一种预应力加筋土挡土墙及其施工方法

本发明涉及挡土墙，具体涉及一种预应力加筋土挡土墙及其施工方法。

背景技术：

1、加筋土挡土墙主要是由面板、筋材和填土三部分构成的复合体结构。由于加筋土挡土墙具有造价低廉、造型美观、抗震性能好等许多优点，已被广泛应用于各类工程。目前加筋土挡土墙的设计规范仅考虑了筋材与土体之间的摩擦力对提升加筋土挡土墙稳定性的贡献，这种设计并未充分利用筋材的抗拉强度。然而随着筋材材料的不断发展，筋材的抗拉强度已经远远高于筋材与土体之间的摩擦力，因此现有的加筋土挡土墙设计规范是对筋材强度的一种浪费。另一方面，对于高速铁路等要求严格控制变形的工程，加筋土挡土墙目前还很难满足其设计要求。因此如何充分发挥筋材的抗拉强度并更加严格的控制加筋土挡土墙的变形具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种预应力加筋土挡土墙及其施工方法，发挥筋材的抗拉强度。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种预应力加筋土挡土墙，包括面板、筋材和填土；

3、所述的筋材横向设置在填土内并连接面板，部分或全部筋材另一端连接桩或岩体且存在预应力；

4、所述的桩纵向设置在填土内，岩体设置在填土后方。

5、优选地，所述的筋材通过紧固装置连接面板，连接桩或岩体的筋材通过紧固装置使筋材中存在预应力。

6、进一步优选地，所述的紧固装置包括螺纹杆、螺母、垫片、金属套环、金属夹片和扩大头；

7、所述的螺纹杆穿过面板，面板外侧的螺纹杆连接有垫片和螺母，内侧的端头为扩大头；

8、所述的金属套环转动设置在螺纹杆上，金属套环外侧通过金属夹片与筋材进行机械连接。

9、更进一步优选地，所述的螺纹杆的螺纹段与扩大头之间设有光杆段，光杆段直径小于螺纹段和扩大头，金属套环转动设置在光杆段上。

10、更进一步优选地，所述的金属套环外侧焊接了两个四分之一圆形状的金属夹片，金属夹片与筋材通过螺丝进行机械连接。

11、优选地，所述的金属夹片对称设置在金属套环上下两侧。

12、进一步优选地，所述的预应力为筋材极限抗拉强度的1/20。

13、优选地，部分所述的筋材一端连接面板，另一端通过横梁连接桩；

14、所述的筋材与横梁之间通过机械连接装置连接。

15、优选地，所述的桩为混凝土预制方桩。

16、优选地，全部所述的筋材一端连接面板，另一端通过岩体锚钉连接岩体。

17、优选地，所述的面板为钢筋混凝土结构。

18、优选地，上下两层筋材之间的距离为400mm～800mm。

19、优选地，所述的机械连接装置包括l型连接片、铆钉和螺栓。

20、优选地，所述的机械连接装置材质为不锈钢。

21、优选地，所述的紧固装置材质为不锈钢。

22、优选地，所述的筋材为镀锌金属条，上下两面为其面积最大面。

23、优选地，所述的筋材为高强度玻纤土工合成材料制成的单向土工格栅。

24、一种上述预应力加筋土挡土墙的施工方法，包括以下步骤：

25、s1：根据工程需要，确定设计的挡土墙高度h；

26、s2：在距离面板后部0.7h处的位置打入桩，其中桩顶要距离路面位置0.2h～0.3h深度，并与其顶部的筋材直接接触，桩间距设置为0.5～1h；

27、s3：在桩上需要连接筋材的位置处安装横梁；

28、s4：安装最底层面板，填入土体并压实直至第一层筋材位置处，安装筋材，将筋材设置在紧固装置与机械连接装置之间，筋材的长度为0.7h；

29、s5：安装第二块面板，重复填土和连接筋材的步骤，直至桩顶位置，桩顶以上的筋材选用1.2h长度；

30、s6：加筋土挡土墙搭建完成后，用预应力扭矩扳手旋紧螺母，使得筋材中存在一定的预应力。

31、一种上述预应力加筋土挡土墙的施工方法，包括以下步骤：

32、a：根据工程需要，确定设计的挡土墙高度h；

33、b：安装最底层面板，填入土体并压实直至第一层筋材位置处，安装筋材，筋材末端用岩体锚钉固定在岩体上；

34、c：安装第二块面板，重复填土和连接筋材的步骤，直至挡土墙建造完成；

35、d：加筋土挡土墙搭建完成后，用预应力扭矩扳手旋紧螺母，使得筋材中存在一定的预应力。

36、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

37、1.传统加筋土挡土墙的筋材后部基本都是无约束，仅仅依靠筋材与土体之间的摩擦力维持挡土墙稳定，本发明将筋材后部与桩或者岩体紧密连接，并通过紧固装置给筋材施加一定的预应力，这极大发挥了筋材的抗拉强度，此时，面板、筋材以及后部的桩或岩体会更加紧密的约束中间的填料，使得挡土墙的稳定性得到大大提升；

38、2.本发明加筋土挡土墙内部存在桩，因此其承载力也要远远大于传统的加筋土挡土墙；

39、3.本发明通过紧固装置，可以对加筋土挡土墙进行长期维护，使得筋材内部的预应力一直保持不变，保证结构长期的稳定性；

40、4.传统加筋土挡土墙的面板一般不作为受力构件，其作用仅是阻止填料向外移动，本发明的面板采用钢筋混凝土结构，因为其需要受筋材的拉力，以更好的约束其内部的土体。

技术特征：

1.一种预应力加筋土挡土墙，其特征在于，包括面板(1)、筋材(2)和填土(3)；

2.根据权利要求1所述的预应力加筋土挡土墙，其特征在于，所述的筋材(2)通过紧固装置(6)连接面板(1)，连接桩(4)或岩体(5)的筋材(2)通过紧固装置(6)使其中存在预应力。

3.根据权利要求2所述的预应力加筋土挡土墙，其特征在于，所述的紧固装置(6)包括螺纹杆(61)、螺母(62)、垫片(63)、金属套环(64)、金属夹片(65)和扩大头(66)；

4.根据权利要求3所述的预应力加筋土挡土墙，其特征在于，所述的金属套环(64)外侧焊接了两个四分之一圆形状的金属夹片(65)，金属夹片(65)与筋材(2)通过螺丝(67)进行机械连接。

5.根据权利要求2所述的预应力加筋土挡土墙，其特征在于，所述的预应力为筋材(2)极限抗拉强度的1/20。

6.根据权利要求1所述的预应力加筋土挡土墙，其特征在于，部分所述的筋材(2)一端连接面板(1)，另一端通过横梁(7)连接桩(4)；

7.根据权利要求1所述的预应力加筋土挡土墙，其特征在于，所述的桩(4)为混凝土预制方桩。

8.根据权利要求1所述的预应力加筋土挡土墙，其特征在于，全部所述的筋材(2)一端连接面板(1)，另一端通过岩体锚钉(9)连接岩体(5)。

9.一种如权利要求1～8任一项所述的预应力加筋土挡土墙的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.一种如权利要求1～8任一项所述的预应力加筋土挡土墙的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种预应力加筋土挡土墙及其施工方法，预应力加筋土挡土墙，包括面板(1)、筋材(2)和填土(3)；所述的筋材(2)横向设置在填土(3)内并连接面板(1)，部分或全部筋材(2)另一端连接桩(4)或岩体(5)且存在预应力；所述的桩(4)纵向设置在填土(3)内，岩体(5)设置在填土(3)后方。与现有技术相比，本发明将筋材后部与桩或者岩体紧密连接，并通过紧固装置给筋材施加一定的预应力，这极大发挥了筋材的抗拉性能，此时，面板、筋材以及后部的桩或岩体会更加紧密的约束中间的填料，使得挡土墙的稳定性得到大大提升，不易发生变形。

技术研发人员：黄强强,任非凡
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13