一种含EPS缓冲层的桩基挡墙抗震支挡结构的制作方法

本实用新型属于岩土工程边坡稳定支护领域，涉及一种含EPS缓冲层的桩基挡墙抗震支挡结构，尤其涉及一种适用于西部山区复杂地形上高填方工程的含EPS缓冲层的桩基挡墙抗震支挡结构。

背景技术：

我国西部地区大部分为地震多发区，近年来，随着西部地区交通基础设施建设的大规模开展，在山区出现了大量的高填方工程，此类高填方工程具有填方高度大、坡体较陡、场地条件较差等特点，高填方工程边坡支挡结构的抗震稳定性问题日益突出。对震后各类边坡支挡结构进行的调查发现，除加筋土挡墙表现出较好的抗震性能外，多数支挡结构在地震作用下发生了不同程度的损坏，主要破坏形式包括：墙体变形、开裂、鼓胀或垮塌，抗滑桩变形、剪断或移位等。

现有抗震设计方法认为，在不影响支挡结构正常使用功能的情况下，可以利用边坡土体自身剪切强度和抵抗滑移的能力，允许支挡结构有一定的位移量。EPS(可发性聚苯乙烯)材料具有减震抗冲击、易压缩、不易老化、耐腐蚀、自立性强、施工方便等诸多优良的特性，在土木工程领域已经有了较为广泛的应用。在边坡土体和刚性支挡结构之间设置EPS缓冲层，根据土压力随着支挡结构离开土体的位移增加而减小的特点，在支挡结构容许变形位移范围内，利用柔性材料刚度较小容易压缩和吸能的特性，可有效减小在地震荷载作用下刚性支挡结构的侧向土压力和变形，提高其抗震性能，节省建筑材料和资源。

目前已有一些桩基挡墙形式的支挡结构，如申请号是201510626834.8的中国发明专利申请报道了一种组合支挡结构及其施工方法，专利号是201620409822.X的中国实用新型专利公开了用于山区高填方的组合防治结构。这些组合结构的专利文献中，挡土墙均为加筋土挡墙，虽然具备一定的抗震性能，但是由于国内相关设计规范的缺乏，加上加筋土挡墙不宜用于滑坡、水流冲刷等不良地质地段，存在筋材与面板容易断裂等缺点，在实际工程特别是铁路工程边坡支挡结构中，加筋土挡墙的应用范围仍受到限制。而采用重力式挡土墙时，相比于加筋土挡墙，可就地取材，施工方便，适用范围更广，经济效果更优。而且在桩基重力式挡土墙中，EPS缓冲层设置在的竖直方向，可以克服既有刚性结构的一些缺点，具有承担部分水平荷载、减小土压力、提高结构抗震性能的作用。同时调整抗滑桩和基座高度可控制挡土墙的尺寸，具有设计灵活，抗滑性能好，对场地适应性强等优点。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种含EPS缓冲层的桩基挡墙抗震支挡结构，以解决现有刚性组合支挡结构整体刚度过大，对边坡土体限制作用较强，在地震荷载作用下支挡结构侧向土压力和变形较大，容易失稳或破坏，抗震性能较差的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种含EPS缓冲层的桩基挡墙抗震支挡结构，其特征在于：所述含EPS缓冲层的桩基挡墙抗震支挡包括重力式挡土墙、EPS缓冲层、混凝土基座以及抗滑桩；所述抗滑桩贯穿覆盖土层并锚固在稳定地层中；所述抗滑桩是多根；多根抗滑桩沿坡体走向并行设置；所述混凝土基座贯穿覆盖土层并伸向稳定地层中；所述混凝土基座上设置有与抗滑桩相匹配的凹槽；所述抗滑桩镶嵌在混凝土基座上的凹槽中；所述EPS缓冲层包括第一EPS缓冲层以及第二EPS缓冲层；所述抗滑桩与混凝土基座之间设置有第二EPS缓冲层；所述抗滑桩与混凝土基座的顶部是平齐的；所述重力式挡土墙固定设置在抗滑桩以及混凝土基座的顶部；所述重力式挡土墙的背部与混凝土基座的背部处于同一平面；所述第一EPS缓冲层贴服于重力式挡土墙以及混凝土基座的背部。

作为优选，本实用新型所采用的重力式挡土墙的断面呈梯形；所述重力式挡土墙的墙高不超过10m，所述重力式挡土墙采用混凝土或片石混凝土浇筑而成；所述重力式挡土墙采用片石混凝土浇筑时，所述片石的极限抗压强度不低于30MPa，所述混凝土的强度等级或片石混凝土的强度等级均不低于C15。

作为优选，本实用新型所采用的重力式挡土墙底部通过短钢筋矩阵与混凝土基座的顶部以及抗滑桩顶部刚性连接。

作为优选，本实用新型所采用的短钢筋矩阵是由m行×n列短钢筋所形成的短钢筋组；m行短钢筋在混凝土基座顶部以及抗滑桩顶部均布设置；所述短钢筋的直径不小于20mm；所述短钢筋的长度为3～5m；n列中的每列短钢筋之间的轴心线与相邻两排抗滑桩的中垂线重合。

作为优选，本实用新型所采用的抗滑桩的桩身截面为矩形；所述抗滑桩包括锚固在稳定地层中的锚固段以及镶嵌在混凝土基座中的自由段；所述抗滑桩的锚固段的长度为抗滑桩桩长的1/3～1/2；所述抗滑桩沿坡体走向并行设置且桩间距不超过桩长的1/3。

作为优选，本实用新型所采用的第一EPS缓冲层以及第二EPS缓冲层的材质以及型号均相同；所述第一EPS缓冲层的厚度是重力式挡土墙与混凝土基座总高度的1/5；所述第二EPS缓冲层的厚度是抗滑桩的自由段长度的1/5。

作为优选，本实用新型所采用的含EPS缓冲层的桩基挡墙抗震支挡结构还包括分别设置在第一EPS缓冲层与重力式挡土墙以及混凝土基座的背部之间以及第二EPS缓冲层与抗滑桩之间的隔板。

作为优选，本实用新型所采用的混凝土基座的混凝土强度等级不低于C30；所述抗滑桩的混凝土强度等级不低于C20。

与现有技术相比，本实用新型具有以下突出优点：

本实用新型提供的一种含EPS缓冲层的桩基挡墙抗震支挡结构，包括重力式挡土墙、EPS缓冲层、混凝土基座以及抗滑桩。抗滑桩贯穿覆盖土层锚固在稳定地层中，解决了山区覆盖土层稳定性较差、承载力较低和稳定地层埋藏较深的问题。混凝土基座位于稳定地层与重力式挡土墙之间，三面包裹抗滑桩，增大受力面积，可有效减少桩顶应力集中，提高抗滑桩承载力和抗滑力。挡土墙底部通过短钢筋与基座顶部刚性连接，有利于提高结构整体稳定性。通过调整抗滑桩和基座高度可控制挡土墙的尺寸，具有设计灵活，抗滑性能好，对场地适应性强等优点。在挡土墙和混凝土基座临近支挡坡体一侧以及抗滑桩自由段受边坡推力一侧，分别设置第一和第二EPS缓冲层，一方面利用EPS材料的易压缩性，允许边坡土体发生一定范围内的水平位移，有利于发挥土体自身强度；另一方面发挥EPS缓冲层减震抗冲击的性能，可有效减小在地震荷载作用下刚性支挡结构的侧向土压力和变形，提高其抗震性能，节省了重力式挡土墙、混凝土基座和抗滑桩的材料用量及资源，从而减轻支挡结构的重量，降低了对地基承载力和容许沉降的要求，减少了地基处理工作量。所述EPS缓冲层与挡土墙、基座和抗滑桩之间均设有隔板，使支挡结构水平受力更加均匀。本实用新型在多震地区适应性强，尤其适用于有一定抗震要求的高填方工程，具有整体稳定性好、抗震性能好、施工方便、节省经济等优点。

附图说明

图1是本实用新型所提供的含EPS缓冲层的桩基挡墙抗震支挡结构的正视结构示意图；

图2是本实用新型所提供的含EPS缓冲层的桩基挡墙抗震支挡结构的侧视结构示意图；

图3是本实用新型所采用的EPS缓冲层和刚性结构连接的结构示意图；

图4是本实用新型所采用的短钢筋平面布置示意图；

附图标记说明如下：

1-稳定地层；2-覆盖土层；3-抗滑桩；4-混凝土基座；5-重力式挡土墙；6-EPS缓冲层；7-填土；8-短钢筋；9-隔板。

具体实施方式

参见图1、图2、图3以及图4，本实用新型提供了一种含EPS缓冲层的桩基挡墙抗震支挡结构，该含EPS缓冲层的桩基挡墙抗震支挡包括重力式挡土墙5、EPS缓冲层6、混凝土基座4以及抗滑桩3；抗滑桩3贯穿覆盖土层2并锚固在稳定地层1中；抗滑桩3是多根；多根抗滑桩3沿坡体走向并行设置；混凝土基座4贯穿覆盖土层2并伸向稳定地层1中；混凝土基座4上设置有与抗滑桩3相匹配的凹槽；抗滑桩3镶嵌在混凝土基座4上的凹槽中；EPS缓冲层6包括第一EPS缓冲层以及第二EPS缓冲层；抗滑桩3与混凝土基座4之间设置有第二EPS缓冲层；抗滑桩3与混凝土基座4的顶部是平齐的；重力式挡土墙5固定设置在抗滑桩3以及混凝土基座4的顶部；重力式挡土墙5的背部与混凝土基座4的背部处于同一平面；第一EPS缓冲层贴服于重力式挡土墙5以及混凝土基座4的背部。

重力式挡土墙5的断面呈梯形；重力式挡土墙5的墙高不超过10m，重力式挡土墙5采用混凝土或片石混凝土浇筑而成；重力式挡土墙5采用片石混凝土浇筑时，片石的极限抗压强度不低于30MPa，混凝土强度等级不低于C15。重力式挡土墙5底部通过短钢筋矩阵与混凝土基座4的顶部以及抗滑桩3顶部刚性连接。短钢筋矩阵是由m行×n列短钢筋8所形成的短钢筋组；m行短钢筋8在混凝土基座4顶部以及抗滑桩3顶部均布设置；短钢筋8的直径不小于20mm；短钢筋8的长度为3～5m；n列中的每列短钢筋8之间的轴心线与相邻两排抗滑桩的中垂线重合。

抗滑桩3的桩身截面为矩形；抗滑桩3包括锚固在稳定地层1中的锚固段以及镶嵌在混凝土基座4中的自由段；抗滑桩3的锚固段的长度为抗滑桩3桩长的1/3～1/2；抗滑桩3沿坡体走向并行设置且桩间距不超过桩长的1/3。

第一EPS缓冲层以及第二EPS缓冲层的材质以及型号均相同；第一EPS缓冲层的厚度是重力式挡土墙5与混凝土基座4总高度的1/5；第二EPS缓冲层的厚度是抗滑桩3的自由段长度的1/5。含EPS缓冲层的桩基挡墙抗震支挡结构还包括分别设置在第一EPS缓冲层与重力式挡土墙5以及混凝土基座4的背部之间以及第二EPS缓冲层与抗滑桩3之间的隔板9。

混凝土基座4的混凝土强度等级不低于C30；抗滑桩3的混凝土强度等级不低于C20。

本实用新型的具体施工方式是：

1)施工准备：包括测量放线，场地平整，设备进场，确定抗滑桩的桩位；

2)抗滑桩3施工：包括抗滑桩3桩孔开挖及支护、钢筋笼绑扎与安装、混凝土灌注和养护；分节开挖抗滑桩3桩孔，每节开挖深度0.5～2m，开挖后立即进行支护；纵向受拉钢筋为II级以上的带肋钢筋，直径大于16mm，净距120～250mm，最外层钢筋的混凝土保护层厚度不小于70mm，钢筋采用焊接、螺纹或冷挤压连接；抗滑桩3两侧及受压边配置纵向构造钢筋，净距300～400mm，直径不小于12mm，受压边两侧配置架立钢筋，直径不小于16mm；抗滑桩3桩身混凝土强度等级不低于C20，连续进行混凝土灌注，抗滑桩3桩顶预留竖向钢筋，长度不小于30cm；

3)清除填方范围内全部覆盖层，进行混凝土基座4范围内超挖水平大台阶和普通填方范围内小台阶超挖；通过锚固钢筋将隔板9连接至抗滑桩3自由段受边坡推力一侧，清理隔板9面层，使用聚合物黏结砂浆将第二EPS缓冲层均匀粘贴至隔板9；

4)重力式挡土墙5和混凝土基座4施工：包括模板施工、混凝土浇筑、振捣和养护；在挡土墙和基座范围内进行模板施工，固定支撑与模板；使用空压机将模板内杂物吹扫干净，分层浇筑混凝土，层厚不宜超过2m，自由倾浇高度不得超过2m；浇筑混凝土基座4时使用插入式振捣棒快插慢拔，插点均匀分布并按顺序移动至覆盖整个范围，以混凝土表面呈出现浮浆及不出现气泡、下沉为宜；在浇筑接近混凝土基座4顶部时设置至少四排短钢筋8，预留长度为短钢筋8长度的一半，然后继续分层浇筑重力式挡土墙5；重力式挡土墙5的墙体应连续进行浇筑，每层间隔时间不超过混凝土初凝时间；

5)待混凝土自然养护达到强度要求后，在重力式挡土墙5和混凝土基座4支挡土体一侧施工隔板9和第一EPS缓冲层，施工方法同步骤3)；然后分层填筑并压实填土，填土施工应根据场地施工条件采取相应保障措施。

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1所示的一种含EPS缓冲层的桩基挡墙抗震支挡结构，包括EPS缓冲层6，重力式挡土墙5，混凝土基座4，抗滑桩3。重力式挡土墙5底部通过短钢筋8与混凝土基座4和抗滑桩3连接；混凝土基座4位于稳定地层1与重力式挡土墙5之间，三面包裹抗滑桩3；抗滑桩3位于支挡结构最外侧，贯穿覆盖土层2锚固在稳定地层1中，沿坡体走向并行设置；EPS缓冲层6均匀设置于重力式挡土墙5、混凝土基座4以及抗滑桩3临近支挡坡体一侧。结构物之间的相对位置由图1和图2所示。抗滑桩3为C30钢筋混凝土结构，桩身截面为矩形，受力面宽1.8m，侧面宽2.4m，桩身长度为16m，锚固段长8m；相邻两排抗滑桩3的桩间距为5m。混凝土基座4高8m，宽7m，混凝土强度等级为C30，其顶部前后均匀设置四排短钢筋8，短钢筋直径为20mm，长度为4m。重力式挡土墙5的断面形式为梯形，墙高为10m，墙背垂直，混凝土强度等级为C20；如图3所示，重力式挡土墙5底部通过四排短钢筋与混凝土基座4顶部刚性连接。抗滑桩3、混凝土基座4和重力式挡土墙5组成桩基挡墙支挡结构的刚性部分。EPS缓冲层分为第一EPS缓冲层和第二EPS缓冲层，材质和型号均相同，第一EPS缓冲层均匀设置于重力式挡土墙和混凝土基座临近支挡坡体一侧，第二EPS缓冲层均匀设置于抗滑桩自由段受边坡推力一侧；EPS缓冲层与临近结构物中间设有隔板9。第一EPS缓冲层和第二EPS缓冲层的厚度分别为3m和1.6m，隔板9厚度为0.2m。

上述含EPS缓冲层的桩基挡墙抗震支挡结构的施工方法主要包括以下步骤：施工准备→抗滑桩3施工→台阶超挖→第二EPS缓冲层施工→混凝土基座施工→重力式挡土墙施工→第一EPS缓冲层施工。

进一步，上述施工方法具体步骤如下：

1)施工准备：包括测量放线，场地平整，设备进场，确定抗滑桩3的桩位；

2)抗滑桩3施工：包括桩孔开挖及支护、钢筋笼绑扎与安装、混凝土灌注和养护；分节开挖桩孔，每节开挖深度1m，开挖后立即进行支护；纵向受拉钢筋为HRB400，直径22mm，净距150mm，最外层钢筋的混凝土保护层厚度为70mm，钢筋采用焊接连接；抗滑桩3两侧及受压边适当配置纵向构造钢筋，净距300mm，直径12mm，受压边两侧配置架立钢筋，直径16mm；桩身混凝土强度等级为C30，连续进行混凝土灌注，桩顶预留竖向钢筋，长度为40cm；

3)清除填方范围内全部覆盖层，进行混凝土基座范围内超挖水平大台阶和普通填方范围内小台阶超挖。通过锚固钢筋将隔板9连接至抗滑桩自由段受边坡推力一侧，清理隔板9面层，使用聚合物黏结砂浆将第二EPS缓冲层均匀粘贴至隔板9。

4)重力式挡土墙和混凝土基座施工：包括模板施工、混凝土浇筑、振捣和养护；在挡土墙和基座范围内进行模板施工，固定支撑与模板；使用空压机将模板内杂物吹扫干净，分层浇筑混凝土，层厚为2m，自由倾浇高度1.5m；浇筑混凝土基座时使用插入式振捣棒快插慢拔，插点按梅花式分布并按顺序移动至覆盖整个范围，以混凝土表面呈出现浮浆及不出现气泡、下沉为宜；在浇筑接近混凝土基座顶部时设置四排短钢筋，预留长度为钢筋长度的一半，然后继续分层浇筑挡土墙；墙体应连续进行浇筑，每层间隔时间不超过混凝土初凝时间。

5)待混凝土自然养护达到强度要求后，在重力式挡土墙和混凝土基座支挡土体一侧施工隔板和第一EPS缓冲层，方法同步骤3)。然后分层填筑并压实填土7，填土7施工应根据场地施工条件采取相应保障措施。

上述实施例仅用以说明本实用新型的具体实施方式，并非是对本实用新型保护范围的限制，所属领域的技术人员应当明白，凡在本实用新型技术方案的基础上，不需付出创造性劳动即可进行的修改或各种等效替换，均应涵盖在本实用新型的保护范围之内。