CN112177037A - 一种加筋固化土挡土墙结构及其施工方法 - Google Patents

一种加筋固化土挡土墙结构及其施工方法 Download PDF

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Abstract

一种加筋固化土挡土墙结构及其施工方法其结构是由高强度土工格栅和固化土相结合构成的一种具有类钢筋混凝土结构受力特性的新型边坡支挡结构，其施工方法是一种将机拌法和现拌法相结合的现场成型施工方法。与同类施工方法比，本发明提供的一种加筋固化土挡土墙结构及其施工方法可部分取代高陡边坡的浆砌片石挡土墙，具有施工速度快、施工质量易于控制、工程造价低等优势。

Description

一种加筋固化土挡土墙结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及到一种加筋固化土挡土墙，特别是涉及到一种加筋固化土挡土墙结构的施工方法。
背景技术
浆砌片石挡土墙是一直是我国公路路堑边坡及建筑开挖边坡最为常用的边坡坡脚的支挡结构。但近年来，随着国家对环境保护的日益重视及劳动力工资的大幅提高，依靠砂石材料和人工施工的浆砌片石挡土墙，不但因建设成本大为增高应用范围受到了限制，有时还因为施工速度慢而难以被业主采用，此外，浆砌片石挡土墙的修筑施工还存在安全风险较大的缺陷。在高陡开挖边坡的加固工程实践中，经济性差的锚杆或锚索与钢筋混凝土搅拌桩复合结构应用正变得越来越广泛，但工程实践中，有时也存在因无锚固条件而无法使用锚杆或锚索的情况，这时，只能用经济性更差的钢筋混凝土挡土墙。土工格栅加筋土挡土墙具有施工速度快，成本低的优势，目前在缓倾斜开挖边坡的加固及陡立的填筑边坡加固中已得到较为广泛的应用，但由于其自身抗剪强度远低于浆砌片石挡土墙，还不能取代浆砌片石挡土墙，土工格栅加筋土挡土墙的应用范围因此受到了限制。
综上所述，我国边坡工程实践急需找到一种不但可取代浆砌片石挡土墙，而且具有经济性好、施工简便且速度快的优势的新型挡土墙结构及其施工方法。
发明内容
本发明拟将土工格栅加筋土挡土墙具备的施工速度快、成本低的优势和钢筋混凝土挡土墙结构具备的高抗剪强度优势结合：首先，通过选用高强度土工格栅与固化土材料以形成一种具有比常规土工格栅加筋土具有更高抗剪强度的加筋固化土挡土墙；其次，参照钢筋混凝土挡土墙结构的受力方式，以高强度土工格栅代替墙体结构中的钢筋来承担结构的拉应力、以固化土代替混凝土来来承担结构的压应力，研究开发出一种具有类钢筋混凝土结构受力特性的新型加筋固化土挡土墙结构，为高陡开挖边坡提供一种施工简便、快速且成本的新型边坡支挡结构及其施工方法。
具体来说，本发明主要通过如下措施来实现高陡边坡挡土墙的高强度及快速、低成本施工：
(1)本发明拟参照钢筋混凝土挡土墙结构形成一种加筋固化土挡土墙结构，以极限抗拉强度大于100kN/m的土工格栅代替钢筋混凝土墙体结构中的钢筋来承担拉应力、以2d无侧限抗压强度大于800kPa的固化土代替钢筋混凝土墙体结构中的混凝土来来承担压应力，使得该结构具备更高的抗剪强度，达到部分取代高陡边坡的常规挡土墙的目的；
(2)本发明拟采用P.O 42.5的水泥固体重量掺配比大于15％的及开挖土料作为固化土的固化土料，再将掺配好的固化土料加上适量水，用机拌或挖掘机现拌均匀后，回填到开挖槽及格栅层中，经拍实以便形成固化加筋土墙体。由于该墙体的主要材料为开挖土料，土料成本很低，加之，仅连接部位采用机拌，主体大部分采用经济性好的挖掘机现场拌和回填拍实成型方法，使得本发明提供的施工方法比同类方法具有快速又经济的优势；
(3)本发明拟改变将传统土工格栅加筋土结构按水平方向铺设土工格栅的结构形式改为按近垂直方向铺设土工格栅的新型结构形式，从而大大增加本发明提供的一种加筋固化土挡土墙结构具有更好的抗剪性能和整体稳定性；本发明还通过充分利用小网孔玻璃纤维土工格栅具备的部分拦挡作用，采用架立的玻璃纤维土工格栅来代替各分层的施工支模，结合固化土的流动性通过挖机拍实成型，实现降低施工成本的目的。
总之，本发明提供的一种加筋固化土挡土墙结构及其施工方法可部分取代高陡边坡的浆砌片石挡土墙，具有施工速度快、施工质量易于控制、工程造价低等优势。
附图说明
图1是一种加筋固化土挡土墙结构的示意图。
具体实施方式
本发明提出的一种加筋固化土挡土墙结构及其施工方法其结构是一种以极限抗拉强度大于100kN/m的土工格栅代替钢筋混凝土墙体结构中的钢筋来承担拉应力、以2d无侧限抗压强度大于800kPa的固化土代替钢筋混凝土墙体结构中的混凝土来承担压应力并将按水平方向铺设土工格栅的传统土工格栅加筋土结构改为按近垂直方向铺设土工格栅的新型结构，其施工方法具有如下的步骤特征：
1)按设计要求将挡土墙施工位置开挖至相应的尺寸；
2)进行机拌固化土和现场拌和固化土的试验，采用P.O 42.5水泥，以15％的水泥重量掺配比，取重量掺配比为85％的开挖土料，控制水灰比，进行初次试掺配比试验，分别采用搅拌机进行机拌和采用挖掘机进行现拌，拌和均匀后，养护2d测定固化土的无侧限抗压强度，机拌固化土以2d无侧限抗压强度达到1MPa为合格标准，现拌以固化土以2d无侧限抗压强度达到0.8MPa为合格标准，分别确定机拌和现拌固化土的施工掺配比，如果2d无侧限抗压强度小于合格标准，则需加大水泥掺量继续进行机拌改性土试验，直至得到各自的施工掺配比；
3)根据试验求得的施工掺配比进行机拌固化土作业，将拌和好的机拌固化土摊铺在开挖槽的底部，厚度为50cm，这就形成了挡土墙基底垫层1；
4)将拟建挡土墙按3m开挖高度作为一个施工分层、按5m长度划分为一个施工段进行分层分段施工；
5)第一个施工分层的第一个施工段的施工步骤如下：
①按设计长度制备4根Φ20的横向架立螺纹钢筋，按挡土墙设计宽度的米数值除以0.5m所得到的整数值的两倍值计算加筋固化土的层数，并按计算所得的层数制作数根长度为5.5m的Φ8纵向土工格栅连接钢筋4；
②将4根架立筋按3m高、5.5m宽的间距通过支模按平行开挖面倾向方向水平排布在施工段的4个角点部位，并且，将2根上层架立筋11的端部紧靠分层顶部的开挖面、2根下层架立筋3的端部紧靠分层底部开挖面；
③将幅宽6m、极限抗拉强度100kN/m的玻璃纤维土工格栅裁剪成7m长的小段；
④取一小段玻璃纤维土工格栅15，将一根纵向土工格栅连接钢筋4从玻璃纤维土工格栅15的端部20cm处按平行裁剪方向每隔10cm间距上下穿入玻璃纤维土工格栅，两端多余的25cm折在端部，并将穿好玻璃纤维土工格栅的纵向土工格栅连接钢筋4用绑扎钢丝14固定在2根上层架立筋11之上，并保持在距下部开挖壁20cm的部位；
⑤取2根纵向玻璃纤维土工格栅连接钢筋4用绑扎钢丝14固定在2根下层架立筋3之上，并且将一根固定在距下部开挖壁20cm的部位、将另一根纵向土工格栅连接钢筋4固定在第一根纵向土工格栅连接钢筋4距离50cm的部位；
⑥首先，将固定在纵向土工格栅连接钢筋上的玻璃纤维土工格栅15小段的另一端，从下方穿过下层已固定在架立筋3之上的2根纵向土工格栅连接钢筋4；然后，在玻璃纤维土工格栅的端部20cm处按平行裁剪方向取一根纵向土工格栅连接钢筋4每隔10cm间距上下穿入玻璃纤维土工格栅，两端多余的25cm折在端部；最后，拉直玻璃纤维土工格栅，同时将穿好玻璃纤维土工格栅的纵向土工格栅连接钢筋4，用绑扎钢丝14固定在2根上层架立筋11之上，并保持与第一根纵向土工格栅连接钢筋4距离50cm的部位；
⑦按试验得到的施工掺配比进行固化土料的机拌作业，并将拌好的固化土浆倒入玻璃纤维土工格栅围成的2层空格的底部，直至达到20cm高度，这就形成了该部位的底层固化土连接层2；
⑧用挖掘机装载2～4子碎石先后倒入玻璃纤维土工格栅分隔出的2层空格的底部固化土连接层2之上，直至达到20cm高度，这就形成了该部位的下层排水层6；
⑨用挖掘机装载2～4子碎石倒入玻璃纤维土工格栅分隔出的最里边的第1层20cm的层厚范围，至高度达到50cm，接着按试验得到的施工掺配比用挖掘机进行固化土料的现拌，并将拌好的固化土浆倒入玻璃纤维土工格栅围成的第2层50cm层厚范围的下层排水层6之上，至高度达到50cm，再用挖掘机在玻璃纤维土工格栅外侧将固化土拍实；
⑩重复步骤⑨，进行填筑作业直至达到顶部，这就形成了侧向排水层5、第一层加筋固化土层7；
Figure BDA0002117593420000061
重复步骤④～⑥，完成第二层、第三层玻璃纤维土工格栅的安装，然后重复步骤⑦、⑧、⑨，完成第二层、第三层加筋固化土层7的施工及其该部位的底层固化土连接层2和下层排水层6的施工；
Figure BDA0002117593420000062
重复步骤
Figure BDA0002117593420000063
直至完成所有的加筋固化土层7的施工；
Figure BDA0002117593420000071
重复步骤⑦、⑧完成在外层的底层固化土连接层2和下层排水层6的施工，这就形成了加筋固化土挡土墙部位的底层固化土连接层2和下层排水层6的全部施工；
Figure BDA0002117593420000072
在最外一层玻璃纤维土工格栅中倒入配置好的植生土，并用挖掘机在表面拍实，这就完成了植生层8，并完成了第一分层第一段的全部施工作业；
6)重复步骤5)中的所有工作，完成整个分层各分段加筋固化土挡土墙的施工；
7)在加筋固化土挡土墙墙体底部的外边用机拌固化土现浇一层20cm的固化土层至架立钢筋3的端部，这就形成了排水沟部位的底层固化土连接层2，并通过在其上的端部现浇0.5*0.5m的边沟外侧槽壁9，以形成加筋固化土挡土墙的分层底部排水沟；
8)在加筋固化土挡土墙分层顶部用机拌混凝土铺设一层20cm厚的固化土浆，采用挖掘机拍实，这就形成了加筋固化土挡土墙顶部的固化土连接层10；
9)对于只有一个分层的加筋固化土挡土墙，在上层开挖边坡坡脚部位，现浇两个0.5*0.5m的边沟槽壁13，这就形成了加筋固化土挡土墙的分层顶部排水沟，修好上部边沟12；
10)对于有多个分层的加筋固化土挡土墙，按步骤5)～8)完成所有分层的加筋固化土挡土墙施工后，再按步骤9)完成全部工程施工。

Claims (1)

1.本发明提出的一种加筋固化土挡土墙结构及其施工方法其结构是一种以极限抗拉强度大于100kN/m的土工格栅代替钢筋混凝土墙体结构中的钢筋来承担拉应力、以2d无侧限抗压强度大于800kPa的固化土代替钢筋混凝土墙体结构中的混凝土来承担压应力并将按水平方向铺设土工格栅的传统土工格栅加筋土结构改为按近垂直方向铺设土工格栅的新型结构，其施工方法具有如下的步骤特征：
1)按设计要求将挡土墙施工位置开挖至相应的尺寸；
2)进行机拌固化土和现场拌和固化土的试验，采用P.O42.5水泥，以15％的水泥重量掺配比，取重量掺配比为85％的开挖土料，控制水灰比，进行初次试掺配比试验，分别采用搅拌机进行机拌和采用挖掘机进行现拌，拌和均匀后，养护2d测定固化土的无侧限抗压强度，机拌固化土以2d无侧限抗压强度达到1MPa为合格标准，现拌以固化土以2d无侧限抗压强度达到0.8MPa为合格标准，分别确定机拌和现拌固化土的施工掺配比，如果2d无侧限抗压强度小于合格标准，则需加大水泥掺量继续进行机拌改性土试验，直至得到各自的施工掺配比；
3)根据试验求得的施工掺配比进行机拌固化土作业，将拌和好的机拌固化土摊铺在开挖槽的底部，厚度为50cm，这就形成了挡土墙基底垫层(1)；
4)将拟建挡土墙按3m开挖高度作为一个施工分层、按5m长度划分为一个施工段进行分层分段施工；
5)第一个施工分层的第一个施工段的施工步骤如下：
①按设计长度制备4根Φ20的横向架立螺纹钢筋，按挡土墙设计宽度的米数值除以0.5m所得到的整数值的两倍值计算加筋固化土的层数，并按计算所得的层数制作数根长度为5.5m的Φ8纵向土工格栅连接钢筋(4)；
②将4根架立筋按3m高、5.5m宽的间距通过支模按平行开挖面倾向方向水平排布在施工段的4个角点部位，并且，将2根上层架立筋(11)的端部紧靠分层顶部的开挖面、2根下层架立筋(3)的端部紧靠分层底部开挖面；
③将幅宽6m、极限抗拉强度100kN/m的玻璃纤维土工格栅裁剪成7m长的小段；
④取一小段玻璃纤维土工格栅(15)，将一根纵向土工格栅连接钢筋(4)从玻璃纤维土工格栅(15)的端部20cm处按平行裁剪方向每隔10cm间距上下穿入玻璃纤维土工格栅，两端多余的25cm折在端部，并将穿好玻璃纤维土工格栅的纵向土工格栅连接钢筋(4)用绑扎钢丝(14)固定在2根上层架立筋(11)之上，并保持在距下部开挖壁20cm的部位；
⑤取2根纵向玻璃纤维土工格栅连接钢筋(4)用绑扎钢丝(14)固定在2根下层架立筋(3)之上，并且将一根固定在距下部开挖壁20cm的部位、将另一根纵向土工格栅连接钢筋(4)固定在距第一根纵向土工格栅连接钢筋(4)50cm的部位；
⑥首先，将固定在纵向土工格栅连接钢筋上的玻璃纤维土工格栅(15)小段的另一端，从下方穿过下层已固定在架立筋(3)之上的2根纵向土工格栅连接钢筋(4)；然后，在玻璃纤维土工格栅的端部20cm处按平行裁剪方向取一根纵向土工格栅连接钢筋(4)每隔10cm间距上下穿入玻璃纤维土工格栅，两端多余的25cm折在端部；最后，拉直玻璃纤维土工格栅，同时将穿好玻璃纤维土工格栅的纵向土工格栅连接钢筋(4)，用绑扎钢丝(14)固定在2根上层架立筋(11)之上，并保持在距离第一根纵向土工格栅连接钢筋(4)50cm的部位；
⑦按试验得到的施工掺配比进行固化土料的机拌作业，并将拌好的固化土浆倒入玻璃纤维土工格栅围成的2层空格的底部，直至达到20cm高度，这就形成了该部位的底层固化土连接层(2)；
⑧用挖掘机装载2～4子碎石先后倒入玻璃纤维土工格栅分隔出的2层空格的底部固化土连接层(2)之上，直至达到20cm高度，这就形成了该部位的下层排水层(6)；
⑨用挖掘机装载2～4子碎石倒入玻璃纤维土工格栅分隔出的最里边的第1层20cm的层厚范围，至高度达到50cm，接着按试验得到的施工掺配比用挖掘机进行固化土料的现拌，并将拌好的固化土浆倒入玻璃纤维土工格栅围成的第2层50cm层厚范围的下层排水层(6)之上，至高度达到50cm，再用挖掘机在玻璃纤维土工格栅外侧将固化土拍实；
⑩重复步骤⑨，进行填筑作业直至达到顶部，这就形成了侧向排水层(5)、第一层加筋固化土层(7)；
Figure FDA0002117593410000041
重复步骤④～⑥，完成第二层、第三层玻璃纤维土工格栅的安装，然后重复步骤⑦、⑧、⑨，完成第二层、第三层加筋固化土层(7)的施工及其该部位的底层固化土连接层(2)和下层排水层(6)的施工；
Figure FDA0002117593410000042
重复步骤
Figure FDA0002117593410000043
直至完成所有的加筋固化土层(7)的施工；
Figure FDA0002117593410000044
重复步骤⑦、⑧完成在外层的底层固化土连接层(2)和下层排水层(6)的施工，这就形成了加筋固化土挡土墙部位的底层固化土连接层(2)和下层排水层(6)的全部施工；
Figure FDA0002117593410000045
在最外一层玻璃纤维土工格栅中倒入配置好的植生土，并用挖掘机在表面拍实，这就完成了植生层(8)，并完成了第一分层第一段的全部施工作业；
6)重复步骤5)中的所有工作，完成整个分层各分段加筋固化土挡土墙的施工；
7)在加筋固化土挡土墙墙体底部的外边用机拌固化土现浇一层20cm的固化土层至架立钢筋(3)的端部，这就形成了排水沟部位的底层固化土连接层(2)，并通过在其上的端部现浇0.5*0.5m的边沟外侧槽壁(9)，以形成加筋固化土挡土墙的分层底部排水沟；
8)在加筋固化土挡土墙分层顶部用机拌混凝土铺设一层20cm厚的固化土浆，采用挖掘机拍实，这就形成了加筋固化土挡土墙顶部的固化土连接层(10)；
9)对于只有一个分层的加筋固化土挡土墙，在上层开挖边坡坡脚部位，现浇两个0.5*0.5m的边沟槽壁(13)，这就形成了加筋固化土挡土墙的分层顶部排水沟，修好上部边沟(12)；
10)对于有多个分层的加筋固化土挡土墙，按步骤5)～8)完成所有分层的加筋固化土挡土墙施工后，再按步骤9)完成全部工程施工。
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