CN105155558A - 一种组合支挡结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种组合支挡结构及其施工方法，该组合支挡结构包括抗滑桩、连系梁、加筋土挡墙、刚性面板及连接构件；所述抗滑桩打穿覆盖土层并锚固在稳定地层中；所述抗滑桩是多根并行设置，抗滑桩的顶部设置有连系梁；所述连系梁的顶部设置有刚性面板；所述刚性面板后建造有加筋土挡墙；所述连接构件设置在刚性面板与加筋土挡墙之间并分别与刚性面板以及加筋土挡墙相连。本发明对地基和场地的适应性强、整体刚度较大、稳定性能好、施工方便、建造高度大且抗震性能好，适用于西部山区复杂地形上的高填方工程。

Description

一种组合支挡结构及其施工方法

技术领域

本发明属于岩土工程边坡稳定支护领域，涉及一种组合支挡结构及其施工方法，尤其涉及一种适用于西部山区复杂地形上高填方工程的组合支挡结构及其施工方法。

背景技术

近年来，随着我国西部地区交通基础设施的大规模修建，出现了大量山区复杂地形上的高填方工程，此类高填方工程往往具有以下特点：(1)填方高度大，达几十至数百米，工后变形大；(2)位于沟谷、陡坡等地形上，场地狭窄，大型施工机械进场困难；(3)坡体较陡，覆盖土层稳定性较差，承载力较低，稳定地层埋藏较深；(4)交通不便，材料供应成本较高。此时，采用传统、单一的支挡结构，由于工程造价、施工难度、施工场地和环境保护等因素的限制，很难满足实际工程需求。

抗滑桩通过将桩体插入滑动面下的稳定地层，利用稳定地层的锚固作用和被动抗力来平衡滑坡推力，适用于浅层和中厚层滑坡的治理。抗滑桩具有施工快速、桩位灵活、土方量小和抗滑性能好等优点，可以和其他边坡治理措施灵活配合使用，在为安置库区移民而对滑坡进行的“开发性”治理时，常利用抗滑桩形成平台为移民迁建提供建筑场地。为提供足够的抗滑力，抗滑桩锚固于稳定地层的深度约为桩长的1/3～2/5，且桩长一般不大于35m。因此，对于西部山区复杂地形上的高填方工程，单一采用抗滑桩会导致桩长和嵌固深度过大，进而极大增加桩身截面积，增大施工难度、提升工程造价。

加筋土挡墙属于轻型、柔性支挡结构，对地基承载力要求相对较低、施工简便、适用于狭窄且不允许放坡开挖的场地、占地少、造价低，尤其在建造高度上，具有传统刚性支挡结构无法比拟的优势。同时，在外力作用下有较好的整体变形协调能力，不仅可适应较大的地基变形，而且具有良好的抗震性能。不足之处在于：(1)不宜用于滑坡、水流冲刷等不良地质地段；(2)传统的反包式和模块式加筋土挡墙的面板刚度较小，单级墙高一般在10m以下，太高则易产生较大的墙面变形或整体失稳，同时容易因局部拉筋断裂而产生较大范围的坍塌；(3)即便采用整体现浇钢筋混凝土面板，传统工序为先浇筑面板再填土，此时会造成墙后填土压实困难，面板和加筋土体之间差异沉降较大，加筋材料直接连在面板上也容易因填土压实施工及过大地基差异沉降而发生连接破坏。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，结合抗滑桩和加筋土挡墙的优点，并对传统加筋土挡墙进行改进，提出了一种组合支挡结构，对地基和场地的适应性强、整体刚度较大、稳定性能好、施工方便、建造高度大且抗震性能好，适用于西部山区复杂地形上的高填方工程。

本发明还提供了一种组合支挡结构的施工方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种组合支挡结构，其特征在于：所述组合支挡结构包括抗滑桩、连系梁、加筋土挡墙、刚性面板及连接构件；所述抗滑桩打穿覆盖土层并锚固在稳定地层中；所述抗滑桩是多根并行设置，抗滑桩的顶部设置有连系梁；所述连系梁的顶部设置有刚性面板；所述刚性面板与加筋土挡墙并行设置；所述连接构件设置在刚性面板与加筋土挡墙之间并分别与刚性面板以及加筋土挡墙相连。

作为优选，本发明所采用的加筋土挡墙是反包式土工格栅加筋土挡墙；所述加筋土挡墙包括墙面、土工格栅以及填充在土工格栅之间的填土；所述墙面由袋装碎石堆叠而成；所述土工格栅的一端反包住袋装碎石，另一端通过填土压实；所述连接构件设置在刚性面板与填土之间并分别与刚性面板和填土相连。

作为优选，本发明所采用的土工格栅是高强单向土工格栅；所述土工格栅是自上而下依次铺设的多层土工格栅层；填土与土工格栅交替设置；土工格栅之间的竖向间距为0.6～1.5m；所述土工格栅的极限抗拉强度不小于150kN/m，极限延伸率不大于10％，幅宽1～3m；每层土工格栅最小铺设长度不小于2m；所述填土包括但不限于砾类土、碎石土和砂类土；所述填土粒径不大于100mm；所述填土小于0.075mm的细粒土料少于15％。

作为优选，本发明所采用的刚性面板是现浇钢筋混凝土板；所述刚性面板内置钢筋以及与加筋土挡墙相贯通的排水孔；所述刚性面板沿长度方向每隔20～30m或沿墙高变化处设置有沉降缝及伸缩缝；所述沉降缝及伸缩缝的缝宽均是1～2cm；所述沉降缝及伸缩缝中填塞有沥青麻布、沥青木板或微膨胀橡胶条；所述刚性面板的板厚不小于30cm。

作为优选，本发明所采用的连接构件包括预埋锚固钢筋以及与预埋锚固钢筋相连的角钢；所述预埋锚固钢筋与刚性面板内的钢筋网相连；所述角钢锚固在加筋土挡墙内的填土中；所述预埋锚固钢筋长度不小于120cm，直径不小于16mm，所述预埋锚固钢筋的竖向间距不大于120cm，所述预埋锚固钢筋的水平间距不大于60cm，所述角钢宽不小于50mm。

作为优选，本发明所采用的抗滑桩的桩长不大于35m，桩间距6～10m；所述抗滑桩锚固在稳定地层中的锚固段长度为抗滑桩桩长的1/3～2/5；所述抗滑桩的桩身截面为矩形。

作为优选，本发明所采用的连系梁的截面为矩形，所述连系梁的宽度与抗滑桩截面长度一致，所述连系梁的高度是1～2m。

一种如前所述的组合支挡结构的施工方法，其特征在于：所述施工方法包括以下步骤：

1)施工准备：包括测量放线，场地平整，设备进场，确定抗滑桩的桩位；

2)抗滑桩施工：包括桩孔开挖及支护、钢筋笼绑扎与安装、混凝土灌注和养护；分节开挖桩孔，每节开挖深度0.5～2m，开挖后立即进行支护；纵向受拉钢筋为II级以上的带肋钢筋，直径大于16mm，净距120～250mm，最外层钢筋的混凝土保护层厚度不小于70mm，钢筋采用焊接、螺纹或冷挤压连接；抗滑桩两侧及受压边适当配置纵向构造钢筋，净距300～400mm，直径不小于12mm，受压边两侧配置架立钢筋，直径不小于16mm；桩身混凝土强度等级不低于C20，连续进行混凝土灌注，桩顶预留竖向钢筋，长度不小于30cm；

3)在抗滑桩桩顶支模，现浇钢筋混凝土连系梁，自然养护，靠近坡体一侧梁顶预留竖向钢筋，长度不小于30cm；

4)加筋土挡墙施工；

5)刚性面板施工：加筋土挡墙沉降稳定后，在挡墙外侧绑扎钢筋网，支模，预埋PVC管作为泄水孔，然后采用混凝土逐段整体现浇并养护，混凝土强度等级不低于C20。

作为优选，本发明所采用的步骤4)的具体实现方式是：

4.1)在覆盖土层表面铺设30～50cm厚的砂垫层或透水性较好的均质土料，按设计长度在指定位置铺设第一层土工格栅，预留出反包及折回后与第二层土工格栅进行连接所需的长度，根据需要，采用固定钉进行搭接，横向搭接宽度不小于15cm，纵向搭接宽度不小于20cm；

4.2)在临近墙面位置，将袋装碎石逐层堆叠在土工格栅上，然后分层填筑、压实填土，分层厚度不大于30cm，至第二层土工格栅的铺设高度时，将第一层土工格栅反包住袋装碎石，折回段采用连接棒与第二层土工格栅连接并张紧；

4.3)当施工至预埋锚固钢筋和角钢的高度时，按设计要求进行预埋；

4.4)重复步骤4.1)～4.3)，直至单级反包式加筋土挡墙建造完成；建造完成时最顶层土工格栅上应有不小于50cm厚的填土。

与现有技术相比，本发明具有以下突出优点：

本发明提供的组合支挡结构及其施工方法，包括抗滑桩、连系梁、加筋土挡墙、刚性面板以及连接构件。抗滑桩打穿覆盖土层，锚固在稳定地层中，桩顶设连系梁；加筋土挡墙为反包式土工格栅加筋土挡墙，墙面采用袋装碎石堆叠而成，可分级建造；刚性面板为后浇式钢筋混凝土板，在该级加筋土挡墙建成之后再整体浇筑；连接构件包括预埋锚固钢筋和角钢，锚固钢筋一端与刚性面板相连，另一端锚固在加筋土挡墙内。本发明通过将抗滑桩打穿覆盖土层并锚固在稳定地层中，解决了山区覆盖土层稳定性较差、承载力较低和稳定地层埋藏较深的问题，为刚性面板提供了稳固的基础，采用轻型、柔性支挡结构加筋土挡墙也降低了对地基承载力和沉降控制的要求；通过设置刚性面板，有效抵抗和传递了反包式加筋土挡墙的侧向土压力，均化和减小了墙面水平变形，阻止了土工格栅之间的填土挤出或局部滑塌，防止了表面冲刷、侵蚀和剥落，增强了加筋土挡墙的整体性、稳定性、耐久性和抗震性能；同时，对于路肩式支挡结构，刚性面板还可以作为公路和铁路附属设施的基础，如护栏、声屏障、接触网支柱和标志牌等；通过先建造柔性反包式加筋土挡墙后浇筑混凝土面板，从而允许加筋土挡墙地基及挡墙自身在建造期间及完工后发生充分的沉降变形，一方面降低了对地基承载力和容许沉降的要求，减少了地基处理工作量，另一方面也降低了对加筋土挡墙自身所用填土压缩性的要求，经济性好；在加筋土挡墙沉降稳定之后再浇筑刚性面板，避免了墙后填土压实的困难，也避免了土工格栅与刚性面板直接连接时容易因填土的压实施工及过大地基差异沉降而引起的连接破坏；通过预埋锚固钢筋和角钢，以及刚性面板施工期间水泥砂浆透过反包土工格栅，进入袋装碎石内产生浆固效果，有效保证了刚性面板与加筋土挡墙之间的连接。本发明提供了一种对地基和场地适应性强、整体刚度较大、稳定性能好、施工方便、建造高度大且抗震性能好的组合支挡结构，适用于西部山区复杂地形上的高填方工程。

附图说明

图1为本发明所提供的组合支挡结构在使用过程中的结构示意图；

图2为本发明所采用的刚性面板加筋土挡墙的结构示意图；

图3为本发明所采用的预埋锚固钢筋与角钢的连接示意图；

图中标记说明如下：

1-稳定地层；2-覆盖土层；3-抗滑桩；4-连系梁；5-土工格栅；6-填土；7-袋装碎石；8-锚固钢筋；9-角钢；10-现浇混凝土板；11-排水孔；12-钢筋网；13-混凝土条形基础。

具体实施方式

下面结合附图和实施案例对本发明做进一步说明。

一种组合支挡结构，如图1～图3所示，包括抗滑桩3、连系梁4、加筋土挡墙(由土工格栅5、填土6和袋装碎石7共同组成)、刚性面板(由现浇混凝土板10、排水孔11和钢筋网12共同组成)及连接构件(包括锚固钢筋8和角钢9)。抗滑桩3打穿覆盖土层2，锚固在稳定地层1中；连系梁4位于抗滑桩3顶部，梁底与覆盖土层2接触；加筋土挡墙为反包式土工格栅加筋土挡墙，墙面采用袋装碎石堆叠而成，可分级建造；刚性面板为后浇式钢筋混凝土板，在该级加筋土挡墙建成之后再整体浇筑；连接构件包括预埋锚固钢筋8和角钢9，锚固钢筋8一端与刚性面板相连，另一端与角钢9连接并锚固在加筋土挡墙内。

抗滑桩3的桩长12m，桩间距6m，锚固段长5m，桩身截面为矩形，受力面宽1.8m，侧面宽2.4m。

连系梁4的梁截面为矩形，宽2.4m，高1.2m。

加筋土挡墙为反包式土工格栅加筋土挡墙，土工格栅5和填土6交替铺设、压实，土工格栅5的竖向间距为1.2m，墙面采用袋装碎石7堆叠而成，墙高15m。

进一步，土工格栅5为高强单向土工格栅，极限抗拉强度为200kN/m，极限延伸率为8％，幅宽2m，在墙面处反包住袋装碎石7，折回段压在上层填土6之下，上、下层土工格栅5之间采用连接棒连接；填土6为碎石土，最大填料粒径为50mm，小于0.075mm的细粒土料少于15％。

刚性面板为现浇钢筋混凝土板，位于连系梁4上，在加筋土挡墙建成之后再整体浇筑，内设钢筋网12，板厚40cm，板内预留排水孔11，沿长度方向每隔30m设置沉降缝和伸缩缝，缝宽2cm，缝内采用沥青麻布填塞。

连接构件包括预埋锚固钢筋8和角钢9，锚固钢筋8长150cm，直径16mm，竖向间距120cm，水平间距60cm，一端弯起后与刚性面板相连，另一端与角钢9连接并锚固在加筋土挡墙内，角钢宽50mm。

将上述组合支挡结构应用于贵州省某山区新建高速公路工程中，原定方案为高架桥，后为有利于相邻段路基的挖方弃方及隧道洞渣的消化，节省运输成本，加快施工进度，遂将高架桥方案变更为填方路基方案。由于位于狭长沟谷地带，坡体较陡，且覆盖土层承载力和稳定性均较低，无法直接填筑，需设置支挡结构。

上述组合支挡结构的施工方法主要包括以下步骤：施工准备→抗滑桩3施工→连系梁4施工→加筋土挡墙施工→刚性面板施工。

进一步，上述组合支挡结构施工方法的具体步骤如下：

1)施工准备，包括测量放线，场地平整，设备进场，确定抗滑桩3的桩位。

2)抗滑桩3施工，包括桩孔开挖及支护、钢筋笼绑扎与安装、混凝土灌注和养护。分节开挖桩孔，每节开挖深度为1m，开挖后立即进行支护；纵向受拉钢筋为HRB400，直径22mm，净距150mm，最外层钢筋的混凝土保护层厚度为70mm，钢筋采用焊接连接；抗滑桩3两侧及受压边配置纵向构造钢筋，净距300mm，直径12mm，受压边两侧配置架立钢筋，直径16mm；桩身混凝土强度等级为C30，连续灌注，桩顶预留竖向钢筋，长度不小于30cm。

3)在抗滑桩3顶部支模，浇筑钢筋混凝土连系梁4，自然养护，靠近坡体一侧的梁顶40cm宽度范围内预留竖向钢筋，长度不小于30cm。

4)加筋土挡墙施工

4.1)在覆盖土层2表面铺设30cm厚的砂垫层，按设计长度在指定位置铺设第一层土工格栅5，预留出反包及折回后与第二层土工格栅5进行连接所需长度，根据需要，采用固定钉进行搭接，横向搭接宽度为15cm，纵向搭接宽度为20cm；

4.2)在临近墙面位置，将袋装碎石7逐层堆叠在土工格栅5上，然后分层填筑、压实填土6，分层厚度为30cm，至第二层土工格栅5的铺设高度时，将第一层土工格栅5反包住袋装碎石7，折回段采用连接棒与第二层土工格栅5连接并张紧；

4.3)当施工至预埋锚固钢筋8和角钢9的高度时，按设计要求进行预埋；

4.4)重复步骤4.1)～4.3)，直至15m高的反包式加筋土挡墙建造完成；

4.5)最顶层土工格栅5上的填土6厚60cm，以保证填土6可对该层土工格栅5提供足够的约束力。

5)刚性面板施工。加筋土挡墙沉降稳定后，在挡墙外侧绑扎钢筋网12，支模，预埋PVC管作为泄水孔11，然后采用C30混凝土逐段整体现浇并自然养护。

本发明的工作原理：本发明通过将抗滑桩3打穿覆盖土层2并锚固在稳定地层1中，解决了山区覆盖土层2稳定性较差、承载力较低和稳定地层1埋藏较深的问题，为刚性面板提供了稳固的基础，采用轻型、柔性支挡结构加筋土挡墙也降低了对地基承载力和沉降控制的要求；通过设置刚性面板，有效抵抗和传递了反包式加筋土挡墙的侧向土压力，均化和减小了墙面水平变形，阻止了土工格栅5之间的填土6挤出或局部滑塌，防止了表面冲刷、侵蚀和剥落，增强了加筋土挡墙的整体性、稳定性、耐久性和抗震性能；通过先建造柔性反包式加筋土挡墙后浇筑混凝土面板，从而允许加筋土挡墙地基及挡墙自身在建造期间及完工后发生充分的沉降变形，一方面降低了对地基承载力和容许沉降的要求，减少了地基处理工作量，另一方面也降低了对加筋土挡墙自身所用填土6压缩性的要求，经济性好；在加筋土挡墙沉降稳定之后再浇筑刚性面板，避免了墙后填土6压实的困难，也避免了土工格栅5与刚性面板直接连接时容易因填土6的压实施工及过大地基差异沉降而引起的连接破坏；通过预埋锚固钢筋8和角钢9，以及刚性面板施工期间水泥砂浆透过反包土工格栅5，进入袋装碎石7内产生浆固效果，有效保证了刚性面板与加筋土挡墙之间的连接。

上述实施例仅用以说明本发明的具体实施方式，并非是对本发明保护范围的限制，所属领域的技术人员应当明白，凡在本发明技术方案的基础上，不需付出创造性劳动即可进行的修改或各种等效替换，均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种组合支挡结构，其特征在于：所述组合支挡结构包括抗滑桩、连系梁、加筋土挡墙、刚性面板及连接构件；所述抗滑桩打穿覆盖土层并锚固在稳定地层中；所述抗滑桩是多根并行设置，抗滑桩的顶部设置有连系梁；所述连系梁的顶部设置有刚性面板；所述刚性面板与加筋土挡墙并行设置；所述连接构件设置在刚性面板与加筋土挡墙之间并分别与刚性面板以及加筋土挡墙相连。

2.根据权利要求1所述的组合支挡结构，其特征在于：所述加筋土挡墙是反包式土工格栅加筋土挡墙；所述加筋土挡墙包括墙面、土工格栅以及填充在土工格栅之间的填土；所述墙面由袋装碎石堆叠而成；所述土工格栅的一端反包住袋装碎石，另一端通过填土压实；所述连接构件设置在刚性面板与填土之间并分别与刚性面板和填土相连。

3.根据权利要求2所述的组合支挡结构，其特征在于：所述土工格栅是高强单向土工格栅；所述土工格栅是自上而下依次铺设的多层土工格栅层；填土与土工格栅交替设置；土工格栅之间的竖向间距为0.6~1.5m；所述土工格栅的极限抗拉强度不小于150kN/m，极限延伸率不大于10%，幅宽1~3m；每层土工格栅最小铺设长度不小于2m；所述填土包括但不限于砾类土、碎石土和砂类土；所述填土粒径不大于100mm；所述填土小于0.075mm的细粒土料少于15%。

4.根据权利要求3所述的组合支挡结构，其特征在于：所述刚性面板是现浇钢筋混凝土板，所述刚性面板内置钢筋网以及与加筋土挡墙相贯通的排水孔；所述刚性面板沿长度方向每隔20~30m或沿墙高变化处设置有沉降缝及伸缩缝；所述沉降缝及伸缩缝的缝宽均是1~2cm；所述沉降缝及伸缩缝中填塞有沥青麻布、沥青木板或微膨胀橡胶条；所述刚性面板的板厚不小于30cm。

5.根据权利要求4所述的组合支挡结构，其特征在于：所述连接构件包括预埋锚固钢筋以及与预埋锚固钢筋相连的角钢；所述预埋锚固钢筋与刚性面板内的钢筋网相连；所述角钢锚固在加筋土挡墙内的填土中；所述预埋锚固钢筋长度不小于120cm，直径不小于16mm，所述预埋锚固钢筋的竖向间距不大于120cm，所述预埋锚固钢筋的水平间距不大于60cm，所述角钢宽不小于50mm。

6.根据权利要求5所述的组合支挡结构，其特征在于：所述抗滑桩的桩长不大于35m，桩间距6~10m，所述抗滑桩锚固在稳定地层中的锚固段长度为抗滑桩桩长的1/3~2/5；所述抗滑桩的桩身截面为矩形。

7.根据权利要求6所述的组合支挡结构，其特征在于：所述连系梁的截面为矩形，所述连系梁的宽度与抗滑桩截面长度一致；所述连系梁的高度是1~2m。

8.一种如权利要求1-7任一权利要求所述的组合支挡结构的施工方法，其特征在于：所述施工方法包括以下步骤：

1）施工准备：包括测量放线，场地平整，设备进场，确定抗滑桩的桩位；

2）抗滑桩施工：包括桩孔开挖及支护、钢筋笼绑扎与安装、混凝土灌注和养护；分节开挖桩孔，每节开挖深度0.5~2m，开挖后立即进行支护；纵向受拉钢筋为级以上的带肋钢筋，直径大于16mm，净距120~250mm，最外层钢筋的混凝土保护层厚度不小于70mm，钢筋采用焊接、螺纹或冷挤压连接；抗滑桩两侧及受压边适当配置纵向构造钢筋，净距300~400mm，直径不小于12mm，受压边两侧配置架立钢筋，直径不小于16mm；桩身混凝土强度等级不低于C20，连续进行混凝土灌注，桩顶预留竖向钢筋，长度不小于30cm；

3）在抗滑桩桩顶支模，现浇钢筋混凝土连系梁，自然养护，靠近坡体一侧梁顶预留竖向钢筋，长度不小于30cm；

4）加筋土挡墙施工；

5）刚性面板施工：加筋土挡墙沉降稳定后，在挡墙外侧绑扎钢筋网，支模，预埋PVC管作为泄水孔，然后采用混凝土逐段整体现浇并养护，混凝土强度等级不低于C20。

9.根据权利要求8所述的施工方法，其特征在于：所述步骤4）的具体实现方式是：

4.1）在覆盖土层表面铺设30~50cm厚的砂垫层或透水性较好的均质土料，按设计长度在指定位置铺设第一层土工格栅，预留出反包及折回后与第二层土工格栅进行连接所需的长度，根据需要，采用固定钉进行搭接，横向搭接宽度不小于15cm，纵向搭接宽度不小于20cm；

4.2）在临近墙面位置，将袋装碎石逐层堆叠在土工格栅上，然后分层填筑、压实填土，分层厚度不大于30cm，至第二层土工格栅的铺设高度时，将第一层土工格栅反包住袋装碎石，折回段采用连接棒与第二层土工格栅连接并张紧；

4.3）当施工至预埋锚固钢筋和角钢的高度时，按设计要求进行预埋；

4.4）重复步骤4.1）~4.3），直至单级反包式加筋土挡墙建造完成；建造完成时最顶层土工格栅上应有不小于50cm厚的填土。