复合地基加筋拱箱型挡墙结构及施工方法与流程

本发明涉及挡土墙工程技术领域，具体涉及一种复合地基加筋拱箱型挡墙结构及施工方法。

背景技术：

在护岸堤身、公路路基、场平等工程的填筑过程中，通常采用挡墙来抵抗填土压力。传统的空箱式挡墙结构由底板、前墙、后墙构成立方体箱型结构。当根据工程需要，挡墙高度达到10米以上时，仅靠挡墙本身抵抗填土压力，会使得箱体壁厚增加较多，钢筋与混凝土的用量剧增，同时对地基的承载力要求更高，挡墙的经济效果较差。

当上述工程建设位于滨海地区、河湖岸滩、松软土地区、深厚覆盖层地区时，由于地层结构多由粉细砂、粉土、粉质粘土、淤泥质土组成，地基承载力较低，挡墙及其墙后的填筑体易出现较大的变形乃至失稳破坏，因此不宜直接在松软土、深厚覆盖层地基上修建高挡墙。公开号为cn103321243b、cn103410167b、cn104389320b的专利分别采用钢管微型桩、灌注桩、管桩对挡墙地基进行了加固处理，但上述桩体均为素混凝土或钢筋混凝土结构，施工工艺复杂，施工工期长，工程造价高。

当遇到上述地质条件较差的情况时，传统的空箱式挡墙结构无法满足自身及其墙后填筑体的稳定要求，须对其结构进行改进，并采用其它方式与挡墙相结合，联合承载墙后的填土压力。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述问题，提供一种复合地基加筋拱箱型挡墙结构及施工方法。本发明能够提高挡墙与筋材的整体性和抗变形能力，可使得拱箱型挡墙的适用墙高增大，从而满足工程需要。

本发明的第一目的是提供一种复合地基加筋拱箱型挡墙结构，由复合地基、拱箱型挡墙、土工格栅和填筑体组成。

所述的复合地基位于地面以下且由多根振冲碎石桩组成；所述的拱箱型挡墙位于复合地基的上方；在所述的拱箱型挡墙的后侧设置有填筑体；在所述填筑体中横向设置有土工格栅。

所述的土工格栅包括第一土工格栅和第二土工格栅；所述的第一土工格栅一端预埋在后拱墙内，另一端与第二土工格栅连接；所述的第二土工格栅分层布置在所述的填筑体内部。

进一步的，所述的振冲碎石桩采用正三角形布置；所述的振冲碎石桩沿所述的拱箱型挡墙外缘扩大布置二～三排桩。

进一步的，所述的拱箱型挡墙包括前墙、趾板、底板、后拱墙、隔墙、填充体；所述的趾板位于前墙前端；所述的底板位于前墙后端；所述后拱墙和隔墙位于底板上；所述隔墙一端与前墙相连，另一端与后拱墙相连；所述的前墙、底板、后拱墙、隔墙构成多个连续的箱体；所述填充体填充在箱体内。

进一步的，所述的前墙临空面坡比1：α，α取值为0.02～0.05，背面竖直；所述的后拱墙为多个拱向填筑体侧的连拱结构，每个连拱结构两端与隔墙相连；所述隔墙截面为五边形，前端面与前墙相连，后端面与两侧后拱墙相连。

进一步的，所述前墙、后拱墙内设排水孔；所述排水孔孔径5厘米～10厘米，间排距2米×2米，梅花形布置。

进一步的，所述第一土工格栅分层厚度50厘米，预埋长度50厘米。

进一步的，所述的第一土工格栅与第二土工格栅通过连接棒连接。

本发明的第二目的是提供复合地基加筋拱箱型挡墙结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，施工准备：根据施工需要进行场地平整、施工垫层铺设、桩位放线和施工机具就位布置，调整振冲器喷水中心与设计桩位中心偏差小于5厘米；

第二步，振冲碎石桩施工：根据地基土层情况和需要的振冲碎石桩的桩径大小确定振冲器型号，多根振冲碎石桩的施工顺序为：振冲器就位对中→振冲成孔、排浆→孔中填料、振动密实→进行下一级振冲，直至复合地基的地基土体内形成振冲碎石桩；当一根振冲碎石桩结束后，移动振冲器至下一个所述的振冲碎石桩的位置进行制桩；

第三步，拱箱型挡墙施工：在由多根所述的振冲碎石桩形成的复合地基上设置拱箱型挡墙；所述的拱箱型挡墙的前墙、趾板、底板、后拱墙、隔墙在钢筋安装完毕后，现场采用混凝土立模浇筑形成；在所述的前墙、底板、后拱墙、隔墙构成的箱体内填充填充体；在前墙、后拱墙内设排水孔；在所述后拱墙内分层预埋第一土工格栅；

第四步，挡墙后填筑体施工：所述的拱箱型挡墙的强度达到设计强度的70％以上时，在后拱墙后侧分层铺设第二土工格栅，第二土工格栅与第一土工格栅连接；在土工格栅底部自下而上堆放填筑体并碾压密实。

本发明的有益效果是：

(1)采用振冲碎石桩对挡墙地基进行加固处理，可充分利用施工现场碎石料，与混凝土桩或钢筋混凝土桩相比，无需采购钢筋、水泥，施工工艺简便、快速。例如当桩径为60厘米，桩长为8米时，混凝土桩综合单价为66元/米，而振冲碎石桩综合单价为45元/米，桩体造价可降低30％以上。

(2)填筑体的水平向土压力作用在后拱墙的拱形墙体上，能够充分发挥拱圈的作用，与相同长度和高度的直线形墙体相比，拱形墙体的弯矩和剪力较小，从而能够使得墙体变薄、提高墙体刚度，挡墙的适用高度增大。

(3)箱体内的填充体重量能够增加挡墙的稳定性。

(4)挡墙后的填筑体内设置土工格栅，并与后拱墙连接，可提高挡墙与筋材的整体性和抗变形能力，减小后拱墙所受的土压力，能够使拱箱型挡墙的适用墙高增大，经济效果增加。

(5)填筑体内的土工格栅与拱箱型挡墙的后拱墙内预埋的土工格栅通过连接棒连接，能够确保二者的连接强度，施工方便。

附图说明

图1为复合地基加筋拱箱型挡墙结构示意图。

图2为振冲碎石桩及挡墙平面布置示意图。

图中：复合地基1、振冲碎石桩1.1、拱箱型挡墙2、前墙2.1、趾板2.2、底板2.3、后拱墙2.4、隔墙2.5、填充体2.6、土工格栅3、填筑体4、第一土工格栅5、第二土工格栅6、连接棒7、排水孔8。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

参照图1～图2所示，复合地基加筋拱箱型挡墙结构，它包括复合地基1、拱箱型挡墙2、土工格栅3和填筑体4；所述的复合地基1位于地面以下且由多根振冲碎石桩1.1组成，所述的拱箱型挡墙2位于所述的复合地基1的上方，在所述的拱箱型挡墙2的后拱墙2.4后侧设置有填筑体4，在所述填筑体4中横向设置有土工格栅3。

所述的复合地基1为采用振冲置换法对原始松软土地基或深厚覆盖层地基进行处理后的振冲碎石桩1.1形成的复合地基1，其承载能力应满足挡墙抗滑移和抗倾覆的要求。所述复合地基1承载力rsp＝[1+m(n-1)]×rs，rs为原始地基的承载力；m为碎石桩的置换率，m＝ap/as，ap为碎石桩的截面积，as为复合地基的面积；n为碎石桩桩体与桩间土的荷载强度分担比，n＝rp/rs，rp为振冲碎石桩1.1的承载力。所述振冲碎石桩1.1采用正三角形布置，所述的振冲碎石桩1.1沿拱箱型挡墙2外缘扩大布置二～三排桩。所述振冲碎石桩1.1的桩径d、桩间距l根据上述公式进行计算分析确定。

所述的拱箱型挡墙2包括前墙2.1、趾板2.2、底板2.3、后拱墙2.4、隔墙2.5、填充体2.6。所述的前墙2.1临空面坡比1：α，α取值为0.02～0.05，背面竖直。所述的后拱墙2.4为多个拱向填筑体4侧的连拱结构，单个连拱结构两端与隔墙2.5相连。所述隔墙2.5截面为五边形，前端面与前墙2.1相连，后端面与两侧后拱墙2.4相连。所述前墙2.1、底板2.3、后拱墙2.4、隔墙2.5构成多个连续的箱体。所述箱体壁的厚度和钢筋用量通过计算分析确定，箱体内填充体2.6可用碎石或石渣并压密实。所述前墙2.1、后拱墙2.4内设排水孔8，孔径5厘米～10厘米，间排距2米×2米，梅花形布置。所述拱箱型挡墙2的后拱墙2.4内分层预埋土工格栅3，分层厚度50厘米，预埋土工格栅长度50厘米。所述土工格栅3自下而上的层数根据填筑体4的顶部荷载和后拱墙2.4的弯拉状态确定。所述的振冲碎石桩1.1沿所述的趾板2.2的外边缘扩大布置二～三排桩。

所述的土工格栅3包括第一土工格栅5和第二土工格栅6。所述的第一土工格栅5一端预埋在所述的后拱墙2.4内部，另一端伸出与埋设在所述的填筑体4内的第二土工格栅6通过连接棒7连接。所述的第二土工格栅6分层布置在所述的填筑体4内部；所述的填筑体4沿所述的第二土工格栅6底部自下而上堆放；所述的第二土工格栅6的横向长度大于两倍的所述的挡墙面板2.1的高度。

本发明复合地基加筋拱箱型挡墙结构施工方法如下：

复合地基加筋拱箱型挡墙结构的施工方法，它包括如下步骤；

①施工准备：根据施工需要进行场地平整、施工垫层铺设、桩位放线和施工机具就位布置，调整振冲器喷水中心与设计桩位中心偏差小于5厘米；

②振冲碎石桩施工：根据地基土层情况和需要的振冲碎石桩1.1的桩径大小确定振冲器型号，多根振冲碎石桩1.1的施工顺序为：振冲器就位对中→振冲成孔、排浆→孔中填料、振动密实→进行下一级振冲，直至复合地基1的地基土内形成振冲碎石桩1.1；当一根振冲碎石桩1.1结束后，移动振冲器至下一个所述的振冲碎石桩1.1的位置进行制桩；

③拱箱型挡墙施工：在由多根所述的振冲碎石桩1.1形成的复合地基1上设置有拱箱型挡墙2，所述的拱箱型挡墙2为钢筋混凝土结构，由前墙2.1、趾板2.2、底板2.3、后拱墙2.4、隔墙2.5、填充体2.6组成。所述的拱箱型挡墙2各组成部分在钢筋安装完毕后，现场采用混凝土立模浇筑形成。所述的前墙2.1临空面坡比1：α，α取值为0.02～0.05，背面竖直。所述的后拱墙2.4为多个拱向填筑体侧的连拱结构，单个拱墙两端与隔墙2.5相连。所述隔墙2.5截面为五边形，前端面与前墙2.1相连，后端面与两侧后拱墙2.4相连。前墙2.1、底板2.3、后拱墙2.4、隔墙2.5构成多个连续的拱形箱体。箱体内填充体2.6采用碎石或石渣并压密实。前墙2.1、后拱墙2.4内设排水孔，孔径5厘米～10厘米，间排距2米×2米，梅花形布置。所述拱箱型挡墙2的后拱墙2.4内分层预埋第一土工格栅5，分层厚度50厘米，预埋土工格栅长度50厘米。所述土工格栅自下而上的层数根据填筑体4的顶部荷载和后拱墙2.4的弯拉状态确定。

④挡墙后侧填筑体施工：所述的拱箱型挡墙2的强度达到设计强度的70％以上时，在后拱墙2.4后侧回填填筑体4并碾压密实；所述的第二土工格栅6在填筑体4内的铺设长度大于两倍所述的后拱墙2.4高度；所述的填筑体4内的第二土工格栅6与所述的后拱墙2.4内预埋的第一土工格栅5通过连接棒7连接。

采用振冲置换法对松软土地基、深厚覆盖层地基进行加固处理，挡墙墙体采用拱箱型钢筋混凝土结构，在挡墙后填筑体中加入土工格栅与后拱墙连接，能够提高挡墙与筋材的整体性和抗变形能力，可使得拱箱型挡墙的适用墙高增大，从而满足工程需要。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。