高填方边坡衡重式挡土墙与预应力锚索组合支护结构的制作方法

本实用新型涉及高填方边坡支护领域，具体涉及挡土墙与预应力锚索组合支护结构技术。

背景技术：

目前常见的边坡支护结构主要有抗滑桩、重力式挡土墙、框架锚杆挡土墙和加筋土挡土墙等，每种支护方式都有其特定的适用范围，并且对于高填方边坡而言，都存在一定的缺点。比如，对于抗滑桩而言，主要由排桩和挡土板组成，其桩端要锚固在岩石层或稳定土层，这对于高填方边坡而言会造成桩长过长，造价高的缺点；重力式挡土墙，适用于高度较低的边坡，不能用于高填方边坡；加筋土挡土墙是利用拉结筋和填料间的相互作用来达到支护边坡效果，所以对拉结筋材料质量及其铺设和连接、填料压实等工艺要求较高，这会造成高填方边坡支护施工周期延长，另外当拉结筋内部填料含水量较多时，将会降低填料和拉结筋之间的摩擦力，同时水中含有对拉结筋具有腐蚀作用的盐类时，还会降低加筋土挡土墙的使用寿命，其耐久性问题值得考虑。除以上所例举出的各支护结构的缺点外，高填方边坡坡顶附近新建建筑物所产生的附加荷载对高填方边坡的承载力和变形控制都提出了较高的要求，而以上支护结构显然都不能在符合经济性的条件下满足其安全技术指标。如何采取在技术上行之有效、经济上价廉的支护结构以满足高填方在一定荷载作用下的边坡承载力和变形控制的要求，成为岩土工程界所关注的热点问题。

面对高填方边坡支护防护的诸多技术难题，依靠传统单一的支护结构显然已经无法合理解决，最有效的途径就是在传统单一的支护结构基础之上开发一种新型复合式高填方边坡支护结构，该结构既应能起到对贴坡式高填方边坡的护坡功能，又应具有一定的抗倾覆和抗滑移稳定性。同时，该结构既应满足高填方边坡较高的支护高度要求又应充分保证在一定荷载作用下的高填方边坡承载力和侧向变形控制目标，能够保证一定的安全使用年限，重要的是其经济技术指标可行。

技术实现要素：

本实用新型是高填方边坡衡重式挡土墙与预应力锚索组合支护结构，由衡重式挡土墙3和预应力锚索6两部分组成，衡重式挡土墙3包括挡土墙墙身、卸载台5和挡墙基础7，挡墙基础7埋置于卵石层或坚硬土层上，挡土墙墙身坐落于挡墙基础7之上，卸载台5位于距挡土墙墙身上口1/3～1/2并与挡土墙墙身之间有夹角，挡土墙墙身、卸载台5和挡墙基础7三者之间通过钢筋和混凝土连接浇筑为一体；预应力锚索6包括束线环、隔离架20、套管、钢绞线14和定位支架，预应力锚索6主要由多条钢绞线14制作，预应力锚索6分为锚固段13和自由段12两部分。

本实用新型通过结合衡重式挡土墙3和预应力锚索6各自的结构受力优势，突破了传统衡重式挡土墙3的高度限制，使其结构高度可达15～20m，同时增大了衡重式挡土墙3抗倾覆和抗滑移的安全储备，在提供一定承载力的前提下合理的控制了高填方边坡的侧向变形。

附图说明

图1为高填方边坡衡重式挡土墙与预应力锚索组合支护结构的剖面图，图2为高填方边坡衡重式挡土墙与预应力锚索组合支护结构的立面图，图3为预应力锚索结构示意图，图4为预应力锚索端部锚具固定示意图，附图标记及对应名称为：原状土1，回填土2，衡重式挡土墙3，沉降缝4，卸载台5，预应力锚索6，挡墙基础7，现有地貌线8，排水孔9，预应力锚头10，伸缩缝11，自由段12，锚固段13，钢绞线14，锚具15，止浆塞16，对中支架17，钢垫板18，导向帽19，隔离架20。

具体实施方式

如图1~图4所示，本实用新型是高填方边坡衡重式挡土墙与预应力锚索组合支护结构，由衡重式挡土墙3和预应力锚索6两部分组成，衡重式挡土墙3包括挡土墙墙身、卸载台5和挡墙基础7，挡墙基础7埋置于卵石层或坚硬土层上，挡土墙墙身坐落于挡墙基础7之上，卸载台5位于距挡土墙墙身上口1/3～1/2并与挡土墙墙身之间有夹角，挡土墙墙身、卸载台5和挡墙基础7三者之间通过钢筋和混凝土连接浇筑为一体；预应力锚索6包括束线环、隔离架20、聚乙烯塑料套管、钢绞线14和定位支架，预应力锚索6主要由多条钢绞线14制作，预应力锚索6分为锚固段13和自由段12两部分。

如图1、图3所示，预应力锚索6的锚固段13由一系列的束线环和隔离架20形成的波纹状结构；预应力锚索（6）的自由段（12）应首先除锈、刷沥青船底漆、再用沥青玻纤布缠裹，缠裹层数不少于二层，进行防腐蚀处理，最后装入聚乙烯塑料套管中，自由段12的聚乙烯塑料套管两端100～200mm长度范围内用黄油充填，外绕扎工程胶布固定；经过防腐蚀处理后，预应力锚索6的自由段12的外端应埋入挡土墙墙身内50mm以上。

如图1所示，衡重式挡土墙3墙身钢筋采用均匀布置，卸载台5与衡重式挡土墙3下墙处进行钢筋加密布置。

如图2所示，挡土墙墙身的沉降缝4和伸缩缝11合并设置，根据地形情况，沿斜坡方向每隔12～17m设置一道，用沥青麻筋或涂有沥青的木板沿缝的内外侧、墙顶填塞。

如图1、图2所示，在挡墙上设置排水孔9，排水孔9上下交错设置，采用预埋PVC管留设，孔内管端级配卵石环绕。

如图1所示，预应力锚索6与衡重式挡土墙3之间夹角为10º～45º。

如图1、图3所示，预应力锚索6位置在衡重式挡土墙墙身3的中下部，具体位置根据高填方边坡的工程受力特征和土质水文条件计算确定，当衡重式挡土墙3的墙身施工到预应力锚索6所设计的位置高度和挡土墙后方填土压实度达到填筑要求时，按预应力锚索（6）位置在填筑土体内钻孔，并将预应力锚索6穿过衡重式挡土墙3墙身放入到所钻孔位中，然后在钻孔内浇筑细石混凝土至预应力锚索6的锚固段13上口处，之后架设施加预应力装置，在预应力锚索6上施加拉力至设计预应力值，通过锚具将预应力锚索6的自由段12的钢筋固定在衡重式挡土墙墙身3上，并向衡重式挡土墙墙身3的预留孔位内浇筑混凝土，从而使预应力锚索6和衡重式挡土墙3牢固的连接浇筑于一体，从而形成一个完整的受力支护结构，预应力锚索6和衡重式挡土墙3之间有夹角。

如图1、图2所示，衡重式挡土墙3墙身钢筋采用均匀布置，卸载台5与衡重式挡土墙3下墙处进行钢筋加密布置。挡土墙墙身的沉降缝4和伸缩缝11合并设置，根据地形情况，沿斜坡方向每隔12～17m设置一道，缝宽20～30mm，用沥青麻筋或涂有沥青的木板沿缝的内外侧、墙顶填塞，厚度不宜小于200mm。在挡墙上设置排水孔9，排水孔9上下交错设置，间距为3×3m，采用预埋PVC管留设，直径为100mm，孔内管端级配卵石环绕。预应力锚索6与衡重式挡土墙3之间夹角为10º～45º。

具体的施工过程为：如图1~图4所示，根据预应力锚索6道数及其对应的位置高度和卸载台5的高度，划分施工进程，本施工方法现以两道预应力锚索6为例对本实用新型高填方边坡衡重式挡土墙与预应力锚索组合支护结构的施工方法做以解释说明，其中从挡墙基础7施工至第一道预应力锚索6施工前为第Ⅰ阶段，从第一道锚索6开始施工至第二道锚索6施工结束为第Ⅱ阶段，从第二道锚索6施工结束至卸载台5施工前为第Ⅲ阶段，卸载台5施工为第Ⅳ阶段，卸载台5施工结束至其余工程施工完成为第Ⅴ阶段。现具体解释说明如下：

1、第Ⅰ阶段施工：

（1）挡墙基础7施工：①衡重式挡土墙基础7须设置于卵石层或坚硬土层上，开挖深度不小于2.0m，开挖完成后，经测量复核、地基承载力检测，两项指标均满足设计要求，并经监理工程师验收方可进行基础施工；②清理基底，把基底的扰动土及垃圾废物清理干净并集中处理；③安装模板，在模板安装前，要将模板涂抹脱模剂，在安装过程中要保证接缝紧密，整体牢固。

（2）衡重式挡土墙（3）施工：①根据设计的衡重式挡土墙3截面几何位置尺寸安装模板，模板安装时，要保证接缝紧密，板体顺直，整体牢固；②待支模完成后按各钢筋4位置安放固定钢筋；③注浆，注浆应防止胀模、漏浆等现象的发生，浇注混凝土期间，应设专人检查定位支架、模板、钢筋和预埋件等稳固情况，当发现有松动、变形、移位时，应及时处理，混凝土从高处直接倾卸时，其自由倾落高度不宜超过2m，以不发生离析现象，当倾落高度超过2m时，应通过串筒、溜管或振动溜管等设施下落，倾落高度超过10m时，应设置减速装置（在串筒的不同高度设多向挡板）。（注：混凝土强度等级均为C35，可根据施工条件采用自拌混凝土。挡土墙墙身钢筋采用均匀布置，卸载台5与下墙加密布置，钢筋保护层厚度50mm）。

（3）施工缝处理：施工缝的位置应在混凝土浇注之前确定，宜留置在结构受剪力和弯矩较小且便于施工的部位，禁止在衡重台处设施工缝。设置施工缝时要对混凝土接触面要进行拉毛或凿毛处理，以利于混凝土的良好结合。

（4）伸缩缝11的施工：衡重式挡土墙3的沉降缝4与伸缩缝11合并设置，需根据具体地形情况，沿斜坡方向每隔12～17m设置一道，缝宽20～30mm，用沥青麻筋或涂有沥青的木板沿缝的内外侧、墙顶填塞，厚度不宜小于200mm。

（5）排水孔9施工：排水孔9上下交错设置，间距为3x3m，采用预埋PVC管留设，直径为100mm，孔后管端级配卵石环绕。

（6）回填：挡土墙墙身经过验收及强度试验满足设计要求后，经监理工程师批准后进行墙背回填，水平分层填筑压实，分层厚度不宜超过30cm，压实系数不小于0.95，并加强边角处夯实，每层回填土压实后均需进行压实度检验，直至达到设计要求再进行下一层回填、压实。

2、第Ⅱ阶段施工：

（1）预应力锚索6制作：首先根据设计要求截取锚索体材料；按设计要求进行防锈防腐处理；将处理好的锚索体材料顺直置放于制作支架上；预应力锚索6锚固段13制作采用一系列的束线环和隔离架20使之成为波纹状，注浆后形成枣核状。锚索6全段需要清污除锈，预应力锚索6的自由段12还需要涂油脂、外套φ22mm聚乙烯塑料套管隔离防护。预应力锚索6采用高强度钢绞线14制作，钢绞线14必须符合现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》的规定。采用由7根钢丝构成的φ15.2mm的钢绞线14，强度级别1860MPa。锁定锚固力需结合现场不少于3根锚索6的张拉试验确定。

（2）预应力锚索6的安装：预应力锚索6的安装前对钻孔重新进行检查，对塌孔、掉块等进行清理或处理；对锚索体进行详细检查，对损坏的防护层、配件等进行修复；严格按照设计要求定出锚索6位置，确保锚具底座顶面与钻孔轴线垂直，紧固头采用OVM系列锚具。锚索6置入孔中前，应先设置定位支架，保证钢绞线14处于钻孔的中心部位，定位支架沿钢筋长的间距约为2m。预应力锚索6的自由段12采用除锈、刷沥青船底漆、沥青玻纤布缠裹其层数不少于二层，进行防腐蚀处理后装入套管中，自由段12的套管两端100～200mm长度范围内用黄油充填，外绕扎工程胶布固定。经过防腐蚀处理后，预应力锚索6的自由段12外端应埋人挡土墙墙身内50mm以上。

（3）预应力锚索6的注浆：预应力锚索6注浆采用二次高压注浆。注浆材料采用水泥浆（M20），水灰比0.45。浆体应按设计配制，锚索6注浆分二次注浆，一次注浆时，浆液水灰比1:0.45～0.50；二次高压注浆浆液水灰比约1:0.50～0.55；二次注浆应在一次注浆初凝后、终凝前进行或在形成的水泥结石体强度达到5.0MPa时进行，注浆压力不宜低于1.5MPa。

（4）张拉：在预应力锚索6固结体强度达到设计的75%以上时进行张拉。先预张拉，再整体张拉。预张拉荷载为设计预应力值的10%，整体张拉荷载共分五级施加，前四级分别为设计强度的25%，50%，75%，100%，分别稳定5min后进行下一级张拉，最后一级为设计应力的110%，稳定时间10min，回至100%。张拉完成48小时内，若预应力损失大于设计预应力的10%，应进行补偿张拉，补偿张拉一次达到设计应力。

（5）浇筑：预应力锚索6张拉锁定完成后，浇筑于衡重式挡土墙3的内部。

（6）待上述工作完成后，重复第Ⅰ阶段中的第（2）步骤-衡重式挡土墙3的施工、第（3）步骤-施工缝处理、第（4）步骤-伸缩缝11的施工、第（5）步骤-排水孔9的施工、第（6）步骤-回填，当到达第二道预应力锚索施工位置处时，进行第二道预应力锚索的施工，即重复第二阶段中的第（1）步骤-预应力锚索6的制作、第（2）步骤-预应力锚索6的安装、第（3）步骤-预应力锚索6的注浆、第（4）步骤-张拉、第（5）步骤-浇筑，完成第二道预应力锚索施工。

3、第Ⅲ阶段施工：

由第二道预应力锚索6位置处至卸载台5位置处的挡土墙墙身施工及回填压实施工按照第Ⅰ阶段中的第（2）步骤-衡重式挡土墙3的施工、第（3）步骤-施工缝处理、第（4）步骤-伸缩缝11施工、第（5）步骤-排水孔9的施工、第（6）步骤回填施工作业顺序进行。

4、第Ⅳ阶段施工：

（1）卸载台5的施工：①根据设计的卸载台5的截面几何位置尺寸安装模板，模板安装时，要保证接缝紧密，板体顺直，整体牢固；②待支模完成后按各钢筋位置安放固定钢筋；③注浆，注浆应防止胀模、漏浆等现象的发生，浇注混凝土期间，应设专人检查定位支架、模板、钢筋和预埋件等稳固情况，当发现有松动、变形、移位时，应及时处理。混凝土强度等级均为C35，可根据施工条件采用自拌混凝土。挡土墙墙身钢筋采用均匀布置，卸载台5与下墙加密布置，钢筋保护层厚度50mm。

（2）回填：卸载台5经过验收及强度试验满足设计要求后，经监理工程师批准后进行卸载台5下方土体回填。

5、第Ⅴ阶段施工：

由卸载台5施工结束至其余挡土墙墙身的工程施工及回填压实施工按照第Ⅰ阶段中的第（2）步骤-衡重式挡土墙3的施工、第（3）步骤-施工缝处理、第（4）步骤-伸缩缝11的施工、第（5）步骤-排水孔9的施工、第（6）步骤-回填施工作业顺序进行。至此即可实现高填方边坡衡重式挡土墙与预应力锚索组合支护结构。