层，厚度10cm，试验段横断面如图3所示。

   

图3 试验段横断面示意

土石混合料的最佳级配设计采用施工当地土料、碎石、砂等材料。对筛分过的细粒粘土、石、砂3种材料进行配合比试验，分析各比例下的施工应用效果。通常10%~35%粉粒和粘粒的沙土和沙砾土可用水泥稳定，但其兼容性和耐久性差。单一外掺水泥做夯土墙也不可行，因后期结构缺陷和排异缺陷比较明显，干缩脆性开裂严重，易出现起砂、掉渣等现象。但若在混合料中添加土壤固化剂，便可解决水泥和土的兼容问题。为此，本次试验选用以下4种配合比进行 试验：黄粘土∶页岩土∶水泥∶中粗砂∶碎石= 0.3∶0.3∶0.1∶0.15∶0.15；黄粘土∶水泥∶中粗砂∶碎石=0.6∶0.1∶ 0.15∶0.15；黄粘土∶水泥∶中粗砂∶碎石=0.59∶0.07∶ 0.17∶0.17；黄粘土∶水泥∶中粗砂∶碎石=0.5∶0.12∶ 0.21∶0.17。

在试验过程中，土料最大粒径不大于2.0mm，骨料最大粒径不大于20mm，土料立方体抗压强度不小于3MPa。拌和时加入约0.2%的土壤固化剂。各试验段成品效果如图4所示。

   

（a）

   

   

（c）

   

（d）

图4 夯土墙试验段成品1~4效果

（a）成品1；（b）成品2；（c）成品3；（d）成品4

经试验效果对比，夯土墙试验成品2效果最佳。为此以配合比方案2为基础，掺入土壤固化剂后，最终得出施工配合比为黄粘土∶中粗砂∶碎石∶水泥∶固化剂=0.71∶0.12∶0.078∶0.09∶0.002。

3 夯土墙钢模板拼装

3.1 模板拼装工艺流程

现场夯筑模板拼装工艺流程：安装门窗口模板→安装第1步模板(两侧)→安装内楞→调平模板→安装第2步至顶部两侧模板→安装并调平内楞→安装穿墙螺栓→安装外楞→加斜撑并调平模板→与柱连接。

3.2?夯土墙模板拼装

（1）夯土墙采用定型组合钢模板，厚度为15mm，背楞钢管规格为38mm×3mm，方木规格为100mm×50mm，采用 ?12mm穿墙螺杆固定模板（表1）。

表1 夯土墙模板基本规格      mm

   

采用拉结螺杆、锚钉和圆盘螺母,可将模板之间的部件拼装成T形、一字形或L形。用4块模板组合L形模板，合理搭建L形模板的内边和外边，用6块模板组合建造T形模板。

组装过程中，模板上下2排每隔600mm对穿1 根拉接螺杆，模板两端用圆盘螺母将背楞（小方木或钢管）拧紧。T形或L形模板固定后，在转角处与构造柱、一字形墙体共同连接成一个整体。

（2）夯土墙模板水平背楞间距130mm，竖向背楞间距600mm，采用 ?12mm螺杆拉结，先支设第1步400mm高度模板夯土墙，第1步模板拆模后，进行上步模板支设，上步模板和下步夯土墙搭接100mm，阳角部位使用步步紧钢卡加固模板。

（3）在墙基上弹出墙身轴线，校正钢筋，并修整墙基位置和尺寸。

（4）在墙身两侧搭设工作架后，在架子内立模板，模板上下口卡在墙上或外侧用方木、钢管等卡住模板的下口。在立模板时按计算参数设置对拉螺栓。

（5）模板立完后，从两端用线锤吊直，校正中部模板，然后加设主、次钢楞，钢楞处用螺栓与对拉螺杆相连，并沿墙高设置2~3道斜撑。

（6）每轮模板安装高度为40?cm，安装好模板后分层倒入土料并分层夯实，每层夯实厚度不得超过10?cm。第1轮夯击完成后，再安装下一轮模板。每升高3轮模板，则再向上搭设脚手架，上升一个作业步距（90?cm），最终使脚手架操作面到达3.6?m高。

（7）与结构墙贴合的夯土墙模板支设。该部位夯土墙模板支设方法同整体夯土墙，在结构墙上打穿墙孔固定模板，并在模板及墙体上设置木背楞，用穿墙螺杆拉紧。

4 墙体夯筑工艺

4.1 夯筑工艺流程

工艺流程：测量放线→墙内（含构造柱的植筋）网片安放→第1层模板安装→夯土墙拌和料运送并铺平→分层夯实→第2层墙内（含构造柱的植筋）网片安放→第2层模板安装→夯土墙拌和料运送并铺平→分层夯实→循环往复直至夯土墙顶。

4.2 墙体材料选择

墙体土料选用粘性黄土进行加工。土料加工原则：对符合要求的进场原始土料进行摊铺、翻晒，清除原始土料中的植物根茎、石块、塑料等杂质。对清理后的土料进行捣碎、过筛，筛孔直径不大于20?mm。

在筛好的土料中掺入粉碎好的砂、石子、水泥、土壤固化剂，并做改性处理后拌和均匀。土料中水泥用量不小于9?%；骨料最大粒径不大于20?mm；夯土的用水量按最优含水率控制，土的最优含水率通过试验确定，也可按经验手握成团、落地即散确定；土料拌和均匀后的最大干密度大于2?g/m3。 

对处理和过筛后满足要求的土料，经现场拌和，按土、石子、砂、水泥的顺序投料，充分干拌均匀。再按比例掺入稀释后的固化剂。当土料达到手握成团、落地即散的标准后，将土料运送到夯土墙施工部位备用。

4.3 墙体夯筑方法

夯筑时每板多次夯实，每层虚铺厚度100~ 150?mm，夯实后厚度控制在80~100?mm。土料入模铺平，并由人工踩压或平拍至面层稍实后，用电镐进行分层，夯实4遍以上。夯实顺序为先外围后里面、先四周后中心，从外向里按回字形夯击，以保证连续不漏夯。

当夯筑完一层后凿毛面层，再铺设下一层土料，每天夯筑高度不超过3板。分段夯筑时，应分层交错夯筑，不可出现竖向通缝，且尽量加长分段长度，减少槎口。墙段端部接槎部位铲成斜面并凿毛，使槎口结合紧密。

夯土墙施工完毕24?h后拆模。在上层夯土墙施工时，若下层夯土墙顶面已经干燥，则洒水湿润后再加入上层土料，以保证上下两层夯土之间的粘接。

夯土墙转角、纵横墙交接处应采用L形模具、T形模具整体夯筑，但不可在转角处、纵横墙交接处分段夯筑。

4.4 夯土墙墙筋及构造柱设置

墙体中通长设置的拉结材料，称之为“墙筋”，可加强墙体的整体性和抗裂性，提高房屋的抗震性能。为此采用防腐处理的镀锌圆钢3?10?mm沿墙体通常布置，且分别布置于墙体距地面900?mm（窗台下口100?mm）、2400mm（窗过梁上100?mm）及3?900?mm处。

在外墙转角和内外墙交接处设置钢构造柱，截面尺寸不小于80?mm×80?mm×3?mm，并与8号@500的镀锌钢丝网片点焊（图5）。

   

（a）

   

（b）

图5?外墙转角和内外墙交接处钢筋网片布置示意

（a）内外墙交接处；（b）外墙转角处

4.5?装配式夯土墙施工

驿站2号、3号楼底层墙体施工时，借鉴装配式混凝土结构形式，采用了一种拼装式夯土墙模块，模块尺寸为长2?000?mm、宽400?mm、高400?mm。拼装墙体组合钢筋混凝土结构后，墙体强度及抗震性相比素夯土墙体大幅提升。

施工工艺流程如下：组合钢模板安装→四周角钢安装→预埋PVC管固定→墙体拌和料运送并铺平→分层夯实→静置阴凉干燥→夯土模块现场拼装→浇筑钢筋混凝土连接件→拆模养护→继续拼装→直至墙面完成。

夯筑前在定型钢模板内设置50?mm×50?mm× 5?mm角钢框架，防止后期吊装时破坏夯土墙棱角。模块夯筑时，预埋?200?mmPVC管，以便于后续上下模块之间的连接（图6）。

   

（a）

   

（b）

图6   夯土模块模板示意

（a）模板平面示意；（b）模板立面示意

墙体模块夯筑完毕，于阴凉处干燥3~5?h，然后进行墙体模块吊装作业。模块与模块间采用同强度泥浆连接，吊装4层高度后浇筑钢筋混凝土，使拼装模块形成整体。混凝土浇筑待终凝后继续拼装作业，直至拼装完成。

4.6?拆模养护

墙体夯筑完毕并拆模后，涂抹透明水性无色保护漆用塑料薄膜包裹7?d，拆掉塑料薄膜后再晾晒7?d，使墙体内的潮湿气体向外逸散。

涂抹前先将墙体表面灰尘清扫干净，待墙体面层符合要求后，先涂抹2道透明水性渗透底漆，再涂抹2道透明水性高光罩面漆。

每遍涂抹间隔2?h，以便于盖住夯土墙表面的孔眼，使涂料渗透至墙内部5~10?mm，既增加夯土墙结构强度和硬度，又使墙体具有较好的抗风化作用，以达到墙体防水效果。

5 结束语

目前，限制夯土墙推广的原因之一是认为泥土是一种不够“现代化”的材料，并对其清洁和耐久性表示怀疑。事实上，夯土墙有许多优点，其主要用料是泥土，可就地取材、重复利用，且成本低廉；由于其物理化学性能低，有非常显著的生态性能；而且具有很好的蓄热性能，用夯土墙作围护结构，能起到冬暖夏凉的效果，降低能耗。此外，夯土墙无毒无污染，有益身体健康。

近年来，随着社会对环境、能耗问题的重视，夯土墙也得到了建筑师的关注。类似夯土建筑越来越多，对原有夯土技术加以改良，并融合现代建筑技术，将是现代夯土建筑工艺的发展方向，必将得到更广阔的应用前景。