土建屏蔽工程墙体构件的制作方法

本发明涉及一种建筑器材，即一种土建屏蔽工程墙体构件。

背景技术：

土建屏蔽工程墙体俗称挡土墙，是建筑工程中用来阻挡和固定坡地或山体以及大体量土石等物料，防止其滑动的墙体。在铁路、公路、矿山、水利、城市交通等工程中，特别是在陡峭山体、坡地等环境条件下，都需要这种挡土墙进行区块分割。在山区梯田建设、村落建设以及荒漠治理等工程中，也会使用挡土墙。现有挡土墙的结构主要包括竖立的墙板和下面的底板，多采用钢筋水泥等材料，通过现浇或预制的方式制成。所谓现浇就是在墙体的设计位置上进行整体浇筑成型。而预制则是事先通过成型设备制造单块的墙板，再把这种墙板对接成墙体。预制墙板具有造型精准，墙体建筑工期短，现场环境扰动小，减少环境污染，施工质量容易控制等优点，在挡土墙建筑当中大量采用。

可是，目前的挡土墙构件，其底板与竖直墙板之间的夹角为90度的直角。由于墙体一侧的物料除了向下的重力之外，还会向墙板一侧分出一个水平的侧压力。这个侧压力可使墙体向外滑移或向外翻转倾覆。因此，只有能够抵抗这个侧压力墙体才能稳定。由力学知识可知：要防止墙体滑动，其底板与下面基础之间必须有足够的摩擦力。要防止墙体翻转，底板上方的压力所产生的与翻转方向相反的力矩必须大于翻转的力矩。而摩擦力是接触材料之间的摩擦系数与垂直压力之积。防翻转的力矩是底板上面，特别是底板外端的垂直压力与墙体的距离之积。显然，底板上方物料的重力是这种垂直压力的重要组成部分，而这个压力在墙体建成时就已经确定。因此，要防止墙体的滑移，就必须通过改进墙体构件的力学性能，增大底板与基础之间的摩擦力以及整个墙体抗翻转力矩。为此，现有工程当中，主要采用增大墙体的自重和增加底板的长度，以及加大墙体外侧埋深的作法，来对抗墙体的滑动和翻转。显然，上述作法都需要加大墙板的规格，都会提高墙体的造价，也会增加墙体施工的难度和成本。

此外，现有的预制墙板与底板之间多为分体结构，需要在施工现场进行组装，整体性较差，连接强度较低，且增加了施工的难度。

再有，对于泥石流、山体滑坡、大体积物料塌方等高危场所，挡土墙体也会受到破坏，造成滑移和倾覆事故。而目前的挡土墙体没有任何事故预告及报警功能。而具有预告及报警功能的器材都属于高科技产品，成本很高，不适合在常规的土建工程当中应用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种稳定性高，抗滑移、抗倾覆性能好，且自重更小，便于生产，便于施工，安装工期短，环境负面影响小的土建屏蔽工程墙体构件。

本发明的另一目的是所述土建屏蔽工程墙体构件具有滑移倾覆故障的预告或报警功能，可以防止地质灾害造成的损失。

上述目的是由以下技术方案实现的：一种土建屏蔽工程墙体构件，包括竖立的墙板，墙板下面设有底板，其特点是：所述墙板与底板之间的夹角为钝角。

所述墙板与底板之间为相固连的整体预制构件，墙板与底板的夹角为100—110度。

所述墙板与底板之间的夹角为105度。

所述墙板与底板之间设有扶壁。

所述墙板的两侧边上设有凹槽或分别设有相配合的凹槽及凸榫。

所述墙板侧边设有排水孔。

所述底板的外端宽度小于内侧的宽度。

所述底板上设有可安装地脚的地脚孔。

所述底板下面设有形变报警器。

所述形变报警器的外壳是一支套管，套管分为上套管和下套管，上套管上端与所述底板相连，下套管的上端与上套管下部滑动插接，之间设有柔性密封，套管内设有拉杆，拉杆的上端与底板相连，下部向一侧伸出杆状活动电极，活动电极的上方设有固定电极，固定电极的下方与下套管的底座相连，活动电极和固定电极分别装有导线，两支导线伸出所述墙体构件且与电源及报警装置构成所述报警器的电路。

所述形变报警器的拉杆与活动电极之间设有动作放大装置。

所述拉杆与活动电极之间的动作放大装置是：所述拉杆的下部一段是竖立的主动齿条，主动齿条与小齿轮相传动，小齿轮与大齿轮同轴，大齿轮与竖立的被动齿条相传动，所述活动电极装在被动齿条的一侧。

所述上套管及拉杆穿过底板向上通过所述扶壁与所述墙板相连接。

本发明的有益效果：墙板与底板的夹角为钝角，底板与基础之间的摩擦力以及墙体的抗翻转力矩大幅增加，墙体抗滑移和抗倾覆的性能显著增强；墙体外侧埋深减少，增加了墙体的可利用高度，减轻了自重，原料成本大幅降低；墙体与底板为整体预制构件，便于批量生产，造价低，精度高，安装方便，工期短，环境影响小。特别适于陡峭山体坡地等条件下的土建施工，广泛用于道路、矿山、梯田、村落建设以及江河荒漠治理等工程，市场前景十分可观。

附图说明

图1是第一种实施例的主视图；

图2是第一种实施例的左视图；

图3是第一种实施例的俯视图；

图4是第一种实施例的现有技术结构图；

图5是第一种实施例的安装结构图；

图6是第二种实施例的主视图；

图7是第二种实施例的左视图；

图8是第二种实施例的俯视图；

图9是第三种实施例的主视图；

图10是第三种实施例的左视图；

图11是第四种实施例的主视图；

图12是第四种实施例的左视图；

图13是第五种实施例的主视图；

图14是第五种实施例的左视图；

图15是第五种实施例的俯视图；

图16是第六种实施例的墙体构件主视图；

图17是第六种实施例的墙体构件右视图；

图18是第六种实施例的墙体构件立体图；

图19是第六种实施例的墙体构件组装立体图；

图20是第六种实施例的实验墙板力学参数解析主视图；

图21是第六种实施例的实验墙板力学参数解析俯视图；

图22是第七种实施例的主视图；

图23是第七种实施例部件形变报警器的放大主视图；

图24是第七种实施例的简易电路图；

图25是第八种实施例的主视图；

图26是第九种实施例的主视图；

图27是第九种实施例的局部放大图；

图28是第九种实施例的局部放大图。

图中可见：墙体构件1，墙板2，底板3，扶壁4，凹槽5，排水孔6，凸榫7，地脚孔8，形变报警器9，套管10，上套管11，下套管12，拉杆13，活动电极14，固定电极15，导线16，挂环17，定位盘18，主动齿条19，小齿轮20，大齿轮21，被动齿条22。

具体实施方式

第一种实施例：为了改进现有挡土墙的性能，提供一种土建屏蔽工程墙体构件。如图1、图2、图3所示，这种墙体构件1的主体也是一种竖立的墙板2，墙板下面设有向墙板一侧延伸的底板3。其改进是：墙板和底板固连在一起，最好是钢筋水泥混凝土预制件。所述墙板与底板之间的夹角不是直角，而是大于90度的钝角。根据大量实验和计算，所述钝角应在100—110度之间，优选105度。

图4介绍了以前的墙板的安装结构，图中的墙板和底板之间的夹角为90度，安装时需要大面积的硬基础，而且在外侧还需要有较大的埋深。

图5介绍的是本墙板的安装结构，由于底板与墙板之间的夹角为钝角，可达到105度，其硬基础只需要原来的3\1或2\1。而且外侧不需要埋深，相当于减少了一段墙体。具实验证明，高度为2000mm的墙体高度，图4的埋深需要500mm，而图5则不需要埋深，省了一部分原料和工时。加之本结构的摩擦力及抗翻转力矩大幅增加，自体的规格也随之降低。通过实验及计算可知，对于同样的防止滑移和防倾覆指标，原来的挡土墙板与本墙体构件的自重比＝2800：805。

进一步，所述底板的外端宽度小于内侧的宽度。如图2、图3所示，底板不是一个完整的方形或长方形，而是一个外端边线短于内端边线，即底板与墙板的接合线，形成梯形板块。这种形状的好处是在修建曲线挡土墙的时候，相邻两块墙板的侧面可以形成一定的夹角。当然，对于直线的墙体来说，施工也很方便。当然，对于直线墙体来说，可以不采用这种梯形的底板，而制成矩形底板。

第二种实施例：在第一种实施例的基础上改进。如图6、图7、图8所示，所述墙板2与底板3之间设有扶壁4。由图可见，所述扶壁就是刚性构件当中常用的加强筋，可以是一块三角形的板面，内侧边与墙板相固连，底侧边与底板相固连，最好是与墙板和底板一次性浇筑的整体部件，能够起到支撑和连接墙板的作用。

第三种实施例：在前述实施例的基础上改进。如图9、图10所示，所述墙板的两侧边上设有凹槽5。如果把墙板的挡土面称为内侧面，把其外侧称为外侧面的话，这里所述的两侧边就是左右两侧，也就是墙板的厚度的侧面。在这两个侧面上开出这种竖立的凹槽5，凹槽的横截面可以呈半圆形或三角形等。凹槽的作用是封闭墙板的接缝。因为在修筑挡土墙的时候，要把多个墙板一个接一个的组合在一起。两个相邻的墙板之间的接缝需要密闭，有了这种凹槽，即可把水泥砂浆或其他粘合剂填充在这个凹槽里，相邻墙板对接后即可牢固的粘结在一起，使挡土墙的强度和密闭性能大幅增强。

此外，针对现有挡土墙的需要另设排水管路的问题，本例在墙板的接缝处设置排水孔，从而省去了原有的排水装置。如图所示，每个墙板的排水孔6都是半个孔，位置处于凹槽的下方。组合时，两个墙板相对以后，两个半孔对在一起形成一个通孔，可以把挡土墙一侧土石物料中的积水及时排出。

第四种实施例：在第三种实施例的基础上改进。如图11、图12所示，所述墙板2的两侧边上设有相配合的凹槽5和凸榫7。也就是在同一块墙板的左右两侧，分别设有凹槽和凸榫。在修筑墙体时，相邻两块墙板相对接时，一块墙板的凸榫恰好插入另一墙板的凹槽里。这样，就可以使两块墙板紧密连接，同时，接缝与排水孔上下相邻，可以进一步增强排水功能。

第五种实施例：在前述实施例的基础上改进。如图13、图14、图15所示，所述底板3上设有可安装地脚的地脚孔8。地脚孔的作用是，在修建挡土墙的时候，先修建墙体的地基，再把挡土墙板安装在地基上面，随后在地脚孔内浇筑混凝土，凝固以后就会形成高强度的固定桩。当然，也可以打入其他刚性连接件作为地脚。

第六种实施例：在前述实施例的基础上例举一个实验例，用以证明本挡土墙板的具有良好的稳定性和经济性。

1、实验所用的墙体构件的结构如图16、图17、图18所示，本墙体构件组装成的墙体如图19所示。

(1)墙体构件的主要参数如下表：

(2)实验用墙体构件(如图20、图21所示)的结构力学参数如下表：

重量∑w＝52.977kn，重心∑x＝∑mi＝33.871＝0.639

2、土压(安定計算用)(平衡态计算)

上載荷重的土換算高度(上载荷重q＝10kn/m²)

土压系数ka＝0.297

壁面摩擦角θ＝30°

土压力(假设高度h＝2.00m)

水平分力ph＝pcosθ＝16.64xcos30°＝14.41kn

竖直分力pv＝psinθ＝16.64xsin30°＝8.32kn

作用位置y＝h/3·(1+h/(h+2h))

＝2.00/3x(1+0.556/(2.00+2x0.556))

＝0.786m

作用力矩

mo＝ph·y＝14.41x0.786＝11.32kn·m

3、荷重的计算(稳定性计算参数)

水平分力∑h＝14.41kn

鉛直分力∑v＝61.29kn

合力的作用位置

荷重的偏心量

4、平衡态计算

(1)讨论倾倒

(2)讨论滑动情况

底板倾斜角α＝15°

力的方向相反，导致结果为负值，故选取绝对值

11.8≥fs＝1.5……ok

(3)支持力

(4)平衡性总结表

第七种实施例：在前述实施例的基础上改进。如图22所示，所述底板3下面设有形变报警器9。这种形变报警器能在墙体出现滑移或翻转之初，即可发出报警信号。显然，能够实现上述目的的器材有多种，但均属于高科技产品，造价较高，难以普及应用。本例试图介绍一种结构简单，造价低廉的形变报警器。结合附图23可见，这种形变报警器9的外壳是一支套管10，套管分为上套管11和下套管12，上套管上端与所述底板3相连。为了便于安装和调试，最好在底板上开出通孔，把这种形变报警器装在通孔下面，上面设有压盖密闭。下套管的上端与上套管下部滑动插接，最好是下套管插在上套管内，之间采用高弹柔性材料密封。套管内设有拉杆13，拉杆的上端与底板相连，最好在上套管的里面设有内螺纹，与一个有外螺纹的定位盘18相配合。定位盘的中间开有通孔，拉杆上端伸出通孔，并且用大于通孔的卡板固定。拉杆的上段通过定位盘向下的一段，最好设有一个挂环17，下段的拉杆通过挂钩挂接在挂环上。这样，即可方便的调整定位盘的高度，又便于拉杆的安装。图中可见，拉杆13的下端向一侧伸出一支杆状的活动电极14。活动电极的上方设有一个固定电极15，固定电极的下方与下套管的底座相连，活动电极和固定电极分别装有导线16，两支导线伸出所述墙体构件1且与电源及报警装置构成所述报警器的电路。显然，能够胜任这种工作要求的电路有多种，图24例举了一种简单的电路。其中的开关就是所述的活动电极和固定电极，其中的灯泡代表声光等报警原件。

使用时，先在基础地面向下打孔，孔深应当低于墙体外侧的地面，再于墙体构件安装的同时把这种形变报警器置于地下。并且把活动电极和固定电极的间隙调准，一般可在1mm左右。墙体安装以后，这种形变报警器的导线接通电源即可。当出现地质异常情况，致使底板出现平移或上摆时，拉杆上拉，活动电极触碰固定电极，电路导通，报警装置即可发出声响或闪光等信号，告知人们采取应对措施。

以上可见，这种报警装置结构简单，成本很低，即使每个墙体构件都安装这种装置，墙体造价增幅也不太大。实际上，每隔50—100米安装一个报警装置，即可有效的预警墙体垮塌及山体滑坡等多种地质灾害。

第八种实施例：在前述实施例的基础上改进。主要解决活动电极14与固定电极15之间的间隙问题。由于地质灾害初期墙体构件的形变很小，因而活动电极和固定电极之间的间隙不能太大。可是，对于一种比较简易的装置来说，间隙太小很难实现。即使调出了很小的间隙，也容易出现误连，稳定性很差。为此，本例在形变报警器9的拉杆13与活动电极14之间安装了动作放大装置。当然，能够实现这种功能的装置很多，下面仅例举一个比较简单的结构。

如图25所示，所述拉杆13的下部一段是竖立的主动齿条19，主动齿条与小齿轮20相传动，小齿轮与大齿轮21同轴，大齿轮与竖立的被动齿条22相传动，所述活动电极14在被动齿条的一侧伸出。工作时，当拉杆上拉，主动齿条上行，带动小齿轮转动，小齿轮带动大齿轮转动，大齿轮带动被动齿条上行，被动齿条带动活动电极上移。由于小齿轮与大齿轮之间具有较大的传动比，主动齿条的移动较小的距离，就可以是被动齿条和活动电极产生较大的位移。因此，活动电极和固定电极之间的安装距离就可以大许多，调试的难度大幅降低，稳定性却显著增强。

第九种实施例：在前述实施例的基础上改进。主要解决底板没有变形，而墙板出现变形的报警问题。如图26所示，所述上套管11穿过底板3向上通过所述扶壁4与所述墙板2相固连。这种结构的优点是，其底板以下各个构件的结构和性能没有降低，在底板出现变形时，照样能够起到报警的作用。在底板没有变形，只是墙板出现变形时，拉杆也会被拉动而达到报警的目的。

此外，为了进一步提高工作性能，还可以进行以下改进：

由于套管向上延伸，原来的套管通过定位盘的一段出现了少量的弯曲，为了减少摩擦阻力，应如图27所示，定位盘的中孔上端口应为圆角。

由于底板上下的套管相通，两条导线可以如图28所示，均从套管中通过。这样，导线的工作环境更好，不易出现故障。同时，还可以省略专用的绝缘管路，制造成本进一步降低。

由于地质灾害发生的概率极低，因此，本装置可能需要长期埋设在地下。因此，结构的密闭水平要求很高。除了采用良好的管材，接合部采取良好的密闭措施以外，还可以如图28所示，在下套管下段，即活动电极与固定电极的周围，填充绝缘油。这样，即可防潮、灭弧，防止误连，长期保持关键部件的工作环境，从而保证本装置工作性能的稳定性和可靠性。