一种预应力装配式土工格体及使用方法

本发明属于岩土工程，具体涉及一种预应力装配式土工格体及使用方法。

背景技术：

1、作为两种典型的加筋材料，土工格栅和土工格室广泛应用于岩土工程领域。

2、土工格栅为一种横纵交叉的网格结构，因为表面与土颗粒间的咬合作用，可以对土颗粒提供一种横向的约束作用，进而达到土体加筋的效果，但作为一种平面结构，路基加筋过程中土工格栅对竖向荷载的约束作用很小，容易造成较大的沉降变形。

3、土工格室在使用过程中常被拉伸为蜂巢状，故也被称为蜂巢约束系统，作为一种立体加筋结构，土工格式格室的整体加筋具有一定的抗弯能力，同时，格室内部结构可以对土体施加围压，进而达到减小土体沉降变形提高土体承载力的效果，作为一种三维加筋结构，土工格室的加筋效果优于土工格栅，但其作用机理，失效形式也更加复杂，同时其造价相对土工格栅也更加高昂。

4、随着技术的进一步发展，有学者提出土工格栅的立体加筋形式，即在土工格栅平面加筋的基础上在其肋条上粘贴橡胶板铁片等结构，在达到加强格栅肋条的同时，由于具有一定的高度，其与土体之间除常规的咬合作用外还具有一种被动侧阻力的效果，但以往的立体加筋结构大多通过粘贴绑扎的方式实现，施工工艺较为复杂，小面积的粘贴加筋对于公路交通过程中土体的抗沉降效果显得杯水车薪。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明采取了如下技术方案：

2、一种预应力装配式土工格体，包括：

3、格栅网；

4、预应力格体加强体，所述预应力格体加强体与所述格栅网对应设置，且固定于所述格栅网的上侧，用于提高竖向抗沉降力；

5、多个锚固件，多个所述锚固件均匀间隔的设置于所述预应力格体加强体上，且所述锚固件从上至下依次贯穿所述预应力格体加强体与所述格栅网，并固定于土体内。

6、进一步地，所述预应力格体加强体为多格插接式预应力加强体，和/或单格粽角榫式加强体，且均通过锚固件固定于所述格栅网的上侧。

7、进一步地，所述多格插接式预应力加强体与所述单格粽角榫式加强体下端均设置有碳纤维复合绞线，且所述碳纤维复合绞线通过绞线固定端固定于加强体的两端。

8、进一步地，所述多格插接式预应力加强体与所述单格粽角榫式加强体下端均设置有排水孔，所述排水孔与所述格栅网的肋条一一对应设置。

9、进一步地，所述格栅网上设置有多个预留孔。

10、进一步地，所述多格插接式预应力加强体包括：插接设置的多个预应力格体纵肋与多个预应力格体横肋，多个所述预应力格体纵肋沿所述格栅网的第一方向间隔布置；多个所述预应力格体横肋沿所述格栅网的第二方向间隔布置；

11、所述预应力格体横肋上设置有多个凹槽，所述凹槽的尺寸与所述预应力格体纵肋的宽度配合设置，且所述预应力格体纵肋与所述预应力格体横肋的连接处均通过锚固件进行固定。

12、进一步地，所述锚固件从上至下依次包括：

13、锚固爪撞针，所述锚固爪撞针可滑动地设置于所述预应力格体横肋上，且所述锚固爪撞针的第一端位于所述预应力格体横肋的上侧，第二端贯穿所述预应力格体横肋并延伸至所述凹槽内；

14、预应力格体横肋卡扣，所述预应力格体横肋卡扣设置于所述凹槽内，并套设于所述锚固爪撞针的第二端的外侧；

15、所述预应力格体纵肋上设置有预应力格体纵肋卡槽，所述预应力格体纵肋卡槽与所述预应力格体横肋卡扣配合设置；

16、第一格栅网固定端，所述第一格栅网固定端固定于所述预应力格体纵肋远离所述预应力格体横肋卡扣的一端，且套设于所述锚固爪撞针的外侧，所述第一格栅网固定端上设置有锚固爪装配螺纹，所述第一格栅网固定端与所述预留孔配合设置；

17、锚固爪，所述锚固爪可拆卸连接于所述第一格栅网固定端的下端，所述锚固爪内对应设置有装配螺母。

18、进一步地，所述锚固爪包括：

19、锚固爪本体，所述锚固爪本体为圆锥，且所述锚固爪本体为空心结构，所述装配螺母设置于所述空心结构的中心位置，且所述锚固爪撞针的第二端抵接于所述装配螺母的底端，所述锚固爪本体外表面间隔设置多个薄弱部；

20、小石粒与火药的混合物，所述小石粒与火药的混合物设置于所述空心结构内，并均匀包裹在所述装配螺母的外侧，

21、锚固爪触发垫片，所述锚固爪触发垫片设置于所述锚固爪撞针的第二端端部与所述小石粒与火药的混合物之间。

22、进一步地，所述单格粽角榫式加强体包括：卯榫连接的榫接预应力横方料与四角的榫接预应力竖向插接阀，所述榫接预应力竖向插接阀底端设置有第二格栅网固定端，所述第二格栅网固定端与所述预留孔配合设置；

23、所述榫接预应力横方料的四角处与所述榫接预应力竖向插接阀上均设置相互配合的长榫头、短榫头与透榫槽；

24、所述第二格栅网固定端为锥形。

25、一种预应力装配式土工格体的使用方法，采用上述任一项所述的预应力装配式土工格体，所述方法包括以下步骤：

26、s10、制作格栅网，预留孔格栅网上设有多个预留孔；

27、s20、预应力格体纵肋、预应力格体横肋、榫接预应力横方料、榫接预应力竖向插接阀均通过3d打印的方式制作，且每节的长度为格栅网的3-7个格栅网孔的长度；

28、s21、预应力格体纵肋、预应力格体横肋、榫接预应力横方料、榫接预应力竖向插接阀在打印过程中，均从格体的上表面开始打印，打印过程中使格体的下表面长边大于上表面长边；

29、s30、预应力格体纵肋、预应力格体横肋、榫接预应力横方料、榫接预应力竖向插接阀在打印完毕冷却后，使用拉铆机器将碳纤维复合绞线锚固于绞线固定端，对其施加预应力，使其上下表面投影面积相等；

30、s40、完成预应力格体加强体与单格粽角榫式加强体的装配；

31、s50、将格栅网卷展开的同时将多格插接式预应力加强体与单格粽角榫式加强体均固定于格栅网上，将锚固爪固定多格插接式预应力加强体上，并穿过格栅网延伸至覆土内；

32、s60、将锚固爪撞针插入预定位置；

33、s70、向土工格体中放入覆土；

34、s80、敲击撞针，使锚固爪本体的薄弱部炸开，刺入土体；

35、s90、覆土，压实。

36、有益效果：

37、1.本发明提供的一种预应力装配式土工格体综合了两种加筋材料的优势，通过在土工格栅网装配预应力格体加强体的形式，在保证其横向约束能力的同时，通过预应力格体加强体的加强肋提高了竖向抗沉降能力。

38、2.本发明提供的一种预应力装配式土工格体，通过装配锚固爪的形式，进一步增大了其所控制下部土体的范围，提高了其对土体的加筋效果。

39、3.本发明提供的一种预应力装配式土工格体，通过现场装配的方式，运输过程中格栅网成卷运输，土工格体加强体因为其外部形状规则利于堆积摆放；施工过程中多格插接式预应力加强体以及单格粽角榫式加强体两种加强体都不用额外的螺栓、螺母等，施工便捷，施工现场整洁。

40、4.本发明提供的一种预应力装配式土工格体，在实际工作过程中，上部荷载作用于格体拱形结构，通过格体结构将力传导至碳纤维复合绞线，以及格体的锚固节点处，一方面车辆荷载等反复荷载消失后碳纤维复合绞线可以引导格体回复，另一方面上部荷载作用使得格体下部舒张可以对格体横肋以及格体纵肋的连接处施加更大的外部压力，增强该结构装配的稳定性。

41、5.本发明提供的一种预应力装配式土工格体，通过其内部所设排水孔可以保证格体内部水分沿底部格栅网肋条顺利排出。

42、6.本发明提供的一种预应力装配式土工格体，通过预应力加强体、格栅网、锚固爪的共同作用，在保证常规土工格栅横向约束能力的同时，提高了其竖向抗沉降能力，同时通过装配的方式降低施工难度，提高施工效率。