一种可变坡的互嵌式生态砌块挡土墙系统及其施工方法与流程

本发明涉及的是一种可变坡的互嵌式生态砌块挡土墙系统及其施工方法，属于土木建筑工程、交通水运工程领域。

背景技术：

目前在土木建筑工程、交通水利工程等领域，挡土墙结构应用极为广泛，其作用为支撑路基填土或山坡土体，防止填土或土体变形失稳。传统的挡土墙为现浇浆砌石或混凝土挡土墙，这种挡土墙在我国有着广泛的应用，但此类挡土墙在施工过程中受施工环境、养护条件等限制，工程建设进度缓慢，需要大量的人工，且对地基承载力要求高，基础埋深很大，已不符合可持续发展、安全环保的生态理念。

而与之相对的，预制结构可以有效地缩短施工工期和生产成本，便于生产和施工，且兼具生态与景观的功能。正是由于其有这一系列的优点，预制结构近年来越来越受到国内外工程界的重视和青睐。

经过了多年的发展，预制混凝土砌块体现出了块型多样，应用广泛的特点。但在实际使用过程中，随着使用要求的不断提高，预制混凝土砌块也体现出了许多不足。

例如：在二维平面互嵌的混凝土砌块领域，主要还是依靠橡胶棒、销钉等媒介来防止砌块的滑动与挡土墙的变形，砌块与砌块之间并没有形成真正的互嵌效果。这些挡土墙均存在随着媒介的不断腐蚀，断裂等潜在问题而威胁挡土墙结构安全的现象。

在空间交错互嵌的混凝土砌块领域，结构复杂，通用性低的问题也仍未被解决。现有砌块挡土墙块型复杂，加工难度大，成本较高，可行性低，且遇到边坡存在多个角度的变坡问题无法解决。

因此，提出一种块型简单统一，实用性强，便于生产施工，能够适应二维平面互嵌式挡土墙与堆砌式生态砌块挡土墙，且能实现变坡与自动锁定的通用型生态砌块是很有必要的。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中挡土墙依靠橡胶棒、销钉等媒介来防止砌块的滑动与挡土墙的变形，砌块与砌块之间并没有形成真正的互嵌效果导致存在腐蚀，断裂等潜在危险的问题。提供了一种新型的可变坡的堆砌拼接两用互嵌式生态砌块挡土墙系统，该挡土墙系统通过相互卡接的主砌块和辅助砌块实现互锁，且可实现不同挡土墙坡度的设计。

本发明为了解决上述问题，所采取的技术方案为：一种可变坡的堆砌拼接两用互嵌式生态砌块挡土墙系统，其特征在于：包括主砌块和辅助砌块，所述主砌块包括第一连接面、第二连接面、第一平面和第二平面、第三平面和第四平面，所述第一连接面和第二连接面对称设置，所述第一平面和第二平面相对设置且相互平行，第三平面与第四平面相对设置且相互平行，所述第一连接面和第二连接面上均设有用于连接相邻砌块的卡接机构，所述卡接机构包括插槽和凸块，所述插槽的槽底宽度大于槽口宽度，所述凸块的头部逐渐加宽，所述凸块嵌于相邻连接面上的插槽内，在所述第一平面和所述第二平面上设有贯穿两平面的腔体，可做植生孔；

所述辅助砌块至少包括a形辅助砌块或b形辅助砌块中的一种，所述a形辅助砌块包括与所述主砌块结构相同的第一连接面、第二连接面、第一平面和第二平面、第三平面和第四平面，所述a形辅助砌块中第一平面与第二平面之间的距离为所述主砌块中第一平面与第二平面之间距离的一半；

所述b形辅助砌块包括与所述主砌块结构相同的第一连接面、第二连接面、第一平面和第二平面、第三平面和第四平面，所述b形辅助砌块中第三平面与所述第四平面之间的距离为所述主砌块中第三平面与第四平面之间距离的一半。

进一步的，所述插槽为槽内壁圆滑过渡的曲面槽，所述凸块为表面圆滑过渡的圆头凸块。

进一步的，所述第一连接边和所述第二连接边至少包括两个插槽和两个凸块。

进一步的，包括底层砌块、中间层砌块和顶层砌块，所述底层砌块包括在第一方向上交错拼接的主砌块和a形辅助砌块，所述主砌块的第一连接面连接所述a形辅助砌块的第二连接面，所述主砌块的第二连接面连接所述a形辅助砌块的第一连接面，所述中间层砌块置于所述底层砌块和顶层砌块之间，所述中间层砌块包括在第一方向上相互拼接的主砌块，所述顶层砌块包括第一方向上交错拼接的主砌块和a形辅助砌块，所述挡土墙系统由底层砌块向顶层砌块呈台阶形或直立形设置。

进一步的，包括对称设置的第一挡土墙部和第二挡土墙部，所述第一挡土墙部包括若干列砌块，所述若干列砌块至少包括第一列砌块、第二列砌块和第三列砌块，所述第一列砌块包括台阶状升高排列的主砌块和a形辅助砌块，所述第二列砌块与所述第一列砌块通过第一连接面和第二连接面互锁连接，所述第三列砌块与所述第二列砌块通过第一连接面和第二连接面互锁连接，所述第二列砌块在第二方向上凸出第一列砌块，所述第三列砌块在第二方向上凸起第二列砌块，由所述第一列砌块向所述第三列砌块逐渐靠近所述第二挡土墙部。

进一步的，包括在二维方向上平铺的主砌块和b形辅助砌块。

进一步的，上层砌块的腔体连通下层砌块的腔体。

本发明还提供了一种上述可变坡的堆砌拼接两用互嵌式生态砌块挡土墙系统的施工方法，包括以下步骤

a.施工放线，整平地基，铺设挡土墙基础；

b.在基础上方铺设底层砌块，将主砌块和a形辅助砌块在第一方向上交错横向排列，在砌块的腔体以及挡土墙的背后填土或碎石至a形辅助砌块的高度，夯实整平墙背填土；

c.在底层砌块上方的中间层砌块全部铺设主砌块，根据挡土墙设计的整体坡度选择堆砌砌块的坡度，从而形成所需要的挡土墙坡度；在第二层砌块的通孔及挡土墙的背后填土或碎石至第一层主砌块的高度，夯实整平墙背填土；

d.重复步骤c，将挡土墙施工至设计高度；

e.在挡土墙顶层形成的交错缺口内铺设a形辅助砌块，将交错间隔填充完整；

f.铺设顶层土体，并在挡土墙的植生孔内种植植物美化。

进一步的，重复步骤c的同时需在指定铺设高程铺设加筋土工格栅，所述加筋土工格栅一端夹持在相邻的两层砌块中，另一端向挡土墙后部延伸。

进一步的，挡土墙施工方法包括以下步骤

a.施工放线，整平地基，铺设挡土墙基础；

b.在已完成的基础面上铺设滤水土工布；

c.根据挡土墙的设计角度确定第一列砌块的放置位置，先在挡土墙的下边沿浇筑混凝土板，再将砌块连接排列，直至施工高度，继续放置第二列砌块、第三列砌块……至设定宽度，所述砌块包括主砌块和b形辅助砌块，所述主砌块和b形辅助砌块使挡土墙形成一个整体，相互锁定；

d.浇筑混凝土使挡土墙上边沿与混凝土路面砖连接；

g.用土体填充砌块的腔体，并种植植物进行美化。

本发明所产生的有益效果包括：1.所述堆砌拼接两用的互嵌式生态砌块结构的腔体设计使砌块本身的表观密度较其他种类的砌块降低，从而降低了生产材料消耗和生产成本，也降低了墙体对于地基承载能力的要求。

2.所述堆砌拼接两用的互嵌式生态砌块无论是在堆砌式生态挡土墙系统或是在二维平面互嵌式生态挡土墙系统的构建中，都利用了本身结构的相互锁定的特点，避免了橡胶棒，销钉等媒介的使用，提高了墙体的安全性和耐久性。

3.所述堆砌拼接两用的互嵌式生态砌块连接面上插槽与凸块的设计，可以使其在同层装配过程中改变插槽与凸块的结合位置，以形成直立面或弧形曲面的挡土墙体。

4.所述堆砌拼接两用的互嵌式生态砌块连接面上插槽与凸块的设计能使其通过一种砌块的不同组合方式组装出不同坡度的挡土墙体，提高了生态砌块的通用性与施工的方便性。

5.所述堆砌拼接两用的互嵌式生态砌块的通孔设计使挡土墙的表面形成植生孔，方便藤类、草类等植物的栽培种植，且所述结构腔体上下连通，可提供充足的土壤厚度，满足根系发达的植被栽培的需求，在挡土墙用于河道护坡时，墙体下部的通孔可作为鱼槽使用，为水生动植物提供栖息地。

6.所述堆砌拼接两用的互嵌式生态砌块的结构简单，加工方便，装配简易，通用性高，成本较低，透水性好，用料量低，有着很好的生态效益与经济效益。

附图说明

图1为本发明主互嵌式生态砌块的立体示意图；

图2为本发明辅助生态砌块a的立体示意图；

图3为图1和图2所示的主互嵌式生态砌块和辅助生态砌块a的俯视图；

图4为本发明辅助生态砌块b的立体示意图；

图5为图4所示的辅助生态砌块b的俯视图；

图6为本发明提供的堆砌式生态挡土墙系统的施工装配示意图；

图7为本发明提供的生态挡土墙的第一种实施方式（堆砌式陡坡直型）的立体示意图；

图8为本发明提供的生态挡土墙的第二种实施方式（堆砌式陡坡曲型）的立体示意图；

图9为本发明提供的生态挡土墙的第三种实施方式（堆砌式组合坡直型）的立体示意图；

图10为本发明提供的二维平面互嵌式生态挡土墙系统的施工装配示意图；

图11为本发明提供的生态挡土墙的第四种实施方式（二维平面互嵌式）的立体示意图;

图12为本发明提供的生态挡土墙的第五种实施方式的立体示意图;

图中：

1—主砌块，101、第一连接面，102、第二连接面，103、第一平面，104、第三平面，2—a形辅助砌块，201、第一连接面a，202、第二连接面a，203、第一平面a，204、第三平面a，3—b形辅助砌块，301、第一连接面b，302、第二连接面b，303、第一平面b，304、第三平面b，305、第四平面b，4、插槽，5、凸块，6、腔体，7、底层砌块，8、中间层砌块，801、第一中间层砌块，802、第二中间层砌块，9、顶层砌块，10、第一列砌块，11、第二列砌块，12、植生孔，13、加筋土工格栅，14、填土，15、滤水土工布。5—前面板a，6—后面板a，7—左肋板a，8—右肋板a，9—曲形插槽a，10—圆头凸块a，11—前后面板左右侧的凸块a，12—中心通孔a，13—前面板b，14—后面板b，15—左肋板b，16—右肋板b，17—圆头凸块b，18—曲形插槽b，19—前面板左右侧的插槽b，20—后面板左右侧的凸块b，21—中心通孔b，22—加筋土工格栅，23—填土，24—滤水土工布。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的解释说明，但应当理解为本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

本发明中的一种可变坡的堆砌拼接两用互嵌式生态砌块挡土墙系统，包括主砌块1和辅助砌块，由该两种砌块进行互嵌拼接形成，主砌块1整体结构类似长方体，主砌块1左右对称且前后对称，包括第一连接面101、第二连接面102、第一平面103和第二平面、第三平面104和第四平面，第一连接面101和第二连接面102左右相对且对称设置，第一连接面101和第二连接面102上均设有用于连接相邻砌块的卡接机构，卡接机构包括插槽4和凸块5，插槽4的槽底宽度大于槽口宽度，凸块5的头部逐渐加宽，通过将凸块5嵌于相邻连接面上的插槽4内实现连接两个砌块的作用，在第一连接面101和第二连接面102的两端部的凸块5为中间部位凸块5的一半，即端部的凸块5横截面为中间凸块5截面积的一半，横截面是指平行第一平面103和第二平面的方向，第一连接面101和第二连接面102的两端部是指靠近第三平面104和第四平面的一端。第一连接面101和第二连接面102的大小及厚度均相等。

第一平面103和第二平面相对设置且相互平行，在所述第一平面103和所述第二平面上设有贯穿砌块和两平面的腔体6；该腔体6的设计一方面可减轻砌块重量，另一方面可便于填充砂石，养护植物，便于植物所需营养的输送。第三平面104与第四平面前后相对设置且相互平行，凸块5或嵌槽的轴向方向垂直第一平面103和第二平面。

辅助砌块包括a形辅助砌块2或b形辅助砌块3，a形辅助砌块2包括与所述主砌块1中第一平面103、第二平面、第三平面104和第四平面结构相同的第一平面a203、第二平面a、第三平面a204和第四平面a，还包括尺寸小于主砌块1中第一连接面101、第二连接面102的第一连接面a201、第二连接面a202，所述a形辅助砌块2中第一连接面a201和第二连接面a202宽度小于主砌块1中第一连接面101宽度和第二连接面102宽度，即第一平面a203与第二平面a之间的距离小于所述主砌块1中第一平面103与第二平面之间的距离；本实施例中a形辅助砌块2与主砌块1除了厚度不同，其余结构完全相同，即在平行第一平面103和第二平面方向上的截面相同，a形辅助砌块2厚度为主砌块1厚度的一半，厚度是指第一平面a203与第二平面a之间的距离。如图2和图3所示，所述a形辅助砌块2与主砌块1俯视结构完全一致，砌块高度为主砌块1的一半。

b形辅助砌块3形状结构为主砌块1的一半大小，即将主砌块1沿第一连接面101和第二连接面102的中部切开形成b形辅助砌块3，切割面平行第三平面104和第四平面，b形辅助砌块3包括第一连接面b301、第二连接面b302、第一平面b303、第二平面b、第三平面b304和第四平面b305，b形辅助砌块3中第三平面b304与所述第四平面b305之间的距离为所述主砌块1中第三平面104与第四平面之间距离的一半。b形砌块整体呈左右对称，其第一连接面b301和第二连接面b302的厚度和形状均相同，外缘带有可用于拼接的圆头凸块5和曲形插槽4，第三平面104左右两侧形成能够与凸块5互补并无缝拼接的曲面凹槽，第四平面b305形状和第四平面尺寸均相同，b形辅助砌块3厚度与主砌块1厚度一致。

主砌块1中第一连接面101和第二连接面102靠近第三平面104和第四平面的一端为凸块5，且该两端的凸块5为中间完整凸块5的一半，a形辅助砌块2第一连接面a201和第二连接面a202靠近第三平面a204和第四平面a的一端为凸块5，且该两端的凸块5为中间完整凸块5的一半，b形辅助砌块3第一连接面b301和第二连接面b302靠近第四平面b305的一端为凸块5，且该处的凸块5为完整凸块5的一半，其余的插槽4与凸块5大小相等，可刚好结合，相互锁定，调整插槽4与凸块5的结合位置，可适应不同角度的边坡。

使用所述主砌块1和a形辅助砌块2可以装配成小坡度、大坡度、曲面坡、直立式生态挡土墙，以及变坡式生态挡土墙；

使用所述主砌块1和b形辅助砌块3，可装配成不同坡度的二维平面互嵌式生态挡土墙。

以下实施例为不同挡土墙系统的结构及其施工方法：

实施例1通过主砌块1、a形辅助砌块2进行固定坡度的堆砌式陡坡直型生态挡土墙的装配；实施例2通过主砌块1、a形辅助砌块2进行堆砌式陡坡曲型生态挡土墙的装配；实施例3通过主砌块1、a形辅助砌块2进行堆砌式组合坡直型生态挡土墙的装配；实施例4通过主砌块1、b形辅助砌块3进行二维平面互嵌式生态挡土墙的装配；实施例5通过主砌块1、a形辅助砌块2和b形辅助砌块3进行堆砌式挡土墙和二维平面互嵌式挡土墙的组合装配。

实施例1

参见图6和图7，采用上述主砌块1、a形辅助砌块2装配成如图所示的固定坡度的堆砌式陡坡直型生态挡土墙的施工方法，包括以下步骤：

1）施工放线，整平地基，铺设挡土墙基础；

2）在基础上方铺设底层砌块7，将主砌块1和a形辅助砌块2交错横向排列，在第一方向上延伸，底层砌块7可铺设一排也可铺设多排，并根据实际施工状况选择主砌块1和a形辅助砌块2之间的嵌合状态。在砌块的腔体6以及挡土墙后部填土14或碎石至a形辅助砌块2的高度，夯实整平墙背填土14；

3）铺设中间层砌块8，在底层砌块7上方全部铺设主砌块1，由于底层砌块7中存在a形辅助砌块2，a形辅助砌块2高度为与之连接的主砌块1高度的一半，因而在底层砌块7上部铺设的主砌块1会与底层砌块7上下交错，进而形成互锁结构，在铺设中间层砌块8时，根据设计需要选择上、下、左、右砌块间合适的错开距离，从而使堆砌的砌块适应边坡角度，由下至上呈台阶状分布，在铺设完一层砌块后需在砌块的通孔及挡土墙的背后填土14或碎石至下一层砌块的高度，夯实整平墙背填土14；

4）将挡土墙施工至设计高度，重复步骤3的同时需在指定铺设高程相邻的两层砌块中，铺设加筋土工格栅13，将加筋土工格栅13的前端现场裁剪以适应挡土墙背部砌块特征，再将加筋土工格栅13另一端在挡土墙后部铺设至设计长度，并在其两端加以锚锭；本发明中挡土墙前部是指靠近砌块的一侧，挡土墙后部是指远离砌块的一侧。

5）由于底层砌块7中存在厚度稍小的a形辅助砌块2，故砌块铺设过程中，a形辅助砌块2上方高度会低于周围高度，形成交错的间隔，在挡土墙顶层形成的交错间隔内铺设a形辅助砌块2，将交错间隔填充完整；

6）铺设顶层土体，并在挡土墙的植生孔12内种植植物美化。

实施例2

参见图6和图8，采用上述主砌块1、a形辅助砌块2装配成如图所示的堆砌式陡坡曲型生态挡土墙的施工方法，该实施例中的挡土墙与实施例1中的挡土墙砌块结构不同之处在于不仅存在上下的坡度，而且在第二方向上存在阶梯型曲面，该挡土墙为左右对称结构，由左右两侧向中间逐渐外凸，即逐渐向挡土墙前部凸出，其施工方法包括以下步骤：

1）施工放线，整平地基，铺设挡土墙基础；

2）在基础上方铺设底层砌块7，将主砌块1和a形辅助砌块2按照所需要的曲线弧度改变插槽4与插孔的拼接位置进行排列，并根据实际施工状况选择两砌块间合适的前后距离拼接凸块5与插槽4。在砌块的腔体6以及挡土墙的背后填土14或碎石至a形辅助砌块2的高度，夯实整平墙背填土14；

3）在上述底层砌块7上方所形成的交错间隔内全部铺设主砌块1，并根据设计需要选择上、下、左、右砌块间合适的前后距离拼接凸块5与插槽4，从而使堆砌的砌块适应边坡角度；在第二层砌块的腔体6及挡土墙的背后填土14或碎石至底层主砌块1的高度，夯实整平墙背填土14；

4）视第二层砌块为填土14后新的第一层砌块，重复步骤3，将挡土墙施工至设计高度，重复步骤3的同时需在指定铺设高程相邻的两层砌块中，铺设加筋土工格栅13，将加筋土工格栅13前部裁剪以适应挡土墙背部砌块特征，再将加筋土工格栅13另一端在挡土墙后部铺设至设计长度，并在其两端加以锚锭；

5）在挡土墙顶层形成的交错间隔内铺设a形辅助砌块2，将交错间隔填充完整；

6）铺设顶层土体，并在挡土墙的植生孔12内种植植物美化。

实施例3

参见图6和图9，采用上述主砌块1、a形辅助砌块2装配成如图所示的堆砌式组合坡直型生态挡土墙，该实施例中的挡土墙与实施例1中的挡土墙不同之处仅在于中间层砌块8包括第一中间层砌块801和第二中间层砌块802，第一中间层砌块801含有若干层，第一中间层砌块801与底层砌块7并排设置，不存在上下台阶，第二中间层砌块802和顶层砌块9的设置方式与实施例1中的中间层砌块8和顶层砌块9设置方式相同。

该实施例中挡土墙的施工方法，包括以下步骤：

1）施工放线，整平地基，铺设挡土墙基础；

2）在基础上方铺设底层砌块7，将主砌块1和a形辅助砌块2交错横向排列，并根据实际施工状况选择两砌块间合适的前后距离拼接凸块5与插槽4。在砌块的通孔以及挡土墙的背后填土14或碎石至a形辅助砌块2的高度，夯实整平墙背填土14；

3）在上述第一层砌块上方所形成的交错间隔内全部铺设主砌块1，并根据设计需要选择上、下、左、右砌块间合适的前后距离拼接凸块5与插槽4，从而使堆砌的砌块适应边坡角度（不同凸块5和插槽4的拼接距离可适应不同的边坡角度）；在第二层砌块的通孔及挡土墙的背后填土14或碎石至第一层主砌块1的高度，夯实整平墙背填土14；

4）视第二层砌块为填土14后新的第一层砌块，重复步骤3，将挡土墙施工至该角度的设计高度，而后改变凸块5与插槽4的拼接位置，从而改变角度，重复步骤3的同时需在指定铺设高程相邻的两层砌块中，铺设加筋土工格栅13，且将加筋土工格栅13前部裁剪以适应挡土墙背部砌块特征，再将加筋土工格栅13另一端在挡土墙后部铺设至设计长度，并在其两端加以锚锭，铺设至该角度的设计高度；

5）在挡土墙顶层形成的交错间隔内铺设a形辅助砌块2，将交错间隔填充完整；

6）铺设顶层土体，并在挡土墙的植生孔12内种植植物美化。

实施例4

参见图10和图11，采用主砌块1、b形辅助砌块3装配成如图所示的二维平面互嵌式生态挡土墙的施工方法，由于b形辅助砌块3中第一连接面b301和第二连接面b302长度与主砌块1的第一连接面101和第二连接面102不同，所以在平铺过程中会形成交错的互锁结构，使得相邻两排砌块之间的夹缝不连通，该实施例中的挡土墙施工方法包括以下步骤：

1）施工放线，整平地基，铺设挡土墙基础；

2）在已完成的基础面上铺设滤水土工布15；

3）根据护坡的设计角度确定第一列砌块的放置位置，先在挡土墙的下边沿浇筑混凝土板，再将主砌块1第三平面104和第四平面连接排列，直至施工高度；

4）按上述第一列砌块排列第二列砌块，同时采用一个第二列砌块与两个第一列砌块拼接插槽4与凸块5的方式相互锁定；

5）视第二列砌块11为新的第一列砌块10，重复步骤4，将挡土墙施工至设计宽度；

6）在每列列首与列尾的主砌块1组成的间隔中放置b形辅助砌块3，使挡土墙形成一个整体，相互锁定；浇筑混凝土使挡土墙上边沿与混凝土路面砖连接；

7）用土体填充生态砌块的通孔，并种植植物进行美化。

实施例5

如图12所示，将实施例4中的挡土墙作为实施例5中挡土墙的下部，将实施例3中的挡土墙作为实施例5中挡土墙的上部，两者结合形成稳固的挡土墙结构。

上述仅为本发明的优选实施例，本发明并不仅限于实施例的内容。对于本领域中的技术人员来说，在本发明的技术方案范围内可以有各种变化和更改，所作的任何变化和更改，均在本发明保护范围之内。