生态挡土墙及施工方法与流程

本发明涉及一种挡土墙领域，具体是指生态挡土墙及施工方法。

背景技术：

生态挡土墙是一种既能起到满足工程结构需要，又兼具生态环保、景观功能的挡土墙。传统浆砌块石和混凝土等形式的挡土墙只是一种工程结构，缺少生态环境的保护作用。现有许多种类的所谓生态挡土墙也仅在浆砌块石和混凝土预制块等结构的空隙里种植一些花木，花木生存空间小、养护工作量大，生态功能有限；如增加花木的种植空间，则可能带来工程结构的安全隐患，故生态与安全双方难以全面统筹兼顾，这对于以工程结构为主的挡土墙显然难以具备生态功能。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种构造简单、施工便利、费用低廉、安全可靠和美观实用的生态挡土墙及施工方法。

本发明的技术问题通过以下技术方案实现：

一种生态挡土墙，设置在作为工程结构的普通挡土墙外，包括若干块按照相隔一定距离设置在地基上的景观石，每相邻两块所述的景观石之间均浇筑土拱，该土拱的拱背凸部朝向普通挡土墙，并在拱背凸部外侧覆盖渗水层，该渗水层与普通挡土墙之间依次填入分层压实的填土、覆盖在填土顶部的种植土和种植在种植土上的花木；所述的土拱拱腹凹部与相邻的两块景观石之间均覆盖种植土并种植花木；所述的土拱内按照上下错位设置多根横向渗水管，土拱外设置多根纵向渗水管，且多根横向渗水管和多根纵向渗水管均伸出生态挡土墙外排水。

所述的土拱支撑在两块景观石上，土拱的拱轴线与填土分布荷载的形状相同即，其中为土拱底部拱脚与普通挡土墙之间填土的宽度、为填土的主动土压力修正系数；在作用下，假设土拱不承受弯矩只承受剪力和压力，对土拱上任意一点的合力矩等于零，即,并应用朗肯土压力理论和力的平衡原理，得到土拱的拱轴线方程、填土分布荷载、土拱受力和景观石受力计算公式；

公式一、

公式二、

无粘性土：

粘性土：

公式三、

公式一、公式二和公式三中的各符号定义为：

——土拱后填土高度，；

——土拱底部与普通挡土墙之间填土的宽度，；

——土拱底部两拱脚之间的水平距离，；

——土拱底部的宽度，；

——土拱底部所受的景观石的推力，；

——土拱底部所受的压力与两拱脚纵向水平连线的夹角，；

——景观石的重度，；

——土拱以o点为原点的生态挡土墙的纵向坐标值，；

——土拱以o点为原点的生态挡土墙之间的纵向坐标值，；

——土拱以o点为原点的生态挡土墙的横向坐标值，；

——朗肯主动土压力系数；

——景观石与地基之间的摩擦系数；

——土拱后填土的重度，；

——土拱后填土的粘聚力，；

——土拱后填土的内摩擦角，；

——填土的主动土压力修正系数，；

——填土的主动土压力调整系数；

——填土的主动土压力调整系数；

——参数，；

——参数，；

——参数，；

——土拱底部拱轴线任意处所受的填土分布荷载，；

——土拱底部拱轴线之间的所受的填土分布荷载，；

——土拱底部拱脚所受的填土分布荷载，；

——土拱底部拱中部所受的填土分布荷载，；

——土拱材料所受的压应力，；

——土拱材料的容许压应力，。

所述的生态挡土墙根据工程基础与地基高度设置成一级或多级，且多级生态挡土墙的各级景观石和土拱组合错位设置。

所述的土拱为砂砾石和水泥拌和而成的水泥稳定土或粘土、砂砾、石灰共同拌和而成的三合土，平面为拱形、立面为阶梯形，土拱两端的拱脚分别支撑在每块景观石的一端；阶梯形土拱的阶梯级数和截面尺寸按所用材料性能由计算确定。

所述的渗水层是由碎石和土工布组成，碎石级配良好，最大粒径不大于5cm，含泥量小于3%，碎石层厚度10cm～15cm，土工布为合成纤维编织而成的透水性土工合成材料，两层土工布包裹在碎石外侧。

所述的多根横向渗水管和多根纵向渗水管均为pvc塑料材质；横向渗水管管径3cm～5cm，设置在土拱内，水平向间距1m～2m，上下层每排高度0.5m～1m交叉设置，一端插入土拱拱背凸部的碎石中3cm～5cm，另一端伸出种植土外1cm～2cm；纵向渗水管管径5cm～10cm，管壁纵向相隔5cm～10cm交叉开孔2个～3个，开孔直径0.5cm～1cm，外包两层土工布，多根纵向渗水管设置在渗水层与普通挡土墙之间的填土内，水平向间距1m～2m，上下层每排高度1m～2m交叉设置，两端伸出填土外1cm～2cm。

所述的地基用于承受普通挡土墙和生态挡土墙的受力，该普通挡土墙为传统浆砌块石和混凝土，最上一级为建筑工程或其他工程的工程基础；所述的一级生态挡土墙高度1.5m～2.0m；所述的多级生态挡土墙的每级生态挡土墙之间均设置一级普通挡土墙；仅设置一级生态挡土墙时，生态挡土墙与建筑工程或其他工程的工程基础之间无普通挡土墙。

所述的种植土为适合花木生长的土壤，种植土覆盖于填土顶部，以及土拱拱腹凹部与相邻的两块景观石之间，种植土上种植花木。

所述的填土就地取材，用粘性土或无粘性土如砂性土，含水率3%～5%，分层填筑厚度30cm～50cm，机械压实，密实度不小于80%。

一种生态挡土墙施工方法，包括如下步骤：

步骤一、拟定生态挡土墙结构尺寸

根据地形和地质钻探资料，初拟生态挡土墙、普通挡土墙的结构尺寸、布置形式和选择工程材料；

由公式一、公式二、公式三计算复核并确定生态挡土墙、普通挡土墙的结构尺寸、布置形式和工程材料；

③编制施工组织设计文件，组织施工；

步骤二、普通挡土墙施工

测量放样，按设计图纸确定普通挡土墙、生态挡土墙的精确位置和标高；

②清理工程基础与普通挡土墙之间的边坡；

③开挖普通挡土墙基础并进行地基处理以满足地基承载力要求；

④按设计图纸砌筑普通挡土墙；

多级普通挡土墙按～④逐级从下而上施工；

步骤三、下级生态挡土墙施工

生态挡土墙地基处理以满足地基承载力要求：

②优选采用单个天然石料原石，景观石与土拱结合处开凿成设计角度；

③定位景观石位置，地基铺设水泥砂浆2cm～3cm厚度，吊装景观石就位；

④测量放样、架设土拱模板，要求模板位置和尺寸准确、安装固定牢固，模板内预埋多根横向渗水管；

⑤土拱模板内浇筑水泥稳定土或三合土，振动密实，并适时拆除模板、养护达到设计强度；

⑥多个景观石和土拱组合施工完成后，在土拱与普通挡土墙之间的地基上放置已包裹土工布的多根纵向渗水管；

按填土分层填筑厚度，在土拱拱背凸部铺上碎石并用土工布包裹，用少量填土料作为支挡，以免碎石和土工布组成的渗水层塌落；

填筑第一分层填土，用压路机压实至规定的密实度，碎石和土工布组成的渗水层边缘用小型压实机械或人工拍实，压实过程中人工配合整理土工布以防压实机械损伤土工布；

填筑土拱拱腹凹部与相邻两块景观石之间覆盖的种植土，用小型压实机械或人工拍实；

进行土拱拱背凸部第二分层填土、土拱拱腹凹部第二分层种植土和渗水管敷设循环施工，直至完成下级生态挡土墙的填土和种植土施工；

步骤四、上级生态挡土墙施工

按步骤三中下级生态挡土墙施工的施工程序完成上级生态挡土墙施工；

步骤四、花木种植

按设计要求选择花木进行种植，花木的规格、数量、间距符合规定要求，并适时养护。

与现有技术相比，本发明主要提供了一种生态挡土墙，可设置在作为工程结构的普通挡土墙外，其结构包括景观石、土拱、渗水层、填土、种植土、花木、横向渗水管和纵向渗水管等，并根据生态挡土墙填土自身产生土拱效应的原理，采用廉价材料预先设置与生态挡土墙填土自身产生土拱效应相同形状的土拱，提供免费的预应力，充分利用土拱材料承受压力大和纵向刚度大的特点，将横向土压力转变为纵向推力，均衡结构受力，从而节约工程材料，提高了安全性能；同时设置景观石和大面积种植花木，将工程结构受力和景观美化融合在一起。因此，本发明是一种构造简单、施工便利、费用低廉、安全可靠和美观实用的生态挡土墙，其结合相应的施工方法，具有较高的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为本发明的结构立面示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1的左视图。

图4为图2的a-a剖面图和计算图式。

具体实施方式

下面将按上述附图对本发明实施例再作详细说明。

如图1~图4所示，1.地基、2.景观石、3.花木、4.普通挡土墙、41.工程基础、5.土拱、6.渗水层、61.碎石、62.土工布、7.种植土、8.填土、9.渗水管、91.横向渗水管、92.纵向渗水管。

生态挡土墙及施工方法，如图1所示，主要涉及一种挡土墙施工领域，该生态挡土墙通常设置在作为工程结构的普通挡土墙4外，即图2所示的视图下侧，其结构是由若干块按照相隔一定距离设置在地基上的景观石2，以及每相邻两块景观石之间均浇筑的土拱5等构成。

所述地基1的基础已经适当处理，可以承受普通挡土墙4和生态挡土墙的受力，景观石2为天然石料或人工堆砌石料，具有结构受力和景观的双重功能。

所述的普通挡土墙4为传统浆砌块石和混凝土等形式，最上一级可为建筑工程或其他工程的工程基础41；所述的生态挡土墙可设置成一级或多级，一级生态挡土墙一般高度1.5m～2.0m，若工程基础41与地基高度较大时，即可设置多级生态挡土墙，在每级生态挡土墙之间均设置一级普通挡土墙4，多级生态挡土墙的各级景观石2和土拱5组合需错位设置；若工程基础41与地基高度在生态挡土墙容许高度之内时，仅单独设置一级生态挡土墙；仅设置一级生态挡土墙时，生态挡土墙与建筑工程或其他工程的工程基础之间无普通挡土墙4。

所述的土拱5为砂砾石和水泥拌和而成的水泥稳定土或粘土、砂砾、石灰共同拌和而成的三合土等材料，平面为拱形、立面为阶梯形，土拱5两端拱脚分别支撑在每块景观石2的一端；阶梯形土拱的阶梯级数和截面尺寸按所用材料性能由计算确定。

所述的土拱5拱背凸部朝向普通挡土墙4，并在拱背凸部外侧覆盖渗水层6，该渗水层与普通挡土墙4之间依次填入分层压实的填土8、覆盖在填土顶部的种植土7和种植在种植土上的花木3；所述的土拱5拱腹凹部与相邻的两块景观石2之间也均覆盖种植土7并种植花木3。

其中，渗水层6由碎石61和土工布62组成，碎石级配良好，最大粒径不大于5cm，含泥量小于3%，碎石层厚度10cm～15cm，土工布62为合成纤维编织而成的透水性土工合成材料，两层土工布包裹在碎石61外侧。

种植土7为适合花木3生长的土壤，种植土7覆盖于填土8顶部，以及土拱5拱腹凹部与相邻的两块景观石2之间，种植土7上种植花木3。

填土8为就地取材，用粘性土或无粘性土如砂性土，含水率3%～5%，分层填筑厚度30cm～50cm，机械压实，密实度不小于80%。

花木3是与所在地气候特点和工程结构相适应的品种，起到生态环保和景观美化的双重作用。

所述的土拱5内、外需设置多根渗水管9，如在土拱5内按照上下错位设置多根横向渗水管91，土拱5外设置多根纵向渗水管92，且多根横向渗水管91和多根纵向渗水管92均伸出生态挡土墙外排水，具体结构为：多根横向渗水管91和多根纵向渗水管92均为pvc塑料材质；横向渗水管91管径3cm～5cm，设置在土拱5内，水平向间距1m～2m，上下层每排高度0.5m～1m交叉设置，一端插入土拱拱背凸部的碎石61中3cm～5cm，另一端伸出种植土7外1cm～2cm；纵向渗水管92管径5cm～10cm，管壁纵向相隔5cm～10cm交叉开孔2个～3个，开孔直径0.5cm～1cm，外包两层土工布62，多根纵向渗水管92设置在渗水层6与普通挡土墙4之间的填土8内，水平向间距1m～2m，上下层每排高度1m～2m交叉设置，两端伸出填土8外1cm～2cm。

同时，土拱5支撑在两块景观石2上，土拱5的拱轴线与填土8分布荷载的形状相同即，其中为土拱底部拱脚与普通挡土墙4之间填土8的宽度、为填土8的主动土压力修正系数；在作用下，假设土拱5不承受弯矩只承受剪力和压力，对土拱5上任意一点的合力矩等于零，即,并应用朗肯土压力理论和力的平衡原理，得到土拱5的拱轴线方程、填土8分布荷载、土拱5受力和景观石2受力计算公式；

公式一、

公式二、

无粘性土：

粘性土：

公式三、

公式一、公式二和公式三中的各符号定义为：

——土拱5后填土8高度，；

——土拱5底部与普通挡土墙4之间填土的宽度，；

——土拱5底部两拱脚之间的水平距离，；

——土拱5底部的宽度，；

——土拱5底部所受的景观石的推力，；

——土拱5底部所受的压力与两拱脚纵向水平连线的夹角，；

——景观石2的重度，；

——土拱5以o点为原点的生态挡土墙的纵向坐标值，；

——土拱5以o点为原点的生态挡土墙之间的纵向坐标值，；

——土拱5以o点为原点的生态挡土墙的横向坐标值，；

——朗肯主动土压力系数；

——景观石2与地基1之间的摩擦系数；

——土拱5后填土8的重度，；

——土拱5后填土8的粘聚力，；

——土拱5后填土8的内摩擦角，；

——填土8的主动土压力修正系数，；

——填土8的主动土压力调整系数；

——填土8的主动土压力调整系数；

——参数，；

——参数，；

——参数，；

——土拱5底部拱轴线任意处所受的填土8分布荷载，；

——土拱5底部拱轴线之间的所受的填土8分布荷载，；

——土拱5底部拱脚所受的填土8分布荷载，；

——土拱5底部拱中部所受的填土8分布荷载，；

——土拱5材料所受的压应力，；

——土拱5材料的容许压应力，。

本发明再以两级生态挡土墙为例进行施工方法描述，其步骤如下：

步骤一、拟定生态挡土墙结构尺寸

根据地形和地质钻探资料，初拟生态挡土墙、普通挡土墙4的结构尺寸、布置形式和选择工程材料；

由公式一、公式二、公式三计算复核并确定生态挡土墙、普通挡土墙4的结构尺寸、布置形式和工程材料；

③编制施工组织设计文件，组织施工；

步骤二、普通挡土墙施工

测量放样，按设计图纸确定普通挡土墙4、生态挡土墙的精确位置和标高；

②清理工程基础41与普通挡土墙4之间的边坡；

③开挖普通挡土墙基础并进行地基1处理以满足地基承载力要求，如存在边坡滑塌的隐患时，需临时加固边坡；

④按设计图纸砌筑普通挡土墙；

多级普通挡土墙4按～④逐级从下而上施工；

步骤三、下级生态挡土墙施工

生态挡土墙地基处理以满足地基承载力要求：

②优选采用单个天然石料原石，景观石2与土拱5结合处开凿成设计角度；

③定位景观石2位置，地基铺设水泥砂浆2cm～3cm厚度，吊装景观石就位，如景观石由多块小块原石组成需用水泥砂浆和铆钉粘结固定牢固；

④测量放样、架设土拱模板，要求模板位置和尺寸准确、安装固定牢固，模板内预埋横向渗水管；

⑤土拱模板内浇筑水泥稳定土或三合土，振动密实，并适时拆除模板、养护达到设计强度；

⑥多个景观石2和土拱5组合施工完成后，在土拱与普通挡土墙4之间的地基1上放置已包裹土工布62的多根纵向渗水管92；

按填土分层填筑厚度，在土拱拱背凸部铺上碎石61并用土工布62包裹，用少量填土料作为支挡，以免碎石和土工布组成的渗水层6塌落；

填筑第一分层填土，用压路机压实至规定的密实度，碎石61和土工布62组成的渗水层6边缘用小型压实机械或人工拍实，压实过程中人工配合整理土工布以防压实机械损伤土工布；

填筑土拱拱腹凹部与两块景观石2之间覆盖种植土7，用小型压实机械或人工拍实；

进行土拱拱背凸部第二分层填土、土拱拱腹凹部第二分层种植土和渗水管敷设循环施工，直至完成下级生态挡土墙的填土8和种植土7施工；

步骤四、上级生态挡土墙施工

按步骤三中下级生态挡土墙施工的施工程序完成上级生态挡土墙施工；

步骤四、花木种植

按设计要求选择花木3进行种植，花木的规格、数量、间距符合规定要求，并适时养护。

本发明所述实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外还应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围内。