一种预制拼装式悬臂挡土墙的制作方法

本发明属于边坡支挡工程技术领域，尤其是涉及一种预制拼装式悬臂挡土墙。

背景技术：

随着我国对铁路运营安全的不断加强，铁路边坡支挡结构建筑材料也逐渐由原先的片石砌筑支护方式逐渐调整为混凝土浇筑形式，这也使得我国在建和已建的各等级铁路边坡基本采用混凝土现浇施工进行工程防护的整体格局。现浇混凝土挡土墙结构施工过程中，需预先支设模板和绑扎钢筋，然后进行混凝土的现场浇筑和养护，繁琐工序导致施工现场的模板支护及周转量大、施工效率低，并进一步导致施工质量难以控制。如何进行铁路边坡混凝土现场浇筑工艺的改进、提升边坡支护结构的施工效果、减少模板支护及混凝土养护工作量是当前铁路边坡支护领域重点关注和需要解决的核心问题。

预制拼装技术作为一种绿色、环保的新兴工艺是建筑工程工业化的重要发展方向，越来越受到建筑施工行业的重视。我国住建部分别于2016年2月和9月在“城市规划建设管理工作”及“大力发展装配式建筑的指导意见”等文件中明确提出，发展装配式建筑是建造方式的重大变革，应大力推广装配式建筑，加大政策支持力度，力争用10年左右时间，使装配式建筑占新建建筑的比例达到30％。北京等重点城市在城市建设和规划过程中明确提出，未来的住宅、工业化建筑及公共商业建筑等要全部采用预制拼装结构。预制拼装技术作为一种全新的建筑物理念，如何进一步引入至铁路边坡支挡结构之中，研发适宜于边坡支护结构工程应用的挡墙型式，形成系统、合理、实用的铁路边坡支挡工程工业化建造关键技术，是现阶段研究所要解决的关键技术问题。因此，针对铁路工程边坡支挡结构特点，亟需研发一种能够有效提高现场施工速度、结构自重轻、造价低且结构安全可靠的预制拼装式挡土墙结构。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种结构简单、工程应用前景大、性价比突出的预制拼装式悬臂挡土墙。

为此，本发明的技术方案如下：

一种预制拼装式悬臂挡土墙，由多个挡土墙单元沿纵向连接而成，所述挡土墙单元为整体预制结构，包括挡墙面板、挡墙踵板、挡墙趾板和挡墙凸榫，挡墙踵板、挡墙趾板和挡墙凸榫分别自挡墙面板的底部向两侧和下部延伸形成，在挡墙面板的两个侧边上分别形成有面板接缝凸榫和面板接缝凹槽，在挡墙踵板相对的两个侧边上分别形成有踵板接缝凸榫和踵板接缝凹槽，所述面板接缝凸榫和面板接缝凹槽的形状相适应；所述踵板接缝凸榫和踵板接缝凹槽的形状相适应。

优选的是，所述挡土墙单元还包括预制板，所述预制板为不同尺寸的板式预制结构，布设于不同位置，分别构成挡土墙的外延趾板、外延踵板及/或卸荷板，两相邻构件间通过板间接缝连接成整体，所述板间接缝采用凸榫-凹槽嵌固连接、钢筋焊接、钢筋直螺纹连接或混凝土后浇湿接缝连接，当采用混凝土后浇湿接缝时，相邻预制构件的外伸锚固钢筋形成封闭u型，内部穿插纵向钢筋。

优选的是，在所述挡墙面板和挡墙踵板的连接处形成有挡墙贴角或扶壁结构。所述挡墙面板的一侧或双侧形成斜坡，坡度为0～0.1。所述挡墙面板底部为中空结构，以减轻重量。

所述纵向连接的多个挡土墙单元之间通过凸榫-凹槽嵌固方式及/或后浇湿接缝方式连接。

优选的是，所述预制拼装式悬臂挡土墙还包括用于为所述挡土墙单元提供锚固力的锚索系统，所述锚索系统包括用于提供横向锚索力的水平锚拉装置和用于提供斜向锚索力的斜向锚拉装置。

在所述预制板的上表面上、挡墙面板上部和挡墙踵板上各设置有多个吊环，所述水平锚拉装置采用钢拉杆、锚定墙、板或桩，通过紧固构件或面板张拉锚头施加预应力，所述斜向锚拉装置通过钢拉杆或锚索连接挡墙面板与外延踵板或卸荷板上的吊环，锚索装置上设置用于调节锚索拉力的紧固构件。

本发明还可以由上下两层挡土墙叠加构成复合挡土墙，所述上层挡土墙的挡土墙单元去除挡墙趾板并同下层的挡墙面板的顶部锚固或通过板间接缝连接。在挡墙踵板和卸荷板上填有墙后填土，墙后填土高度至第二层挡土墙单元的墙顶标高位置。

本发明具有以下优点和有益积极效果：

由于采用上述技术方案，悬臂挡土墙以及预制板可采用工厂预制方式大规模制作，便于施工现场的快速装配组装，同时由于悬臂挡土墙采用单层或多层叠合方式，并辅以锚索预应力锚固系统，有效保证了预制拼装式悬臂挡土墙结构系统的承载性能和结构稳定性。此外，该挡土墙的外延墙趾板、外延墙踵板以及卸荷板均可采用不同规格的预制板，通过干、湿接缝锚固方式保证了各预制构件之间连接的有效性，提高了挡土墙结构建造的工业化水平。该挡土墙造价低、施工速度快、结构安全可靠，工程化应用前景大，是传统挡土墙结构的重点优化改进方向，在铁路工程建设中具有广阔应用空间和推广应用价值。

附图说明

图1是本发明挡土墙一个实施例的结构示意；

图2是本发明中一个挡土墙单元的立体结构示意图；

图3是本发明中预制板的俯视结构示意图；

图4(a)是本发明中挡土墙踵板和相邻预制板间湿接缝结构示意图；

图4(b)是本发明中上下两层挡土墙的锚固湿接缝结构示意图；

图5是本发明中另一挡土墙单元的结构示意图；

图6是本发明中上下两层挡土墙的连接方式示意图。

图中：

1、挡土墙单元1a、挡墙面板1b、挡墙踵板

1c、挡墙趾板1d、挡墙凸榫1e、挡墙贴角

1f、面板接缝凸榫1g、面板接缝凹槽1h、踵板接缝凸榫

1j、踵板接缝凹槽2、预制板3、板间接缝

4、锚索系统4a、紧固构件4b、锚定板

5、吊环6a、挡土墙单元钢筋6b、预制板钢筋

6c、中心纵向钢筋

具体实施方式

下面结合附图对本发明的挡土墙的结构做详细说明。

图1为本发明的一个实施例。本发明的预制拼装式悬臂挡土墙由多个挡土墙单元1拼装而成。

参见图2，所述挡土墙单元1为整体预制结构，包括挡墙面板1a、挡墙踵板1b、挡墙趾板1c和挡墙凸榫1d，挡墙踵板1b、挡墙趾板1c和挡墙凸榫1d分别自挡墙面板1a的底部向两侧和下部延伸形成，在挡墙面板1a的两个侧边上分别形成有面板接缝凸榫1f和面板接缝凹槽1g，在挡墙踵板1b相对的两个侧边上分别形成有踵板接缝凸榫1h和踵板接缝凹槽1j。

为了提高挡土墙单元1的强度，可以在挡墙面板1a和挡墙踵板1b的连接处形成抹角，即挡墙贴角1e。挡墙贴角1e根据墙高可调整为扶壁结构。

挡墙面板1a可以设计成单侧或双侧斜坡，坡度为0～0.1；挡墙面板1a底部还可以做成中空结构，以减轻构件的重量。多个挡土墙单元1沿纵向连接形成挡土墙，所述纵向连接可采用上述的凸榫-凹槽嵌固方式，也可以采用后浇湿接缝连接。

参见图3和图5，所述挡土墙单元1还可以包括预制板2，预制板2为不同尺寸的板式预制结构，可布设于不同位置，分别构成挡土墙的外延趾板、外延踵板以及卸荷板。两相邻构件间可通过板间接缝3连接成整体。板间接缝3可采用凸榫-凹槽嵌固连接、钢筋焊接、钢筋直螺纹连接以及混凝土后浇湿接缝连接，当采用混凝土后浇湿接缝时，相邻预制构件的外伸锚固钢筋应做成封闭u型，内部穿插纵向钢筋，即如图4a和4b所示,由挡土墙单元钢筋6a、预制板钢筋6b以及中心纵向钢筋6c构成板间接缝3的支撑骨架。

参见图5和图6，在预制板2的上表面上设置有多个吊环5，在挡墙面板1a上部和挡墙踵板1b上也设置有多个吊环5。所述锚索系统4包括水平锚拉装置和斜向锚拉装置，其中，水平锚拉装置包括紧固构件4a和锚定板4b，用于提供横向锚索力，挡墙面板1a通过斜向锚拉装置和吊环5与挡墙踵板1b或卸荷板连接。水平锚拉装置可采用钢拉杆、锚定墙、板或桩，通过紧固构件或面板张拉锚头施加预应力。斜向锚拉装置通过钢拉杆、锚索等连接墙面板和外延踵板或卸荷板上的吊环5，锚索系统上设置可调节锚索拉力的紧固构件4a。

如上所述，可以由多个挡土墙单元1沿纵向连接形成挡土墙，也可以由上下两层挡土墙叠加构成复合挡土墙。两层挡土墙叠加时，上层挡土墙的挡土墙单元1去除挡墙趾板1c,并同下层的挡墙面板1a的顶部锚固或以其它方式固定连接。其中，锚固形式可为钢板焊接、高强螺栓固接或混凝土后浇湿接缝连接，上层的挡土墙单元1的挡墙踵板1b外侧可通过整体预制或增设预制板2方式形成卸荷板。拼装时，应为挡土墙单元1设置临时支撑，挡土墙支撑点位于挡墙面板1a上的吊环5位置。

本发明挡土墙的设计制作及实施过程如下：

如图2及图3所示，挡土墙单元1和预制板2设计制作过程中，应根据工程设计需要在预制工厂制作挡土墙单元1、预制板2的模板结构，挡土墙单元1或预制板2的内部钢筋可采用普通钢筋或先张法预应力钢筋，浇筑混凝土标号不小于c30,养护龄期不小于28天。通常情况下，预制成型的挡土墙单元1应包括挡墙面板1a、挡墙踵板1b、挡墙趾板1c、挡墙凸榫1d、挡墙贴角1e、面板接缝凸榫1f、面板接缝凹槽1g以及踵板接缝凸榫1h和踵板接缝凹槽1j。当为多层挡土墙结构时，挡土墙单元1应去除挡墙趾板1c；为方便预制结构吊装和转运，挡土墙单元的挡墙面板1a上部、预制板2的上表面均布设吊环5，并验算吊环5在吊装和转运过程中的承载能力。

如图4a所示，挡墙踵板1b同预制板2之间的板间接缝的处理可选择湿接缝锚固连接、嵌固连接等方式，采用湿接缝连接方式时，挡墙踵板1b或挡墙趾板1c与预制板2均外伸水平相间的封闭u型钢筋6a、6b，通过接缝位置处u型钢筋的交叉、中心纵向钢筋6c的穿插以及湿接缝混凝土后浇的处理措施，保证接缝位置处的整体性。

如图4b所示，两层叠合的挡土墙单元上下层之间的板缝处理可选择钢板焊接、高强螺栓固接以及混凝土后浇湿接缝连接等方式，采用湿接缝连接方式时，挡土墙单元1下部、挡墙面板1a顶部均外伸垂直相间的封闭u型钢筋6a，同样通过接缝位置处u型钢筋的交叉、中心纵向钢筋6c的穿插以及湿接缝混凝土后浇的处理措施，保证上下层挡土墙单元叠合的整体性。

如图5所示，一层组合预制拼装式悬臂挡墙的设计制作过程如下：

首先，根据工程设计要求，在专业预制工厂制作养护挡土墙单元1和预制板2，其中，预制板2根据外延墙趾板以及外延墙踵板的尺寸要求制作多种型式，养护至设计龄期后，转运至施工项目现场；其次，平整预制拼装式悬臂挡土墙地基，夯实平整后应用起重设备依次吊装挡土墙单元1至预定位置，组装过程中通过定位微调方式保证挡土墙单元1的面板接缝凸榫1e和面板接缝凹槽1f以及踵板接缝凸榫1h和踵板接缝凹槽1j相互嵌合，并根据需要设置临时支撑，挡墙支撑点位于吊环5位置；之后，依次吊装预制板2至墙趾板、外延踵板位置，各预制构件间采用图4a所示的湿接缝锚固，并保证挡土墙单元1和预制板2的外伸封闭u型钢筋的水平相间，穿插中心纵向钢筋6c后浇筑混凝土，板间接缝混凝土养护龄期不少于7天；然后，当挡土墙单元1的高度超过4m时，采用锚索系统4连接挡墙面板1a和外延墙踵板位置处预制板2的吊环，以保证预制拼装式悬臂挡土墙结构的稳定性；最后，分层填筑墙后填土，挡墙面板1a和墙后填土之间设置排水层，墙后填土回填至挡墙面板1a上的吊环附近时，通过锚索系统4上的紧固构件4a施加锚索预应力，继续回填墙后填土至墙顶位置。

图1和图6所示为两层组合预制拼装式悬臂挡墙的设计制作过程，其中，首层组合预制拼装式悬臂挡墙的设计制作过程同上述一层情形的设计制作完全相同，以下主要介绍第二层组合预制拼装式悬臂挡墙的设计制作：

首先，平整首层组合预制拼装式悬臂挡墙的墙后填土，吊装挡土墙单元1至预定位置完成拼装，并架设临时支撑使其固定，吊装预制板2至预定位置构成挡土墙卸荷板；其次，浇筑首层、第二层挡土墙单元的锚固湿接缝，对应的上下层挡墙锚固湿接缝示意图如图4b所示，继续浇筑挡土墙单元1同预制板2之间的湿接缝，板间锚固湿接缝示意图如图4a所示，接缝混凝土养护龄期不少于7天；然后，分层回填挡墙后填土至第二层挡土墙单元1的吊环5附近时，分别设置水平及斜向锚拉装置系统并施加水平锚拉预应力；最后，继续回填墙后填土至第二层挡土墙单元的墙顶标高位置，即完成整个两层组合预制拼装式悬臂挡墙结构系统的设计制作。

综上，本发明的预制拼装式悬臂挡土墙结构系统相较于传统挡土墙在挡墙结构形式、实施方法、应用领域、锚定方式等方面进行了改进，实现了单层及多层组合的悬臂挡土墙结构工厂化、快速化施工，工程整体造价下降明显，经济性指标突出，符合我国挡土墙结构未来优化改进的方向，具有较高的创新水平和工程推广应用价值。

以上对本发明的具体实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的等同变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。