多级加筋土挡墙结构及施工方法与流程

1.本发明属于土木工程技术领域，尤其涉及一种多级加筋土挡墙结构及施工方法。


背景技术：

2.目前，现有的加筋土挡墙内铺设的土工格栅等加筋材料常常处于没有完全张紧的状态，或经常出现因填料未被压实、筋材未充分固定而被拉出的现象，降低了加筋土结构的加筋效果，进而影响了挡墙的整体稳定性，制约了该结构的推广应用。此外，现有的加筋土挡墙内各层筋材多为等长铺设，造成了筋材的浪费。目前的多级加筋土挡墙，每一级挡墙结构内的加筋结构多是独立的，不同级挡墙间和同一级挡墙内层间筋材相互独立，导致级间挡墙和层间加筋结构缺乏关联性和整体性，进而影响了多级加筋土挡墙结构的整体性和稳定性。同时，现有加筋土挡墙结构常常因为基础结构的刚度差异大而产生不均匀沉降，影响了加筋土挡墙结构的整体稳定性。因此急需一种整体性好、稳定性高、节省筋材且能有效避免不均匀沉降的多级加筋土挡墙结构及其施工方法。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种多级加筋土挡墙结构及施工方法，能够提高挡墙结构的整体性及稳定性。
4.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种多级加筋土挡墙结构，自下至上包括多级挡墙面板及其里侧的填筑土，所述挡墙面板的底部地基内设有挡墙基础加固结构，多级挡墙面板自下至上呈台阶状向内依次缩进，所述填筑土对应挡墙面板自下至上分为多层铺设，所述填筑土的顶部设有防水区；每层填筑土内靠近挡墙面板的一侧设有与挡墙面板相连的筋材加筋组件，自下至上多层填筑土内的筋材加筋组件另一侧边缘均通过纵向固定结构连接，所述纵向固定结构的下端延伸至地基内。
5.优选的，所述挡墙面板为倒l形，包括水平部和垂直部，所述水平部设置于垂直部的下端偏外侧；所述垂直部的底部设有排水口，所述水平部靠近垂直部一侧的根部设有排水沟。
6.优选的，每层填筑土内的筋材加筋组件底部均设有土工格室层，所述土工格室层铺设的土工格室内部填装砂石混合料；所述筋材加筋组件包括间隔铺设在填筑土内部的短筋预张拉层和长筋锚固层，所述短筋预张拉层的一端与挡墙面板的垂直部相连、另一端为自由端，所述长筋锚固层的一端与挡墙面板的垂直部相连、另一端与纵向固定结构相连。
7.优选的，所述短筋预张拉层包括水平铺设的第一土工格栅及其上下方的填筑土，所述第一土工格栅的一端与挡墙面板的垂直部相连，所述第一土工格栅的另一端为自由端、且靠近其自由端处设有凹槽预张拉区；所述长筋锚固层包括水平铺设第二土工格栅及其上下方的填筑土，所述第二土工格栅的一端与挡墙面板的垂直部相连、另一端与纵向固定结构相连；在垂直于挡墙面板垂直部的方向，第二土工格栅的宽度大于第一土工格栅的
宽度。
8.优选的，所述纵向固定结构包括纵向连接钢管、连接组件二及若干个连接组件一，所述纵向连接钢管的下端设有延伸至地基内的管桩，所述纵向连接钢管的下端通过连接组件二与管桩及最底层的第二土工格栅相连；若干个连接组件一间隔设置于纵向连接钢管上，所述纵向连接钢管通过若干个连接组件一分别与最底层第二土工格栅上方的各个第二土工格栅相连。
9.优选的，所述连接组件一包括第一钢板和u型钉，所述连接组件二包括第二钢板、固定板和u型钉，所述第一钢板及第二钢板上均设有安装孔及定位孔，所述安装孔用于与纵向连接钢管相匹配，所述定位孔用于与u型钉相匹配；所述第二钢板通过u型钉与最底层的第二土工格栅相连，所述第一钢板通过u型钉与上方的第二土工格栅相连；所述第二钢板上还设有与管桩相配合的连接孔， 所述第二钢板上的安装孔设置于定位孔与连接孔之间，所述固定板上设有与管桩相配合的通孔，所述固定板设置于第二钢板的上方。
10.优选的，所述管桩为钢管螺旋桩，所述纵向连接钢管为分体式结构，由若干根分段钢管通过螺栓连接件连接而成；所述防水区铺设复合土工膜或土工合成材料黏土衬垫。
11.优选的，所述挡墙基础加固结构包括若干个垂直布设的桩基础，所述桩基础预先设置在最底部挡墙面板的正下方地基内；所述桩基础的顶部设有桩帽，相邻桩帽之间铺设土工格室。
12.本发明还提供一种多级加筋土挡墙结构施工方法，包括以下步骤：s1、土方开挖，在地基上施工挡墙基础加固结构；s2、浇筑挡墙面板的水平部：在挡墙基础加固结构的上方浇筑挡墙面板的水平部，并设排水沟；s3、在挡墙面板的水平部后方地基上施工土工格室层；s4、管桩施工；s5、逐层铺设填筑土及内部的第一土工格栅、第二土工格栅，并通过纵向固定结构连接固定第二土工格栅及下部管桩，同时逐层浇筑挡墙面板的竖直部，并设排水口；s6、重复s2-s5上述步骤，直至达到挡墙设计高度；s7、最后在挡墙结构顶部铺设复合土工膜或土工合成材料黏土衬垫，形成防水区。
13.优选的，上下相邻土工格室层的土工格室在垂直方向铺设的间距为0.6-0.8m，所述土工格室垂直于挡墙结构长度方向的铺设长度不小于6m，高度不低于0.05m，所述土工格室内砂石混合料的粒径小于5cm，填料压实度不小于93%；每级挡墙面板的高度不小于4m，在每级挡墙面板内部填筑土底部土工格室层上方不小于0.5m处开始铺设第二土工格栅，所述第二土工格栅与第一土工格栅按照长短筋材交错布设，两层第二土工格栅间至少间隔一层第一土工格栅，相邻两层筋材的层间距不小于0.5m；所述第一土工格栅及第二土工格栅的一端均设于挡墙面板内部不小于0.2m。所述第一土工格栅沿挡墙结构长度方向的总长度不小于0.4倍每级挡墙结构的高度，所述第二土工格栅沿挡墙结构长度方向的总长度不小于0.6倍每级挡墙结构的高度；所述凹槽预张拉区的底端与第一土工格栅的自由端距离不小于1m，所述凹槽预张拉区的深度不小于0.3m；所述挡墙基础加固结构的桩基础为碎石桩，碎石桩及桩帽均不少于3个，所述桩帽间上下铺设不少于2层土工格室，所述土工格室的高度不小于0.05m，所述土工格室的层间
距不小于0.2m；所述桩帽的直径不小于0.5m，高度不小于0.4m；所述碎石桩的桩长不小于4m、桩径不小于0.4m、桩间距不小于0.5m。
14.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过在挡墙面板的底部地基内设置挡墙基础加固结构提高基础支撑能力，多级挡墙面板自下至上呈台阶状向内依次缩进使其结构更稳定，在填筑土的顶部设有防水区可避免大雨冲刷；每层填筑土内筋材加筋组件一侧与挡墙面板相连、另一侧均通过纵向固定结构连接，并且纵向固定结构的下端延伸至地基内。采用本发明能够使挡墙面板及其里侧填筑土形成一个整体，不会产生不均匀沉降现象提高挡墙结构的整体性及稳固性。
附图说明
15.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
16.图1是本发明实施例提供的一种多级加筋土挡墙结构的结构示意图；图2是本发明实施例中分段钢管与第一钢板的配合示意图；；图3是图2中第一钢板的俯视图；图4是图1中第二钢板的俯视图；图5是图1中管桩与第二钢板的配合示意图；图6是图1中u型钉的结构示意图；图中：1-挡墙面板，101-垂直部，102-水平部；11-排水口，12-排水沟；2-筋材加筋组件，21-短筋预张拉层，211-第一土工格栅，212-凹槽预张拉区；22-长筋锚固层，221-第二土工格栅；23-土工格室层，231-砂石混合料；3-纵向固定结构，30-第一钢板，31-第二钢板，311-定位孔，312-安装孔，313-连接孔；32-u型钉，33-纵向连接钢管，331-分段钢管，332-螺栓连接件；34-固定板，35-管桩；4-挡墙基础加固结构，41-桩基础，42-桩帽，43-土工格室；5-防水区，6-填筑土。
具体实施方式
17.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.参见图1，本发明提供的一种多级加筋土挡墙结构，自下至上包括多级挡墙面板1及其里侧的填筑土6，所述挡墙面板1的底部地基内设有挡墙基础加固结构4，多级挡墙面板1自下至上呈台阶状向内依次缩进，所述填筑土6对应挡墙面板1自下至上分为多层铺设，所述填筑土6最上方的顶部设有防水区5；每层填筑土6内靠近挡墙面板1的一侧设有与挡墙面板1相连的筋材加筋组件2，自下至上多层填筑土6内的筋材加筋组件2另一侧边缘均通过纵向固定结构3连接，所述纵向固定结构3的下端延伸至地基内。该方案中的多级加筋土挡墙结构最底部为第一级挡墙结构，第一级挡墙结构上方设置第二级挡墙结构，根据实际需要设置多级挡墙结构，本实施例中的挡墙结构为两级。
19.在本发明的一个具体实施例中，如图1所示，所述挡墙面板1为倒l形，包括水平部
102和垂直部101，所述水平部102设置于垂直部101的下端偏外侧；所述垂直部101的底部设有排水口11，所述水平部102靠近垂直部101一侧的根部设有排水沟12。
20.具体施工时，每层填筑土6内的筋材加筋组件2底部均设有土工格室层23，所述土工格室层23铺设的土工格室43内部填装砂石混合料231；所述筋材加筋组件2包括间隔铺设在填筑土6内部的短筋预张拉层21和长筋锚固层22，所述短筋预张拉层21的一端与挡墙面板1的垂直部101相连、另一端为自由端，所述长筋锚固层22的一端与挡墙面板1的垂直部101相连、另一端与纵向固定结构3相连。其中，所述短筋预张拉层21包括水平铺设的第一土工格栅211及其上下方的填筑土6，所述第一土工格栅211的一端与挡墙面板1的垂直部101相连，所述第一土工格栅211的另一端为自由端、且靠近其自由端处设有凹槽预张拉区212；所述长筋锚固层22包括水平铺设第二土工格栅221及其上下方的填筑土6，所述第二土工格栅221的一端与挡墙面板1的垂直部101相连、另一端与纵向固定结构3相连；在垂直于挡墙面板1垂直部101的方向，第二土工格栅221的宽度大于第一土工格栅211的宽度。
21.在本发明的一个具体实施例中，如图1所示，所述纵向固定结构3包括纵向连接钢管33、连接组件二及若干个连接组件一，所述纵向连接钢管33的下端设有延伸至地基内的管桩35，所述纵向连接钢管33的下端通过连接组件二与管桩35及最底层的第二土工格栅221相连；若干个连接组件一间隔设置于纵向连接钢管33上，所述纵向连接钢管33通过若干个连接组件一分别与最底层第二土工格栅221上方的各个第二土工格栅221相连。
22.作为一种优选结构，如图3-6所示，所述连接组件一包括第一钢板30和u型钉32，所述连接组件二包括第二钢板31、固定板34和u型钉32，所述第一钢板30及第二钢板31上均设有安装孔312及定位孔311，所述安装孔312用于与纵向连接钢管33相匹配，所述定位孔311用于与u型钉32相匹配；所述第二钢板31通过u型钉32与最底层的第二土工格栅221相连，所述第一钢板30通过u型钉32与上方的第二土工格栅221相连；所述第二钢板31上还设有与管桩35相配合的连接孔313， 所述第二钢板31上的安装孔312设置于定位孔311与连接孔313之间，所述固定板34上设有与管桩35相配合的通孔，所述固定板34设置于第二钢板31的上方。
23.具体制作时，所述管桩35为钢管螺旋桩，所述纵向连接钢管33为分体式结构，由若干根分段钢管331通过螺栓连接件332连接而成，如图2所示。其中，u型钉32的长度不小于0.1m；所述第一钢板30的厚度不小于2mm，所述第一钢板30底部垂直挡墙面板方向的长度不小于0.2m；所述分段钢管331的外径不小于20mm；第二钢板31的厚度不小于3mm，所述第二钢板31底部垂直挡墙面板方向的长度不小于0.4m；所述钢管螺旋桩35的长度不小于1m，直径不小于0.3m，所述钢管螺旋桩35靠近挡墙面板一侧与挡墙面板的水平距离不小于0.75倍墙高。
24.另外，所述防水区5铺设复合土工膜或土工合成材料黏土衬垫。
25.如图1所示，所述挡墙基础加固结构4包括若干个垂直布设的桩基础42，所述桩基础42预先设置在最底部挡墙面板1的正下方地基内；所述桩基础42的顶部设有桩帽41，相邻桩帽41之间铺设土工格室43。
26.本发明还提供一种多级加筋土挡墙结构施工方法，上述多级加筋土挡墙结构的施工步骤如下：s1、土方开挖，在地基上施工挡墙基础加固结构4。
27.采用机械开挖的方式进行土方开挖，施工碎石桩42和桩帽41，桩帽41间逐层铺设土工格室43，并在土工格室43内填筑砂石混合料231。测试地基承载力，如达不到设计要求则按地基加固设计方案处理。
28.其中，挡墙基础加固结构4的桩基础42为碎石桩，碎石桩及桩帽41均不少于3个，所述桩帽41间上下铺设不少于2层土工格室43，所述土工格室43的高度不小于0.05m，所述土工格室43的层间距不小于0.2m；所述桩帽41的直径不小于0.5m，高度不小于0.4m；所述碎石桩的桩长不小于4m、桩径不小于0.4m、桩间距不小于0.5m。
29.s2、浇筑挡墙面板1的水平部102：在挡墙基础加固结构4的上方浇筑挡墙面板1的水平部102，并设排水沟12；s3、在挡墙面板1的水平部102后方地基上施工土工格室层23，并填筑土工格室43内的填料。将底部第一级挡墙结构的土工格室层23布设在挡墙面板的基础与第一级挡墙结构底部衔接处。
30.s4、管桩35施工：将钢管螺旋桩的下端打入地基内。
31.s5、逐层铺设填筑土内筋材加筋组件并通过纵向固定结构对各层筋材进行加固，同时逐层浇筑挡墙面板的竖直部。
32.在整平后的土工格室层23上方铺设填筑土6并压实，先铺设第二土工格栅221，通过第一钢板30、第二钢板31、u型钉32、分段钢管331将第二土工格栅221远离挡墙面板一端固定；通过固定板34将钢管螺旋桩35上端与第二钢板31进行连接固定，同时拼接分段钢管331；继续回填并铺设第一土工格栅211，通过填筑填筑土6将平铺的第一土工格栅211压入凹槽预张拉区21内；逐层浇筑挡墙面板1的竖直部101，并设排水口11；s6、重复s2-s5上述步骤，直至达到挡墙结构的设计高度；s7、最后在挡墙结构顶部铺设复合土工膜或土工合成材料黏土衬垫，形成防水区5。
33.具体施工时，上下相邻两层土工格室层23的土工格室43在垂直方向铺设的间距为0.6-0.8m，所述土工格室43垂直于挡墙结构长度方向的铺设长度不小于6m，高度不低于0.05m，所述土工格室43内砂石混合料231的粒径小于5cm，填料压实度不小于93%；每级挡墙面板1的高度不小于4m，在每级挡墙面板1内部填筑土6底部土工格室层23上方不小于0.5m处开始铺设第二土工格栅221，所述第二土工格栅221与第一土工格栅211按照长短筋材交错布设，两层第二土工格栅221间至少间隔一层第一土工格栅211，相邻两层筋材的层间距不小于0.5m；所述第一土工格栅211及第二土工格栅221的一端均设于挡墙面板1内部不小于0.2m；第一土工格栅211沿挡墙结构长度方向的总长度不小于0.4倍每级挡墙结构的高度，所述第二土工格栅221沿挡墙结构长度方向的总长度不小于0.6倍每级挡墙结构的高度；所述凹槽预张拉区212的底端与第一土工格栅211的自由端距离不小于1m，所述凹槽预张拉区212的深度不小于0.3m。
34.采用本发明的有益效果如下：1.短筋预张拉层的第一土工格栅沿凹槽预张拉区表面平直铺设，再通过铺设填筑土将平铺的第一土工格栅压入凹槽预张拉区内，对筋材进行了压实预张拉，可使第一土工格栅在施工全部完成后处于完全张紧状态，大大提高了加筋材料的加筋效果。
35.2.长筋锚固层的第二土工格栅在远离挡墙面板一侧借助筋材固定区的u型钉与钢
板进行固定，可有效避免筋材被拉出，进而提高了挡墙加筋结构的加筋效果。
36.3.若干个第一钢板由分段钢管穿接，并且第一钢板和分段钢管由螺栓连接件进行固定连接，分段钢管又拼接为纵向连接钢管，将长筋锚固层的各层第二土工格栅筋材紧密地固连为一整体，大大提高了层间加筋结构乃至级间挡墙的关联性和整体性。
37.4.第二钢板通过固定板与打入地基的钢管螺旋桩进行固定连接，可将长筋锚固层的各层筋材与地基建立联系，可有效防止筋材被拉出，大大提高了多级加筋土挡墙内加筋结构的加筋效果。
38.5.筋材加筋组件的短筋预紧层的第一土工格栅和长筋锚固层的第二土工格栅按照长短筋材交错布设，提高了加筋材料的利用率，且节约筋材有效避免了筋材的浪费。
39.6.每一级挡墙结构采用具有立体加强筋结构的土工格室层作为底层结构，并在土工格室内填筑填料，土工格室极强的侧向约束作用及填料间的摩擦作用有效地限制填料的侧向移动，能够形成稳定的结构，从而提高多级加筋土挡墙结构的整体稳定性。
40.7.挡墙面板设有排水口和排水沟，形成一套排水系统，可有效进行防排水。采用多级呈台阶状向内向上依次缩进的挡墙面板，可利用自身结构的优势有效提高了挡墙面板的抗倾覆能力。
41.8.挡墙基础加固结构预设在倒l型挡墙面板正下方地基内，提高了地基的刚度，为承受上部荷载提供了基础保障。同时在挡墙基础加固结构的桩帽间铺设土工格室，提高了挡墙面板下方土体的刚度，缩小了基础结构的刚度差异性，有效减轻了加筋土挡墙结构的不均匀沉降，提高了加筋土挡墙结构的整体稳定性。
42.9.挡墙结构顶部防水区铺设复合土工膜或土工合成材料黏土衬垫，有效提高了多级加筋土挡墙结构的防水性能。
43.在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。