一种陡坡路堤支挡结构及施工方法与流程

本发明涉及陡坡道路领域，特别是涉及一种陡坡路堤支挡结构及施工方法。

背景技术：

现有陡坡路堤支挡结构中应用较多的组合支挡结构是桩基托梁挡土墙。这样的组合形式拓展了挡土墙的适用范围，但是挡土墙的形式主要为衡重式挡土墙，由于衡重式挡土墙仍然需要靠一定自重维持自身稳定，因此横断面宽体量大。

目前多种形式的传统支挡结构已在铁路、公路建设工程中得到广泛应用，但是越来越多的填方高度大且需要直立收坡的路基工程出现在工程建设中。为满足山区陡坡地段路基对支挡工程的稳定及结构变形的更高要求，充分利用传统的支挡结构，扬长避短，优势互补，很有必要寻求一种适用于极难陡坡地段的支挡结构，以减少刷坡、提高支挡能力、缩短桥梁长度、减少占地、更利于水土保持。

申请号为200820223651公开了一种悬臂式挡土墙加筋复合构造，通过在立壁后的填料内成层设置土工格栅拉筋，提高挡土墙的抗倾覆力和同时变相增大了底板的尺寸，从而提高了抗滑移力，从而降低了圬工量。但通过此种方法提高挡土墙的抗倾覆力和抗滑移力有限，且无法在不减小底板尺寸的条件下解决地基承载力不满足基底应力的问题，尤其在软土地基、岩溶区及铁路、公路侵限路基中应用时具有一定的局限性，阻碍了该类型挡土墙的进一步推广应用。

现有的挡土墙大多通过增加底板尺寸来提高地基承载力、抗倾覆性和稳定性，会导致工程量较大，成本较高。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种陡坡路堤支挡结构及施工方法，用于解决或部分解决现有的挡土墙大多通过增加底板尺寸来提高地基承载力、抗倾覆性和稳定性，会导致工程量较大，成本较高。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，根据本发明第一方面，提供一种陡坡路堤支挡结构，包括：悬臂式挡土墙、基础桩和锚索；所述悬臂式挡土墙包括底板和位于底板上方的立壁，所述底板的下方设置基础桩，所述基础桩的底部插入坡体中，所述立壁上设置第一锚索孔，所述锚索的一端在所述第一锚索孔处与所述立壁相连，所述锚索的另一端插入坡体上的第二锚索孔中且固定于坡体的稳定土层或基岩内。

在上述方案的基础上，所述立壁位于所述底板外侧的上方，所述底板的内侧插入坡体内部，在所述底板两侧的底部分别设置一排基础桩，所述基础桩沿所述底板的长度方向间隔设置。

在上述方案的基础上，所述立壁位于所述底板外侧的上方，所述底板的内侧插入坡体内部，在所述底板外侧的底部沿所述底板的长度方向间隔设置一排基础桩，在所述底板内侧的底部沿所述底板的长度方向间隔设置一排锚杆，所述锚杆的顶端穿过所述底板与所述底板相连、底端插入并固定于坡体中。

在上述方案的基础上，所述立壁上沿竖直方向设置两排锚索；所述第一锚索孔与所述锚索对应设置且所述第一锚索孔靠近所述立壁的顶端设置；所述锚索相对水平面的倾角为10-20°。

在上述方案的基础上，所述锚杆垂直于所述底板设置；所述锚杆位于坡体内部土层中的长度大于等于4m；所述锚杆位于坡体内部岩石层中的长度大于等于3m；所述坡体中锚杆孔的深度与锚杆设计长度之差大于等于0.5m。

在上述方案的基础上，所述立壁的墙面为垂直坡率，所述立壁墙背的坡率为1∶0.1-1∶0.3；所述立壁顶面的宽度大于等于0.2m。

在上述方案的基础上，两排基础桩之间的距离为：2-4m；位于同一排基础桩中相邻两个基础桩之间的距离为：4-6m；所述基础桩的桩径为0.8-1.5m；所述基础桩的桩顶伸入底板的长度为5-20cm。

在上述方案的基础上，所述悬臂式挡土墙每9-11m为一节，相邻两节悬臂式挡土墙之间设置伸缩缝，所述伸缩缝的宽度为20-30mm；所述伸缩缝中填充有弹性防水材料。

在上述方案的基础上，所述第一锚索孔和所述第二锚索孔施工时定位偏差小于等于20.0mm，偏斜度小于等于2％；所述第二锚索孔的深度与所述锚索设计插入长度之差大于等于0.5m；所述锚索张拉控制应力小于等于0.65倍钢绞线的强度标准值。

根据本发明的第二方面，提供一种陡坡路堤支挡结构施工方法，包括：开挖基础桩施工平台，按照预设间距实施一排或两排基础桩；按节实施悬臂式挡土墙：实施基础桩承台、底板以及立壁钢筋笼；在立壁上预留泄水孔、第一锚索孔位置；然后支模并一体化浇筑；在相邻两节悬臂式挡土墙之间的伸缩缝中填塞弹性防水材料；在对应的基础桩位置的上部边坡，按照预设尺寸施作第二锚索孔，并清除第二锚索孔内杂物，临时采用孔塞封闭第二锚索孔；待基础桩、承台以及悬臂式挡土墙混凝土达到强度要求后，若实施了一排基础桩，则实施锚杆；分层填筑墙背回填土和反滤层至第二锚索孔处；在第二锚索孔中施作锚索锚固端，待第二锚索孔中的水泥砂浆达到预设凝固强度时，填筑墙背剩余部分填土；施作第一锚索孔处的锚墩：将锚索穿过第一锚索孔，逐级张拉至预设拉拔力，锁闭锚索，施作锚墩。

(三)有益效果

本发明提供的一种陡坡路堤支挡结构及施工方法，设置桩基础对悬臂式挡土墙进行支撑，可解决地基承载力不足的问题，提高该支挡结构的抗倾覆能力和抗滑移能力；设置锚索连接立壁和坡体，能够抵消挡土墙墙背部分土压力，进一步提高挡土墙的抗倾覆能力和支挡结构的整体稳定性。

附图说明

图1为本发明一种陡坡路堤支挡结构的一实施例的示意图；

图2为本发明一种陡坡路堤支挡结构的另一实施例的示意图。

附图标记说明：

1—悬臂式挡土墙；11—立壁；12—底板；

2—基础桩；3—锚索；4—坡体；

5—路基中心线；6—锚杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例根据本发明提供一种陡坡路堤支挡结构，参考图1，该支挡结构包括：悬臂式挡土墙1、基础桩2和锚索3；悬臂式挡土墙1包括底板12和位于底板12上方的立壁11，底板12的下方设置基础桩2，基础桩2的底部插入坡体4中，立壁11上设置第一锚索孔，锚索3的一端在第一锚索孔处与立壁11相连，锚索3的另一端插入坡体4上的第二锚索孔中且固定于坡体4的稳定土层或基岩内。

本实施例提供的一种陡坡路堤支挡结构，采用悬臂式挡土墙1对陡坡道路侧边进行支挡防护。在悬臂式挡土墙1的底部设置桩基础，对挡土墙进行支撑，可解决地基承载力不足的问题，提高该支挡结构的抗倾覆能力和抗滑移能力。

悬臂式挡土墙1的底板12与桩基础的承台合做为一体。因为随着陡坡路堤路基填方高度的增大，悬臂式挡土墙1中立壁11的高度会随着增大，为了保证悬臂式挡土墙1的稳定性，避免出现倾覆现象，设置锚索3连接立壁11和坡体4，对立壁11的结构进行加固。

第一锚索孔可靠近立壁的顶端设置。锚索3一端与立壁11相连，另一端插入坡体4中固定在坡体4的稳定土层中或基岩中。通过设置锚索3连接立壁11和坡体4，锚索3能够抵消挡土墙墙背部分土压力，可提高挡土墙的抗倾覆能力，提高支挡结构的整体稳定性。

设置锚索3连接立壁11和坡体4，相比传统的锚索3连接在托梁上，可加强立壁11的收坡效果，更加适用于需要较高支挡结构的情况。

进一步地，锚索3为预应力锚索3。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图1，立壁11位于底板12外侧的上方，底板12的内侧插入坡体4内部，在底板12两侧的底部分别设置一排基础桩2，基础桩2沿底板12的长度方向间隔设置。

本实施例提供的一种陡坡路堤支挡结构中桩基础为双排桩，基础桩2为钢筋混凝土结构。底板12的外侧即沿底板12的宽度方向远离坡体4的一侧，内侧即靠近坡体4的一侧。在底板12的底部沿底板12宽度方向的两侧分别设置一排钢筋混凝土桩。底板12的宽度方向即陡坡道路的宽度方向；长度方向即为陡坡道路的长度方向。陡坡道路的路基中心线5如图1所示。

每一排钢筋混凝土桩沿底板12的长度方向均间隔设置，对底板12及立壁11进行支撑。立壁11在底部的上方，靠近底板12的外侧。为了提高立壁11的稳定性和抗倾覆性，底板12的内侧插入坡体4中。坡体4对底板12的内侧进行固定，可提高立壁11的抗倾覆性。

设置双排桩可进一步提高挡土墙的稳定性，因为位于底板12靠外侧的一排桩可对挡土墙进行支撑，位于底板12靠内侧的一排桩在对挡土墙进行支撑的基础上，还可对底板12的内侧提供向下的拉力，与坡体4一起对底板12的内侧进行固定，提高挡土墙的抗倾覆性。

在上述实施例的基础上，进一步地，参考图2，立壁11位于底板12外侧的上方，底板12的内侧插入坡体4内部，在底板12外侧的底部沿底板12的长度方向间隔设置一排基础桩2，在底板12内侧的底部沿底板12的长度方向间隔设置一排锚杆6，锚杆6的顶端穿过底板12与底板12相连、底端插入并固定于坡体4中。

底板12内侧底部的一排桩可由锚杆6代替。支挡结构中桩基础为单排桩。基础桩2设置在底板12的外侧，即靠近外侧的部位，可主要起支撑作用。基础桩2沿底板12的长度方向间隔设置，对底板12及立壁11进行支撑。

在底板12的内侧，坡体4对底板12的固定作用可增加挡土墙的稳定性，提高抗倾覆性。为了进一步地提高挡土墙的抗倾覆性，在底板12的内侧设置锚杆6。锚杆6底端固定于坡体4内部，对底板12的内侧施加向下的拉力，可抵消挡土墙墙背的部分土压力，满足现有山区陡坡路堤支挡结构更高收坡能力的需求，提高支档高度，提高支档结构的抗水平荷载能力，提高整体抗倾覆和抗滑移能力。

在上述实施例的基础上，进一步地，锚杆6垂直于底板12设置；锚杆6位于坡体4内部土层中的长度大于等于4m；锚杆6位于坡体4内部岩石层中的长度大于等于3m；坡体4中锚杆孔的深度与锚杆6设计长度之差大于等于0.5m。

本实施例对锚杆6的具体设置尺寸进行了说明。该锚杆6设置的尺寸有利于锚杆6与坡体4牢固的连接固定，从而增强锚杆6的稳定性，有利于锚杆6更好的对挡土墙施加作用力，提高支档结构的整体稳定性和抗倾覆性，提高支档能力。

在上述实施例的基础上，进一步地，立壁11上沿竖直方向设置两排锚索3；第一锚索孔与锚索对应设置且第一锚索孔靠近立壁的顶端设置；锚索3相对水平面的倾角为10-20°。

设置上下两排锚索3，可保证锚索3对立壁11的拉伸固定作用，提高挡土墙的稳定性。第一锚索孔优选位于立壁11的中间靠上部位，可更好的发挥锚索3的作用。

锚索3的倾角即锚索3两端分别连接固定之后，锚索3自身与水平面的夹角。锚索3的倾角宜为10-20°，该倾角既有利于锚索3的固定，且对立壁11的作用力和方向较为合适，有利于提高挡土墙的稳定性和支挡能力。

在上述实施例的基础上，进一步地，立壁11与底板12之间以及底板12和基础桩2之间均刚性连接。基础桩2与底板12以及立壁11三者可为一体浇筑结构，以提高结构的整体牢固性。

在上述实施例的基础上，进一步地，立壁11的墙面为垂直坡率，立壁11墙背的坡率为1：0.1-1：0.3；立壁11顶面的宽度大于等于0.2m。立壁11的该种结构尺寸，均有利于提高立壁11对路堤的支挡防护能力，保证挡土墙的稳定性。

在上述实施例的基础上，进一步地，在设置两排桩时，两排基础桩2之间的距离为：2-4m；既可对挡土墙进行稳定的支撑，又分布在底板12的两侧，可对底板12的内侧发挥拉力，保证挡土墙结构的稳定性。

位于同一排基础桩2中相邻两个基础桩2之间的距离为：4-6m；可对挡土墙进行稳定的支撑。基础桩2的桩径为0.8-1.5m；基础桩2的桩顶伸入底板12的长度为5-20cm，可实现对挡土墙的牢固稳定支撑，且实现基础桩2与挡土墙的牢固连接。

在上述实施例的基础上，进一步地，悬臂式挡土墙1每9-11m为一节，相邻两节悬臂式挡土墙1之间设置伸缩缝，伸缩缝的宽度为20-30mm；伸缩缝中填充有弹性防水材料。

伸缩缝中可填塞沥青麻筋或其他有弹性的防水材料，填塞深度应不小于150mm。设置伸缩缝可减小由温度和不均匀沉降产生的次生内力，既便于挡土墙的施工，又可提高支挡结构的牢固性。

在上述实施例的基础上，进一步地，第一锚索3孔和第二锚索3孔施工时定位偏差小于等于20.0mm，偏斜度小于等于2％；第二锚索3孔的深度与锚索3设计插入长度之差大于等于0.5m；锚索3张拉控制应力小于等于0.65倍钢绞线的强度标准值。有利于提高锚索3的牢固性，有利于锚索3更好的发挥作用。

在上述实施例的基础上，进一步地，一种陡坡路堤支挡结构施工方法，该施工方法包括：开挖基础桩2施工平台，按照预设间距实施一排或两排基础桩2；按节实施悬臂式挡土墙1：实施基础桩2承台、底板12以及立壁11钢筋笼；在立壁11上预留泄水孔、第一锚索孔位置；然后支模并一体化浇筑；在相邻两节悬臂式挡土墙1之间的伸缩缝中填塞弹性防水材料；在对应的基础桩2位置的上部边坡，按照预设尺寸施作第二锚索孔，并清除第二锚索孔内杂物，临时采用孔塞封闭第二锚索孔；待基础桩2、承台以及悬臂式挡土墙1混凝土达到强度要求后，若实施了一排基础柱2，则实施锚杆6；分层填筑墙背回填土和反滤层至第二锚索孔处；在第二锚索孔中施作锚索3锚固端，待第二锚索孔中的水泥砂浆达到预设凝固强度时，填筑墙背剩余部分填土；施作第一锚索孔处的锚墩：将锚索3穿过第一锚索孔，逐级张拉至预设拉拔力，锁闭锚索3，施作锚墩。

在上述实施例的基础上，进一步地，将锚索3穿过第一锚索孔，逐级张拉至所需拉拔力之前还包括：取0.1-0.2倍锚索3轴向拉力值，对锚索3预张拉1-2次；对锚索3进行设计预应力值1.10-1.20倍的超张拉。

实施例1：

在上述实施例的基础上，进一步地，一种陡坡路堤支挡结构主要包括双排桩承悬臂式锚索挡土墙，包括桩基础、悬臂式挡土墙1和预应力锚索3。悬臂式挡土墙1由底板12和设于底板12上方的立壁11构成，其中底板12与桩基承台合做。悬臂式挡土墙1的下方沿其长度方向间隔布设两排基础桩2，悬臂式挡土墙1和桩基础均为钢筋混凝土结构，悬臂式挡土墙1与桩基础的顶端刚性连接。

悬臂式挡土墙1立壁11上布设两排预应力锚索3，锚索3锚固段置于陡坡坡体4的稳定土层或基岩内。立壁11施工时要预留锚索孔，预应力锚索3的倾角宜为10°-20°。在立壁11混凝土强度达到设计强度75％后开始张拉、锁定锚索3。

该支挡结构的具体实施方式包括以下步骤：

先在陡坡上开挖桩基础施工平台，可对平台边坡实施必要的临时防护，保证安全。之后实施桩基础，桩基间距4-6m，桩基础设置两排，排间距2-4m。

之后按每9-11m一节，实施桩基承台、悬臂墙底板12及悬臂墙立壁11钢筋笼部分；之后支模，一体化浇筑混凝土，并按设计预留好泄水孔、设计位置的锚索孔。悬臂墙立壁11墙胸为直立，墙背坡率为1:0.1-1:0.3，墙顶宽度不应小于0.2m。墙身混凝土强度等级不宜低于c30，受力钢筋直径不应小于12mm。每一节之间连接处设伸缩缝，缝宽宜为20-30mm，缝中应填塞沥青麻筋或其他有弹性的防水材料，填塞深度应不小于150mm。

在对应的桩基位置的上部边坡，施作预应力锚索3的第二锚索孔，锚孔孔径110mm，倾角10-20°，深度视检算所需的锚固力而定。采用高压风枪将孔内岩渣清除干净，临时采用孔塞塞住。

待桩基础及底板12、悬臂墙立壁11满足不少于28天的混凝土凝固期，达到强度要求之后，开始分层填筑墙背回填土、反滤层等，直到第二锚索孔孔口。施作锚索3锚固端，等待锚固端锚孔中的水泥砂浆经过不少于28天的凝固时间达到凝固强度，再填筑墙背剩余部分填土。

将自由端的锚索3穿过立壁11顶部预留的第一锚索孔，开始进行逐级张拉，待达到设计所需拉拔力后，对锚索3进行锁闭，施作锚墩，待最终凝固之后，剪除剩余锚索3部分。

预应力锚索3施工时锚孔定位偏差不宜大于20.0mm，锚孔偏斜度不应大于2％，钻孔深度超过锚索3设计长度不应小于0.5m。预应力锚索3灌浆前应清孔，排放孔内积水，注浆管宜与锚索3同时放入孔内。向水平孔或下倾孔内注浆时，注浆管出口应插入距孔底100-300mm处，浆液自下而上连续灌注；向上倾斜的钻孔内注浆时，应在孔口设置密封装置。孔口溢出浆液或排气管停止排气并满足注浆要求时，可停止注浆。

锚索3张拉控制应力不宜超过0.65倍钢绞线的强度标准值，在进行正式张拉之前，应取0.1-0.2倍锚索3轴向拉力值，对锚索3预张拉1次-2次，使其各部位的接触紧密和杆体完全平直。同时宜进行锚索3设计预应力值1.10-1.20倍的超张拉，预应力保留值应满足设计要求。

对地层及被锚固结构位移控制要求较高的工程，预应力锚索3的锁定值宜为锚索3轴向拉力特征值；对容许地层及被锚固结构产生一定变形的工程，预应力锚索3的锁定值宜为锚索3设计预应力值得0.75倍-0.90倍。

实施例2：

本实施例与实施例1基本相同，为了描述的简要，在本实施例的描述过程中，不再描述与实施例1相同的技术特征，仅说明本实施例与实施例1不同之处：

一种陡坡路堤支挡结构主要包括锚拉式桩承悬臂式锚索挡土墙，包括桩基础、悬臂式挡土墙1和预应力锚索3和预应力锚杆6。悬臂式挡土墙1的下方沿其长度方向间隔布设基础桩2和预应力锚杆6。在底板12的外侧设置一排基础柱2，在底板12的内侧设置一排锚杆6。

该支挡结构的具体实施方式包括：先在陡坡上开挖桩基础施工平台，可对平台边坡实施必要的临时防护，保证安全。之后实施桩基础，桩基间距4-6m。之后实施悬臂式挡土墙、第二锚索孔。

待桩基础及底板12、悬臂墙立壁11满足不少于28天的混凝土凝固期，达到强度要求之后，开始施工预应力锚杆6。预应力锚杆6垂直于悬臂式挡土墙1的底板12，土层锚杆6锚固段长度不宜小于4m，岩石锚杆6锚固段长度不宜小于3m；钻孔深度超过预应力锚杆6设计长度不应小于0.5m。

预应力锚杆6施工完成后开始分层填筑墙背回填土、反滤层等。之后施作锚索3。填筑墙背剩余部分填土。

上述各实施例支挡结构中的双排桩承悬臂式锚索挡土墙或锚拉式桩承悬臂式锚索挡土墙，将桩基础、悬臂式挡土墙1以及预应力锚索3组合起来，可显著提高支挡高度，提高抗水平荷载能力，提高整体抗倾覆和抗滑移能力，解决山区陡坡地段路基工程更高的支挡能力需求。

该支挡结构可满足现有山区陡坡路堤更高收坡能力的需求，与传统单一的支挡结构相比，突破了陡坡路堤中常规挡土墙墙高的限制，使挡土墙收坡能力更强；同时预应力锚索3的存在抵抗了部分土压力，增大了挡土墙的抗倾覆能力，很大程度上减少了基底应力，提高了悬臂式挡土墙1的整体稳定性。

与传统支挡结构相比，该支挡结构桩基显著降低了挡墙的基础埋置深度要求，尤其是对陡坡路堤具有更好的适应性；挡墙采用悬臂式，更节省圬工，也更轻量化；桩基承台与悬臂墙底板12合并，能很好地借助填土自重应力来平衡挡墙侧向土压力；预应力锚索3设置位置，使挡墙更有效地抵制墙背土压力，也提高了挡土墙的抗倾覆能力，提高了挡土墙整体稳定性，显著提高了支挡能力和挡土墙的收坡能力，尤其适合于在陡坡路堤地段使用。

随着陡坡路堤工程的增加，该挡土墙适用于陡坡路堤，具有广阔的应用前景。双排桩承悬臂式锚索3挡土墙可以显著降低基础埋置深度要求、外侧埋置安全距离要求，对于陡坡路堤具有更好地适应性。

锚拉式桩承悬臂式锚索3挡土墙可适用于填方高度大且需要直立收坡的路基工程，该挡土墙充分利用传统的支挡结构，可实现减少刷坡、提高支挡能力、缩短桥梁长度、减少占地、更利于水土保持的目的。

桩基承台与悬臂墙底板12合并，能更好地平衡陡坡填土自重与对墙背的土压力；锚索3设置的位置使悬臂墙的抗变形、抗倾覆能力显著提高，可以有效提高陡坡地段的支挡能力。也可以有效缩短桥梁长度，显著降低投资费用。由于收坡能力强，可以很好地节省建设用地，尤其是减少农林用地，效果明显。

该支挡结构收坡能力强，陡坡地段适应性好，适用范围广，具有良好的推广应用前景和社会经济价值；能显著提高支挡2-5m，收坡效果好，节省用地横向宽度1-4m，缩短桥梁长度1-2跨，综合测算，降低投资造价至少在10％以上，社会及经济效益显著。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。