薄而稳定的分段式墙块以及土壤加固系统和方法与流程

相关申请的交叉引用

本公开的主题与2017年12月11日提交的题为“薄而稳定的分段式墙块，土壤加固系统及方法(thinstabilizedsegmentalwallblocks,soilreinforcingsystem,andmethods)”的美国临时专利申请第62/596,939号相关并要求其优先权；通过引用将其全部公开内容并入本文。

本公开的主题总体上涉及土层的保持和挡土墙的领域，并且更具体地涉及薄而稳定的分段式墙块、土壤加固系统以及与其相关的方法。

背景技术：

挡土墙通常用于建筑和工地开发应用，并且这种土壤加固的土方工程现已成为公认的土木工程结构，可用于保持山坡、通行路堤等。墙面元件通常由砌块、混凝土块、混凝土板或焊接线模板组成，必须承受回填土施加的侧向压力。在机械稳定的土壤应用中，通常使用水平放置在墙面后面的土壤填充物中的土工合成材料(例如土工格栅或土工织物)来增强和稳定土壤回填物。土工合成材料与土壤互锁，形成稳定的加固土壤团块。土工合成材料通过连接器机械地连接到墙面元件，或者在墙面元件和土工合成材料之间摩擦连接。

用于加固挡土墙结构后面的土壤的网格状系衬板材料的优选形式，称为整体土工格栅，可从乔治亚州阿尔法利塔的tensar公司(“tensar”)商购获得，并且是通过美国专利第4,374,798号(“'798专利”)中公开的方法制备。根据'798专利，整体土工格栅系衬板材料可以被单轴取向，以提供包括多个细长的，平行的，分子取向的股的网格状片，横向延伸的条通过不太取向或未取向的结合部整体地连接到股上，股、条和结合部共同定义了多个细长的开口。通过双轴(即二维)拉伸，条可以取向成细长的股。虽然整体土工格栅在挡土墙的构造中作为加固材料是优选的，但其他形式的系衬板材料也已以类似方式使用。

如在美国专利第5568998号和第5580191号中所公开的，已知将全高预制混凝土墙板用于挡土墙中的墙面元件。这些类型的系统通常在施工过程中要求使用起重机来放置面板，因为它们非常大，可能是5英尺乘10英尺甚至更大，结果又很重，以致于无法轻易进行手动处理。为了避免在使用预制墙板时出现此类问题，已经开发了其他类型的挡土墙结构。

作为一个已知的例子，挡土墙由模块化墙块形成，与预制墙板相比，模块化墙块通常是较小的水泥块。模块化墙块的组装通常不需要重型设备。这种模块化墙块可以由一个人处理，并且通过将多个墙块布置成彼此叠置的路线来形成挡土墙结构，就像砌砖之类。每个块包括具有正面的主体，该正面形成所形成的挡土墙的外表面。在美国专利号5,010,707；5,522,682；5,568,999；5,823,709；5,911,539；5,934,838；和6,287,054中公开了这种模块化墙块系统的例子。

众所周知，在挡土墙的构造中使用焊接线(ww)对接单元可增强土层。美国专利4,856,939；6,595,726；和8,197,159公开了土工格栅加固的土工挡土墙的构造，该土工墙结合了焊接线对接单元，其中，线对接单元的面部分的一部分包括扭结或弯钩，其尤其用于保持土工格栅的端部，其余土工格栅设计成向后延伸到填充物中以加固墙壁。美国专利4,904,124还公开了使用金属丝“篮子”，其被设计为填充有颗粒或岩石材料以限定墙壁的前部或面，其元件还通过网格状的加强片材进行了加固以提供土壤团块的稳定性。

在通常用于结构土墙的模块化块墙的情况下，块通常为11至12英寸深，重量在75磅至100磅(lbs)之间，以在墙安装过程中为饰面提供稳定性。由于职业安全与健康管理局(osha)将人承载的最大重量限制为50lbs，因此该重量相对较重，需要两个人抬起或用块拾取工具用小型设备搬运。这通常导致墙的安装较慢或墙的成本增加。

这样，期望在本领域中进行改进以提供一种挡土墙块系统，该系统利用薄且轻重量的块来简化墙的安装并提高生产率，同时保持该块墙系统的结构完整性和稳定性。与传统块相比，薄块可以增加卡车上块的装载能力或面积，从而节省运输成本并减少环境影响。在制造过程中，薄块可以更快地放置，并且需要成本更低且环境有害的水泥。但是，薄块必须包含有关块在施工期间和墙面装载期间的稳定性的规定。

技术实现要素：

公开了一种分段式墙块、土壤加固系统及其相关方法。墙块可用于构造挡土墙。

在一个实施例中，分段式墙块包括：正面；背面；沿背面设置的狭槽；凹陷的顶面；从顶面延伸到底面的第一和第二敞开芯；具有榫舌的第一侧面；具有凹槽的相对的第二侧面，其中，榫舌的形状形成为与凹槽互锁。

在另一个实施例中，分段式墙块可以包括带纹理的正面。

分段式墙块可以具有约10英寸至约36英寸的长度；约6英寸至约12英寸的高度；约5英寸至约12英寸的深度；约1英寸至约3英寸的榫舌长度；约为35磅至60磅的重量。

此外，分段式墙块可包括沿着顶面的顶槽，该顶槽适于容纳机械连接器。

本发明的土壤加固系统可以包括：墙块部件，其包括互锁的分段式墙块的第一构造，每个墙块包括：正面；背面；沿背面设置的狭槽；凹陷的顶面；从顶面延伸到底面的第一和第二敞开芯；具有榫舌的第一侧面；具有凹槽的相对的第二侧面，其中，榫舌的形状形成为与凹槽互锁；以及连接到墙块部件的稳定部件。

稳定部件可以包括稳定箍，该稳定箍在互锁的分段式墙块的构造的背面处间歇地连接至狭槽。稳定部件还可在稳定箍中包括填充材料。

稳定部件可以进一步包括连接至狭槽的锚，或者可以包括在背面处的水平板。

稳定部件可以包括分段式墙块的第二构造，其中，分段式墙块的第二构造中的一个连接到分段式墙块的第一构造中的一个的背面。

稳定部件可以包括土工格栅结构，或者稳定部件可以包括稳定箍和连接到墙块的第一构造的水平土工格栅的组合。

加固土壤的方法可以包括以下步骤：安装混凝土或砾石的找平垫；提供至少三个墙块，其中每个墙块具有背面；沿背面设置的狭槽；凹陷的顶面；从顶面延伸到底面的第一和第二敞开芯；具有榫舌的第一侧面；具有凹槽的相对的第二侧面，其中，榫舌的形状形成为与凹槽互锁；通过连接至少三个墙块的榫舌和凹槽形成第一排墙块；在墙块的背面安装稳定元件；放置回填物并压实至第一排墙块；以及可选地，以下步骤：提供土工格栅加固条，并通过一个或多个机械连接器将土工格栅加固条接合到第一排墙块的凹槽中；在与第一排墙块的机械连接器接合的同时放置第二排墙块。

附图说明

这样，已经概括地描述了本公开的主题，现在将参考附图，这些附图不一定按比例绘制，并且其中：

图1示出了当前公开的墙块的示例的透视图，其中，墙块可用于形成挡土墙和/或任何其他土壤加固元件；

图2示出了在图1所示的当前公开的墙块的墙块的后部处的轻微变化的透视图；

图3示出了图1中所示的墙块的正视图、俯视图、仰视图和两个端视图；

图4示出了包括当前公开的墙块的布置的土壤加固系统的示例的透视俯视图；

图5、图6、图7和图8示出了当前公开的墙块的各种稳定系统；

图9示出了利用本主题的稳定元件的独立式重力墙的透视图；

图10示出了当前公开的墙块的另一种布置的透视图；

图11示出了本主题的土壤加固系统的剖视图；

图12示出了到图4所示的当前公开的土壤加固系统的连接变型的透视图；

图13示出了到图4中所示的本发明的土壤加固系统的另一种连接变型的透视图；并且

图14示出了使用当前公开的墙块的方法的示例的流程图。

具体实施方式

现在将在下文中参照附图更全面地描述当前公开的主题，在附图中示出了当前公开的主题的一些但不是全部实施例。贯穿全文，相同的数字表示相同的元素。当前公开的主题可以以许多不同的形式来体现，并且不应该被解释为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开满足适用的法律要求。实际上，本领域公开的主题所属领域的技术人员受益于前述说明书和相关附图中呈现的教导会想到本文所阐述的当前公开的主题的许多修改和其他实施例。因此，应当理解，当前公开的主题不限于所公开的特定实施例，并且修改和其他实施例旨在被包括在所附权利要求的范围内。

在一些实施例中，当前公开的主题提供了一种薄而稳定的分段式墙块、土壤加固系统及其相关方法。当前公开的薄而稳定的分段式墙块可以是例如用于建造挡土墙的混凝土砌块。薄而稳定的分段式墙块通常将通过干法铸造工艺制造，但是也可以通过湿法铸造工艺制造。墙块具有块重量轻的特点，可简化起吊和安装过程。

当前公开的薄而稳定的块的一个方面通常将具有不大于8英寸的高度，小于18英寸的长度和小于6英寸的深度。块的典型重量将小于50磅。薄而轻的块本身可能不稳定，以在模块化块墙系统的构造期间支撑横向载荷和振动。薄而轻的块将需要用其他方式或方法来稳定，以在模块化块墙系统的构造过程中保持稳定。

本发明公开的墙块的一个方面在于，其可以包括用于支撑模块化块墙系统的构造的榫舌与凹槽系统，其中，墙块将左右互锁以为饰面提供刚性并改善墙系统的对准。

当前公开的墙块的另一方面在于，其可以包括“在表面后面”的凹槽，用于容纳机械连接器，以简单地连接到相邻的墙块和/或任何其他土壤加固元件，例如但不限于到，土工格栅。

本发明公开的墙块的又一个方面在于，其可包括在墙块的顶部或后部的狭槽或凹槽，用于容纳稳定元件以增加轻质稳定块在构造期间的稳定性。

本发明公开的墙块的又一个方面在于，与常规墙块相比，其可具有降低的块重量和增加的生产率的特征。

现在参考图1和图2，图1和图2是当前公开的墙块100的示例的透视图，其中墙块100可用于形成自立式重力墙、挡土墙和/或任何其他土壤加固结构。此外，图3示出了图1所示的墙块100的正视图、俯视图、仰视图和两个端视图。

墙块100可以是例如用于构造挡土墙的混凝土砌块。即，墙块100是模块化墙块的示例。墙块100通常包括正面101，在中心103具有狭槽/凹槽的背面102，凹陷的顶面104和平坦的底面105。因此，墙块100在一侧上具有榫舌106，在另一侧具有凹槽107。墙块100还可以在顶面104处包括顶槽109。另外，两个空心的敞开芯108穿过墙块100，从凹陷的顶面104延伸到平坦的底面105。可选地，块100的正面101可以被纹理化以提供某种外观和/或美学特征。

在整个说明书中，参照墙块100的部件的相对位置使用术语“顶部”、“底部”、“正面”、“背面”、“上方”、“下方”和“上面”，例如墙块100的正面、背面、顶面和底面的相对位置。可以理解的是，墙块100是功能性的，而不管其在空间中的方位如何。

墙块100具有长度l、高度h、深度d和延伸的榫舌t。墙块100的长度l通常可以为大约10英寸至大约36英寸，并且在优选的实施方式中大约16英寸。墙块100的高度h通常可以为大约6英寸至大约12英寸，并且在优选的实施方式中为大约8英寸。墙块100的深度d通常可以为约5英寸至约12英寸，并且在优选的实施方式中为约5.5英寸。墙块100的伸出的榫舌t通常可为1英寸至3英寸，在优选实施例中约为1.6英寸。

墙块100是轻质的，并且通常可以重在35lbs至60lbs之间，并且在优选的实施例中约为48lbs。轻质墙块100将通过各种稳定元件来稳定，以在施加建筑荷载时控制对齐和移动。

现在参考图4，示出了土壤加固系统400，其包括墙块100的构造，其可以利用一个或多个连接器(例如机械连接器401)的组合以标准运行粘结构造堆叠，以将一个墙块100在其顶部和下方连接至另一墙块100和/或将墙块100连接至任何其他土壤加固元件。因此，沿着墙块100的顶部设置有顶槽109，以容纳机械连接器401；凹槽109具有一定的宽度和深度。机械连接器401与稳定元件一起为薄而轻的墙块100提供了垂直稳定性。

墙块100的榫舌106的形状适合于侧槽107，以形成互锁机构，并在墙块100之间提供侧向稳定性。榫舌106和凹槽107的形状将使墙块100左右互锁在笔直的墙壁上，并具有广泛的凸曲率和凹曲率。

土壤加固系统包括土壤加固元件405，其可以是例如合成材料，例如高密度聚乙烯(hdpe)和聚酯土工格栅，或者可以是钢加固网，钢带或其他土壤加固元素。“土工格栅”是一种格栅，其主要目的是增强或加固土壤，并具有开放的网格，土壤颗粒可以锁定在其中。土壤加固元件405通常可以是完整的片状土壤增强件，并且在优选的实施方式中为约6英寸至20英寸的窄条增强件，并且在优选的实施方式中为约10英寸。

现在参考图5，图5是当前公开的墙块100的布置的稳定系统500的示例的透视图，以在建造期间向薄而稳定的墙块提供倾覆稳定性(overturningstability)。在墙块稳定系统500中，墙块100与榫舌106和凹槽107左右互锁，同时还在间断地沿着墙在墙块狭槽/凹槽103处连接到墙块100的背面102处的稳定箍501。稳定箍501可以是合成材料，例如hdpe或pet土工格栅，或者可以是钢加固网或绑带或带子。然后，箍501被砾石或石头503填充以完成稳定系统。稳定箍以在构造期间向墙块100提供足够的倾覆稳定性所需的间隔隔开。尽管本文讨论了稳定箍，但是可以预期，该结构可以包括任何合适的盒子/框架结构(例如，矩形、椭圆形、三角形等)，柔性或刚性的，用于石材保持和块稳定。

现在参考图6、图7和图8，图6、图7和图8是在稳定系统600、700和800中使用的墙块100的其他示例的透视图。例如，图6示出了墙块100，该墙块100由在墙块后部连接至狭槽603的焊接线锚固件(weldedwireanchor)601稳定。焊接线锚固件通过拉拔锚固提供倾覆稳定性。图7示出了墙块100，该墙块100通过放置在块的后部和底部但通过狭槽703连接到块的水平板701来稳定。水平板701与来自加固墙后面的回填物的覆盖压力接合，因此增加了稳定墙块的倾覆稳定性。所有稳定元件以在建筑期间向墙块100提供足够的倾覆稳定性所需的间隔隔开。

在另一示例中，图8示出了的墙块100，通过墙块100的后部的凹槽803接合墙块801的榫舌806而用墙块801或一系列墙块801来稳定墙块100，因此形成了稳定的系统800。稳定墙块801可以具有可变的高度、厚度和深度，其用作锚，以向墙块100提供倾覆稳定性。

现在参考图9，图9是利用墙块100和填充有土壤填充物902的一系列稳定箍901的独立式重力墙系统900的透视图。稳定箍901中的受限土壤填充物902的土壤重量增加了挡土墙的有效深度，以提供足够的垂直覆盖重量，以抵抗稳定箍后面土壤的侧向压力。

现在参考图10，图10是处于堆叠结合构造1000的墙块100的另一种布置的透视图。在这种布置中，半高度块1001横跨在挡土墙的第一排和顶排的两个墙块100之间。墙块1001和100的榫舌1006和凹槽1007将彼此堆叠，从而形成堆叠的竖直接头。墙块100和1001通过一个或多个机械连接器1004连接到土壤加固物1005。

现在参考图11，图11是土壤加固系统1100的剖视图。墙块100的第一层可放置在由砾石或混凝土组成的找平垫1102上。土壤加固系统1100通常包括集成在墙块100的下部的第一土壤加固元件1101和可以集成在墙块的上部的第二土壤加固元件1101。在一示例中，土壤加固元件1101是土工格栅结构。“土工格栅”是一种格栅，其主要目的是增强或加固土壤，并具有开放的网格，土壤颗粒可以锁定在开放的网格中。

在本发明的土壤加固系统1100中，可以使用多个机械连接器1103将一个墙块100联接到另一个，并将墙块100联接到土壤加固元件1101。机械连接器1103通常是机械式块连接器和对齐装置。

现在参考图12，加固土壤系统1200通过填充有砾石型填充物1203的稳定箍1202和加固土工格栅1204的相互作用，允许墙块100与土壤加固元件1204之间的重力或摩擦连接。机械地连接到墙块100的稳定箍1202提供了足够的短期和长期的面对稳定性(facingstability)和性能，而无需机械地将墙块100连接到土壤加固元件1204。因此，连接器1201用作墙系统1200的对准工具并将一个墙块100连接到顶部和下方的另一个墙块100，而无需将其机械连接到任何土壤加固元件1204。

现在参考图13，图13是另一个土壤加固系统1300的透视图。稳定箍1301被土壤填充物1303回填。稳定箍1301中的受限土壤填充物为墙块100提供稳定性，而土壤加固元件1302提供抗拉性以稳定墙壁回填物。土壤加固元件1302可以是例如合成材料的离散条，例如高密度聚乙烯(hdpe)或聚酯(pet)或其他柔性加固元件，并且从稳定箍1301的底部到稳定箍1301的顶部连续包裹。将土壤加固元件1302包裹在填充有土壤填充物1303的稳定箍1301上，从而形成墙系统1300的机械连接。在一个实施例中，土壤加固元件1302是大约6英寸至48英寸的狭窄的加固条，并且在优选实施例中是大约24英寸的狭窄的加固条。

图14示出了以三个块的简单配置使用当前公开的墙块的方法1400的示例的流程图。方法1400可以包括但不限于以下步骤。

在步骤1401，将用砾石或混凝土构造找平垫，以确保当前公开的墙块100的水平表面或基础。

在步骤1402中，可以提供至少三个当前公开的墙块100。在步骤1403，墙块可以通过榫舌和凹槽系统连接到左侧和右侧。

在步骤1404，可以通过墙块100的后部的狭槽或凹槽安装一个或多个稳定元件。然后在步骤1405，将土壤回填物放置并压实至第一排块。

在步骤1406中，可以安装一个或多个土壤加固元件1101，并将其与一个或多个机械连接器1103接合到第一排块的凹槽中。

在步骤1407中，可以安装下一排块，其中一个或多个机械连接器1103和/或土壤加固件1101接合在第一排墙块100的凹槽中。

本发明的墙块相对于现有技术的模块化墙块和土壤加固系统提供了显着的制造改进。即，因为本发明的墙块可以在垂直或水平方向上取向，所以制造本发明的墙块所需的设备被最小化。另外，与现有技术的模块化墙块相比，本发明的墙块的形状和设计经常提供减少的材料并易于制造。最后，由于设计简单，减少了独立部件的数量以及将部件修改为所需的土壤系统配置的能力，组装墙块以形成本发明的土壤加固系统代表了对现有技术的重大改进。

遵循长期的专利法惯例，当在包括权利要求的本申请中使用时，术语“一个”，“一种”和“该”指的是“一个或多个”。因此，例如，除非上下文明显相反(例如，多个主题)，否则提及“一个主题”包括多个主题，依此类推。

在本说明书和权利要求书中，除非上下文另外要求，否则以非排他性的意义使用术语“包括”、“包括有”和“包含”。同样地，术语“包括”及其语法变体意图是非限制性的，使得列表中的项目的列举不排除可以替换或添加到所列项目的其他类似项目。

出于本说明书和所附权利要求书的目的，除非另有说明，否则表示说明书和权利要求书中使用的量、尺寸、维度、比例、形状、配方、参数、百分比、数量、特性和其他数值的所有数字应理解为在所有情况下都被术语“大约”修饰，即使术语“大约”可能没有明确地以值、量或范围出现。因此，除非有相反的说明，否则以下说明书和所附权利要求书中列出的数字参数不是并且也不必是精确的，而是可以根据需要为近似值和/或更大或更小，反映出公差、转换因子、四舍五入、测量误差等，以及本领域技术人员已知的其他因素，取决于希望通过当前公开的主题获得的期望特性。例如，术语“约”在涉及一个值时，意味着包含在某些实施例中±100％，在某些实施例中±50％，在某些实施例中±20％，在某些实施例中±10％，在一些实施例中，±5％，在一些实施例中±1％，在一些实施例中±0.5％，在一些实施例中±0.1％，相对于指定量的变化，因为这样的变化适合于执行所公开的方法或采用所公开的组合物。

此外，术语“大约”当与一个或多个数字或数值范围结合使用时，应理解为是指所有这样的数字，包括一个范围内的所有数字，并通过扩展列出的数值的上下边界来修改该范围。端点对数值范围的叙述包括纳入该范围内的所有数字，例如整数，包括其分数(例如，1到5的叙述包括1、2、3、4和5以及分数(例如1.5、2.25、3.75、4.1等)以及该范围内的任何范围。

尽管出于清楚理解的目的已经通过图示和示例的方式对前述主题进行了详细描述，但是本领域技术人员将理解，可以在所附权利要求的范围内进行某些改变和修改。