CN109736346B - 钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构及施工方法，本发明的钢锚管通过管内外注浆实现了对风化岩层的加固处理，处理后的岩体地基承载力大幅度提高，完全满足上部路堤支挡结构的基础承载要求；同时处理后的风化岩层稳定性提高，钢锚管亦可作为边坡抗滑结构，实现了对原风化岩层边坡阻滑减灾的作用；本发明的加筋土(衡重式)挡土墙实现了传统挡土墙墙厚尺寸的突破，同时土工格网的铺设对于挡土墙稳定性而言具有较大意义；本发明施工方法技成熟，工序合理，具备快速建造优点，经济效益突出。本发明对于风化岩层地质上填筑公路路堤及支挡结构应用而言具有广泛前景。
Description
技术领域
本发明涉及公路填方边坡及支挡领域，特别是一种钢锚管加固风化岩层地基上托梁基础加筋衡重式挡土墙结构及施工方法。
背景技术
近年来，交通工程迅速发展，特别是山区高速公路建设规模日益增大，山区高速公路的建设对促进当地经济发展以及方便人民群众出行发挥重要作用的同时，若干涉及山区公路交通建设的关键性技术问题不断涌现。其中，填筑于全风化、强风化岩层地质之上而形成的公路路堤边坡稳定性及支挡结构是一个重要且亟需解决的设计及施工难题。受全风化、强风化，甚至全强风化岩层地质不完整的结构构造、较低的结构强度、裂隙发育的结构特征以及较低的力学强度综合影响，对填筑于其上的路堤边坡进行支挡以保证路堤边坡稳定性的先决条件是对原状风化岩层进行有效处理。当前最为直接的方式是通过桩基础穿越风化岩层而桩端位于持力层上进而实现对上部路堤体及支挡结构的承载，然而传统的混凝土桩基础一般尺寸桩长较大，且桩基础施工过程中的桩孔开挖因风化岩层条件而存在有效支护及安全开挖的技术难题，另外掏钻孔施工周期较长不利于建设成本控制。与此同时，路堤边坡支挡结构在高速交通荷载振动作用以及填筑地基土压力或潜在滑坡推力耦合影响下的稳定性不可忽视。因而综合而言，有效解决风化岩层上填筑路堤边坡的稳定性以及支挡结构优化设计问题对于促进山区交通基础建设而言具有重大工程价值和现实意义。
本发明旨在解决风化岩层上填筑路堤边坡稳定性及支挡结构设计施工问题，基于风化岩层地质力学特征及加固应用现状，考虑高速公路路堤边坡工程特点，对传统的支挡结构承托基础进行优化。利用加筋土减小支挡结构衡重式挡土墙设计截面，并且提高其工作性能；结合钢锚管的成熟快速施工技术优点以及良好承载性能，公开了适用于山区公路路堤边坡的钢锚管加固风化岩层地基上托梁基础加筋衡重式挡土墙结构及施工方法。
发明内容
本发明的目的在于提供钢锚管加固风化岩层地基上托梁基础加筋衡重式挡土墙结构及施工方法。
本发明采用的技术方案为钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构，该加筋衡重式挡土墙结构由钢锚管1、台阶砼基座2、衡重式挡土墙3、土工格网4、粘土下封层5、砂砾反滤层6、墙底排水沟7和墙顶排水沟8组成。所述钢锚管1由向钢管10内外二次注浆而得，其中钢管10管外注浆体与钢管10管周风化岩土体形成管周复合土体，以加固风化岩层。钢锚管1全身位于风化岩层地质内，各钢锚管1下端头处于同一水平线，而上端头所处高度呈现台阶式差异；所述台阶砼基座2上表面倾向填筑路堤方向，台阶砼基座2下底面为台阶型，每级台阶分别与下部钢锚管1连接并由其支撑，进而由多级台阶的台阶砼基座2与多根钢锚管1共同组成上部支挡结构的承托基础；所述衡重式挡土墙3墙身截面厚度为薄-中厚型，沿墙底至墙顶呈现变截面。衡重式挡土墙3下端底面位于台阶砼基座2之上，左下角端处有突出墙体的墙趾，墙趾左侧砌筑有墙底排水沟7。从墙底面起算在墙高1/2～2/3位置处，从靠路堤侧开始并沿着路堤侧指向路堤边坡临空侧方向墙身厚度减小，形成一定宽度的卸载台9，在衡重式挡土墙3墙顶中部向下墙体内内凹形成墙顶排水沟8；从衡重式挡土墙3墙顶右角端至粘土下封层5之间紧贴墙背面填筑一定宽度的砂砾反滤层6，所述粘土下封层5填筑底面为原风化岩层边坡面15，填筑高度视风化岩层风化程度及当地降水气候条件而决定，但不应小于1m；在所述粘土下封层5上表面填筑透水性填料，其中在粘土下封层5及其上方填料填筑碾压过程中分层拉铺土工格网4，所述土工格网4一端铺至填筑路堤内，另一端拉铺至衡重式挡土墙3墙背处，与衡重式挡土墙3墙背处的预埋连接件挂接，从而形成加筋挡土墙支挡结构。
所述钢锚管1长度为6～9m，由多节单根钢管10连接而成，其中单根钢管10长度为0.9～1.2m，各节钢管10用丝扣13连接，要求连接强度不小于钢锚管1强度，连接部分前段设置对中环14，对中环14的外径95mm，内径64mm，厚度20mm，用工程塑料加工而成。
所述钢管10材质为热轧无缝钢管10，截面为圆形，外直径为6～12cm、壁厚不少于4mm。
所述U形钢筋托架12：在钢筋加工场截取一定长度的
钢筋折弯成U形托架，其中U形钢筋托架12两端钢筋外表面与钢管10外表面平齐，U形钢筋托架12的直线段长度为100～120mm。
所述钢管10注浆孔11沿单根钢管10长度方向每1m开钻6～7个，呈螺旋形布置，直径为6mm，注浆孔11孔外用橡胶带包裹。
所述台阶砼基座2下底面高程从沿路堤临空面至路堤体方向不断错台升高，形成倒台阶状，台阶砼基座2共有4级台阶。其中从路堤临空面侧起第I级台阶与第II阶台阶交错位置与衡重式挡土墙3墙趾左侧边线重合，第II级台阶与第III阶台阶交错位置、第III级台阶与第IV阶台阶交错位置分别为衡重式挡土墙3墙底宽度的1/3和2/3处；第I级台阶的宽度为衡重式挡土墙3墙趾前缘边与墙底排水沟7临空外包线之间距离的2倍。
台阶砼基座2第I级台阶、第II级台阶与第III阶台阶下的钢锚管1位于各级台阶宽度1/2处；第IV级台阶下的左侧钢锚管1桩心距第III级台阶与第IV阶台阶交错位置的宽度为1/6倍的衡重式挡土墙3底宽，其右侧钢锚管1与左侧钢锚管1成镜像对称，中间钢锚管1位于第IV级台阶的1/2处。
所述土工格网4从墙背端至填筑路堤内另一端拉铺宽度为衡重式挡土墙3墙底至路堤顶面高度的0.7倍。
钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构及施工方法，其步骤为：
S1材料准备及制作：按照结构方案和要求，采置各类材料，并进行材料加工制作，具体包括钢管10的工厂定制加工、钢管10注浆孔11开孔、U形钢筋托架12制作、各节钢管10的连接处加工、衡重式挡土墙3配筋加工。其中钢管10注浆孔11沿单根钢管10长度方向每1m开钻6～7个呈螺旋布置的直径为6mm孔洞，孔外用弹性较好的橡胶带包裹；
S2基槽施工：基槽开挖前应进行施工测量放样，按照台阶砼基座2设计尺寸、位置坐标及高程采用全站仪放样于实地，定出开挖中线及边线，起点及终点，设立桩标，注明高程及开挖深度。采用机械开挖的方式进行，当基础开挖到离基底约有20cm时，采用人工修整，并使用打夯机进行碾压夯实；
S3钢锚管1放样：按钢锚管1设计位置通过全站仪进行钢锚管1基础桩位施放，并用木楔在桩心处定位标记；
S4引孔：选用钻机进行钢管10引孔，孔径为10cm，孔深按设计要求加长30～50cm，钻孔偏斜尺寸不大于钢锚管1总长度的1％；
S5击入钢管10：将工厂制作加工完成的钢管10检查检验后，将U形钢筋托架12焊接于设计钢锚管1第一节钢管10的下端，并沿引孔位置把钢管10击入风化岩层地基中，待第一节钢管10外露地面高度为20～30cm时用丝扣13连接组装第二节钢管10，并将第二节钢管10击入，以此循环完成各节钢管10间的连接拼装与击入。要求各节钢管10的连接强度不小于钢锚管1强度，连接部分前段设置对中环14，对中环14的外径95mm，内径64mm，厚度20mm，用工程塑料加工而成。其中U形钢筋托架12与第一节钢管10下端之间由管底钢板16搭接；
S6钢锚管1注浆：钢锚管1采用二次注浆法。第一次注浆采用M30水泥砂浆，浆液通过注浆管从孔底自下而上反向压浆，将孔底残留的碎碴压出孔外，当孔口流出浆液约15～20秒后，可停止注浆。第一次注浆完成后，立即进行封孔处理。封孔方法是先将钢锚管1外壁周围约40cm深的土层进行清理，清理半径约比管径大15cm，清理好后，先用水泥袋或棉纱围着钢锚管1填塞至孔口以下1米左右，并用钢钎沿钢管10四周插捣密实。配制水玻璃溶液(水玻璃：水＝1：0.5)和水泥浆液(水灰比0.45)，然后按水泥浆液：水玻璃溶液为1：0.5～0.6的体积比将双液混合搅拌均匀倒入孔内0.5米～1.0米深，经2～3分钟后，双液凝固，上部再用水灰比0.5水泥砂浆封孔。当第一次注浆后约4～5小时即进行第二次注浆，采用M30水灰比0.5～0.6的纯水泥浆，劈裂压力大于2MPa，第二次注浆时先在孔口安装密封盖，上部连接高压注浆管，打开排气阀。注浆量按每延米200升水泥浆液计；
S7台阶砼基座2施工：清理基坑，绑扎衡重式挡土墙3和台阶砼基座2联结预埋钢筋，其中钢筋嵌入台阶砼基座2部分按设计要求做成喇叭型，绑扎前安放好混凝土定型垫块，以保证浇筑混凝土时钢筋保护层厚度。台阶砼基座2采用C20混凝土，浇注混凝土前按设计中台阶砼基座2的尺寸钉上木桩，四周拉线，沿线外缘依次装上8×10cm方木做成的木框，形成模板。混凝土应连续浇注，采用平板式振捣器振捣，振到表面平整密实，用木抹子搓平收浆，在终凝收浆后尽快予以覆盖和洒水养护；
S8基槽回填：在基槽内台阶砼基座2完成拆模后进行回填，回填材料材质优先采用基槽内挖出的土和碎石，不得含有机杂质；回填时采用蛙式打夯机配合人工分层进行填筑。基槽回填要高出原地面，以防止基础被雨水侵蚀；
S9衡重式挡土墙3施工：①测量放样：复测台阶砼基座2混凝土顶面标高，根据设计图纸用全站仪放出衡重式挡土墙的墙身各部尺寸，用墨斗将边线弹出。墙身分层施工时，按计算出的标高用墨斗在模板弹线作出标记，控制好每层墙身的顶面标高；②模板、钢筋及预埋连接件安装：根据放样尺寸支模板，模板采用厚度6mm平面钢模板，木方、钢管10作为支撑体系。墙身模板上应事先钻好间距600mm对拉螺栓眼，两侧模板的拉杆眼与模板面垂直，并在同一高度上。按照设计将墙身钢筋放入指定位置，并且固定牢固，同时将用于后续土工格网4挂接的预埋连接件与墙身钢筋绑扎联结；③砼浇筑：墙身混凝土浇灌从低处开始分层均匀进行，分层厚度控制在30cm左右。浇灌到衡重式挡土墙3顶面后及时抹面，定浆后再二次抹面，使表面平整，混凝土浇筑过程中采用插入式振捣器对混凝土进行振捣使其均匀密实；④养护：混凝土带模养护期间，应采取带模包裹、浇水。顶面采用土工布覆盖，通过喷淋洒水措施进行保湿、潮湿养护；
S10墙背回填及附属结构施工：当衡重式挡土墙3第一模墙身混凝土强度达到设计强度的75％时可进行墙背回填工作，待第一模墙身墙背回填完成，施工第二模衡重式挡土墙3墙身，之后进行第二模墙身墙背回填，以此循环完成其余施工。其中回填时，在风化砂岩地基上先行填筑粘土填料，形成粘土下封层5，粘土填筑层顶面做倾向衡重式挡土墙3的斜坡，便于透水性填筑层排水。粘土填筑层上填料采用粗粒砂类，砾类等透水性好及强度较高的无粘性土。根据衡重式挡土墙3的不同模数段以及填料填筑摊铺分层高度确定土工格网4拉铺位置高度，并在粘土下封层5及其他填料填筑过程中分层拉铺土工格网4；衡重式挡土墙3墙后设置50cm厚砂砾反滤层6，反滤层在泄水孔孔位处设置土工布包裹碎石的反滤包，防止回填料跌入泄水孔造成堵塞；回填填料分层摊铺，每层摊铺厚度不大于25cm，在墙身上作出标记，回填逐层夯实，夯实时在距离墙背1m范围内，应采用小型夯实机进行夯实。墙身上纵横向间距为2m×2m，上下两排交错布置直径11cm的PVC泄水管，最下排泄水孔应高出地面30cm。衡重式挡土墙3沿墙身方向每隔5～10m或地形突变处设置一道沉降缝，沉降缝宽2cm，缝内填塞沥青麻絮，填塞深度不小于25cm。在衡重式挡土墙3第一模墙身施工完成后，在其左侧按设计尺寸砌筑墙底排水沟7；在最后一模墙身施工时，支护墙顶排水沟8模板，与墙身混凝土浇筑同时进行，形成墙顶排水沟8。至此，本发明钢锚管加固风化岩层地基上托梁基础加筋衡重式挡土墙结构得以实现。
本发明的有益效果是：针对风化岩层地质上公路填筑路堤的的工程问题，提出了一种集快速施工、加固利用以及可靠性好的钢锚管加固风化岩层地基上托梁基础加筋衡重式挡土墙结构及施工方法。①本发明的钢锚管通过管内外注浆实现了对风化岩层的加固处理，处理后的岩土体地基承载力大幅度提高，在与钢锚管共同工作状态下完全满足上部路堤支挡结构的基础承载要求；②处理后的风化岩层稳定性提高，同时又将钢锚管作为边坡抗滑结构，实现了对原风化岩层边坡阻滑减灾的作用，可提高整体路堤结构的稳定性；③在填筑路堤的支挡结构优化方面，本发明的加筋土衡重式挡土墙实现了传统挡土墙墙厚尺寸的突破，经采用本土工格网后挡土墙墙厚降低了1/3～1/2，减少了混凝土工程量，同时土工格网与填料的摩擦作用，减小了作用于挡土墙结构上的土压力，对于挡土墙稳定性而言具有较大意义；④本发明的施工方法技术方案成熟，工序安排合理，诸如钢锚管等结构施工具备快速建造优点，且工程质量容易保证，经济效益突出。综合而言，本发明对于风化岩层地质上填筑公路路堤及支挡结构应用而言具有广泛前景。
附图说明
图1为钢锚管加固风化岩层地基上托梁基础加筋衡重式挡土墙结构剖面图。
图2为钢锚管结构图。
图3为钢锚管下端细部连接结构示意图。
图4为钢锚管各节钢管连接示意图。
附图标记及对应名称为：1、钢锚管，2、台阶砼基座，3、衡重式挡土墙，4、土工格网，5、粘土下封层，6、砂砾反滤层，7、墙底排水沟，8、墙顶排水沟，9、卸载台，10、钢管，11、注浆孔，12、U形钢筋托架，13、丝扣，14、对中环，15、风化岩层边坡面，16、管底钢板。
具体实施方式
如图1所示，本发明钢锚管加固风化岩层地基上托梁基础加筋衡重式挡土墙结构由钢锚管1、台阶砼基座2、衡重式挡土墙3、土工格网4、粘土下封层5、砂砾反滤层6、墙底排水沟7、墙顶排水沟8组成。所述钢锚管1由向钢管10内外二次注浆而得，其中钢管10管外注浆体与钢管10管周风化岩土体形成管周复合土体，以加固风化岩层。钢锚管1全身位于风化岩层地质内，各钢锚管1下端头处于同一水平线，而上端头所处高度呈现台阶式差异；所述台阶砼基座2上表面倾向填筑路堤方向，台阶砼基座2下底面为台阶型，每级台阶分别与下部钢锚管1连接并由其支撑，进而由多级台阶的台阶砼基座2与多根钢锚管1共同组成上部支挡结构的承托基础；所述衡重式挡土墙3墙身截面厚度为薄-中厚型，沿墙底至墙顶呈现变截面。衡重式挡土墙3下端底面位于台阶砼基座2之上，左下角端处有突出墙体的墙趾，墙趾左侧砌筑有墙底排水沟7。从墙底面起算在墙高1/2～2/3位置处，从靠路堤侧开始并沿着路堤侧指向路堤边坡临空侧方向墙身厚度减小，形成一定宽度的卸载台9，在衡重式挡土墙3墙顶中部向下墙体内内凹形成墙顶排水沟8；从衡重式挡土墙3墙顶右角端至粘土下封层5之间紧贴墙背面填筑一定宽度的砂砾反滤层6，所述粘土下封层5填筑底面为原风化岩层边坡面15，填筑高度视风化岩层风化程度及当地降水气候条件而决定，但不应小于1m；在所述粘土下封层5上表面填筑透水性填料，其中在粘土下封层5及其上方填料填筑碾压过程中分层拉铺土工格网4，所述土工格网4一端铺至填筑路堤内，另一端拉铺至衡重式挡土墙3墙背处，与衡重式挡土墙3墙背处的预埋连接件挂接，从而形成加筋挡土墙支挡结构。
如图2、图4所示，所述钢锚管1长度为6～9m，由多节单根钢管10连接而成，其中单根钢管10长度为0.9～1.2m，各节钢管10用丝扣13连接，要求连接强度不小于钢锚管1强度，连接部分前段设置对中环14，对中环14的外径95mm，内径64mm，厚度20mm，用工程塑料加工而成。
如图2、图3、图4所示，所述钢管10材质为热轧无缝钢管10，截面为圆形，外直径为6～12cm、壁厚不少于4mm。
如图3所示，所述U形钢筋托架12：在钢筋加工场截取一定长度的
钢筋折弯成U形托架，其中U形钢筋托架12两端钢筋外表面与钢管10外表面平齐，U形钢筋托架12的直线段长度为100～120mm。
如图2、图4所示，所述钢管10注浆孔11沿单根钢管10长度方向每1m开钻6～7个，呈螺旋形布置，直径为6mm，注浆孔11孔外用弹性较好的橡胶带包裹。
如图1所示，所述台阶砼基座2下底面高程从沿路堤临空面至路堤体方向不断错台升高，形成倒台阶状，台阶砼基座2共有4级台阶。其中从路堤临空面侧起第I级台阶与第II阶台阶交错位置与衡重式挡土墙3墙趾左侧边线重合，第II级台阶与第III阶台阶交错位置、第III级台阶与第IV阶台阶交错位置分别为衡重式挡土墙3墙底宽度的1/3和2/3处；第I级台阶的宽度为衡重式挡土墙3墙趾前缘边与墙底排水沟7临空外包线之间距离的2倍。
如图1所示，所述钢锚管1的具体位置为：台阶砼基座2第I级台阶、第II级台阶与第III阶台阶下的钢锚管1位于各级台阶宽度的1/2处；第IV级台阶下的左侧钢锚管1桩心距第III级台阶与第IV阶台阶交错位置的宽度为1/6倍的衡重式挡土墙3底宽，其右侧钢锚管1与左侧钢锚管1成镜像对称，中间钢锚管1位于第IV级台阶的1/2处。
如图1所示，所述土工格网4从墙背端至填筑路堤内另一端的拉铺宽度为衡重式挡土墙3墙底至路堤顶面高度的0.7倍。
如图1～图4所示，钢锚管加固风化岩层地基上托梁基础加筋衡重式挡土墙结构的施工方法，其步骤为：
1材料准备及制作：按照结构方案和要求，采置各类材料，并进行材料加工制作，具体包括钢管10的工厂定制加工、钢管10注浆孔11开孔、U形钢筋托架12制作、各节钢管10的连接处加工、衡重式挡土墙3配筋加工。其中钢管10注浆孔11沿单根钢管10长度方向每1m开钻6～7个呈螺旋布置的直径为6mm孔洞，孔外用弹性较好的橡胶带包裹；
2基槽施工：基槽开挖前应进行施工测量放样，按照台阶砼基座2设计尺寸、位置坐标及高程采用全站仪放样于实地，定出开挖中线及边线，起点及终点，设立桩标，注明高程及开挖深度。采用机械开挖的方式进行，当基础开挖到离基底约有20cm时，采用人工修整，并使用打夯机进行碾压夯实；
3钢锚管1放样：按钢锚管1设计位置通过全站仪进行钢锚管1基础桩位施放，并用木楔在桩心处定位标记；
4引孔：选用钻机进行钢管10引孔，孔径为10cm，孔深按设计要求加长30～50cm，钻孔偏斜尺寸不大于钢锚管1总长度的1％；
5击入钢管10：将工厂制作加工完成的钢管10检查检验后，将U形钢筋托架12焊接于设计钢锚管1第一节钢管10的下端，并沿引孔位置把钢管10击入风化岩层地基中，待第一节钢管10外露地面高度为20～30cm时用丝扣13连接组装第二节钢管10，并将第二节钢管10击入，以此循环完成各节钢管10间的连接拼装与击入。要求各节钢管10的连接强度不小于钢锚管1强度，连接部分前段设置对中环14，对中环14的外径95mm，内径64mm，厚度20mm，用工程塑料加工而成。其中U形钢筋托架12与第一节钢管10下端之间由管底钢板16搭接；
6钢锚管1注浆：钢锚管1采用二次注浆法。第一次注浆采用M30水泥砂浆，浆液通过注浆管从孔底自下而上反向压浆，将孔底残留的碎碴压出孔外，当孔口流出浆液约15～20秒后，可停止注浆。第一次注浆完成后，立即进行封孔处理。封孔方法是先将钢锚管1外壁周围约40cm深的土层进行清理，清理半径约比管径大15cm，清理好后，先用水泥袋或棉纱围着钢锚管1填塞至孔口以下1米左右，并用钢钎沿钢管10四周插捣密实。配制水玻璃溶液(水玻璃：水＝1：0.5)和水泥浆液(水灰比0.45)，然后按水泥浆液：水玻璃溶液为1：0.5～0.6的体积比将双液混合搅拌均匀倒入孔内0.5米～1.0米深，经2～3分钟后，双液凝固，上部再用水灰比0.5水泥砂浆封孔。当第一次注浆后约4～5小时即进行第二次注浆，采用M30水灰比0.5～0.6的纯水泥浆，劈裂压力大于2MPa，第二次注浆时先在孔口安装密封盖，上部连接高压注浆管，打开排气阀。注浆量按每延米200升水泥浆液计；
7台阶砼基座2施工：清理基坑，绑扎衡重式挡土墙3和台阶砼基座2联结预埋钢筋，其中钢筋嵌入台阶砼基座2部分按设计要求做成喇叭型，绑扎前安放好混凝土定型垫块，以保证浇筑混凝土时钢筋保护层厚度。台阶砼基座2采用C20混凝土，浇注混凝土前按设计中台阶砼基座2的尺寸钉上木桩，四周拉线，沿线外缘依次装上8×10cm方木做成的木框，形成模板。混凝土应连续浇注，采用平板式振捣器振捣，振到表面平整密实，用木抹子搓平收浆，在终凝收浆后尽快予以覆盖和洒水养护；
8基槽回填：在基槽内台阶砼基座2完成拆模后进行回填，回填材料材质优先采用基槽内挖出的土和碎石，不得含有机杂质；回填时采用蛙式打夯机配合人工分层进行填筑。基槽回填要高出原地面，以防止基础被雨水侵蚀；
9衡重式挡土墙3施工：①测量放样：复测台阶砼基座2混凝土顶面标高，根据设计图纸用全站仪放出挡墙的墙身各部尺寸，用墨斗将边线弹出。墙身分层施工时，按计算出的标高用墨斗在模板弹线作出标记，控制好每层墙身的顶面标高；②模板、钢筋及预埋连接件安装：根据放样尺寸支模板，模板采用厚度6mm平面钢模板，木方、钢管10作为支撑体系。墙身模板上应事先钻好间距600mm对拉螺栓眼，两侧模板的拉杆眼与模板面垂直，并在同一高度上。按照设计将墙身钢筋放入指定位置，并且固定牢固，同时将用于后续土工格网4挂接的预埋连接件与墙身钢筋绑扎联结；③砼浇筑：墙身混凝土浇灌从低处开始分层均匀进行，分层厚度控制在30cm左右。浇灌到衡重式挡土墙3顶面后及时抹面，定浆后再二次抹面，使表面平整，混凝土浇筑过程中采用插入式振捣器对混凝土进行振捣使其均匀密实；④养护：混凝土带模养护期间，应采取带模包裹、浇水。顶面采用土工布覆盖，通过喷淋洒水措施进行保湿、潮湿养护；
10墙背回填及附属结构施工：当衡重式挡土墙3第一模墙身混凝土强度达到设计强度的75％时可进行墙背回填工作，待第一模墙身墙背回填完成，施工第二模衡重式挡土墙3墙身，之后进行第二模墙身墙背回填，以此循环完成其余施工。其中回填时，在风化砂岩地基上先行填筑粘土填料，形成粘土下封层5，粘土填筑层顶面做倾向衡重式挡土墙3的斜坡，便于透水性填筑层排水。粘土填筑层上填料采用粗粒砂类，砾类等透水性好及强度较高的无粘性土。根据衡重式挡土墙3的不同模数段以及填料填筑摊铺分层高度确定土工格网4拉铺位置高度，并在粘土下封层5及其他填料填筑过程中分层拉铺土工格网4；衡重式挡土墙3墙后设置50cm厚砂砾反滤层6，反滤层在泄水孔孔位处设置土工布包裹碎石的反滤包，防止回填料跌入泄水孔造成堵塞；回填填料分层摊铺，每层摊铺厚度不大于25cm，在墙身上作出标记，回填逐层夯实，夯实时在距离墙背1m范围内，应采用小型夯实机进行夯实。墙身上纵横向间距为2m×2m，上下两排交错布置直径11cm的PVC泄水管，最下排泄水孔应高出地面30cm。衡重式挡土墙3沿墙身方向每隔5～10m或地形突变处设置一道沉降缝，沉降缝宽2cm，缝内填塞沥青麻絮，填塞深度不小于25cm。在衡重式挡土墙3第一模墙身施工完成后，在其左侧按设计尺寸砌筑墙底排水沟7；在最后一模墙身施工时，支护墙顶排水沟8模板，与墙身混凝土浇筑同时进行，形成墙顶排水沟8。至此，本发明钢锚管加固风化岩层地基上托梁基础加筋衡重式挡土墙结构得以实现。
Claims (9)
1.钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构，其特征在于：该加筋衡重式挡土墙结构由钢锚管(1)、台阶砼基座(2)、衡重式挡土墙(3)、土工格网(4)、粘土下封层(5)、砂砾反滤层(6)、墙底排水沟(7)和墙顶排水沟(8)组成；所述钢锚管(1)由向钢管(10)内外二次注浆而得，其中钢管(10)管外注浆体与钢管(10)管周风化岩土体形成管周复合土体，以加固风化岩层；钢锚管(1)全身位于风化岩层地质内，各钢锚管(1)下端头处于同一水平线，而上端头所处高度呈现台阶式差异；所述台阶砼基座(2)上表面倾向填筑路堤方向，台阶砼基座(2)下底面为台阶型，每级台阶分别与下部钢锚管(1)连接并由其支撑，进而由多级台阶的台阶砼基座(2)与多根钢锚管(1)共同组成上部支挡结构的承托基础；所述衡重式挡土墙(3)墙身截面厚度为薄-中厚型，沿墙底至墙顶呈现变截面；衡重式挡土墙(3)下端底面位于台阶砼基座(2)之上，左下角端处有突出墙体的墙趾，墙趾左侧砌筑有墙底排水沟(7)；从墙底面起算在墙高1/2～2/3位置处，从靠路堤侧开始并沿着路堤侧指向路堤边坡临空侧方向墙身厚度减小，形成一定宽度的卸载台(9)，在衡重式挡土墙(3)墙顶中部向下墙体内凹形成墙顶排水沟(8)；从衡重式挡土墙(3)墙顶右角端至粘土下封层(5)之间紧贴墙背面填筑一定宽度的砂砾反滤层(6)，所述粘土下封层(5)填筑底面为原风化岩层边坡面(15)，填筑高度视风化岩层风化程度及当地降水气候条件而决定，但不小于1m；在所述粘土下封层(5)上表面填筑透水性填料，其中在粘土下封层(5)及其上方填料填筑碾压过程中分层拉铺土工格网(4)，所述土工格网(4)一端铺至填筑路堤内，另一端拉铺至衡重式挡土墙(3)墙背处，与衡重式挡土墙(3)墙背处的预埋连接件挂接，从而形成加筋挡土墙支挡结构。
2.根据权利要求1所述的钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构，其特征在于：各节钢管(10)用丝扣(13)连接，要求连接强度不小于钢锚管(1)强度，连接部分前段设置对中环(14)，对中环(14)用工程塑料加工而成。
3.根据权利要求1所述的钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构，其特征在于：所述钢管(10)材质为热轧无缝钢管(10)，截面为圆形，外直径为6～12cm、壁厚不少于4mm。
4.根据权利要求1所述的钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构，其特征在于：在钢筋加工场截取一定长度的
钢筋折弯成U形钢筋托架(12)，其中U形钢筋托架(12)两端钢筋外表面与钢管(10)外表面平齐，U形钢筋托架(12)的直线段长度为100～120mm。
5.根据权利要求1所述的钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构，其特征在于：所述钢管(10)的注浆孔(11)沿单根钢管(10)长度方向每1m开钻6～7个，呈螺旋形布置，直径为6mm，注浆孔(11)孔外用橡胶带包裹。
6.根据权利要求1所述的钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构，其特征在于：所述台阶砼基座(2)下底面高程从沿路堤临空面至路堤体方向不断错台升高，形成倒台阶状，台阶砼基座(2)共有4级台阶；其中从路堤临空面侧起第I级台阶与第II阶台阶交错位置与衡重式挡土墙(3)墙趾左侧边线重合，第II级台阶与第III阶台阶交错位置、第III级台阶与第IV阶台阶交错位置分别为衡重式挡土墙(3)墙底宽度的1/3和2/3处；第I级台阶的宽度为衡重式挡土墙(3)墙趾前缘边与墙底排水沟(7)临空外包线之间距离的2倍。
7.根据权利要求1所述的钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构，其特征在于：台阶砼基座(2)第I级台阶、第II级台阶与第III阶台阶下的钢锚管(1)位于各级台阶宽度1/2处；第IV级台阶下的左侧钢锚管(1)桩心距第III级台阶与第IV阶台阶交错位置的宽度衡重式挡土墙(3)底宽的1/6，其右侧钢锚管(1)与左侧钢锚管(1)成镜像对称，中间钢锚管(1)位于第IV级台阶的1/2处。
8.根据权利要求1所述的钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构，其特征在于：所述土工格网(4)从墙背端至填筑路堤内另一端拉铺宽度为衡重式挡土墙(3)墙底至路堤顶面高度的0.7倍。
9.钢锚管加固风化岩层加筋衡重式挡土墙结构及施工方法，其特征在于：其步骤为，
S1材料准备及制作：按照结构方案和要求，采置各类材料，并进行材料加工制作，具体包括钢管(10)的工厂定制加工、钢管(10)注浆孔(11)开孔、U形钢筋托架(12)制作、各节钢管(10)的连接处加工、衡重式挡土墙(3)配筋加工；其中钢管(10)注浆孔(11)沿单根钢管(10)长度方向每1m开钻6～7个呈螺旋布置的直径为6mm孔洞，孔外用弹性较好的橡胶带包裹；
S2基槽施工：基槽开挖前应进行施工测量放样，按照台阶砼基座(2)设计尺寸、位置坐标及高程采用全站仪放样于实地，定出开挖中线及边线，起点及终点，设立桩标，注明高程及开挖深度；采用机械开挖的方式进行，当基础开挖到离基底约有20cm时，采用人工修整，并使用打夯机进行碾压夯实；
S3钢锚管(1)放样：按钢锚管(1)设计位置通过全站仪进行钢锚管(1)基础桩位施放，并用木楔在桩心处定位标记；
S4引孔：选用钻机进行钢管(10)引孔，孔径为10cm，孔深按设计要求加长30～50cm，钻孔偏斜尺寸不大于钢锚管(1)总长度的1％；
S5击入钢管(10)：将工厂制作加工完成的钢管(10)检查检验后，将U形钢筋托架(12)焊接于设计钢锚管(1)第一节钢管(10)的下端，并沿引孔位置把钢管(10)击入风化岩层地基中，待第一节钢管(10)外露地面高度为20～30cm时用丝扣(13)连接组装第二节钢管(10)，并将第二节钢管(10)击入，以此循环完成各节钢管(10)间的连接拼装与击入；要求各节钢管(10)的连接强度不小于钢锚管(1)强度，连接部分前段设置对中环(14)，对中环(14)的外径95mm，内径64mm，厚度20mm，用工程塑料加工而成；其中U形钢筋托架(12)与第一节钢管(10)下端之间由管底钢板(16)搭接；
S6钢锚管(1)注浆：钢锚管(1)采用二次注浆法；第一次注浆采用M30水泥砂浆，浆液通过注浆管从孔底自下而上反向压浆，将孔底残留的碎碴压出孔外，当孔口流出浆液约15～20秒后，停止注浆；第一次注浆完成后，立即进行封孔处理；封孔方法是先将钢锚管(1)外壁周围约40cm深的土层进行清理，清理半径约比管径大15cm，清理好后，先用水泥袋或棉纱围着钢锚管(1)填塞至孔口以下1米左右，并用钢钎沿钢管(10)四周插捣密实；配制水玻璃溶液和水泥浆液，水玻璃：水＝1：0.5，水灰比0.45；然后按水泥浆液：水玻璃溶液为1：0.5～0.6的体积比将双液混合搅拌均匀倒入孔内0.5米～1.0米深，经2～3分钟后，双液凝固，上部再用水灰比0.5水泥砂浆封孔；当第一次注浆后约4～5小时即进行第二次注浆，采用M30水灰比0.5～0.6的纯水泥浆，劈裂压力大于2MPa，第二次注浆时先在孔口安装密封盖，上部连接高压注浆管，打开排气阀；注浆量按每延米200升水泥浆液计；
S7台阶砼基座(2)施工：清理基坑，绑扎衡重式挡土墙(3)和台阶砼基座(2)联结预埋钢筋，其中钢筋嵌入台阶砼基座(2)部分按设计要求做成喇叭型，绑扎前安放好混凝土定型垫块，以保证浇筑混凝土时钢筋保护层厚度；台阶砼基座(2)采用C20混凝土，浇注混凝土前按设计中台阶砼基座(2)的尺寸钉上木桩，四周拉线，沿线外缘依次装上8×10cm方木做成的木框，形成模板；混凝土应连续浇注，采用平板式振捣器振捣，振到表面平整密实，用木抹子搓平收浆，在终凝收浆后尽快予以覆盖和洒水养护；
S8基槽回填：在基槽内台阶砼基座(2)完成拆模后进行回填，回填材料材质优先采用基槽内挖出的土和碎石，不得含有机杂质；回填时采用蛙式打夯机配合人工分层进行填筑；基槽回填要高出原地面，以防止基础被雨水侵蚀；
S9衡重式挡土墙(3)施工：①测量放样：复测台阶砼基座(2)混凝土顶面标高，根据设计图纸用全站仪放出衡重式挡土墙的墙身各部尺寸，用墨斗将边线弹出；墙身分层施工时，按计算出的标高用墨斗在模板弹线作出标记，控制好每层墙身的顶面标高；②模板、钢筋及预埋连接件安装：根据放样尺寸支模板，模板采用厚度6mm平面钢模板，木方、钢管(10)作为支撑体系；墙身模板上应事先钻好间距600mm对拉螺栓眼，两侧模板的拉杆眼与模板面垂直，并在同一高度上；按照设计将墙身钢筋放入指定位置，并且固定牢固，同时将用于后续土工格网(4)挂接的预埋连接件与墙身钢筋绑扎联结；③砼浇筑：墙身混凝土浇灌从低处开始分层均匀进行，分层厚度控制在30cm左右；浇灌到衡重式挡土墙(3)顶面后及时抹面，定浆后再二次抹面，使表面平整，混凝土浇筑过程中采用插入式振捣器对混凝土进行振捣使其均匀密实；④养护：混凝土带模养护期间，采取带模包裹、浇水；顶面采用土工布覆盖，通过喷淋洒水措施进行保湿、潮湿养护；
S10墙背回填及附属结构施工：当衡重式挡土墙(3)第一模墙身混凝土强度达到设计强度的75％时进行墙背回填工作，待第一模墙身墙背回填完成，施工第二模衡重式挡土墙(3)墙身，之后进行第二模墙身墙背回填，以此循环完成其余施工；其中回填时，在风化砂岩地基上先行填筑粘土填料，形成粘土下封层(5)，粘土填筑层顶面做倾向衡重式挡土墙(3)的斜坡，便于透水性填筑层排水；粘土填筑层上填料采用粗粒砂类，砾类等透水性好及强度较高的无粘性土；根据衡重式挡土墙(3)的不同模数段以及填料填筑摊铺分层高度确定土工格网(4)拉铺位置高度，并在粘土下封层(5)及其他填料填筑过程中分层拉铺土工格网(4)；衡重式挡土墙(3)墙后设置50cm厚砂砾反滤层(6)，反滤层在泄水孔孔位处设置土工布包裹碎石的反滤包，防止回填料跌入泄水孔造成堵塞；回填填料分层摊铺，每层摊铺厚度不大于25cm，在墙身上作出标记，回填逐层夯实，夯实时在距离墙背1m范围内，采用小型夯实机进行夯实；墙身上纵横向间距为2m×2m，上下两排交错布置直径11cm的PVC泄水管，最下排泄水孔应高出地面30cm；衡重式挡土墙(3)沿墙身方向每隔5～10m或地形突变处设置一道沉降缝，沉降缝宽2cm，缝内填塞沥青麻絮，填塞深度不小于25cm；在衡重式挡土墙(3)第一模墙身施工完成后，在其左侧按设计尺寸砌筑墙底排水沟(7)；在最后一模墙身施工时，支护墙顶排水沟(8)模板，与墙身混凝土浇筑同时进行，形成墙顶排水沟(8)。
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