一种高边坡框架式挡土墙及其施工方法与流程

本发明属于土木工程技术领域，具体涉及一种高边坡框架式挡土墙及其施工方法。

背景技术：

我国是一个地形地貌复杂多变的国家，大量的建筑工程尤其是公路铁路工程无可避免的修建在山区地段等复杂地段，由于以上地段地层较复杂、地质条件变化较大、危岩较多等诸多不利因素的存在，边坡支护工程显得尤为重要。

挡土墙作为一种防止土体坍塌或截断土坡延伸的构筑物，广泛用于水利、水电、公路、铁路、桥梁、房屋、矿山、码头船坞等工程建设中。目前常见的挡土墙有重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶板式挡土墙、锚杆挡土墙等，以上传统挡土墙多用于地质情况较好，高度较低的边坡。

近年来，随着工程建设的进展，边坡事故时有发生，给工程建设带来的诸多不便，同时也威胁着国家和人民的生命财产安全。传统的挡土支护体系在面临不良地质（地基）条件时应用范围有限，特别遇到边坡较高、地质（地基）条件不良的（填方）边坡，无法克服其由于高度造成的困难，抗倾覆性能和抗滑移性能无法得到保证，边坡容易失稳，且传统的挡土墙墙体断面一般较大，经济性一般，因此无论从工程建设角度及人民生命财产安全角度来看，边坡支护技术的研究及发展绝对是刻不容缓的。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种高边坡框架式挡土墙及其施工方法，目的是实现边坡高度较高且地质（地基）条件不良的情况下的边坡支护。

为了实现上述目的，本发明的高边坡框架式挡土墙，包括基础桩、基础承台、基础承台间连系梁、墙底板、墙立板、扶板、卸荷平板和立柱或暗柱，其中墙底板包括墙趾板和墙踵板；所述的基础桩是钢筋混凝土灌注桩，基础桩和墙底板之间设置基础承台，基础承台之间设置基础承台连系梁；所述的墙立板垂直于墙底板，沿墙立板从墙顶向下设置平行于墙底板的若干道卸荷平板，墙立板和最上方的卸荷平板之间设置若干竖直截面为三角形的扶板，以扶板间距为基准，设置垂直于墙底板的一定高度的钢筋混凝土立柱或暗柱，其中暗柱设置在墙立板内，在扶板内同样设置立柱或暗柱。

其中，所述的钢筋混凝土灌注桩按照抗压、抗拔、抗滑移的受力要求进行配筋，其耐久性与挡土墙的使用年限一致。

所述的基础承台之间设置基础承台连系梁是钢筋混凝土连系梁。

上述高边坡框架式挡土墙的施工方法按照以下步骤进行：

（1）施工准备：进行技术准备、场地准备、施工材料准备和机械设备准备；

（2）桩基础施工：测量出桩基位置，制作、安放钢筋笼，水下灌注混凝土得到混凝土灌注桩；

（3）基坑开挖：混凝土灌注桩桩身强度达到设计要求后，进行基础基坑开挖；

（4）基础承台、基础承台间连系梁和墙底板施工：

按设计要求加工钢筋，先将灌注桩钢筋锚入基础承台中，再安装连系梁、墙趾板和墙踵板钢筋，最后预留墙立板、力柱或暗柱及扶板钢筋，每单元段的墙趾板、墙踵板的钢筋一次性绑扎、安装成型，钢筋绑扎点的数量、间距按照设计要求；

安装墙趾板和墙踵板模板，分三层对墙底板进行混凝土浇筑，摊铺厚度≤40cm，当墙底板混凝土强度达到2.5mpa以上，且其表面及棱角不因拆除而受损，混凝土温度已处于降温期，且构件芯部混凝土与表面混凝土、表面混凝土与环境之间的温度差均不大于20℃时，拆除基础模板；

混凝土浇筑时，在沉降缝位置设置厚泡沫板，混凝土浇筑完成后、沉降缝填塞前，将缝泡沫板清除干净，全断面填塞浸制好的沥青麻筋；

（5）基坑回填：对墙趾板、墙踵板两侧基坑采用填料分层回填，分层压实厚度不大于30cm，采用压路机碾压密实；

（6）墙立板、立柱或暗柱和扶板施工：

当墙趾板、墙踵板砼强度达到2.5mpa以上，进行墙立板、扶板和立柱或暗柱的施工；

进行钢筋加工后，先焊接接长扶板及立、暗柱立筋，再安装墙立板、扶板水平钢筋，最后安装拉勾筋，每单元段的墙立板、扶板和立柱或暗柱的钢筋按卸荷平板高度进行一次性绑扎、安装成型，且预留出一部分卸荷平板钢筋，钢筋绑扎点的数量、间距符合设计要求；

然后安装立柱或暗柱、墙立板和扶板模板，立柱或暗柱、墙立板和扶板分次浇筑混凝土，浇筑完毕后拆除支架、模板；

在安装立壁板、扶臂模板时，安装泄水孔并按照步骤（4）施工沉降缝；

（7）台背填筑施工

当墙身及卸荷平板混凝土强度达到设计强度75%时进行填土，在泄水孔进水口采用透水土工布包裹，及时安装5cm厚塑料排水片材，然后按卸荷平板高度进行墙后分层填筑施工，单层填土高度不得超过上层卸荷平板础垫层底标高，且每单次填土厚度不得＜300mm，填筑后利用机械或人工分层压实，回填土压实系数≥0.94；

（8）卸荷平板施工

待下层回填土压实度合格后，浇筑0.1m~0.2m厚的c15素混凝土垫层，为挡土墙的上层卸荷平板施工提供作业面；

当墙立板、扶板板及立柱混凝土强度达到设计强度的75%以上时，进行卸荷平板施工；

加工并安装钢筋，进行一次性绑扎、安装成型，且预留出一部分墙立板、扶板及立柱的钢筋，钢筋绑扎点的数量、间距符合设计要求；

然后安装卸荷平板模板，进行混凝土浇筑并一次浇注成型，最后拆除模板；

重复步骤（6）~（8），进行其余墙立板、扶板、立柱或暗柱及卸荷平板的施工，直至全部挡土墙高度单元施工完毕。

其中，所述的墙立板、立柱或暗柱和扶板的钢筋加工同时进行，混凝土浇筑同时进行，浇筑后的墙立板、立柱或暗柱和扶板成为统一整体。

所述的卸荷平板与墙立板搭接位置处同时进行浇筑，浇筑完成后预留施工缝，为后续其余部分的卸荷平板混凝土浇筑提供条件。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：

本发明的高边坡框架式挡土墙中桩基础包括基础桩、基础承台和基础承台间连接梁，桩基础的设置一方面增加了地基承载力，使挡土墙能够适用于软土地基地区，另一方面增加了挡土墙的整体抗倾覆和抗滑移能力；而卸荷平板的设置分担了一部分填土的侧向土压力，整体上节约了挡土墙用材；墙立板和扶板中设置的钢筋混凝土立（暗）柱，提高了墙身的整体强度。

与传统边坡支护结构相比，本发明的高边坡框架式挡土墙能够适用于软土地基和高大边坡地区，可根据具体条件设置挡土墙的高度及桩基础参数，具有广泛适用性。

附图说明

图1是本发明的高边坡框架式挡土墙的剖面示意图；

图2是本发明的高边坡框架式挡土墙平面示意图；

图3是本发明的高边坡框架式挡土墙基础平面示意图；

图4是本发明高边坡框架式挡土墙的施工方法流程图；

图中：1：钢筋混凝土灌注桩；2：基础承台；3：基础承台间连系梁；4：墙底板；5：墙立板；6：扶板；7：卸荷平板；8：立柱或暗柱。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

实施例1

某公路边坡高度18.0m，长度约500m，边坡地基为软缩状态的粉质粘土，地基承载力fak=120kpa，粉质粘土层厚为6.5m~7.5m，粉质粘土以下为厚约3.0m~4.0m全风化泥岩，全风化泥岩以下为厚度大于5m的强风化泥岩，边坡安全等级为一级。

由上可知，边坡地基土质较差，无法满足一般挡土墙承载力要求，且边坡高度较高，一般传统的挡土墙支护形式不再适合。

边坡支护采用高边坡框架式挡土墙，具体结构如图1~图3所示，包括基础桩、基础承台2、基础承台间连系梁3、墙底板4、墙立板5、扶板6、卸荷平板7和立柱或暗柱8，其中墙底板4包括墙趾板和墙踵板；所述的基础桩是钢筋混凝土灌注桩1，基础桩和墙底板4之间设置基础承台2，基础承台2之间设置基础承台连系梁3；所述的墙立板5垂直于墙底板4，沿墙立板5从墙顶向下设置若干道平行于墙底板4的卸荷平板7，墙立板5和最上方的卸荷平板7之间设置若干竖直截面为三角形的扶板6，以扶板6间距为基准，设置垂直于墙底板4的一定高度的钢筋混凝土立柱或暗柱8，其中暗柱设置在墙立板5内，在扶板6内同样设置立柱或暗柱8。

本实施例中基础装1，桩径0.8m，桩长11.0m~13.0m，桩端进入强风化泥岩要求不小于1.5m，桩中心间距5.0m×4.5m（长边方向×短边方向），桩基上部的单个基础承台2尺寸为1.6m×1.6m，高度0.6m，埋深1.9m，基础承台间连系梁3尺寸为0.3m（宽）×0.4（高），挡土墙底板4宽度为8.7m，其中墙趾板宽1.5m，墙踵板宽6.5m，底板厚1.0m，挡土墙立板5厚0.7m，扶板6厚度为0.6m，扶板6间距5.0m，扶板6内设置3道立柱或暗柱8，沿墙立板5从墙顶向下每隔4.5m设置一道卸荷平板7，板宽与墙踵板相同。

具体施工流程请参见图4，具体实施方式按照以下步骤进行：

1．施工准备

1.1技术准备

a．按地质、水文资料、环保要求，结合现场情况，测量放样定出开挖范围，确定开挖方式、深度；

b．熟悉钢筋制作安装规范要求，计算钢筋数量，绘制钢筋加工安装大样图；

c．根据施工图纸和工程结构形式、荷载大小验算模板受力；

1.2场地准备

现场需做到“三通一平”，基坑开挖后，根据基坑四周地形，做好地面防、排水工作；

1.3材料准备

a．消耗材料：根据设计和有关施工要求选定该扶板式挡土墙施工所需混凝土、钢筋、塑料排水片材等材料，并按设计和有关规范取样进行原材检验，经检验合格的原材分期分批送往施工现场；

b．周转材料：根据采用的施工方法，合理选用模板、钢管、方木等材料。

1.4机械设备准备

准备好挡土墙所需的机械设备；

2．桩基础施工

本方案灌注桩采用旋挖成孔灌注桩，桩基础施工前，应准确测量出桩基位置，现场制作钢筋笼，钢筋笼安放正确后，水下灌注混凝土，施工过程中注意成品保护；

3．基坑开挖

灌注桩桩身强度达到设计要求后，进行基础基坑开挖，按设计桩顶标高截除桩头，经检测桩身完整性及桩基承载力检测合格后，浇筑0.1m厚的c15素混凝土垫层，为扶板式挡墙的基础施工提供作业面；

4．基础承台、基础承台间连系梁和墙底板施工

4.1钢筋加工

挡土墙采用hrb335和hrb400两种类型钢筋，原材经试验检测合格后严格按照图纸加工，不论是钢筋原材，还是加工成型的成品都必须将钢筋表面的油渍、漆污、铁锈清除干净，接头可采用搭接焊接，焊缝长度和质量要符合设计和规范要求；

4.2钢筋安装

半成品钢筋检验合格后，由钢筋加工场运至施工现场安装，先将灌注桩钢筋按有关规范锚入基础承台中，再安装连系梁、墙趾板和墙踵板钢筋，最后按图纸及有关规范要求预留立壁、力（暗）柱及扶臂钢筋；

测量放线确定基础承台、基础承台间连系梁、墙趾板和墙踵板细部尺寸后进行钢筋安装，按照设计图纸要求，每单元段的墙趾板、墙踵板的钢筋一次性绑扎、安装成型，钢筋绑扎点的数量、间距等要符合设计要求；

4.3模板安装

根据测量人员放样定出的挡土墙墙趾板、墙踵板的细部尺寸，安装模板，模板可采用钢型组合模板，模板安装前，将模板与混凝土的接触面打磨、清理干净并涂刷水溶性脱模剂；

4.4混凝土浇筑

混凝土浇注前，应仔细检查钢筋种类、数量及保护层情况，模板位置偏差、断面尺寸、表面平整度、标高以及支护情况等，验收合格后方可浇筑混凝土；

混凝土浇筑前，应先对混凝土性能进行测试，满足要求后，即可进行混凝土浇筑，浇筑墙底板，可分三层浇筑，分层布料时，浇筑完一层后再浇筑第二层，摊铺厚度不宜大于40cm；

混凝土浇筑应连续进行，不得间断，当因故停顿间歇时，其间歇时间应小于前层混凝土的初凝时间。当超过允许间歇时间时，应按浇筑中断处理，同时应留置施工缝，施工缝的平面应与结构的轴线相垂直；

混凝土浇筑完毕后，应及时修整、抹平混凝土裸露面，采取二次压光工艺；

4.5模板拆除

当墙底板混凝土强度达到2.5mpa以上，且其表面及棱角不因拆除而受损，混凝土温度已处于降温期，且构件芯部混凝土与表面混凝土、表面混凝土与环境之间的温度差均不大于20℃时，即可拆除基础模板；

4.6沉降缝施工

基础施工时，沉降缝位置可设置2cm厚泡沫板，等基础混凝土浇筑完成后、沉降缝填塞前先将缝泡沫板清除干净，全断面填塞浸制好的沥青麻筋，填塞时要做到缝宽均匀、缝身竖直，环向贯通，填塞密实、无空洞，外表光洁；

5．基槽回填

墙趾板、墙踵板两侧基坑采用b组填料（良好集料，包括不易风化的软块石，级配不良的漂石土、卵石土、碎石土、圆砾土、角砾土、砾砂、粗砂、中砂、细粒土含量在15%~30%的漂石土、卵石土、碎石土、圆砾土、角砾土和细砂、黏砂、砂粉土、砂黏土）或其以上级别填料分层回填，分层压实厚度不大于30cm，可采用压路机碾压密实，压路机碾压不到的部位采用小型压实机械压实；

6．墙立板、立柱和扶板施工

6.1施工缝凿毛

当墙趾板、墙踵板砼强度达到2.5mpa以上，即可进行墙立板、扶板和立柱的施工，先人工凿除墙趾板、墙踵板与墙身立壁板、扶肋接茬处砼表面的水泥砂浆及松弱层，凿毛后用水冲洗干净，凿毛后露出大的新鲜混凝土面积不低于总面积的75%；

6.2钢筋安装

（1）钢筋加工

钢筋加工要求同4.1钢筋加工。

（2）钢筋安装

半成品钢筋检验合格后，由钢筋加工场运至施工现场安装，先焊接接长扶臂及立（暗）柱立筋，再安装立壁板、扶臂水平钢筋，最后安装拉勾筋；

测量放线确定立壁板、扶臂和立柱细部尺寸后进行钢筋安装，按照设计图纸要求，每单元段的立板、扶臂和立柱的钢筋按卸荷平板高度进行一次性绑扎、安装成型，且预留出一部分卸荷平板钢筋。钢筋绑扎点的数量、间距等要符合设计要求；

6.3模板安装

钢筋安装绑扎完毕、经验收合格后，开始安装立（暗）柱、立板和扶板模板，立（暗）柱、立板和扶板可分次浇筑混凝土，基础施工时注意预埋相关地锚钢筋，施工中需特别注意模板的垂直度、平整度和错台控制；

6.4混凝土浇筑

混凝土浇注前，应检查模板位置偏差、断面尺寸、表面平整度、标高以及支撑加固情况等，检查合格后方可进行混凝土的浇筑；

浇筑混凝土时出料口距混凝土浇筑面的高度不宜超过1m，分层布料，浇筑完一层后再浇筑第二层，摊铺厚度不宜大于40cm，

混凝土浇筑应连续进行，不得间断，当因故停顿间歇时，其间歇时间应小于前层混凝土的初凝时间。当超过允许间歇时间时，应按浇筑中断处理，同时应留置施工缝，施工缝的平面应与结构的轴线相垂直。

混凝土浇筑完毕后，应及时修整、抹平混凝土裸露面，

6.5支架、模板拆除

同4.5相关要求。

6.6泄水孔安装

在安装立壁板、扶臂模板时，安装泄水孔。泄水孔安装严格按照设计图纸规范要求进行，泄水孔间距可按2m~3m设置，安装过程中要注意碎石反滤的设置及泄水孔坡度的角度。

6.7墙身沉降缝施工

施工要求同4.6基础沉降缝施工。

7．台背填筑施工

扶板式挡土墙墙后填筑在墙身及卸荷平板混凝土强度达到设计强度75%才能够进行填土，在泄水孔进水口采用透水土工布包裹，及时安装5cm厚塑料排水片材，然后进行墙后分层填筑施工，填筑过程严格按照普通土施工工艺参数进行控制施工，为防止墙身及扶板受撞损坏，运输机具和碾压机具应离肋板1.5m，此范围采用人工摊铺，配以小型压实机具碾压；

墙踵板侧基坑应采用b组填料或其以上级别分层回填，分层压实厚度不大于30cm，采用压路机碾压密实，压路机碾压不到的部位采用小型压实机械压实，压实系数不小于0.94，填筑至距离上层卸荷平板底0.1m—0.2m高度为止，待回填压实度合格后，浇筑0.1m—0.2m厚的c15素混凝土垫层，为扶板式挡墙的上层卸荷平板、墙立板、扶板等施工提供作业面；

8．卸荷平板施工

8.1待下层回填土压实度合格后，浇筑0.1m—0.2m厚的c15素混凝土垫层，为挡土墙的上层卸荷平板施工提供作业面；

8.2施工缝凿毛

当墙立板、扶板板及立柱混凝土强度达到设计强度的75%以上时，即可进行卸荷平板的施工，先人工凿除墙立壁板、扶板接茬处砼表面的水泥砂浆及松弱层，凿毛后用水冲洗干净。凿毛后露出大的新鲜混凝土面积不低于总面积的75%；

8.3钢筋安装

（1）钢筋加工

钢筋加工要求同4.1钢筋加工。

（2）钢筋安装

半成品钢筋检验合格后，由钢筋加工场运至施工现场安装。测量放线确定卸荷平板细部尺寸后进行钢筋安装，按照设计图纸要求进行一次性绑扎、安装成型，且预留出一部分墙立板、扶板及立柱的钢筋，钢筋绑扎点的数量、间距等要符合设计要求；

8.4模板安装

钢筋安装绑扎完毕、经验收合格后，开始安装卸荷平板模板，基础施工时注意预埋相关地锚钢筋，施工中需特别注意模板的垂直度、平整度和错台控制；

8.5混凝土浇筑

混凝土浇注前，应检查模板位置偏差、断面尺寸、表面平整度、标高以及支撑加固情况等，检查合格后方可进行混凝土的浇筑；

浇筑混凝土时出料口距混凝土浇筑面的高度不宜超过1m，卸荷平板可一次浇注成型。混凝土灌筑入模时下料均匀，注意与振捣相配合，混凝土的振捣与下料交错进行；

混凝土浇筑完毕后，应及时修整、抹平混凝土裸露面；

8.6模板拆除

同4.5相关要求；

9．其余墙立板、扶板、立柱及卸荷平板施工

重复6—8过程，直至全部挡土墙高度单元施工完毕。

以上结合附图对本发明的优选实例进行了描述，实例仅作为本发明的一种示范案例，本发明不单单局限于以上具体的实施方式，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围下，本发明还可根据具体情况进行调整改动。