CN109371989A - 一种适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于岩土工程边坡稳定支护相关技术领域，其公开了一种适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构及其施工方法，该支挡结构包括抗滑桩、冠梁、加筋土挡墙、EPS板及刚性面板，该抗滑桩穿过覆盖土层后锚固在稳定地层中，该冠梁设置在该抗滑桩上；该刚性面板设置在该冠梁上，其连接于该加筋土挡墙；该加筋土挡墙包括墙面、土工格栅及填土；该EPS板设置在加筋区域后，随加筋土挡墙建造至一定高度；顶部的土工格栅跨过该EPS板，即顶部的土工格栅的长度大于该EPS板与该刚性面板之间的间隔；连接构件设置在刚性面板与加筋土挡墙之间，分别与刚性面板以及加筋土挡墙相连。本发明提高了稳定性，降低了施工难度，且适用性较好。

Description

一种适用于边坡稳定支护的组合式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相关技术领域，更具体地，涉及一种适用于边坡稳定支护的加筋土挡墙后设置EPS板的组合式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土工程，此类高填土工程往往具有以下特点：(1)填方高度达几十至数百米，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，覆盖涂层稳定性较差，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，很难满足实际工程要求。

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)传统返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10米以下，太高则易产生较大墙面变形或者整体失稳，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，传统工艺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。此外，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，进而极大地增加桩身截面积，增大施工难度，提升工程造价。对于EPS(聚苯乙烯泡沫)板而言，可以通过将EPS板设置于支挡结构的受力一侧，利用EPS板的易压缩性(受控屈服)，充分调动被支挡土体自身的抗剪强度，在容许的变形范围内，不同程度地减小作用于支挡结构的侧向土压力，从而提高支挡结构的外部稳定性，降低对支挡强度的要求，节省工程造价，但由于结构形式和作用机理的差异，上述EPS板的设置方式并不适用于加筋土挡墙。相应地，本领域存在着发展一种稳定性较好的适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构及其制造方法的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构及其制造方法，其结合了抗滑桩及加筋土挡墙的优点，并对加筋土挡墙的结构进行改进，由此提出了一种适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构及其制造方法。所述组合式支挡结构通过在加筋土挡墙后设置EPS板来增强自身对地基和场地的适应性，整体刚度较大，稳定性较好，施工方便，建造刚度大且抗震性能好，适用于西部山区复杂地形上的高填方工程。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构，所述组合式支挡结构包括抗滑桩、冠梁、加筋土挡墙、EPS板及刚性面板，所述抗滑桩的一端穿过覆盖土层后锚固在稳定地层中，所述冠梁设置在所述抗滑桩的另一端，且其与所述覆盖土层相接触；所述EPS板设置在加筋土挡墙加筋区域后，所述加筋土挡墙的上部数层土工格栅均跨过EPS板；所述刚性面板设置在所述冠梁上，其连接于所述加筋土挡墙；所述加筋土挡墙设置在所述刚性面板后，其包括墙面、土工格栅及与填土，所述土工格栅的长度不完全相同；

所述加筋土挡墙顶部的土工格栅跨过所述EPS板，即顶部的土工格栅的长度大于所述EPS板与所述刚性面板之间的间隔；同时，顶部的土工格栅位于所述EPS板的上方。

进一步地，所述土工格栅中除顶部的土工格栅外的其他层土工格栅与所述EPS板相对，且长度小于所述EPS板与所述刚性面板之间的间隔。

进一步地，所述加筋土挡墙为返包式土工格栅加筋土挡墙；其沿竖直方向的高度与所述刚性面板沿竖直方向的高度一致。

进一步地，所述加筋土挡墙还包括设置在所述刚性面板一侧的墙面，所述墙面是由袋装碎石堆叠而成的；所述土工格栅的一端返包住袋装碎石，另一端埋设于所述填土内。

进一步地，所述土工格栅水平设置，每层最小铺设长度不小于2m；多个所述土工格栅的竖向间距为0.6m～1.5m，上下层的土工格栅之间采用连接棒进行连接；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％。

进一步地，所述EPS板的埋设高度不大于0.8倍的加筋土挡墙设计高度，且厚度不超过所述加筋土挡墙设计高度的1/20。

进一步地，所述刚性面板包括现浇混凝土板及钢筋网，所述钢筋网内置于所述现浇混凝土板内。

进一步地，所述刚性面板是在所述加筋土挡墙建成后再整体浇筑而成的，其内预留有多个排水孔，且所述刚性面板沿自身长度方向间隔设置有沉降缝及伸缩缝。

进一步地，所述组合式支挡结构还包括连接构件，所述连接构件包括锚固钢筋及角钢，所述锚固钢筋的一端连接于所述角钢，另一端连接于所述刚性面板；所述角钢锚固在所述加筋土挡墙内。

按照本发明的另一个方面，提供了一种如上所述的适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构的施工方法，该施工方法包括以下步骤：

(1)依次灌注所述抗滑桩及所述冠梁；

(2)当所述抗滑桩及所述冠梁施工完成后，在所述覆盖土层上建造所述加筋土挡墙，并将所述EPS板设置在所述加筋土挡墙加筋区域后；

(3)当所述加筋土挡墙沉降稳定后，在所述冠梁上整体现浇所述刚性面板，由此得到所述组合式支挡结构。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，本发明提供的适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构及其制造方法主要具有以下有益效果：

1.所述EPS板设置在所述加筋土挡墙远离所述刚性面板的一侧，如此调动加筋土挡墙后填土自身的抗剪强度，减小作用于加筋土挡墙的侧向土压力，提高组合式支挡结构的稳定性，适用性较好。

2.所述加筋土挡墙顶部的土工格栅跨过所述EPS板，即顶部的土工格栅的长度大于所述EPS板与所述刚性面板之间的间隔，如此可起到“加筋减载”作用，减小竖向荷载作用下由EPS板与周围填土的模量差异导致的差异沉降。

3.所述加筋土挡墙为返包式土工格栅加筋土挡墙，降低了对地基承载力和沉降控制的要求；同时，结合了抗滑桩及刚性面板，如此解决了山区覆盖土层稳定性较差、承载力较差和稳定地层埋藏较深的问题，有效抵抗和传递了返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。

4.所述刚性面板是在所述加筋土挡墙建成后再整体浇筑而成的，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，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；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。

5.所述连接构件包括锚固钢筋及角钢，所述锚固钢筋的一端连接于所述角钢，另一端连接于所述刚性面板；所述角钢锚固在所述加筋土挡墙内，如此施工时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返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。

附图说明

图1是本发明提供的适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构的示意图。

图2是图1中的适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构的刚性面板及加筋土挡墙的结构示意图。

图3是图1中的适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构的连接构件的示意图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-稳定地层，2-覆盖土层，3-抗滑桩，4-冠梁，5-土工格栅，6-填土，7-现浇混凝土板，8-排水孔，9-锚固钢筋，10-角钢，11-墙面，12-钢筋网，13-EPS板。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1、图2及图3，本发明提供的适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构，所述组合式支挡结构包括抗滑桩3、冠梁4、加筋土挡墙、EPS板13、刚性面板及连接构件，所述抗滑桩3的一端穿过覆盖土层2后锚固在稳定地层1中，所述冠梁4设置在所述抗滑桩3的另一端上，且其与所述覆盖土层相接触。所述加筋土挡墙设置在所述刚性面板与所述覆盖土层2之间，其连接于所述刚性面板。所述EPS板13设置在所述加筋土挡墙的加筋区域后。所述连接构件设置在所述刚性面板和加筋土挡墙之间，分别与所述刚性面板及所述加筋土挡墙相连接。本实施方式中，所述刚性面板竖直设置，所述EPS板13竖直设置，且所述刚性面板与所述EPS板13相互平行。

本实施方式中，所述抗滑桩3的长度为12m，桩之间的间隔为6m，所述抗滑桩3锚固在所述稳定地层1中的长度为6m，其桩身垂直于其长度方向的横截面为矩形，受力面的宽度为1.8m，侧面宽度为2.4m。

所述冠梁4设置在所述抗滑桩3上，截面为矩形，宽2.4m，高1.2m。

所述加筋土挡墙为返包式土工格栅加筋土挡墙，其包括设置在所述刚性面板一侧的墙面11、土工格栅5及所述填土6，所述墙面11竖直设置，其与所述刚性面板相互平行。所述墙面11是由袋装碎石堆叠而成，其高度与所述刚性面板的高度相一致，具体为15m。所述土工格栅5与所述填土6交互铺设及压实。所述土工格栅5的一端返包住袋装碎石，另一端埋设于压实的所述填土6内。

本实施方式中，所述土工格栅5的竖向间距为1.2m，其为高强度单向土工格栅，极限抗拉强度为200kN/m，极限延伸率为8％，幅宽为2m；上下层所述土工格栅5之间采用连接棒连接；所述填土6为碎石土，其最大填料粒径为50mm。可以理解，在其他实施方式中，所述填土6还可以为砾类土、碎类土，粒径不大于100mm，其中，粒径小于0.075mm的细粒土料占所述填土6的体积的百分比小于15％。

所述EPS板13设置于加筋土挡墙后，其埋设深度为12米，厚度为0.6m。所述EPS板13采用人工铺筑，自下而上逐层错缝铺设，采用无收缩水泥砂浆找平。所述EPS板13的埋设高度不大于0.8倍的所述加筋土挡墙的设计高度，且厚度不超过所述加筋土挡墙设计高度的1/20。

所述刚性面板包括现浇混凝土板7及钢筋网12，所述钢筋网12内置于所述现浇混凝土板7内。所述刚性面板是在加筋土挡墙建成后再整体浇筑成的。所述刚性面板内预留有多个排水孔8，多个所述排水孔8沿所述刚性面板的高度间隔设置。所述刚性面板沿自身长度方向每隔30m设置沉降缝和伸缩缝，且缝内采用沥青麻布、沥青木板或者微膨胀橡胶条填塞。

所述连接件包括锚固钢筋9及角钢10，所述锚固钢筋9的一端连接于所述角钢10，另一端连接于所述刚性面板的所述钢筋网12。所述角钢10锚固在所述加筋土挡墙内。本实施方式中，所述锚固钢筋9的一端弯起后连接于所述钢筋网12，另一端与所述角钢10相连接并锚固在所述加筋土挡墙内；所述锚固钢筋9的长度为250cm，竖向间距为120cm，水平间距为60cm；所述角钢10的宽度为50cm。

狭长沟谷地带，坡体较陡，且覆盖土层承载力及稳定性均较低，无法直接填筑，需要设置支挡结构，本发明提供的如上所述的适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构即适用于西部山区复杂地形上的高填方工程。

上述的适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构主要包括以下步骤：施工准备、抗滑桩3施工、冠梁4施工、加筋土挡墙施工、刚性面板施工。具体包括以下步骤：

步骤一，施工准备。具体包括测量放线、场地平整、设备进场及确定所述抗滑桩3的桩位。

步骤二，抗滑桩施工。具体包括桩孔开挖及支护、钢筋笼绑扎与安装、以及混凝土灌注和养护；分节开挖桩孔，每节开挖深度为0.5m～2m，开挖后立即进行支护；钢筋笼绑扎时，采用的纵向受拉钢筋为II级以上的带助钢筋，且采用焊接、螺纹或者冷挤压连接；所述抗滑桩3的两侧及受压边适当配置纵向构造钢筋，受压边两侧配置架立钢筋；所述抗滑桩3的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，且所述抗滑桩3的长度不小于30cm。

步骤三，在所述抗滑桩3的桩顶支模，现浇钢筋混凝土冠梁，自然养护，靠近坡体一侧梁顶预留竖向钢筋，长度不小于30cm。

步骤四，所述加筋土挡墙及所述EPS板13施工，具体包括以下步骤：

4.1，在所述覆盖土层2的表面铺设30cm厚的砂垫层，按照设计长度在指定位置铺设第一层土工格栅5，预留出返包及折回后与第二层土工格栅5进行连接所需要的长度，并采用固定钉进行搭接，其中横向搭接宽度为15cm，纵向搭接宽度为20cm。

4.2，在邻近墙面位置，将袋装碎石逐层堆叠在所述土工格栅5上，然后分层填筑、压实填土6，分层厚度为30cm，达到第二层土工格栅5的铺设高度时，将第一层土工格栅5返包住袋装碎石11，折回段采用连接棒与第二层土工格栅5连接并张紧。

4.3，在所述加筋土挡墙后铺EPS块体至当前加筋土挡墙的填土高度，待下一层加筋土体施工完成后，在已铺设完成的EPS块体顶面涂抹泥沙浆找平，粘贴下一块EPS块体，各层EPS块体错缝铺设。

4.4，当施工至预埋锚固钢筋9及所述角钢10的高度时，按照设计要求进行预埋。

4.5，重复步骤4.1～步骤4.4，直至单级返包式加筋土挡墙建造至0.8倍设计墙高时，EPS板铺设完成。

4.6，重复步骤4.1、步骤4.2及步骤4.4以继续完成返包式加筋土挡墙的建造，延长挡墙上部数层土工格栅5，使其跨过所述EPS板13，顶层的土工格栅5上的填土6的厚度为60cm，以保证所述填土6对该层土工格栅5提供足够的约束力。

步骤五，刚性面板施工。所述加筋土挡墙沉降稳定后，在所述加筋土挡墙外侧绑扎钢筋网12，支模，预埋PVC管作为排水孔8，然后采用C30混凝土逐段整体现浇刚性面板并自然养护。

本发明结合了抗滑桩、加筋土挡墙及EPS板，并通过先建造柔性返包式加筋土挡墙后建筑混凝土面板，从而允许所述加筋土挡墙地基及所述加筋土挡墙本身在建造期间及完工后发生充分的沉降变形，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；同时，在所述加筋土挡墙沉降稳定后再浇铸刚性面板，避免了墙后的填土压实的困难，也避免了所述土工格栅与所述刚性面板直接连接时容易因所述填土的压实施工及过大地基差异沉降而引起的连接破坏。

本领域的技术人员容易理解，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构，其特征在于：

所述组合式支挡结构包括抗滑桩、冠梁、加筋土挡墙、EPS板及刚性面板，所述抗滑桩的一端穿过覆盖土层后锚固在稳定地层中，所述冠梁设置在所述抗滑桩的另一端，且其与所述覆盖土层相接触；所述EPS板设置在加筋土挡墙加筋区域后；所述加筋土挡墙的上部数层土工格栅均跨过所述EPS板；所述刚性面板设置在所述冠梁顶部，其连接于所述加筋土挡墙；所述加筋土挡墙设置在所述刚性面板后，其包括墙面、土工格栅及填土，所述土工格栅的长度不完全相同；

所述加筋土挡墙顶部的土工格栅跨过所述EPS板，即顶部的土工格栅的长度大于所述EPS板与所述刚性面板之间的间隔；同时，顶部的土工格栅位于所述EPS板的上方。

2.如权利要求1所述的适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构，其特征在于：所述土工格栅中除顶部的土工格栅外的其他层土工格栅与所述EPS板相对，且长度小于所述EPS板与所述刚性面板之间的间隔。

3.如权利要求1所述的适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构，其特征在于：所述加筋土挡墙为返包式土工格栅加筋土挡墙；其沿竖直方向的高度与所述刚性面板沿竖直方向的高度一致。

4.如权利要求3所述的适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构，其特征在于：所述加筋土挡墙还包括设置在所述刚性面板一侧的墙面，所述墙面是由袋装碎石堆叠而成的；所述土工格栅的一端返包住袋装碎石，另一端埋设于所述填土内。

5.如权利要求1所述的适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构，其特征在于：所述土工格栅水平设置，每层所述土工格栅的最小铺设长度不小于2m；所述土工格栅的竖向间距为0.6m～1.5m，上下层的土工格栅之间采用连接棒进行连接；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％。

6.如权利要求1-5任一项所述的适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构，其特征在于：所述EPS板的埋设高度不大于0.8倍的所述加筋土挡墙设计高度，且厚度不超过所述加筋土挡墙设计高度的1/20。

7.如权利要求1-5任一项所述的适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构，其特征在于：所述刚性面板包括现浇混凝土板及钢筋网，所述钢筋网内置于所述现浇混凝土板内。

8.如权利要求7所述的适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构，其特征在于：所述刚性面板是在所述加筋土挡墙建成后再整体浇筑而成的，其内预留有多个排水孔，且所述刚性面板沿自身长度方向间隔设置有沉降缝及伸缩缝。

9.如权利要求1-8任一项所述的适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构，其特征在于：所述组合式支挡结构还包括连接构件，所述连接构件包括锚固钢筋及角钢，所述锚固钢筋的一端连接于所述角钢，另一端连接于所述刚性面板；所述角钢锚固在所述加筋土挡墙内。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的适用于边坡稳定支护的组合式支挡结构的施工方法，其特征在于：该施工方法包括以下步骤，

(1)依次灌注所述抗滑桩及所述冠梁；

(2)当所述抗滑桩及所述冠梁施工完成后，在所述覆盖土层上建造所述加筋土挡墙，并将所述EPS板设置在所述加筋土挡墙加筋区域后；

(3)当所述加筋土挡墙沉降稳定后，在所述冠梁上整体现浇所述刚性面板，由此得到所述组合式支挡结构。