轻型组合支挡结构及治理大范围高填方边坡工程的方法与流程

本发明属于土木工程技术领域，涉及一种轻型组合支挡结构及治理大范围高填方边坡工程的方法。

背景技术：

目前常用于填方边坡的支挡结构类型有：1)重力式、半重力式挡土墙(包括衡重式挡土墙)等。这种支挡结构是20世纪50代治理大中型边坡的重要手段，但这种支挡结构支挡填方边坡的高度极为有限，常用高度在10米以下，并且断面大，结构笨重，同时如果墙身材料用水泥砂浆采用片石或块石砌筑，其耐久性差。2)悬(扶)臂式挡土墙。悬臂式挡土墙是由立臂、墙趾板、墙踵板组成，墙高时立臂下部弯矩较大。如果每隔一定距离将墙面板、墙踵板用钢筋混凝土扶臂连起来，就形成了扶臂式挡土墙。这种结构具有结构轻巧、节省圬工等特点。但挡土高度也非常有限，常用高度在10米以下。3)锚碇板挡土墙宜使用在石料不充足地区的路肩墙或路堤式挡土墙，墙高不宜超过10.0m。加筋土挡土墙用于一般地区的路肩墙或路堤式挡土墙，墙高不大于12.0m。以上支挡结构类型的缺点是支挡填方高度有限，若墙身过高，工程造价会明显增加，且在技术上尚有不少问题有待进一步研究解决。尽管前人提出的高轻型预应力锚索桩板墙可用于自然地形陡的填方高度12.0m-16.0m的路堤支挡，但该支护结构墙后必须具备适宜于预应力锚索锚固的地层，并能提供足够的锚固力，因此它并不适合大范围的高填方边坡。

随着公路、铁路等建设的迅速发展，为适应千变万化的场地条件及大范围超高填方(填方高度超过16.0m、边坡总高度超过24.0m)边坡支挡的需要。组合式支挡结构正是在这种国内外形势下再次成为工程技术人员关注的热点问题。

技术实现要素：

为了达到上述目的，本发明提供一种轻型组合支挡结构及治理大范围高填方边坡工程的方法，当填方高度在16.0m以下，与传统的支挡结构对比可降价20％-30％的工程造价；对高度超过16.0m的超高填方边坡支挡，工程造价会明显降低，同时在技术上不存在任何问题。

本发明所采用的技术方案是，轻型组合支挡结构，包括由箱体底板、箱体侧壁、箱体顶板构成的箱体，箱体内填筑箱体填料，相对的箱体侧壁之间设置有横隔板将前后侧壁相连，箱体侧壁内竖直设置钢管，钢管内竖直设置预应力锚杆，预应力锚杆锚入天然地基内，预应力锚杆的锚杆杆体锚入钻孔内；箱体顶板、箱体侧壁上竖直设置墙面板；在箱体顶板、箱体侧壁上倾斜设置扶臂；与墙面板相对位置设置锚碇墙；墙面板与锚碇墙之间设置拉杆；预应力锚杆的顶端、拉杆的端部均用锚具固定。

进一步的，所述横隔板每隔3-5m设置一道，扶臂每隔3-5m设置一道，且扶臂与横隔板的设置位置相对应。

进一步的，所述预应力锚杆采用机械成孔，孔径为110-200mm，孔内灌注水泥浆的强度不低于m30；锚杆杆体采用变形钢筋或钢绞线。

进一步的，所述箱体底板厚度300-1000mm，所述箱体侧壁及横隔板的厚度均为200-500mm，箱体顶板厚度为300-600mm，混凝土强度等级不低于c25。

进一步的，所述箱体侧壁上预留泄水孔，泄水孔间距2-3m，孔径50-100mm。

进一步的，所述墙面板及锚碇墙厚度为200-500mm，扶臂厚度300-500mm，墙面板、扶臂及锚碇墙混凝土强度等级不低于c25。

进一步的，所述拉杆采用变形钢筋或钢绞线。

进一步的，所述拉杆采用钢绞线时，采用无粘结钢绞线制作，钢绞线除两头夹片附近外，其余部分先涂刷两遍防腐油漆，再涂满防腐油脂，外套内径为17mm、壁厚不小于1mm的硬塑管。

本发明所采用的另一技术方案是，轻型组合支挡结构治理大范围高填方边坡的工程方法，具体按照以下步骤进行：

步骤1，竖直设置预应力锚杆：预应力锚杆通过钻孔插入锚杆杆体，再在孔内灌注水泥浆；

步骤2，箱体底板施工：箱体底板由钢筋混凝土制成，采用现场浇注；

步骤3，箱体侧壁及横隔板的施工以及箱体侧壁上钢管的预埋：相对的箱体侧壁之间设置有横隔板，箱体侧壁及横隔板由钢筋混凝土制成，采用现场浇注；在箱体侧壁混凝土浇注前，应根据设计位置，在箱体侧壁上竖直预埋钢管，钢管内径根据预应力锚杆杆体直径确定；

步骤4，箱体填料施工：箱体填料采用土或碎石材料回填，箱体填料应分层填筑压实，分层厚度30-50cm，距箱体侧壁及横隔板距离1m范围内的填土用小于1吨的小型压路机或打夯机压实，压实度不少于85％；

步骤5，箱体顶板施工：箱体顶板由钢筋混凝土制成，采用现场浇注；

步骤6，预应力锚杆张拉、并用锚具锁定预应力锚杆的顶端，锚杆的张拉荷载按设计要求而定；将箱体侧壁上钢管的孔内灌注水泥浆，然后在锚具上进行封锚混凝土的施工；

步骤7，墙面板、扶臂、锚碇墙施工及墙面板与锚碇墙上的钢管预埋：墙面板、扶臂、锚碇墙由钢筋混凝土制成，采用现场浇注；在墙面板、扶臂、锚碇墙混凝土浇注前，应根据设计位置，在墙面板、扶臂、锚碇墙上水平预埋钢管，钢管内径根据拉杆的直径确定；

步骤8，墙面板后填土施工：墙面板后填土应分层压实，分层厚度30-50cm，距墙面板、扶臂、锚碇墙的距离1m范围内的填土用小于1吨的小型压路机或打夯机压实，压实度不少于85％；墙面板后土的填筑应根据拉杆设置位置，与拉杆安装、张拉及锁定交递进行；

步骤9，拉杆定位、安装、张拉、锁定、封锚混凝土及其孔内灌注水泥浆的施工：拉杆定位、安装及张拉与墙面板后土的填筑交递进行，直到坡顶设计标高；在拉杆安装前，先填方至拉杆设计水平高度以上0.2m，填方压实度达到规定要求后开始安装拉杆；安装拉杆时，应根据拉杆设计平面位置先在压实填方表面挖槽，槽宽0.3m，深度比拉杆设计标高低10cm；将拉杆从墙面板及锚碇墙上的预埋的钢管中穿过，埋入开挖好的拉杆沟槽中；将位于锚碇墙的拉杆的端部用锚具安装好，并对位于锚碇墙上预埋的钢管内灌注水泥浆，然后进行位于锚碇墙上封锚混凝土的施工，拉杆沟槽用三七灰土填筑压实，在继续填方压实至拉杆标高以上1m时，在墙面板外侧用锚具将位于墙面板上拉杆的端部安装好，拉杆张拉、张拉分级、张拉荷载、张拉时间按设计要求确定，张拉时应注意墙面板、扶臂的变形及墙面板后土的变化，如发现异常情况，应停止张拉，查明原因，采取措施；

步骤10，重复以上步骤9直至填方至坡顶，在填方全部完成后，按设计要求对所有拉杆进行补张拉，并对位于墙面板上预埋的钢管内灌注水泥浆，同时进行位于墙面板上锚具的封锚混凝土施工

本发明的有益效果是，综合了悬(扶)臂式挡土墙、重力式挡土墙、高轻型预应力锚索桩板墙、高轻型锚碇板挡土墙的技术特点。相对于传统的高填方、高边坡、高轻型支挡结构，本支护结构在节省圬工及变形控制的有效性、结构组合的灵活性等方面得以很好的体现。其主要有以下几个方面的特点：

1.节省圬工。它充分依靠钢筋混凝土箱体内的填料替代圬工自重来稳定土体，形成坚固稳定的支挡结构。同时，当墙身较高，支挡结构稳定性不足时，为节省圬工，可通过设置竖向预应力锚杆及水平拉杆来提高支挡结构的稳定性。

2.变形控制的有效性。当钢筋混凝土箱体上的墙面板悬臂高度较高时，为增强墙面板整体刚度，降低墙面板内力，每隔一定距离将墙面板、墙踵板用钢筋混凝土扶臂连起来，从而提高墙面板抵抗变形的能力。当挡土高度超高时，可通过设置一排或多排水平拉杆来调节及控制支挡结构的变形，增强支挡结构的稳定性。也可通过对水平拉杆施加预应力来进一步调节及降低支挡结构的变形。

3.结构组合的灵活性。钢筋混凝土箱体内的填料可根据实际情况采用土或碎石等材料回填。同时可根据支挡结构的高度及稳定性，取消或增加水平拉杆及竖向预应力锚杆来调节支挡结构的稳定性。为提高钢筋混凝土箱体的整体刚度，增强支挡结构抵抗变形的能力，可在箱体内每隔一定距离将箱体底板、顶板及侧壁用钢筋混凝土横隔板连起来。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中轻型组合支挡结构的结构图。

图2是本发明实施例中轻型组合支挡结构的另一种结构图。

图3是本发明实施例中箱体重力式平面剖面图。

图中，1.预应力锚杆，2.锚杆杆体，3.箱体底板，4.箱体侧壁，5.钢管，6.箱体填料，7.箱体顶板，8.水泥浆，9.锚具，10.封锚混凝土，11.墙面板，12.扶臂，13.锚碇墙，14.拉杆，15.横隔板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

轻型组合支挡结构如图1、3所示，包括由箱体底板3、箱体侧壁4、箱体顶板7构成的箱体，箱体内填筑箱体填料6，相对的箱体侧壁4之间设置有横隔板15，箱体侧壁4内竖直设置钢管5，钢管5内竖直设置预应力锚杆1，预应力锚杆1通过钻孔插入锚杆杆体2；箱体顶板7、箱体侧壁4上竖直设置墙面板11；在箱体顶板7、箱体侧壁4上倾斜设置扶臂12；与墙面板11相对数值设置锚碇墙13；墙面板11与锚碇墙13之间设置拉杆14；预应力锚杆1的顶端、拉杆14的端部均用锚具9固定。

另一种实施例的结构如图2所示，图2与图1的区别仅在于去掉了扶臂12。

图2的轻型组合支挡结构治理大范围高填方边坡的工程方法，具体按照以下步骤进行：

步骤1，竖直设置预应力锚杆1：预应力锚杆杆体2插入钻孔内，再在孔内灌注水泥浆；

步骤2，箱体底板3施工：箱体底板3由钢筋混凝土制成，采用现场浇注；

步骤3，箱体侧壁4及横隔板15的施工以及箱体侧壁4上钢管5的预埋：相对的箱体侧壁4之间设置有横隔板15，箱体侧壁4及横隔板15由钢筋混凝土制成，采用现场浇注；在箱体侧壁4混凝土浇注前，应根据设计位置，在箱体侧壁4上竖直预埋钢管5，钢管5内径根据预应力锚杆杆体2的直径确定；

步骤4，箱体填料6施工：箱体填料6采用土或碎石材料回填，箱体填料6应分层填筑压实，分层厚度30-50cm，距箱体侧壁5及横隔板15距离1m范围内的填土用小于1吨的小型压路机或打夯机压实，压实度不少于85％；

步骤5，箱体顶板7施工：箱体顶板7由钢筋混凝土制成，采用现场浇注；

步骤6，预应力锚杆1张拉、并用锚具9锁定预应力锚杆1的顶端，锚杆1的张拉荷载按设计要求而定；将箱体侧壁4上钢管5的孔内灌注水泥浆8，然后将锚具9上进行封锚混凝土10的施工；

步骤7，墙面板11、锚碇墙13施工及墙面板11与锚碇墙13上的钢管5预埋：墙面板11、锚碇墙13由钢筋混凝土制成，采用现场浇注；在墙面板11、锚碇墙13混凝土浇注前，应根据设计位置，在墙面板11、锚碇墙13上水平预埋钢管5，钢管5内径根据拉杆14的直径确定；

步骤8，墙面板11后填土施工：墙面板11后填土应分层压实，分层厚度30-50cm，距墙面板11、锚碇墙13的距离1m范围内的填土用小于1吨的小型压路机或打夯机压实，压实度不少于85％；墙面板11后土的填筑应根据拉杆14设置位置，与拉杆14安装、张拉及锁定交递进行；

步骤9，拉杆14定位、安装、张拉、锁定、封锚混凝土10及其孔内灌注水泥浆8的施工：拉杆14定位、安装及张拉与墙面板11后土的填筑交递进行，直到坡顶设计标高；在拉杆14安装前，先填方至拉杆14设计水平高度以上0.2m，填方压实度达到规定要求后开始安装拉杆14；安装拉杆14时，应根据拉杆14设计平面位置先在压实填方表面挖槽，槽宽0.3m，深度比拉杆14设计标高低10cm；将拉杆14从墙面板11及锚碇墙13上的预埋的钢管5中穿过，埋入开挖好的拉杆沟槽中；将位于锚碇墙13的拉杆14的端部用锚具9安装好，并对位于锚碇墙13上预埋的钢管5内灌注水泥浆8，然后进行位于锚碇墙13上封锚混凝土10的施工，拉杆14沟槽用三七灰土填筑压实，在继续填方压实至拉杆14标高以上1m时，在墙面板11外侧用锚具9将位于墙面板11上拉杆14的端部安装好，拉杆14张拉、张拉分级、张拉荷载、张拉时间按设计要求确定，张拉时应注意墙面板11的变形及墙面板11后土的变化，如发现异常情况，应停止张拉，查明原因，采取措施；

步骤10，重复以上步骤9直至填方至坡顶，在填方全部完成后，按设计要求对所有拉杆14进行补张拉，并对位于墙面板11上预埋的钢管5内灌注水泥浆8，同时进行位于墙面板11上锚具9的封锚混凝土10施工。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。