CN105201011A - 一种复合锚定板挡土墙及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合锚定板挡土墙及其施工方法，包括挡土墙墙体、若干个锚固系统以及填料，其中，填料填充在挡土墙墙体的一侧，若干个锚固系统分布在填料的不同高度上，将挡土墙墙体与填料连接起来，使挡土墙墙体保持稳定；每个锚固系统包括锚索体、若干个锚定板以及注浆体，锚索体包括固定在挡土墙墙体上的锚头和埋在填料中的锚索，每根锚索上固定若干个锚定板，靠近挡土墙墙体的一段锚索上浇铸所述注浆体。本发明的复合锚定板挡土墙，可以充分利用各个部件的协同作用，将同一竖向断面内所需的锚定板减少到最少，施工简便、节省材料的优点，同时又避免了支挡能力差的缺点以及锚定板挡土墙施工复杂的缺点。

Description

一种复合锚定板挡土墙及其施工方法

技术领域

发明涉及挡土墙领域，具体涉及一种复合锚定板挡土墙及其施工方法。

背景技术

随着西部开发战略的推进，在西部山区修建的高等级公路越来越多，因其节约占地、边坡防护等优点在山区工程中背越来越多的使用。但是悬臂式挡土墙和扶壁式挡土墙设计时经常会因为出现抗滑移或抗倾覆而不满足要求的情况，需要结合锚定板结构一同使用。传统的锚定板结构是由梁、挡土墙、锚索、锚定板、填料共同组成的，其受力特点是填料对挡土墙的侧向土压力与锚定板施加在挡土墙上的拉力达到平衡状态。但是其存在如下缺陷：(1)由于其外侧梁的存在使得整体结构略显得突兀，而且由于单一的锚定板使得挡土墙上的拉力不足以抵抗侧向土压力而需要在同一断面需要布设多块锚定板，使得施工复杂且造价提高；(2)在锚索张拉的过程中会出现锚定板偏离安装的水平位置而上移或下移的情况，不利于锚定板的受力。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供一种复合锚定位挡土墙及其施工方法，该挡土墙结构具有省工省料、造价低以及适应范围广等优点。

本发明采用的技术方案如下：

一种复合锚定板挡土墙，包括挡土墙墙体、若干个锚固系统以及填料，其中，填料填充在挡土墙墙体的一侧，若干个锚固系统分布在填料的不同高度上，将挡土墙墙体与填料连接起来，使挡土墙墙体保持稳定；每个锚固系统包括锚索体、若干个锚定板以及注浆体，锚索体包括固定在挡土墙墙体上的锚头和埋在填料中的锚索，每根锚索上固定若干个锚定板，靠近挡土墙墙体的一段锚索上浇铸所述注浆体。

优选的，所述注浆体包括套合在锚索上的套管、浇筑在套管内部的保护层以及浇筑在套管外部的抗折层。注浆体可以有效保护锚索，防止其折断，提高锚索的使用寿命，注浆体还可以很好地防止锚索、锚定板的偏移，对锚索产生较好的定位作用，并且可以提高锚索的强度。

进一步优选的，所述抗折层的横截面的形状为梯形。

优选的，所述锚定板的两侧突出、中间内凹，使用时，将锚定板竖向设置在填料中，且突出的两侧水平设置，锚索与锚定板的内凹处的中心位置固定连接。锚定板的两侧突出，使用时将锚定板突出的两侧上下水平设置，可以增大锚定板与填料之间的作用力，阻碍锚定板相对于填料下移，使锚定板在张拉时只发生水平位移。

优选的，所述锚定板的大小相同。锚定板大小相同的话方便现场浇筑和预制，适用于批量生产。

优选的，靠近锚索末端的锚定板的体积大于远离锚索末端的锚定板的体积。试验发现锚索靠近挡土墙的位置的受力大于锚索远离挡土墙的位置的受力，所以远离挡土墙的位置设置体积较大的锚定板，可以用来平衡较大的力，靠近挡土墙的位置设置体积较小的锚定板，可以用来平衡较小的力，这样合理分配，可以充分利用锚定板，达到节约的作用。

优选的，挡土墙墙体的下端还设置有垫层。垫层是将原地基开挖反填得到的，由于原地基的支撑强度可能达不到要求，在挡土墙的重压下发生下陷，垫层可有效提高对挡土墙的支撑能力，保持挡土墙的稳定性。

优选的，所述挡土墙为悬臂式挡土墙或扶壁式挡土墙。

优选的，每个锚固系统上的锚定板的个数为2-5个。根据挡土墙需要的外加载荷合理确定锚定板的个数，使得挡土墙更加稳定。

一种复合锚定板挡土墙的施工方法，包括如下步骤：

1)对原地基进行换填，铺设垫层，并将其压实；

2)在垫层上进行挡土墙浇筑；

3)挡土墙建成之后，进行路基填筑，当路基填筑的高度大于最低处的锚固系统的高度时，反开挖预埋锚索；在锚索套管外浇筑抗折层，抗折层浇筑完后，静置硬化，抗折层硬化达标后，继续进行路基填筑；其他高度处的锚固系统也用相同的方法进行处理；

4)路基填筑完成后，对锚固系统进行张拉，张拉完成后，在锚索套管内浇筑保护层。

优选的，步骤1)中，垫层的填料为质地坚硬且分布均匀的粒料，优选为中砂或粗砂。填料质地坚硬且分布均匀，可以保证垫层的质地的均一性和垫层的抗形变能力，对挡土墙起到足够的支撑作用，有效防止挡土墙的下陷。

优选的，步骤2)中，挡土墙的具体的浇筑方法，包括如下步骤：先浇筑墙趾板和墙踵板，然后浇筑挡土板；当挡土墙为扶壁式挡土墙时，在浇筑完挡土板以后，还要浇筑扶壁结构；在挡土墙浇筑过程中预留锚孔。预留锚孔可以使锚索穿过，方便施工。

优选的，步骤3)中，进行路基填筑时，距离挡土墙1.5m的范围内使用震动夯实机进行夯实。压路机的体积较大，较为笨重，在压实的过程中，有可能对挡土墙造成损害，为了防止压路机对挡土墙的影响，使用夯实机进行夯实，可以灵活掌握，有效夯实。

优选的，步骤3)中，当路基填筑的高度高于锚索系统的高度25-35cm时，进行反开挖预埋锚索，优选30cm。反开挖预留锚索，可以挖出一定形状的槽，方便抗折层的浇筑，这样可以省去抗折层模具，便于现场施工，并且有效节省成本。

优选的，步骤3)中，所述锚定板为现场浇筑或预制。

优选的，步骤3)中，所述抗折层是由水泥砂浆浇筑而来。因为反开挖出的槽一般都比较窄采用混凝土的话容易留下空隙，水泥砂可以有效填充空隙，使浇筑的抗折层质地密实，抗折能力强。

优选的，步骤3)中，当抗折层的强度达到预定强度75％后进行开挖槽回填，继续浇筑路基。对浇筑的抗折层进行静置硬化，试验发现，当抗折层的强度达到设定强度的75％后，回填开挖槽，对抗折层的影响较小，不会使抗折层产生形变，可以更好地保持抗折层的作用。

优选的，步骤4)中，单个锚固系统的张拉顺序为从远端向近端依次张拉，同一断面内的锚固系统按从下往上进行张拉，远端即远离锚头的一端。这样不但可以有效提高张拉的效率，还可以提高张拉的质量，使挡土墙有效得到锚固系统的拉力。

优选的，步骤4)中，所述保护层的注浆材料为42.5号水泥净浆，水灰比为0.4-0.6，注浆压力为0.2-0.5MPa。如果注浆压力过大，会使水泥浆挡满整个套管的横截面，而套管里面有空气，套管的内侧已经有填料密封了，所以容易将套管中的空气压缩，压缩空气阻碍注浆的进行，也容易导致注浆的不均匀。在这个注浆条件下，注浆材料和水灰比保证了注浆浆体的流动性和硬化速率，注浆压力可以保证保护层注浆的均匀性，使保护层可以注满锚索的套管。

本发明的有益效果为：

1、本发明的复合锚定板挡土墙，一个锚头上连接多个锚定板，可以根据力的分配情况合理布置锚定板的个数和位置；保护层和抗折层可以有效保护锚索，提高其抗折能力和抗拉能力；所以本发明可以充分利用各个部件的协同作用，将同一竖向断面内所需的锚定板减少到最少，兼具悬臂式挡土墙或扶壁式挡土墙和锚定板挡土墙施工简便、节省材料的优点，同时又避免了悬臂式挡土墙和扶壁式挡土墙支挡能力差的缺点以及锚定板挡土墙施工复杂的缺点，(锚定板挡土墙在同一竖向断面内需要埋设许多个锚定板结构而且需要在挡土墙外面架设外梁，本发明不需要架设外梁，因为在同一竖向断面所需要埋设的复合锚定板结构要比锚定板挡土墙少的多)。

2、本发明的锚定板中间内凹、两侧凸起，两侧凸起对锚定板沿竖直方向的运动产生阻碍作用，可减少给锚定板施加预应力时锚定板在竖直方向的位移，抗折层和保护层也可以有效防止锚索在张拉过程中发生上下位移，锚定板与抗折层和保护层的协同作用，使锚索维持在最佳的受力状态。

附图说明

图1为本发明的复合锚定板挡土墙的剖面图；

图2为本发明的挡土墙和锚固系统剖面图；

图3为本发明的锚固系统俯视图；

图4为本发明的抗折层和保护层的剖面图；

图5为本发明的锚定板结构示意图；

图6为数值模拟锚定板位移云图；

图7(a)为锚索张拉过程中锚定板上移的示意图；

图7(b)为锚索张拉过程中锚定板下移的示意图；

图8(a)为数值模拟张拉后锚索拉力位移云图；

图8(b)为锚固系统张拉完成后，锚索拉力与距离挡土墙的远近的关系图；

图9为锚定板体积不同时的分布示意图。

其中，1、垫层，2、挡土墙墙体，3、锚固系统，4、填料，5、路面，6、破裂面，7、挡土墙挡土板，8、挡土墙墙趾板，9、挡土墙墙踵板，10、锚索，11、抗折层，12、锚头，13、锚定板，14、套管，15、保护层，16、预留锚孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明：

如图1、图2和图3所示，一种复合锚定板挡土墙，包括挡土墙墙体2、若干个锚固系统3以及填料4，其中，填料4填充在挡土墙墙体2的一侧，若干个锚固系统3分布在填料4的不同高度上，将挡土墙墙体2与填料4连接起来，使挡土墙墙体2保持稳定；每个锚固系统3包括锚索体、若干个锚定板13以及注浆体，锚索体包括固定在挡土墙墙体2上的锚头12和埋在填料4中的锚索10，若干个锚定板13固定在锚索10上，靠近挡土墙墙体2的一段锚索10上浇铸所述注浆体。挡土墙墙体的下端还设置有垫层。

在同一断面可设置2-4个锚固系统3，每个锚固系统3中可设置2-5个锚定板13，锚定板13的数量随单个锚固系统3的总锁定值和单根锚索的张拉荷载而定。除去锚索最末端的锚定板13，其他锚定板13都需要设置预留锚孔16。挡土墙墙体2包括挡土墙挡土板7、挡土墙墙趾板8和挡土墙墙踵板9三部分，三部分之间刚性连接。

如图4所示，所述注浆体包括套合在锚索10上的套管14、浇筑在套管14内部的保护层15以及浇筑在套管14外部的抗折层11。所述抗折层11的横截面的形状优选为楔形或梯形，也可以为其他形状。

挡土墙可以为悬臂式挡土墙，也可以为扶壁式挡土墙。

从图6中可以看出在张拉过程中锚定板的位移不是沿着锚索张拉方向纯水平位移的，而是伴随着向上或向下的位移，图7(a)和图7(b)分别列出了锚定板13在张拉过程中的上移和下移的两种位移方式。为防止在锚索张拉过程中锚定板13发生向上或向下的位移，在传统锚定板的基础上进行改进，如图5所示，所述锚定板13的两侧突出、中间内凹，优选为对称的双棱台形，使用时，将锚定板13竖向设置在填料4中，且突出的两侧水平设置，锚索10与锚定板13的内凹处的中心位置固定连接。锚定板13两侧的凸起阻碍了锚定板13的上移和下移，促使锚定板13在张拉过程中沿直线运动。

由图8(a)和图8(b)可以看出，锚固系统3在张拉完成后距离挡土墙墙体2不同位置处，锚索拉力大小有差别，即随离挡土墙距离的增加其锚索拉力越大。

本发明的复合锚定板挡土墙的施工方法，包括如下步骤：

1、进行垫层处理，基坑开挖，对原地基进行换填，换填料宜采用级配良好，质地坚硬的粒料，以中、粗砂为好，可掺入一定数量碎石，但要分布均匀，回填后并进行充分压实。

2、进行挡土墙墙体2浇筑，挡土墙墙体2采用钢筋混凝土结构，挡土墙的混凝土强度与钢筋直径按设计要求进行配筋，先浇筑挡土墙墙趾板8和挡土墙墙踵板9，再浇筑挡土墙挡土板7，当挡土墙为扶壁式挡土墙时，还需要浇筑扶壁结构，在挡土墙墙体2浇筑过程中要设置预留锚孔16。

3、挡土墙墙体2建成之后，进行路基填筑，距离挡土墙墙体21.5m的范围内不能使用压路机进行压实，要使用小型震动夯实机进行夯实，路基填筑至布置的最低层的锚固系统3高度以上30cm时进行反开挖预埋锚索10和套管14，并浇筑锚定板13或埋设预制锚定板13。

4、在套管14外浇筑抗折层11，抗折层11使用水泥砂浆，浇筑完成后，静置硬化，待抗折层11达到设定强度的75％后，进行回填开挖槽，继续进行路基填筑，填筑到其他的锚固系统3时，进行同样操作。

5、当埋设完所有锚固系统3，继续进行路基填筑，路基填筑完成后，对锚固系统3进行张拉。单个锚固系统3的张拉顺序为从远端(远端即远离锚头12的一端)向近端(近端即靠近锚头12的一端)依次张拉；同一断面内的锚固系统3张拉顺序按从下往上的顺序进行张拉。锚固系统张拉完成后，向套管14内注浆，浇注保护层15，并对锚头12进行外锚头保护。注浆材料采用42.5号水泥净浆，水灰比采用0.5，注浆压力0.2-0.5MPa。

进行悬臂式挡土墙或扶壁式挡土墙设计时，挡土墙墙体2抗倾覆或抗滑移等性能不能满足要求时，需要对挡土墙墙体2施加额外的荷载而使挡土墙墙体2达到平衡。此时挡墙平衡所需施加的力矩恒定，可以确定埋设锚固系统3的高度以及单个锚固系统3的总锁定值。施加到挡土墙墙体2上的额外的载荷可以通过以下方式加载：

1、可以在同一断面不同高度埋设锚固系统3，锚索系统的数量可以通过改变单个锚索系统的锁定值而改变，视施工情况确定锚固系统3的数量。

2、可以通过改变锚定板13的尺寸，由于近端的锚定板13承担的力要小于远端锚定板13所承载的力，可以缩减近端锚定板13的尺寸，如图9所示。

3、可以调整锚固系统中单根锚索10上的拉力而改变锚定板13的数量，锚定板13的数量在2-5个之间浮动，视锚定板13的极限抗拔力确定。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种复合锚定板挡土墙，其特征在于：包括挡土墙墙体、若干个锚固系统以及填料，其中，填料填充在挡土墙墙体的一侧，若干个锚固系统分布在填料的不同高度上，将挡土墙墙体与填料连接起来，使挡土墙墙体保持稳定；每个锚固系统包括锚索体、若干个锚定板以及注浆体，锚索体包括固定在挡土墙墙体上的锚头和埋在填料中的锚索，每根锚索上固定若干个锚定板，靠近挡土墙墙体的一段锚索上浇筑所述注浆体。

2.根据权利要求1所述的复合锚定板挡土墙，其特征在于：所述注浆体包括套合在锚索上的套管、浇筑在套管内部的保护层以及浇筑在套管外部的抗折层。

3.根据权利要求2所述的复合锚定板挡土墙，其特征在于：所述抗折层的横截面的形状为楔形。

4.根据权利要求1所述的复合锚定板挡土墙，其特征在于：所述锚定板的两侧突出、中间内凹，使用时，将锚定板竖向设置在填料中，且突出的两侧水平设置，锚索与锚定板的内凹处的中心位置固定连接。

5.根据权利要求1所述的复合锚定板挡土墙，其特征在于：靠近锚索末端的锚定板的体积大于远离锚索末端的锚定板的体积，每个锚固系统上的锚定板的个数为2-5个。

6.一种复合锚定板挡土墙的施工方法，包括如下步骤：

1)对原地基进行换填，铺设垫层，并将其压实；

2)在垫层上进行挡土墙浇筑；

3)挡土墙建成之后，进行路基填筑，当路基填筑的高度大于设置在最低处的锚固系统的高度时，开挖预埋锚索；在锚索套管外浇筑抗折层，抗折层浇筑完后，静置硬化，抗折层硬化达标后，继续进行路基填筑；其他高度处的锚固系统也用相同的方法进行处理；

4)路基填筑完成后，对锚固系统进行张拉，张拉完成后，在锚索套管内浇筑保护层。

7.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于：步骤3)中，进行路基填筑时，距离挡土墙1.5m的范围内使用震动夯实机进行夯实。

8.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于：步骤3)中，当路基填筑的高度高于锚索系统的高度25-35cm时，进行反开挖预埋锚索，当抗折层的浇注体硬化到是抗折层设定强度的75％后进行开挖槽回填，继续浇筑路基。

9.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于：步骤4)中，单个锚固系统的张拉顺序为从远端向近端依次张拉，同一断面内的锚固系统按从下往上进行张拉，远端即远离锚头的一端。

10.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于：步骤4)中，所述保护层的注浆材料为42.5号水泥净浆，水灰比为0.4-0.6，注浆压力为0.2-0.5MPa。