一种防冻害埋入式临水护墙结构及施工方法

1.本发明属于工程防冻害技术领域，具体为一种防冻害临水护墙结构。


背景技术：

2.目前，国内季冻区的湖泊、水库等临水悬臂高护墙结构受墙后冻土冻胀产 生的平冻胀应力推动，产生冻胀平位移冻害。表现为冻胀平位移过大引起临水 高护墙结构发生倾斜、裂缝甚至坍塌等冻害破坏。冻害破坏影响了护墙结构服 役期正常使用功能。此类冻害在国内季冻土区高发。冻害出现时通常采取的做 法是拆除重建，不排水重建时需修筑临时围堰，发生的土石方量巨大；否则， 就要排干湖水，水资源浪费更大。两者发生的经济损失都很大，均会带来环境 污染。即使是重建的临水护墙，经历寒期冻害还会发生。


技术实现要素：

3.针对上述背景技术中提及的常规处置方法存在经济损失严重、环境污染的 问题，本发明的目的之一是提供一种寿命长、成本低的防冻害护墙结构。
4.本发明的目的之二是提供一种防冻害埋入式临水护墙的施工方法，工艺可 靠，施工效率高。
5.为实现上述发明目的，本发明提供一种防冻害埋入式临水护墙结构，包括 基础垫层、基础梁、护墙本体，其特征在于：护墙本体前面为坡度20
°‑
45
°
的缓 坡土体，所述的缓坡土体与墙后土体填料相同，厚度相同，所述的缓坡土体顶 端与墙后土体上表面平齐；护墙本体埋深穿越季冻土层并嵌入未冻土层；缓坡 土体上面设有护板，墙后土体上面铺设地砖块材，护墙本体上面铺装压顶。
6.进一步地，所述的护墙本体和基础梁沿长度方向每隔15m设一道竖向伸缩 缝，缝宽0.01m，内嵌sbs改性密封材料。
7.进一步地，所述的护板宽0.6m，与护墙本体接触处预留0.01m的缝隙，缝 隙内嵌sbs改性密封材料。
8.进一步地，所述的护板间留5mm缝隙，缝隙内嵌sbs改性密封材料。
9.进一步地，所述的护墙本体上面设有护栏。
10.进一步地，所述的护墙本体材料选择强度为c20-c40的钢筋混凝土，墙厚 0.8m。
11.一种防冻害埋入式临水护墙结构的施工方法，其特征在于包括下列施工步 骤：
12.1.按埋入式护墙本体的竖向伸缩缝间距15m分段开挖基槽土方；
13.2.基础梁和埋入式护墙本体的钢筋按设计间距画线定位绑扎，达到横平竖 直、接头合理、锚固到位、位置正确；
14.3.基础梁、埋入式护墙应放线支模定型，采用纵横方楞和斜方楞加固模板；
15.4.垫层混凝土应养护至规定强度方可在其上施工基础梁；基础梁和护墙本 体混凝土应分层连续浇筑；
16.5.护墙本体前缓坡土体和墙后土体填筑同类土料、采用分层夯填方式对称 回填；
17.6.挂线铺装缓坡土体面上花岗岩护板，纵横缝隙应达到宽窄一致、纵横顺 直、压实铺平、坡度顺畅、缝隙镶嵌饱满，墙后地砖亦应参照以上标准施工。
18.本发明通过在护墙本体两侧均填土约束，并且材料厚度均相同，一改传统 的仅墙后面一侧填土的悬臂高护墙表现出的不稳定，容易发生水平位移冻害的 结构缺陷。护墙本体前后等厚的冻土层产生的相反的平冻胀力相互抵消形成静 平衡受力体系，使护墙本体平衡直立而趋稳，不产生水平冻胀位移，避免了冻 胀平位移引起护墙结构的倾斜、裂缝、坍塌等冻害发生，延长护墙结构使用寿 命，仅填筑廉价的墙前缓坡填土，大量节约建设成本和后期的维修加固或重建 资金，符合建设节约型社会的基本要求。
附图说明
19.图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
20.参照图1，本发明具体实施方式是在开挖好的基槽1内的素混凝土基础垫层 2上浇筑钢筋混凝土基础梁3，在钢筋混凝土基础梁上浇筑钢筋混凝土护墙本体 4，护墙本体4和基础梁沿长度方向每隔15m设一道竖向伸缩缝，缝宽0.01m， 内嵌sbs改性密封材料。在护墙本体前迎水面分层压实填筑缓坡土体5，同时分 层压实填筑墙后土体6；在缓坡土体上铺装预制花岗岩护板7，护板间留5mm缝 隙，缝隙用sbs密封材料镶嵌。护板7与护墙本体4接触处预留0.01m的缝隙， 防止护板热胀冷缩损坏护板顶部，或者把护板顶部顶起，造成护坡渗水，降低 防冻害作用。在护墙本体上面铺装石材板压顶8，在压顶上设置不锈钢安全护栏 9，在填筑后的墙背土体上铺装地砖块材10。墙前缓坡花岗岩护板板面引导冰盖 11上爬使冰盖断裂，消除冰盖对缓坡的压力。12为冰盖下未冻水区域。13为土 冻深线，冻深线下为未冻土层14，h4为地区季冻土冻结深度。σ为护墙本体后 面所受的冻土的平冻胀力，σ
′
为护墙本体前面所受的缓坡土体冻土的平冻胀力， 二者方向相反，且大小相等时护墙平衡直立。由于缓坡土体5和墙后土体6为 同类填土，受冻时的冻深(冻土层厚度h4)一致，故而护墙本体前后产生的平 冻胀力大小相等，但方向相反。
21.所述的缓坡土体顶端应与墙后土体上表面平齐。h1为护墙本体的素混凝土基 础垫层厚，厚为0.1m，b1为垫层宽度，设计为1.2m，b2是垫层比基础梁每侧宽 出的尺寸，每侧宽出0.1m。h2为护墙本体下设的钢筋混凝土基础梁高度，为0.6m，b3为基础梁的宽度，设计为1m，b4是基础梁比护墙本体每侧宽出的尺寸，每侧 宽出0.1m。护墙本体是本发明的核心构件，其埋深应穿越季冻土层并嵌入未冻 土层，墙高为h3+h4+h5，h3为护墙本体嵌入未冻土层内的墙段高度，选为0.6m， h4为护墙本体在季冻土层内的墙段高度，为地区季冻土层厚度，即为地区季冻土 的最大冻深。国内其他季冻土区应根据本地区的最大冻深选择。h5为护墙本体露 出墙后土体以上的墙高，为0.3m。b5为护墙本体厚度，选为0.8m。h6为护墙本 体顶石材板压顶厚度，为0.3m。b6为压顶宽，为1m。b7为压顶每侧比护墙本体 宽出的尺寸，每侧宽出0.05m。h7为护墙顶安全护栏高，为1.2m，采用密栏不 锈钢管栏杆。h8为缓坡土体上铺装的花岗岩护板的厚度，为0.1m，预制花岗岩 护板宽选0.6m，与墙体接触处预留0.01m的缝隙以满足花岗岩护板变形需要， 缝隙内用sbs密封材料镶嵌。h9为墙后土体上面铺装的地砖块材厚度，包括基层 共厚0.2m。
22.本发明的施工过程：
23.1.按护墙本体的伸缩缝间距15m分段开挖基槽土方，可选择人工或机械开 挖。开挖时预留基础梁施工工作面，并放坡开挖以保证槽内施工安全。开挖过 程中要随时量测槽深和槽宽以符合施工要求。每一槽段土方开挖完工后，应随 即浇筑基础梁垫层混凝土，避免“晾槽”影响地基承载力。
24.2.各种材料和设备运抵槽边就近堆放，减小运输距离，提高施工效率。
25.3.基础梁钢筋的主筋和箍筋要按设计间距画线定位绑扎，支垫和固定好保 护层垫块。护墙本体的竖向和水平钢筋亦应按设计间距画线定位绑扎，做到横 平竖直，竖向钢筋严格按锚固要求锚入基础梁。基础梁的纵向钢筋和护墙本体 的竖向和水平钢筋的接头位置应相互错开，严禁同一连接区段钢筋接头数量超 限。振捣混凝土的过程中避免碰动钢筋。
26.4.基础梁、护墙本体选用钢木组合模板支模。支模前应在基层上准确放出 模板边线，按线支模。为保证模板的正确位置，应采用纵横方楞和斜撑方楞加 固模板，护墙本体模板尚应加设对拉螺栓固定，达到模板牢固，几何尺寸准确。
27.5.基础梁垫层混凝土浇筑后，应养护至规定强度方可在其上绑扎梁钢筋和 安装模板。基础梁和护墙本体混凝土应分层连续浇筑，不留施工缝。浇筑后养 护至达到拆模强度后方可拆除模板。
28.6.护墙本体前缓坡土体和墙后土体同时对称回填。选择同种土料用分层夯 填的方式填筑。填筑过程中应清除土料中的杂草和有机物质。
29.7.在缓坡土体面上挂线铺装花岗岩护板，调整纵横缝隙达到宽窄一致、纵 横顺直、压实铺平、坡度顺畅。花岗岩护板间缝隙及花岗岩护板和墙交接处缝 隙密镶sbs密封材料。墙后土体上面的地砖块材铺装亦应参照以上技术标准施 工。
30.8.不锈钢栏杆的立杆要牢固地埋入墙内，并纵向成线。立杆和扶手连接的 焊缝应饱满焊接，保证安全可靠。
31.对比分析试验例
32.通过对长春雕塑公园中心湖岸悬臂高护墙和按本发明后期全部原址改建成 的埋入式护墙两者的冻胀平位移冻害程度比较，埋入式护墙建成后至今未发生 冻胀平位移冻害破坏。以下两种护墙上相同位置的六个观测点(d1～d6)冻胀平 位移实测值的对比。冻胀平位移是在同地段不同时间的两种墙体同位置上量测 的。2008年雕塑公园中心湖岸尚为悬臂高护墙结构，当时(8年后)测得护墙 不同观测点冻胀平位移较大，均值达33mm(见表1)，超过了墙体的允许变形能 力，产生倾斜、裂缝和局部坍塌等冻胀平位移冻害破坏。2011年后雕塑公园中 心湖岸的悬臂高护墙全被改建为本发明的埋入式护墙结构，发明小组在2014年、2017年、2021年对与原悬臂高护墙旧址相同地段的埋入式护墙的冻胀平位移测 量表明：埋入式护墙发生的冻胀平位移很小，均值仅为2.33mm～2.83mm(见表 1)，在墙体允许变形之内。勘验埋入式护墙实体完好，未发生倾斜、裂缝或坍 塌等冻害破坏。冻胀平位移测量试验是用刚尺精密量距法完成的。
33.埋入式护墙结构与悬臂高护墙结构冻胀平位移和冻害程度对比
34.