一种立体加筋刚柔复合生态挡土墙及施工方法

摘要

本发明涉及一种立体加筋刚柔复合生态挡土墙及施工方法，其特征在于所述挡土墙包括上部柔性生态挡土墙和下部刚性挡土墙；上、下部挡土墙之间通过锚固钢筋连接；上部柔性生态挡土墙的各层填料之间通过连接扣件相连接；下部刚性挡土墙墙身均匀设有排水管、水平加筋体的连接固定端和斜向拉筋，挡土墙基础的墙踵向后延伸至稳定土体边缘处，其底部设置有竖向加固桩；挡土墙墙后填料内铺设水平加筋体；挡土墙墙趾前回填有墙脚压重土体；在墙后填料与原始土体交界处沿竖向设置有竖向加筋体。本发明涉及结构集刚性挡土墙与柔性挡土墙之长，不但可以实现生态护坡，而且可以减少墙后土压力、增强结构的整体性，具有较好的技术经济效益。

权利要求

1.一种立体加筋刚柔复合生态挡土墙的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、整治施工现场：基坑开挖，并予以夯实，并将原土体边坡整治为台阶状，对台阶上表面设置2％～4％的内倾角；

步骤二、加固桩施工：根据设计要求布置桩位，并进行加固桩施工，并在桩顶标高以上预留与挡土墙基础连接的锚固钢筋；

步骤三、基础、墙身施工：铺设钢筋笼，支搭挡土墙基础和下部刚性挡土墙的墙身模板，等间隔分层预埋下部刚性挡土墙的水平加筋体的连接固定端、排水管和斜向加筋体的预留孔洞，随后浇筑混凝土，并在下部刚性挡土墙墙顶预埋锚固钢筋；

步骤四、铺设下部刚性挡土墙的水平加筋体：待墙身混凝土强度满足要求后，在水平加筋体的连接固定端上连接水平加筋体，水平加筋体另一端固定于阶梯式放坡的台阶，路堤填料逐层铺设并压实；

步骤五、墙脚压重土体填筑：将基坑开挖土体与一定量的水泥或石灰固化料，形成高强固化土，填筑于墙脚部位，进行墙脚压重；

步骤六、上部柔性生态挡土墙施工：下部刚性挡土墙填筑完成后，在下部刚性挡土墙墙顶用堆砌体堆砌柔性生态挡土墙，柔性生态挡土墙墙面采用土工生态袋分层堆砌而成；其中下部刚性挡土墙墙顶的堆砌体与下部刚性挡土墙墙顶通过预埋的锚固钢筋连接牢固，相邻的堆砌体之间用连接扣件连接，同时填筑墙后填料并铺设土工加筋材料；土工加筋材料一端固定于阶梯式放坡的台阶，另一端反包上一层的堆砌体；

步骤七、竖向加筋体施工：路堤填筑完成后，自墙后顶面向新旧填料交界处竖向钻孔，设置竖向加筋体；

步骤八、斜向加筋体施工：自下部刚性挡土墙中斜向加筋体的预留孔洞处向墙后填料内斜向引孔，并对其端部进行扩大处理，孔内放置加筋体并注浆封闭孔洞；

步骤九、排水沟、植物施工：在土工生态袋上种植绿色植物，在挡土墙墙趾处设置排水沟。

说明书

一种立体加筋刚柔复合生态挡土墙及施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种挡土墙结构，特别是涉及一种上部为柔性生态挡土墙、下部为刚性挡土墙、整体稳定性好、立体三维加筋的立体加筋刚柔复合生态挡土墙及施工方法。属于基础工程领域，适用于公路、铁路、水利、建筑等工程的挡土墙工程。

背景技术

[0002] 挡土墙是指支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物，已被广泛应用于公路、铁路、水利、建筑等工程的支挡结构工程中。

[0003] 挡土墙根据其刚度不同，通常分为刚性挡土墙、柔性挡土墙两类。刚性挡土墙是指采用石砌或混凝土浇筑等一些刚性材料形成的挡土墙，如钢筋混凝土重力式挡土墙、钢筋混凝土悬臂式挡土墙；该类挡土墙本身变形较小，墙后土压力较大。柔性挡土墙是可以在土压力作用下发生挠曲变形，并对土压力的大小和分布产生影响的挡土结构。

[0004] 目前已有一种桩承悬臂式挡土墙，由底板和设于底板上方的立壁构成，底板下方设有钻孔灌注桩，钻孔灌注桩与底板刚性连接。该结构虽可提高挡土墙基础的承载能力，但结构基础未进行延伸设计，难以解决墙后土压力过大，墙身基础抗滑稳定、抗倾覆稳定性难以得到有效提升。

[0005] 生态挡土墙是一种既能起到生态环保的作用、又兼具景观功能、且能防止水土流失的挡土墙。目前，已有一种生态袋加劲挡土墙结构，包括：由分层码放的多层生态袋形成的用来支撑填充材料的墙体，每层生态袋包括多个生态袋，墙体的各个相邻生态袋之间通过连接扣连接，并在墙体内设置横向加筋体，该结构挡土墙可在一定程度上防止了生态袋挡土墙的位移变形脱落。但由于墙身刚度偏低，当挡土墙高度过大时，其施工土石方量大，施工难度大，墙后土压力、变形难以控制。

[0006] 立体加筋是在传统的水平筋材上布置各种形状的竖向筋材，构成一个空间体系，通过大量的三轴压缩试验、拉拔试验、地基承载力试验和挡墙模型试验，发现立体加筋可以显著地提高加筋土体的强度和极限承载力，增强筋材-土体的界面特性，限制不利变形。现有的挡土墙立体加筋主要有两种：一种是用加筋环代替加筋带，加筋环的作业机理是充分利用钢筋受拉强度高的特性，使环内填料产生的侧向压力转由加筋环承担，加筋环内的填料在垂直荷载的作用下受到挤压并产生侧向膨胀，而加筋环约束了这种侧向变形，使侧向压力全部转化为由钢筋圆环来承担。第二种是在土工条带上加上一系列刚度较大的竖向筋，从而形成立体加筋。上述的两种方法相对于传统的水平筋材，大大地提高加筋土体的强度和极限承载力，但是上述的两种方法在路堤填料逐层摊铺压实时，增加了施工难度，部分竖向筋会压偏，甚至变形。分析可见，上述立体加筋方式以提高填料的整体性为主要目的，未能有效支挡原始土体，不能改善新旧填料结合处的稳定性。

[0007] 综上所述，尽管现有的挡土墙在适宜的工程条件下取得了较好的效果，但在改变墙后土体受力性能、提高墙体稳定性、绿色护坡等方面尚存需完善之处。鉴于此，根据工程的实际需要和技术要求，目前亟需发明一种结构整体稳定性好、具有一定生态绿化功能和组合加筋效果的一种立体加筋刚柔复合生态挡土墙及施工方法。

发明内容

[0008] 本发明的目的在于针对现有挡土墙结构在实际应用中存在的问题，提供一种集刚性挡土墙与柔性挡土墙之长的挡土墙结构，结构应具有整体稳定性好、强度高、生态绿化效果好、整体性墙的一种立体加筋刚柔复合生态挡土墙及施工方法。

[0009] 为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：

[0010] 一种立体加筋刚柔复合生态挡土墙，其特征在于所述挡土墙包括上部柔性生态挡土墙和下部刚性挡土墙；上、下部挡土墙之间通过锚固钢筋连接；上部柔性生态挡土墙的各层填料之间通过连接扣件相连接；下部刚性挡土墙墙身均匀设有排水管、水平加筋体的连接固定端和斜向拉筋，挡土墙基础的墙踵向后延伸至稳定土体边缘处，其底部设置有竖向加固桩；挡土墙墙后填料内铺设水平加筋体；挡土墙墙趾前回填有墙脚压重土体；在墙后填料与原始土体交界处沿竖向设置有竖向加筋体。

[0011] 所述上部柔性生态挡土墙墙面由土工生态袋分层堆砌或土工合成材料分层反包填料而成。

[0012] 所述下部刚性挡土墙为重力式混凝土挡土墙、悬臂式挡土墙或扶壁式挡土墙。

[0013] 所述锚固钢筋预埋于下部刚性挡土墙内，在插入上部柔性生态挡土墙的一端进行反弯或焊接抗拔连接件。

[0014] 所述挡土墙基础墙趾向前延伸距离为0.5～1倍墙宽；挡土墙基础下设置的竖向加固桩为端承桩或摩擦桩。

[0015] 所述斜向拉筋锚入原始土体内，锚固端头为扩大端；斜向拉筋为全粘结锚杆、预应力锚索或预应力锚杆。

[0016] 所述连接扣件采用光面钢筋预制，平面呈“X”形，竖向设有5个凸钉，凸钉两端分别锚入上下层填料内。

[0017] 所述水平加筋体为钢带、钢筋网片、聚丙烯土工带、塑料土工格栅、钢塑土工格栅或玻璃纤维土工格栅。

[0018] 所述竖向加筋体为直径不超过500mm的现浇或预制钢筋混凝土桩。

[0019] 所述墙脚压重土体采用地基土与固化剂拌合而成，固化剂可采用水泥或石灰材料。

[0020] 一种立体加筋刚柔复合生态挡土墙的施工方法，其特征在于包括以下步骤：

[0021] 步骤一、整治施工现场：基坑开挖，并予以夯实，并将原土体边坡整治为台阶状，对台阶上表面设置2％～4％的内倾角；

[0022] 步骤二、加固桩施工：根据设计要求布置桩位，并进行加固桩施工，并在桩顶标高以上预留与挡土墙基础连接的锚固钢筋；

[0023] 步骤三、基础、墙身施工：铺设钢筋笼，支搭挡土墙基础和下部刚性挡土墙的墙身模板，等间隔分层预埋下部刚性挡土墙的水平加筋体的连接固定端、排水管和斜向加筋体的预留孔洞，随后浇筑混凝土，并在下部刚性挡土墙的墙顶预埋锚固钢筋；

[0024] 步骤四、铺设下部刚性挡土墙的水平加筋体：待墙身混凝土强度满足要求后，在水平加筋体的连接固定端上连接水平加筋体，水平加筋体另一端固定于阶梯式放坡的台阶，路堤填料逐层铺设并压实；

[0025] 步骤五、墙脚压重土体填筑：将基坑开挖土体与一定量的水泥或石灰固化料，形成高强固化土，填筑于墙脚部位，进行墙脚压重；

[0026] 步骤六、上部柔性生态挡土墙施工：下部刚性挡土墙填筑完成后，在下部刚性挡土墙的墙顶用堆砌体堆砌柔性生态挡土墙，柔性生态挡土墙墙面采用土工生态袋分层堆砌而成；其中下部刚性挡土墙墙顶的堆砌体与下部刚性挡土墙墙顶通过预埋的锚固钢筋连接牢固，相邻的堆砌体之间用连接扣件连接，同时填筑墙后填料并铺设土工加筋材料；土工加筋材料一端固定于阶梯式放坡的台阶，另一端反包上一层的堆砌体；

[0027] 步骤七、竖向加筋体施工：路堤填筑完成后，自墙后顶面向新旧填料交界处竖向钻孔，设置竖向加筋体；

[0028] 步骤八、斜向加筋体施工：自下部刚性挡土墙中斜向加筋体的预留孔洞处向墙后填料内斜向引孔，并对其端部进行扩大处理，孔内放置加筋体并注浆封闭孔洞；

[0029] 步骤九、排水沟、植物施工：在土工生态袋上种植绿色植物，在挡土墙墙趾处设置排水沟。

[0030] 在本发明中，下部刚性挡土墙也可以用半刚性挡土墙代替。

[0031] 本发明具有以下的特点和有益效果：

[0032] (1)挡土墙结构采用上部柔性生态挡土墙和下部刚性(半刚性)挡土墙，可兼顾柔性挡土墙允许一定变形、刚性(半刚性)挡土墙强度高的特点，既可实现对墙后土压力的合理分配、重组，还可实现生态护坡、美化环境的目的。

[0033] (2)在墙后填料与原始土体交界处设置竖向竖向加筋体(微型桩)，不但可以增强交界处土体的整体性，防止填料沿交界处发生滑动；而且可以起到一定的挡土作用，减小墙后的土压力值。

[0034] (3)墙底设置延伸扩大基础，并辅以地基处理桩和墙脚压重，可大幅降低基底的附加应力、提升地基的承载能力，提高挡土墙抗滑移、抗倾覆的稳定性。

[0035] (4)水平加筋体、竖向加筋体、斜向加筋体在墙后相互交错，形成立体加筋，可大幅提高墙后土体的整体性和抗变形能力。

附图说明

[0036] 图1是本发明一种立体加筋刚柔复合生态挡土墙结构示意图；

[0037] 图2是图1连接扣件的立面图。

[0038] 图中：1-挡土墙基础，2-延伸基础，3-排水沟，4-墙身排水管，5-挡土墙墙身，6-斜向拉筋，7-水平加筋体，8-水平加筋体的连接固定端，9-锚固钢筋，10-上部柔性生态挡土墙，11-连接扣件，12-竖向加固桩，13-墙脚压重土体，14-锚钉，15-竖向加筋体，
16-原始土体，17-软弱土层，18-相对硬土层，19-墙后填料，20-扩大端，21-土工加筋材料，22-连接扣件凸钉，23-下部刚性挡土墙。

具体实施方式

[0039] 排水沟的设计及施工技术要求，生态袋堆砌施工技术要求，水平加筋体铺设、连接施工技术要求，竖向加固桩、伸缩缝的施工技术要求，反滤排水孔的设计及施工要求，混凝土的设计及施工要求等本实施方案中不再累述，具体阐述本发明涉及结构的实施方式。

[0040] 图1是本发明一种立体加筋刚柔复合生态挡土墙结构示意图；图2是本发明连接扣件的立面图。

[0041] 参照图1、2所示的立体加筋刚柔复合生态挡土墙，包括上部柔性生态挡土墙10和下部刚性挡土墙23。其中上部柔性生态挡土墙10墙面采用土工生态袋分层堆砌而成；下部刚性挡土墙23为悬臂式挡土墙。

[0042] 挡土墙基础1及其延伸基础2、挡土墙墙身5均采用钢筋混凝土结构，混凝土强度等级为C30，混凝土内分别根据设计铺设钢筋。延伸基础2的墙趾板宽3000mm，墙踵板宽5000mm，厚1500mm；挡土墙墙身5高10000mm，厚1500mm。

[0043] 排水沟3设于下部刚性挡土墙23的墙脚部位，采用混凝土浇筑而成，其截面呈矩形，宽度为500mm，高为400mm，沟底做防渗处理。

[0044] 墙身排水管4沿墙身竖向布设，采用直径为60mm的钢管预制而成，在埋入端设置反滤土工布并设置花孔，间距为2000-5000mm，外斜坡度为5％

[0045] 斜向拉筋6采用带端头扩大端20的全粘结锚杆，锚杆采用直径为25mm的HRB335钢筋，钢筋强度等级为砂浆强度不低于M30。

[0046] 水平加筋体7均匀铺设于墙后填料内，采用CAT30020C钢塑复合拉筋带，筋带表面应有粗糙花纹，单根破断拉力不小于9KN，破断延伸率不大于2％，其破断拉力和延伸率应符合设计要求；下部刚性挡土墙23墙后的水平加筋体7的一端与水平加筋体的固定端8焊接连接，另一端固定于阶梯式放坡的台阶上。水平加筋体7的一端反包上部生态袋。

[0047] 水平加筋体的连接固定端8等间隔均匀预埋于下部挡土墙23的墙背处，钢板尺寸为长50mm，宽50mm，厚20mm，强度等级为Q345E的热轧钢板制成，埋入挡土墙一端焊接L形弯钩，弯钩采用钢筋强度等级为Q345的螺纹钢筋。

[0048] 锚固钢筋9预埋于下部刚性挡土墙23内，在插入上部柔性生态挡土墙10的一端设置L形弯钩，长度为300mm，采用钢筋强度等级为Q345的螺纹钢筋。

[0049] 上部柔性生态挡土墙10采用生态袋堆砌而成，生态袋采用耐腐蚀性强，抗老化、无毒，并可重复利用的材料制作，规格为815*430mm，布料拉伸强度、布料断裂伸长率满足现行规范之要求。

[0050] 生态袋之间设置连接扣件11，连接扣件11采用直径为10mm的光面钢筋预制而成，平面设呈“X”形连接筋，竖向设5个凸钉，凸钉两端分别锚入上下层填料的深度为60mm。

[0051] 竖向加固桩12采用钢筋混凝土灌注桩，桩体直径为600mm，桩身混凝土强度等级为C30，桩身竖向钢筋采用直径为25mm的HRB335钢筋。

[0052] 墙脚压重土体13采用地基土与固化剂拌合而成，固化剂可采用普通硅酸盐水泥，水泥抗压强度不低于32.5MPa，水泥掺入质量比为0.3。

[0053] 墙后填料19采用中粗砂材料，填筑密实度不小于95％。

[0054] 土工加筋材料21分层铺设于墙后填料19内，相邻各层的竖向间隔为1000mm；土工加筋材料21的各项性能参见表1，施工技术要求应满足现行规范之要求。

[0055] 表1土工格栅具体参数表

[0056]

[0057] 墙后填料19填筑完成后，在墙后填料19与原始土体交界处沿竖向设置竖向加筋体15；竖向加筋体15均采用钢筋混凝土灌注桩，桩体直径为400mm，桩身混凝土强度等级为C30，桩身竖向钢筋采用直径为16mm的HRB335钢筋，桩身竖向钢筋与强化填料19中的水平加筋体7、土工加筋材料21相连接。

[0058] 最后在生态袋10上种植绿色植物，在挡墙墙趾处设置排水沟3，在悬臂式挡土墙23墙趾处覆盖墙脚压重土体13。

[0059] 上述立体加筋刚柔复合生态挡土墙的主要施工过程如下：

[0060] 步骤一、整治施工现场：基坑开挖，并予以夯实。将原始土体16边坡修整为台阶状，台阶的竖向高度和横向宽度均为800mm，台阶面上设3％的内倾角。

[0061] 步骤二、竖向加固桩12施工：根据设计要求布置桩位，并进行加固桩12施工，桩顶标高高出基础标高0.5倍桩径，并在桩顶标高以上预留与挡土墙基础连接的锚固钢筋。

[0062] 步骤三、基础、墙身施工：支搭挡土墙基础和下部刚性挡土墙的墙身模板，等间隔分层预埋下部挡土墙的水平加筋体的连接固定端8、排水管4和斜向加筋体的预留孔洞，随后浇筑混凝土，并在下部刚性挡土墙的墙顶预埋锚固钢筋9。

[0063] 步骤四、铺设下部挡土墙的水平加筋体7：待墙身混凝土强度满足要求后，在水平加筋体的连接固定端8上连接水平加筋体7，水平加筋体7另一端固定于阶梯式放坡的台阶，路堤填料应逐层铺设并压实。

[0064] 步骤五、墙脚压重土体13填筑：将基坑开挖土体与一定量的水泥固化料，形成高强固化土，填筑于墙脚部位，进行墙脚压重13。

[0065] 步骤六、上部柔性生态挡土墙10施工：下部挡土墙23填筑完成后，在下部刚性挡土墙墙顶一定宽度内用堆砌体堆砌柔性生态挡土墙10，柔性生态挡土墙墙面采用土工生态袋分层堆砌而成；其中下部挡土墙墙顶的堆砌体与下部刚性下部刚性挡土墙23墙顶通过预埋的锚固钢筋9连接牢固，其上相邻的堆砌体用连接扣件11连接，同时填筑墙后填料19并铺设土工加筋材料7；土工加筋材料7一端固定于阶梯式放坡的台阶，另一端应反包上一层的堆砌体。

[0066] 步骤七、竖向加筋体15施工：路堤填筑完成后，自墙后顶面向新旧填料交界处竖向钻孔，并向孔内插入钢筋并浇筑混凝土，形成竖向加筋体15。

[0067] 步骤八、斜向拉筋6施工：自下部挡土墙面中斜向加筋体的预留孔洞向墙后填料内斜向引孔，并对其端部进行扩大处理，孔内放置加筋体并注浆封闭孔洞。

[0068] 步骤九、排水沟3、植物施工：在土工生态袋上种植绿色植物，在挡土墙墙趾处设置排水沟3。