CN107090848A - 一种波纹钢拱挡土墙 - Google Patents

Abstract

一种波纹钢拱挡土墙，它涉及一种轻型挡土墙。本发明是为了解决现有的挡土墙存在的支护结构工程量大、施工工期长、不能抵抗地基的非均匀沉降等问题。本发明的土压力由波纹钢拱(1)承担，传递至挡土桩(2)，一部分经过垫层(5)传至地基，另一部分土压力由锚杆(3)传递至弱风化层(7)，垫层(4)铺垫在强风化层(8)上,多个挡土桩(2)等间距安装在垫层(4)上,相邻两个挡土桩(2)之间安装有一个波纹钢拱(1)，首个和尾个挡土桩(2)的外侧安装有多根锚杆(3)，回填土(5)回填在开挖的强风化层(8)、波纹钢拱(1)和挡土桩(2)之间的围合区域内。本发明用于建筑行业。

Description

一种波纹钢拱挡土墙

技术领域

本发明涉及一种防护结构，具体涉及一种波纹钢拱挡土墙。

背景技术

目前，随着我国基础设施建设的高速发展，我国在城市道路、水利设施、铁路、码头和建筑基础等工程中需要大量的挡土墙，以防止土体失稳。根据不同的工程条件，常采用的挡墙形式包括石砌式挡墙、加筋挡土墙、钢筋混凝土挡墙和锚杆式挡墙等。工程中为了方便，常采用石砌挡墙和混凝土挡墙，这类刚性挡墙主要存在圬工量较大和地基不均匀沉降容易引起墙体开裂等问题。而对于加设了钢筋和锚杆的柔性挡土墙，除了施工较复杂外，还存在浸水后钢材容易发生腐蚀破坏的问题，从而降低挡墙的使用年限，带来加固和翻修的成本。

近年来，随着社会经济的发展，人民的生活条件不断改善，挡土墙的设计更加讲究景观性。因此未来挡土墙不仅需要安全性高和经济性好等特点，施工便捷、耐腐蚀和美观等特点也将受到关注。

综上所述，现有的挡土墙存在材料用量大、机械化程度低、不能抵抗地基的非均匀沉降等问题。

发明内容

本发明的目的是为了降低材料用量、提高施工机械的使用、提高挡土墙抗变形能力。进而提供一种波纹钢拱挡土墙。

本发明的技术方案是：一种波纹钢拱挡土墙，其结构主体由多个波纹钢拱、多个挡土桩和多根锚杆组成，其中挡土桩包括混凝土、型钢和钢筋，土体的荷载由波纹钢拱承担，传递至挡土桩，一部分经过垫层传至地基，另一部分荷载并由锚杆传递至弱风化层。施工制作时，首先开挖土体强风化层，除去地基承载力较低的土层，打上垫层，随后安装挡土桩的型钢和钢筋，并采用螺栓连接的方式，安装波纹钢拱至型钢，对于墙上部荷载较大的工程，还需安装锚杆，其方法是临时支撑完成后，将锚杆放入钻好的锚孔内，头部与型钢的翼缘完成连接，连接完毕后支模浇筑挡土桩的混凝土，形成挡土桩，在安装好的挡土墙内部回填填土并在挡墙上预留泄水孔。

进一步地，多个挡土桩顺次固定安装在弱风化层上端面的水平位置处。

进一步地，多个挡土桩的横截面积由上至下逐步扩大。

进一步地，多个挡土桩的横截面形状为矩形、梯形或扇形。

进一步地，挡土桩内部的型钢与波纹钢拱的波谷通过螺栓连接。

进一步地，波纹钢拱为跨径为2m-16m的拼装波纹钢拱或整拱。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

本发明与现有的支护结构相比，本发明具有：

1、本发明施工简单快捷，墙面安装迅速，机械化程度高，混凝土浇筑量少，避免了现有挡土墙墙体大体量施工，施工时，波纹钢拱1可多张叠放，不需要很大的操作现场，运输和管理都十分方便，且其重量轻便，起吊和安装十分方便，一旦挡土桩2获得了一定的强度就能够开始回填，施工过程中仅需要少量模板；

2、本发明的传力方式明确、受力合理，波纹钢拱挡土墙传力合理可靠，墙面利用了土体的“内拱卸荷”原理，因此墙面承受很小一部分土压力，因此墙厚很容易满足要求，大部分土压力由挡土桩2和锚杆3承担，并传递至地基和基岩的弱风化层7；

3、本发明的使用寿命较长，据国际上已有的镀锌波纹钢的使用情况来看，一般为50年以上，耐久性较好，波纹钢拱采用永久性防腐蚀镀层，防腐效果好；

4、本发明绿色环保，用薄壁冷弯成型的波纹钢拱1代替传统的混凝土墙面或条石墙面，大大减少了天然石材、天然骨料和水泥的用量，节约了能源；

附图说明

图1为本发明挡土墙的三维结构示意图；

图2为本发明挡土桩与波纹钢拱连接的细部构造平面图；

图3为本发明挡土桩和波纹钢拱连接的细部构造立面图；

图4为本发明挡土桩的三维剖面图

上述附图中：1.波纹钢拱；2.挡土桩；3.锚杆；4.垫层；5.回填土；6.河岸；7.弱风化层；8.强风化层；9.螺栓；10.混凝土；11.型钢；12.钢筋

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式的一种波纹钢拱挡土墙，包括多个波纹钢拱1、多个挡土桩2、多根锚杆3、垫层4和回填土5，周围环境包括河岸6、土层里的弱风化层7和强风化层8，

土压力由波纹钢拱1承担，传递至挡土桩2，一部分经过垫层5传至地基，另一部分土压力并由锚杆3传递至弱风化层7，

垫层4安装在强风化层8上,多个挡土桩2等间距安装在垫层4上,相邻两个挡土桩2之间安装有一个波纹钢拱1，首个和尾个挡土桩2的外侧安装有多根锚杆3，回填土5回填在强风化层8、波纹钢拱1和挡土桩2之间的围合区域内。

本实施方式的结构主体包括波纹钢拱1、挡土桩2和锚杆3组成；在土压力较大时或路基承载力要求较高时，可增大挡土桩截面或在挡土桩2上增设锚杆3或者锚索；挡土桩可按照不同设计要求选择，一般选用钢筋混凝土桩，挡土桩内部预埋型钢11。

波纹钢拱1可以选择整装和拼装两种不同形式，一般地基承载力要求较高、土压力较大的边坡可选择整装波纹钢拱，其跨径范围一般为0.5m—2.5m，若为分片拼装，则波纹钢管片之间的连接采用焊接或者螺栓连接；

当土压力不太大时可选择拼装波纹钢拱，其跨径一般为2.0m-10.0m；最大跨径可达到16m，对于土压力较大的情况，跨度(即挡土桩2间距)不宜过大；

现场安装时，先将波纹钢拱1、锚杆3、型钢11、钢筋12安装就位，然后进行挡土桩2的混凝土10浇筑，混凝土10强度达到设计强度的80％即可进行回填，回填土5可以是杂填土或者经过破碎后的废弃混凝土等回填物。

本实施方式的挡土桩2采用现浇钢筋混凝土结构，挡土桩2内部受拉侧(即靠近填土5一侧)预埋型钢。

本实施方式的波纹钢拱1端部通过法兰或者螺栓9进行连接，且内嵌入挡土桩2中。

本实施方式的支护结构在承载力要求较高的区域可以使用锚杆3或者锚索进行加固。

本实施方式的回填土5可以为杂填土、破碎的废弃混凝土等回填物，回填后进行夯实。

本实施方式的支护结构在波纹钢拱1底部设有渗水通道，并经过严格夯实或者浇筑混凝土。

具体实施方式二：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式的挡土桩2包括混凝土10、型钢11和钢筋12，型钢11安装在垫层4上，钢筋12安装在型钢11内，混凝土10灌装在型钢11内。结构简单，易于成型，而且结构强度高。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式的多个挡土桩2的横截面积由下至上依次渐缩。如此设置，能根据实际受力合理设计，节省造价。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1至图4说明本实施方式，本实施方式的多个挡土桩2的横截面形状为矩形、梯形或扇形。如此设置，在满足实际需要的同时，降低成本。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。

本实施方式的挡土桩一般选用现浇钢筋混凝土结构，且考虑经济性，一般将挡土桩做成变截面形式，要求其纵截面呈梯形；

具体实施方式五：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的型钢11腹板与波纹钢拱1平齐，型钢11翼缘板与波纹钢拱1的波谷通过螺栓9连接。如此设置，可保证连接安全稳固，防止波纹钢拱1在浇筑混凝土10时晃动。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的波纹钢拱1为跨度2-16m的拼装波纹钢拱或整拱。如此设置，可根据桩间距自由选择钢拱的跨度。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的波纹钢拱1外侧壁上镀上永久性防腐蚀锌层或合金。如此设置，最高使用年限超过100年。其它组成和连接关系与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：结合图2至图3说明本实施方式，本实施方式的型钢11为焊接H型钢、热轧工字钢或冷弯槽钢，如此设置，留有连接槽，方便波纹钢拱端部的定位和作为连接骨架。其它组成和连接关系与具体实施方式七相同。

具体实施方式九：本实施方式的波纹钢拱之间的连接通过预埋在挡土桩内的型钢进行连接完成，连接形式可以采用螺栓连接，也可以采用焊缝连接，如此设置，保证浇筑混凝土10时波纹钢拱1不发生错位，其它组成和连接关系与具体实施方式八相同。

本发明的工作过程:

如图1、图2、图3和图4所示，一种轻钢波纹拱挡土墙，包括若干个挡土桩2、若干片波纹钢拱1和与挡土桩同数目的若干个型钢11以及起连接作用的若干个螺栓9。

上述挡土桩2采用现浇混凝土结构，截面由上至下逐渐增大，纵截面呈梯形；其截面尺寸可按照结构不同需要进行设计，相邻两个挡土桩2之间的距离可以相等，也可以按照边坡实际情况设计成疏密相间排列的挡土桩；挡土桩2中应当提前预埋型钢11，先将波纹钢拱1安装就位，并同预埋的型钢11连接稳定后，在进行混凝土浇筑。

上述波纹钢拱1可以按照设计需要选择整装或者拼装两种不同形式，其半径和跨径同样可以按照不同强度标准进行选择，在安装波纹钢拱1前，需要进行地基平整处理，与波纹钢拱1接触的地基表面需要预埋渗水结构，并进行严格夯实(密实度90％以上)或者浇筑一层混凝土垫层5；保证波纹钢拱1有足够的承载力，波纹钢拱1与挡土桩2的连接通过与预埋在挡土桩内的型钢11进行螺栓连接实现；

如图1所示，当波纹钢拱安装结束、挡土桩浇筑完成并获得一定强度后，进行回填的回填土5可以是素填土、杂填土、也可以是经过破碎后的废弃混凝土；

如图2所示，波纹钢拱1通过螺栓9与预埋在挡土桩2里的型钢11进行连接，螺栓9连接在与型钢11紧密相贴的波谷处，可按照不同强度要求设置螺栓9的排数。

Claims (8)

1.一种波纹钢拱挡土墙，其特征在于：它包括多个波纹钢拱(1)、多个挡土桩(2)、多根锚杆(3)、垫层(4)和回填土(5)，周围环境包括河岸(6)、土层里的弱风化层(7)和强风化层(8)，

土压力由波纹钢拱(1)承担，传递至挡土桩(2)，一部分经过垫层(5)传至地基，另一部分土压力由锚杆(3)传递至弱风化层(7)，

垫层(4)安装在强风化层(8)上,多个挡土桩(2)等间距安装在垫层(4)上,相邻两个挡土桩(2)之间安装有一个波纹钢拱(1)，首个和尾个挡土桩(2)的外侧安装有多根锚杆(3)，回填土(5)回填在强风化层(8)、波纹钢拱(1)和挡土桩(2)之间的围合区域内。

2.根据权利要求1所述的一种波纹钢拱挡土墙，其特征在于：挡土桩(2)包括混凝土(10)、型钢(11)和钢筋(12)，型钢(11)安装在垫层(4)上，钢筋(12)安装在型钢(11)内，混凝土(10)灌装在型钢(11)与模板之间。

3.根据权利要求2所述的一种波纹钢拱挡土墙，其特征在于：多个挡土桩(2)的横截面积由上至下依次逐渐增大。

4.根据权利要求3所述的一种波纹钢拱挡土墙，其特征在于：多个挡土桩(2)的横截面形状为矩形、梯形或扇形。

5.根据权利要求4所述的一种波纹钢拱挡土墙，其特征在于：挡土桩(2)内部的型钢(12)与波纹钢拱(1)的波谷通过螺栓连接。

6.根据权利要求5所述的一种波纹钢拱挡土墙，其特征在于：波纹钢拱(1)为跨径为2m-16m的拼装波纹钢拱或整拱。

7.根据权利要求6所述的一种波纹钢拱挡土墙，其特征在于：波纹钢拱(1)外侧壁上镀上锌层或合金。

8.根据权利要求1所述的一种波纹钢拱挡土墙，其特征在于：回填土(5)为杂填土、破碎的废弃混凝土等回填物。