CN107905249A - 一种新型抗震支挡回填复合结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于边坡支撑技术领域，公开了一种新型抗震支挡回填复合结构，用于解决现有支挡结构存在着施工成本高、容易沉降而存在着安全隐患的问题。本发明包括安装在桩基上并呈L型的挡墙，所述挡墙包括直墙和安装在桩基上的底板，直墙和底板连接在一起形成L型的挡墙，底板的上部填充有碎石层，碎石层和直墙与边坡土体之间的腔体内填充有泡沫轻质混凝土。本发明具有挡墙沉降变形小、墙侧向压力较小、施工周期短等特点。

Description

一种新型抗震支挡回填复合结构

技术领域

本发明属于边坡支撑技术领域，具体涉及一种新型抗震支挡回填复合结构，用于公路与铁路等高路基填筑。

背景技术

公路和铁路在软土区域陡坡坡脚位置施工时，常需要采用支挡结构进行收坡，保证路基的稳定性。传统的支挡结构背后常采用土质填料进行回填碾压处理，但是由于土体自身密度大，对下部基础的附加力大，对挡墙立臂的侧向压土压力也较大，容易导致挡墙不稳定等工程问题，因此，设计时支挡结构的尺寸较大，从而导致施工周期长和施工成本高。

另外，在施工过程中，距离挡墙墙背5m范围内存在碾压施工困难，填料碾压密实度达不到要求，容易产生不均匀沉降，威胁形成安全。

发明内容

本发明为了解决现有支挡结构存在着施工成本高、容易沉降而存在着安全隐患的问题，而提供一种新型抗震支挡回填复合结构，特别适用于松软地区的边坡护理。

为解决技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种新型抗震支挡回填复合结构，其特征在于，包括安装在桩基上并呈L型的挡墙，所述挡墙包括直墙和安装在桩基上的底板，直墙和底板连接在一起形成L型的挡墙，底板的上部填充有碎石层，碎石层和直墙与边坡土体之间的腔体内填充有泡沫轻质混凝土。本发明通过填充泡沫轻质混凝土，而泡沫轻质混凝土的容重比普通填土材料容重小，且凝结硬化后强度高，整体性好，对挡墙的测压力小，因此本发明能够明显缩小桩基和挡墙的尺寸，缩短施工周期和降低施工成本；同时相比于现有技术回填技术，泡沫轻质混凝土施工具有自流平、自密实的特性，解决了普通填料碾压不密实的问题，从而不会存在沉降的问题，因此消除了由于沉降给行车带来的安全隐患。同时泡沫轻质混凝土材料施工便捷高效，还能够明显缩短施工周期。

所述挡墙的主筋与桩基的主筋搭接在一起，挡墙与桩基浇筑在一起形成整体，这种结构设置能够将载荷完全转化为桩基的竖向力，最终作用于持力层，弱化对地基内应力分布的影响。

所述泡沫轻质混凝土分层浇筑而成，每层泡沫轻质混凝土的厚度在0.5-0.8m。

所述泡沫轻质混凝土分层浇筑而成，当回填高度较大时，最下层泡沫轻质混凝土的厚度为0.9-1.1m，最下层泡沫轻质混凝土的宽度大于2m，并且最下层泡沫轻质混凝土采用高性能泡沫混凝土浇筑而成，最下层泡沫轻质混凝土中设置有至少一层镀锌金属网。为了便于施工和保证施工质量，防止出现浇筑密度不均匀的问题，泡沫轻质混凝土采用分层浇筑，当下一层泡沫轻质混凝土终凝后才能进行上层泡沫轻质混凝土的浇筑，直到达到设计标高。

距离泡沫轻质混凝土最上端0.5-1.0m处设置有1层或者2层镀锌金属网。

所述泡沫轻质混凝土与土体之间具有台阶状的衔接面，衔接面的台阶的高度大于0.5m，衔接面的台阶的长度大于2m。即是说边坡土体开挖呈台阶状，从而使得泡沫轻质混凝土浇筑后与边坡土体的衔接面呈台阶状，提高泡沫轻质混凝土与边坡土体的接触面。

所述碎石层与泡沫轻质混凝土之间设置有一层两布一膜土工布。

所述挡墙的下端开设有若干个排水孔，相邻排水孔之间的间距为2-3m；所述排水孔倾斜的开设在挡墙上，并且排水孔的坡度大于4％。

所述直墙与泡沫轻质混凝土之间设置有防震层，所述防震层为喷涂的高分子聚合物层。

泡沫轻质混凝土的上端面铺设有土工格栅，所述土工格栅的一端延伸出泡沫轻质混凝土并伸入边坡土体中，便于土工格栅进行压实和保护。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过填充泡沫轻质混凝土，而泡沫轻质混凝土的容重比普通填土材料容重小，且凝结硬化后强度高，整体性好，对挡墙的侧压力小，因此本发明能够明显缩小桩基和挡墙的尺寸，从而能够将挡墙设计为薄壁式，缩短施工周期和降低施工成本；同时相比于现有技术回填技术，泡沫轻质混凝土施工具有自流平、自密实的特性，解决了普通填料碾压不密实的问题，从而不会存在沉降的问题，因此消除了由于沉降给行车带来的安全隐患。同时泡沫轻质混凝土材料施工便捷高效，还能够明显缩短施工周期。

本发明的挡墙与桩基的结构设计能够将载荷完全转化为桩基的竖向力，最终作用于持力层，弱化对地基内应力分布的影响。

附图说明

图1为本发明的一实施例的结构示意图，该附图中呈L状的虚线为边坡土体的原地貌线，即该附图中8为原地貌线；

图中标记：1、桩基，2、挡墙，21、底板，22、直墙，3、碎石层，4、防震层，5、泡沫轻质混凝土，6、镀锌金属网，7、土工格栅，8、原地貌线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。

结合附图，本发明的新型抗震支挡回填复合结构，包括安装在桩基1上并呈L型的挡墙2，作为本发明一种优选的方式，桩基1采用双排结构，并且桩基1埋入至持力层0.5m。所述挡墙2包括直墙22和安装在桩基1上的底板21，直墙22和底板21连接在一起形成L型的挡墙2，底板21的上部填充有碎石层4，碎石层4和直墙22与边坡土体之间的腔体内填充有泡沫轻质混凝土5。本发明通过填充泡沫轻质混凝土5，而泡沫轻质混凝土的容重比普通填土材料容重小，且凝结硬化后强度高，整体性好，对挡墙的侧压力小，因此本发明能够明显缩小桩基和挡墙的尺寸，缩短施工周期和降低施工成本；同时相比于现有技术回填技术，泡沫轻质混凝土施工具有自流平、自密实的特性，解决了普通填料碾压不密实的问题，从而不会存在沉降的问题，因此消除了由于沉降给行车带来的安全隐患。同时泡沫轻质混凝土材料施工便捷高效，还能够明显缩短施工周期。

本发明的挡墙2的主筋与桩基1的主筋搭接在一起，挡墙2与桩基1浇筑在一起形成整体，这种结构设置能够将载荷完全转化为桩基1的竖向力，最终作用于持力层，弱化对地基内应力分布的影响。

所述泡沫轻质混凝土5分层浇筑而成，每层泡沫轻质混凝土5的厚度在0.5-0.8m。

所述泡沫轻质混凝土分层浇筑而成，当回填高度较大时，最下层泡沫轻质混凝土的厚度为0.9-1.1m，最下层泡沫轻质混凝土的宽度大于2m，并且最下层泡沫轻质混凝土采用高性能泡沫混凝土浇筑而成，最下层泡沫轻质混凝土中设置有至少一层镀锌金属网6。为了便于施工和保证施工质量，防止出现浇筑密度不均匀的问题，泡沫轻质混凝土采用分层浇筑，当下一层泡沫轻质混凝土终凝后才能进行上层泡沫轻质混凝土的浇筑，直到达到设计标高。

作为本发明一种优选的方式，距离泡沫轻质混凝土4最上端0.5-1.0m处设置有1层或者2层镀锌金属网6。

所述泡沫轻质混凝土5与边坡土体之间具有台阶状的衔接面，衔接面的台阶的高度大于0.5m，衔接面的台阶的长度大于2m。即是在施工前，对原地貌线8进行开挖，将边坡土体开挖呈台阶状，从而使得泡沫轻质混凝土浇筑后与边坡土体的衔接面呈台阶状，提高泡沫轻质混凝土与边坡土体的接触面。

所述碎石层与泡沫轻质混凝土之间设置有一层两布一膜土工布，通过设置两布一膜土工布起到隔离、渗水、过滤、加筋的作用。

作为本发明一种优选的方式，为了便于及时排出边坡土体中的渗水，所述挡墙2的下端开设有若干个排水孔，相邻排水孔之间的间距为2-3m；所述排水孔倾斜的开设在挡墙上，并且排水孔的坡度大于4％。

本发明的直墙22与泡沫轻质混凝土5之间设置有防震层4，所述防震层4为喷涂的有高分子聚合物层。

泡沫轻质混凝土5的上端面铺设有土工格栅7，所述土工格栅7的一端延伸出泡沫轻质混凝土5并伸入边坡土体中，所述土工格栅的一端延伸出泡沫轻质混凝土并伸入边坡土体中，便于土工格栅进行压实和保护，优选的，土工格栅伸入边坡土体的长度大于5m。土工格栅使粒状填料与网格互相锁合在一起，形成稳定的平面，防止填料下陷，并可将垂直载荷分散。

本发明的施工过程为：

1)所述呈L型的挡墙2与桩基1的主筋相互搭接，采用混凝土浇筑形成整体，并在挡墙下部设置一排排水孔，间距2～3m，排水孔向墙外的坡度不应小于4％。

2)所述桩基1为双排桩，桩基埋入至持力层0.5m。

3)挡墙2养护完成后，在挡墙2背部设置防震层4，防震层4可喷涂高分子聚合物层，具有抗震作用。

4)对挡墙2后地基进行整平处理，并在其上部铺设碎石层3，碎石层3铺设完成后，在其上部铺设一层两布一膜土工布。

5)所述泡沫轻质混凝土5与山体或路基本体(即前面讲述的边坡土体)衔接面，开挖台阶进行过渡，台阶高度不宜大于0.5m，长度不宜小于2m。

6)所述泡沫轻质混凝土5分层浇筑，每层厚度0.5～0.8m，避免浇筑密度不均匀，分层浇筑时要注意下层终凝后方能进行上层泡沫轻质混凝土的浇筑，直至达到设计标高，并在位于最上层的浇筑层表面覆盖塑料薄膜进行保湿养护；回填高度较大时，底部1m采用高性能泡沫轻质混凝土，并添加至少一层镀锌金属网进行处理，且要求底部宽度不小于2m。填筑体顶部0.5～1.0m位置处设置1～2层镀锌金属网。

7)所述泡沫轻质混凝土5达到一定强度后，在泡沫轻质混凝土顶部铺设一层土工格栅7，且土工格栅长度横向至少超过回填结构5m。

所述步骤6中，挡墙后浇筑面积较大时，在横向和纵向进行分区浇筑，长度限制为10-15m。

所述步骤6中进行浇筑的高性能泡沫轻质混凝土材料，要求该材料比普通泡沫轻质混凝土材料具有较高的韧性，防水性能较好等优点。

所述步骤6中泡沫轻质混凝土所用水泥为普通硅酸盐水泥P·042.5；该结构所处环境为不存在冻胀破坏、酸碱性为中性(如不符需进行特殊处理)。

另外，施工前应根据不同厂家所提供的发泡剂和水泥进行湿密度、流值、消泡、抗压试验等试验。当达到要求湿密度时，流值和强度不能同时达到要求时，可根据不同情况进行解决：如果流值不能达到要求，通过调节发泡剂的稀释倍率或种类进行解决；如果强度不能达到要求时，则必须更换水泥厂家；如果泡沫质量不能达到要求时，则必须更换发泡剂厂家。

此外，本发明是在对泡沫轻质混凝土材料研究的基础上进行设计。结合泡沫轻质混凝土材料的优缺点，采用有限元模型软件ABAQUS进行数值模拟，发现该材料进行浇筑的高速铁路挡墙背后回填结构，能够充分发挥结构整体性能，减小回填土对地基的附加应力和对挡墙的侧压力。与普通回填土相比，具有挡墙沉降变形小、墙侧向压力较小、施工周期短等特点。

Claims (10)

1.一种新型抗震支挡回填复合结构，其特征在于，包括安装在桩基(1)上并呈L型的挡墙(2)，所述挡墙(2)包括直墙(22)和安装在桩基(1)上的底板(21)，直墙(22)和底板(21)连接在一起形成L型的挡墙(2)，底板(21)的上部填充有碎石层(3)，碎石层(3)和直墙(22)与边坡土体之间的腔体内填充有泡沫轻质混凝土(5)。

2.根据权利要求1所述的新型抗震支挡回填复合结构，其特征在于，所述挡墙(2)的主筋与桩基(1)的主筋搭接在一起，挡墙(2)与桩基(1)浇筑在一起形成整体。

3.根据权利要求1所述的新型抗震支挡回填复合结构，其特征在于，所述泡沫轻质混凝土(5)分层浇筑而成，每层泡沫轻质混凝土的厚度在0.5-0.8m。

4.根据权利要求1所述的新型抗震支挡回填复合结构，其特征在于，所述泡沫轻质混凝土(5)分层浇筑而成，最下层泡沫轻质混凝土的厚度为0.9-1.1m，最下层泡沫轻质混凝土的宽度大于2m，并且最下层泡沫轻质混凝土采用高性能泡沫混凝土浇筑而成，最下层泡沫轻质混凝土中设置有至少一层镀锌金属网。

5.根据权利要求1所述的新型抗震支挡回填复合结构，其特征在于，距离泡沫轻质混凝土最上端0.5-1.0m处设置有1层或者2层镀锌金属网(6)。

6.根据权利要求1所述的新型抗震支挡回填复合结构，其特征在于，所述泡沫轻质混凝土(1)与边坡土体之间具有台阶状的衔接面，衔接面的台阶的高度大于0.5m，衔接面的台阶的长度大于2m。

7.根据权利要求1所述的新型抗震支挡回填复合结构，其特征在于，所述碎石层(3)与泡沫轻质混凝土(5)之间设置有一层两布一膜土工布。

8.根据权利要求1所述的新型抗震支挡回填复合结构，其特征在于，所述挡墙(2)的下端开设有若干个排水孔，相邻排水孔之间的间距为2-3m；所述排水孔倾斜的开设在挡墙上，并且排水孔的坡度大于4％。

9.根据权利要求1所述的新型抗震支挡回填复合结构，其特征在于，所述直墙(22)与泡沫轻质混凝土(5)之间设置有防震层(4)，所述防震层(4)为喷涂的高分子聚合物层。

10.根据权利要求1所述的新型抗震支挡回填复合结构，其特征在于，泡沫轻质混凝土(5)的上端面铺设有土工格栅(7)，所述土工格栅(7)的一端延伸出泡沫轻质混凝土并伸入边坡土体中。