CN110565685A - 一种可无级让压装配式挡土墙支护体系及施工方法 - Google Patents

一种可无级让压装配式挡土墙支护体系及施工方法 Download PDF

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黄河
罗正东
胡勇
尹鸿达
罗奇志
李检保
易文伟
罗安邦
郭凌志
尹诚
易琦
彭哲
罗彪
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Abstract

本发明公开了一种可无级让压装配式挡土墙支护体系及施工方法，包括UHPFRC立柱、UHPFRC挡土板、C型锁扣、紧固螺栓以及种植土；其中UHPFRC立柱上设置了UHPFRC趾板、UHPFRC扶肋、滑行梁、墩块、内嵌槽；UHPFRC趾板、UHPFRC扶肋设置于UHPFRC立柱迎土侧；滑行梁设置于UHPFRC立柱的两侧，每侧设置三道滑行梁。本发明挡土墙支护体系为预制装配式结构，具备结构新颖、工厂化生质量易控制、施工程序简便、施工速度快、可重复利用的特点；滑行梁的设置可根据膨胀性土吸水后体积的膨胀量来实现增体让压，能降低侧向压力产生的能量，有效防止过载，提升支护体系的稳定性及安全性；内嵌槽内可播种种植土，可有效绿化支挡结构，改善工程环境，实现工程与环境的有机统一。

Description

一种可无级让压装配式挡土墙支护体系及施工方法
【技术领域】
本发明涉及挡土墙支护工程领域，尤其涉及一种可无级让压装配式挡土墙支护体系及施工方法。
【背景技术】
挡土墙支护结构作为防止土体坍塌的永久或临时性建筑物，在膨胀土地区土木建筑、水利水电、铁道与桥梁等及水土保持等工程中应用非常广泛。然而，膨胀性岩土体是一种具有胀缩性及超固结性的高塑性土体，其体积变化受含水率影响，如遇水膨胀时，若其变形受到约束，则膨胀岩土将对约束物体作用一个相当大的膨胀向外推力，因此，建造在膨胀性岩土地区的挡土墙不仅需要承受常规的土压力，而且还需要承受膨胀性岩土体膨胀变形受约束产生的膨胀压力，因此，膨胀性岩土地区的挡土墙支护结构经常易出现剪切、倾覆及滑移等破坏形式，膨胀土地区挡土墙支护结构的稳定性成为实际工程实践中普遍感到棘手而又无法回避的问题。
关于膨胀土地区的挡土墙，目前比较常见的支护结构是采用普通混凝土现浇而成，普通混凝土现浇支护结构是采用普通混凝土在施工现场浇筑而成，传统的普通混凝土支护结构体系不具备让压功能，其材料的强度底、抗拉性能差、施工速度慢、建设周期长、不可回收、后期维护费高等缺陷，而且部分场地难以满足现场浇筑的条件。因此，亟需一种施工简便，施工速度快，可重复应用，具备让压功能的低碳、节能、环保的新型挡土墙支护体系来解决膨胀土地区的岩土体支护问题。
超高性能钢纤维混凝土(UHPFRC)是一种具有超高强度，超高性能、超高抗力和优异耐久性的新型水泥基复合材料，应用该材料制作的具备无级让压功效的装配式挡土墙支护体系，挡土板可沿着滑行梁按照实际需求增大挡土墙内侧土体的体积，实现无级让压功能，很好的适应膨胀土在吸水膨胀后产生的巨大侧向压力，保护结构的稳定性和安全性，且具有强度高、抗拉性能好、施工速度快、可重复利用等功效，还可应用于边坡垮塌、滑坡等应急抢险工作等。
【发明内容】
本发明的目的在于提供了一种可无级让压装配式挡土墙支护体系及施工方法，可有效提高膨胀性土边坡支护体系的耐久性并降低结构全生命周期内的维护费及造价，具有结构新颖、施工程序简便、施工速度快、可重复利用的特点，可实现增体无级让压，能降低侧向压力产生的能量，有效防止过载，还可有效绿化支挡结构，改善工程环境，实现工程与环境的有机统一。
为了实现上述目的，本发明的一技术方案是：
一种可无级让压装配式挡土墙支护体系，包括挡土板，其特征在于，所述挡土板左右两端分别成形有凹口41且配合凹口41安装有立柱，立柱上固定有与凹口41配合的滑行梁11；滑行梁11端部固定有防止挡土板滑出滑行梁11的墩块13；所述凹口41通过抱紧装置将挡土板与滑行梁11相连。
进一步的改进，所述抱紧装置为C型锁扣5，C型锁扣5上成形有螺栓孔洞51；紧固螺栓6穿过螺栓孔洞51将C型锁扣5抱紧固定在滑行梁11上。
进一步的改进，所述立柱顶部成形有放置种植土7内嵌槽14；种植土7内播种有绿化植物，所述绿化植物包括紫藤、丁香和红叶小壁。
进一步的改进，所述立柱底部固定有趾板，趾板与立柱间固定有扶肋；扶肋处于立柱迎土侧；所述立柱两侧均固定有三道滑行梁11，且滑行梁11表面设置有用于监测滑移量的刻度条12。
进一步的改进，立柱为UHPFRC立柱1，趾板为UHPFRC趾板2，扶肋为UHPFRC扶肋3，挡土板为UHPFRC挡土板4；所述UHPFRC立柱1尺寸为长100～150cm×宽30～40cm×高200～250cm；所述UHPFRC趾板2尺寸为长30～40cm×宽30～40cm×高10～12cm；所述UHPFRC扶肋3厚度为10cm～15cm，高度为200～250cm，宽度同趾板2的宽度；
所述滑行梁11尺寸为长100～150cm×宽10～12cm×高10～12cm；所述墩块13为棱长12cm～15cm的正方体；所述内嵌槽14深度为30cm～50cm，四周壁厚5cm～8cm；
所述UHPFRC挡土板4为长200～300cm×高200～250cm×厚10～15cm；挡土板4上设置的凹口41与滑行梁11匹配，凹口41尺寸为宽10～12cm×高10～12cm×厚10～15cm。
进一步的改进，所述C型锁扣5尺寸为长10～12cm×宽10～12cm×厚4～6cm；述C型锁扣5上设置有4～6个直径为3.5cm～4.0cm的螺栓孔洞51；所述紧固螺栓6为高强螺栓，直径为3.5cm～4.0cm。
进一步的改进，所述UHPFRC立柱1、UHPFRC趾板2、UHPFRC扶肋3、滑行梁11、墩块13、UHPFRC挡土板4及C型锁扣5均采用UHPFRC材料预制而成。
进一步的改进，所述UHPFRC材料为超高性能纤维增强混凝土，UHPFRC材料的组成和配合比如下：水泥380～400kg/m3；硅粉30～45kg/m3；粉煤灰160～180kg/m3；石子900～1000kg/m3；砂石700～800kg/m3；高效减水剂12～15kg/m3；钢纤维40～60kg/m3；水120～130kg/m3；所述硅粉粒径为1nm～180nm；所述粉煤灰粒径为1nm～4nm；所述钢纤维直径范围为0.10mm～0.25mm，长度范围为10mm～16mm。
一种可无级让压装配式挡土墙支护体系的施工方法，包括如下步骤：
步骤一：根据实际工程计算确定无级让压UHPFRC装配式挡土墙支护体系的设计参数，预浇筑UHPFRC立柱1、UHPFRC挡土板4和C型锁扣5；
步骤二、清理和整平场地，在设计标高处吊装UHPFRC立柱1；
步骤三、将UHPFRC挡土板4与UHPFRC立柱1拼接，UHPFRC挡土板4一端的凹口41与滑行梁11匹配对接，并使挡土板底部紧贴地面；
步骤四、在UHPFRC挡土板4另一端吊装另一个UHPFRC立柱1，使UHPFRC挡土板4另一侧凹口41与滑行梁11匹配对接；
步骤五、用紧固螺栓6穿过螺栓51将C型锁扣5固定在滑行梁11上，固定UHPFRC挡土板4，当土体吸水体积膨胀后，通过任意调整C型锁扣5的位置使得支护体系实现体积的无级增加，实现支护体系的无级让压，提高支护体系的稳定性与安全性；
步骤六、重复上述步骤二至五，完成无级让压UHPFRC装配式挡土墙支护体系的施工。
进一步的改进，还包括步骤七：可无级让压装配式挡土墙支护体系施工完成后，在内嵌槽14内喷播种植土7，种植土7内播种适应性强的绿化植物；所述绿化植物包括紫藤、丁香和红叶小壁。
本发明的技术效果在于：
1、本支护体系构件采用掺入钢纤维的超高性能纤维增强混凝土(UHPFRC)预制而成，UHPFRC是一种具有高强度、高韧性和高耐久性的混凝土材料，钢纤维的掺入更使得材料具有较好的延性和抗裂能力；使用UHPFRC材料既可以降低混凝土用量减轻结构自重，又可提高支护体系的长期性能和降低全生命周期内的造价，符合建筑业朝着低碳、节能、环保及可持续方向发展理念的要求。
2、挡土板的凹口与滑行梁互相咬合，再利用紧固螺栓穿过孔洞将C型锁扣固定在滑行梁上，以此顶住挡土板，当膨胀土吸水膨胀导致挡土板受到较大的侧向土压力时，根据实际工况调整C型锁扣的位置使得支护体系实现无级让压，可吸收冲击能量和防止过载，能有效提升支护体系的稳定性及安全性。
3、本支护体系的构件均为预制构件，所选规格一致，可批量生产减少模具费用，并且具有高耐久性，可重复利用、节约资源和降低造价，使支护更具有经济性；且通过设置扶肋和趾板防止体系倾覆和折断，提升了支护体系的整体刚度、抵抗变形能力及稳定性。
4、预制构件拼装过程中噪音低、扬尘少、不需要太多人工，减少了对周边环境的影响；同时在立柱顶部内嵌槽内播种种植土，种植绿化植物，实现生态支护体系结构。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1为本发明可无级让压装配式挡土墙支护体系的结构示意图；
图2为本发明可无级让压装配式挡土墙支护体系的俯视图；
图3为本发明可无级让压装配式挡土墙支护体系UHPFRC立柱的结构示意图；
图4为本发明可无级让压装配式挡土墙支护体系UHPFRC挡土板的结构示意图；
图5为本发明可无级让压装配式挡土墙支护体系C型锁扣的结构示意图；
图6为本发明可无级让压装配式挡土墙支护体系C型锁扣与紧固螺栓连接的正视图；
其中，1为UHPFRC立柱、11为滑行梁、12为刻度条、13为墩块、14为内嵌槽、2为UHPFRC趾板、3为UHPFRC扶肋、4为UHPFRC挡土板、41为凹口、5为C型锁扣、51为螺栓孔洞、6为紧固螺栓、7为种植土。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1-6所示，本发明提供了一种可无级让压装配式挡土墙支护体系，包括UHPFRC立柱1、UHPFRC挡土板4、C型锁扣5、紧固螺栓6以及种植土7；其中UHPFRC立柱1上设置了UHPFRC趾板2、UHPFRC扶肋3、滑行梁11、墩块13、内嵌槽14；UHPFRC趾板2、UHPFRC扶肋3设置于UHPFRC立柱1迎土侧；滑行梁11设置于UHPFRC立柱1的两侧，每侧设置三道滑行梁11，且滑行梁11表面设置有用于监测滑移量的刻度条12；墩块13设置于滑行梁11的末端，用于防止UHPFRC挡土板4的滑出；内嵌槽14设置于UHPFRC立柱1的顶部，用于播种种植土7；UHPFRC挡土板4上设置有能与滑行梁11匹配对接的凹口41，紧固螺栓6穿过C型锁扣5上的孔洞5将C型锁扣5固定在滑行梁11上，以此固定UHPFRC挡土板4。
在本实施例中，所述UHPFRC立柱1尺寸为长100cm×宽30cm×高200cm；所述UHPFRC趾板2尺寸为长30cm×宽30cm×高10cm；所述UHPFRC扶肋3厚度为10cm，高度为200cm，宽度同趾板2的宽度。
在本实施例中，所述滑行梁11尺寸长100cm×宽10cm×高10cm；所述墩块13为棱长12cm的正方体；所述内嵌槽14其深度为30cm，四周壁厚5cm。
在本实施例中，所述UHPFRC挡土板4为长200cm×高200cm×厚10cm；挡土板4上设置的凹口41与滑行梁11匹配，凹口41尺寸为宽10cm×高10cm×厚10cm。
在本实施例中，所述C型锁扣5表面长10cm×宽10cm×厚4cm。
在本实施例中，所述C型锁扣5上设置有4个直径为3.5cm的螺栓孔洞51。
在本实施例中，所述紧固螺栓6为直径为3.5cm的高强螺栓。
在本实施例中，所述UHPFRC立柱1、UHPFRC趾板2、UHPFRC扶肋3、滑行梁11、墩块13、UHPFRC挡土板4及C型锁扣5均采用UHPFRC材料预制而成。
在本实施例中，所述UHPFRC材料为超高性能纤维增强混凝土，其组成和配合比如下：水泥390kg/m3；硅粉35kg/m3；粉煤灰160kg/m3；石子900kg/m3；砂石800kg/m3；高效减水剂12kg/m3；钢纤维50kg/m3；水125kg/m3。
在本实施例中，所述硅粉主要粒径为1nm～160nm；所述粉煤灰主要粒径为1nm～4nm。
在本实施例中，所述钢纤维直径范围为0.10mm～0.25mm，长度范围为10mm～16mm。
在本实施例中，所述内嵌槽14内喷播有种植土7，种植土7内播种有红叶小壁绿化植物。
在本实施例中，所述无级让压是在滑行梁11上通过滑动来任意调整C型锁扣5的位置，使UHPFRC挡土板4后移，从而增大填方土体或边坡一侧土体的体积，实现无级让压。
如图1-6所示，本发明提供了一种可无级让压装配式挡土墙支护体系的施工方法，包括如下步骤：
步骤1：根据实际工程计算确定无级让压UHPFRC装配式挡土墙支护体系的设计参数，先浇筑UHPFRC立柱1，然后浇筑UHPFRC挡土板4和C型锁扣5；
步骤2：清理和整平场地，在设计标高处吊装UHPFRC立柱1；
步骤3：将UHPFRC挡土板4与UHPFRC立柱1拼接，UHPFRC挡土板4一端的凹口41与滑行梁11匹配对接，并使挡土板底部紧贴地面；
步骤4：再在UHPFRC挡土板4另一端吊装UHPFRC立柱1，使UHPFRC挡土板4另一侧凹口41与滑行梁11匹配对接；
步骤5：最后用紧固螺栓6穿过孔洞51将C型锁扣5固定在滑行梁11上，以此固定UHPFRC挡土板4，当土体吸水体积膨胀后，可通过任意调整C型锁扣5的位置使得支护体系实现体积的无级增加，从而实现支护体系的无级让压，提高支护体系的稳定性与安全性；
步骤6：重复上述步骤2-5，完成无级让压UHPFRC装配式挡土墙支护体系的施工；
步骤7：可无级让压装配式挡土墙支护体系施工完成后，在内嵌槽14内喷播种植土7，种植土7内播种适应性强的红叶小壁绿化植物。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但并不仅仅限于说明书和实施方案中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种可无级让压装配式挡土墙支护体系，包括挡土板，其特征在于，所述挡土板左右两端分别成形有凹口(41)且配合凹口(41)安装有立柱，立柱上固定有与凹口(41)配合的滑行梁(11)；滑行梁(11)端部固定有防止挡土板滑出滑行梁(11)的墩块(13)；所述凹口(41)通过抱紧装置将挡土板与滑行梁(11)相连。
2.如权利要求1所述的可无级让压装配式挡土墙支护体系，其特征在于，所述抱紧装置为C型锁扣(5)，C型锁扣(5)上成形有螺栓孔洞(51)；紧固螺栓(6)穿过螺栓孔洞(51)将C型锁扣(5)抱紧固定在滑行梁(11)上。
3.如权利要求1所述的可无级让压装配式挡土墙支护体系，其特征在于，所述立柱顶部成形有放置种植土(7)内嵌槽(14)；种植土(7)内播种有绿化植物，所述绿化植物包括紫藤、丁香和红叶小壁。
4.如权利要求1所述的可无级让压装配式挡土墙支护体系，其特征在于，所述立柱底部固定有趾板，趾板与立柱间固定有扶肋；扶肋处于立柱迎土侧；所述立柱两侧均固定有三道滑行梁(11)，且滑行梁(11)表面设置有用于监测滑移量的刻度条(12)。
5.如权利要求4所述的可无级让压装配式挡土墙支护体系，其特征在于，立柱为UHPFRC立柱(1)，趾板为UHPFRC趾板(2)，扶肋为UHPFRC扶肋(3)，挡土板为UHPFRC挡土板(4)；所述UHPFRC立柱(1)尺寸为长100～150cm×宽30～40cm×高200～250cm；所述UHPFRC趾板(2)尺寸为长30～40cm×宽30～40cm×高10～12cm；所述UHPFRC扶肋(3)厚度为10cm～15cm，高度为200～250cm，宽度同趾板(2)的宽度；
所述滑行梁(11)尺寸为长100～150cm×宽10～12cm×高10～12cm；所述墩块(13)为棱长12cm～15cm的正方体；所述内嵌槽(14)深度为30cm～50cm，四周壁厚5cm～8cm；
所述UHPFRC挡土板(4)为长200～300cm×高200～250cm×厚10～15cm；挡土板(4)上设置的凹口(41)与滑行梁(11)匹配，凹口(41)尺寸为宽10～12cm×高10～12cm×厚10～15cm。
6.如权利要求4所述的可无级让压装配式挡土墙支护体系，其特征在于，所述C型锁扣(5)尺寸为长10～12cm×宽10～12cm×厚4～6cm；述C型锁扣(5)上设置有4～6个直径为3.5cm～4.0cm的螺栓孔洞(51)；所述紧固螺栓(6)为高强螺栓，直径为3.5cm～4.0cm。
7.如权利要求4所述的可无级让压装配式挡土墙支护体系，其特征在于，所述UHPFRC立柱(1)、UHPFRC趾板(2)、UHPFRC扶肋(3)、滑行梁(11)、墩块(13)、UHPFRC挡土板(4)及C型锁扣(5)均采用UHPFRC材料预制而成。
8.根据权利要求7所述的一种可无级让压装配式挡土墙支护体系，其特征在于，所述UHPFRC材料为超高性能纤维增强混凝土，UHPFRC材料的组成和配合比如下：水泥380～400kg/m3；硅粉30～45kg/m3；粉煤灰160～180kg/m3；石子900～1000kg/m3；砂石700～800kg/m3；高效减水剂12～15kg/m3；钢纤维40～60kg/m3；水120～130kg/m3；所述硅粉粒径为1nm～180nm；所述粉煤灰粒径为1nm～4nm；所述钢纤维直径范围为0.10mm～0.25mm，长度范围为10mm～16mm。
9.一种可无级让压装配式挡土墙支护体系的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：根据实际工程计算确定无级让压UHPFRC装配式挡土墙支护体系的设计参数，预浇筑UHPFRC立柱(1)、UHPFRC挡土板(4)和C型锁扣(5)；
步骤二、清理和整平场地，在设计标高处吊装UHPFRC立柱(1)；
步骤三、将UHPFRC挡土板(4)与UHPFRC立柱(1)拼接，UHPFRC挡土板(4)一端的凹口(41)与滑行梁(11)匹配对接，并使挡土板底部紧贴地面；
步骤四、在UHPFRC挡土板(4)另一端吊装另一个UHPFRC立柱(1)，使UHPFRC挡土板(4)另一侧凹口(41)与滑行梁(11)匹配对接；
步骤五、用紧固螺栓(6)穿过螺栓(51)将C型锁扣(5)固定在滑行梁(11)上，固定UHPFRC挡土板(4)，当土体吸水体积膨胀后，通过任意调整C型锁扣(5)的位置使得支护体系实现体积的无级增加，实现支护体系的无级让压，提高支护体系的稳定性与安全性；
步骤六、重复上述步骤二至五，完成无级让压UHPFRC装配式挡土墙支护体系的施工。
10.如权利要求9所述的可无级让压装配式挡土墙支护体系的施工方法，其特征在于，还包括步骤七：可无级让压装配式挡土墙支护体系施工完成后，在内嵌槽(14)内喷播种植土(7)，种植土(7)内播种适应性强的绿化植物；所述绿化植物包括紫藤、丁香和红叶小壁。
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