CN113389220A - 岩质边坡非开挖路肩挡土墙及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩质边坡非开挖路肩挡土墙及其施工方法，涉及路基工程设计及其施工技术领域，解决现有设计需要开挖挡土墙基础，存在安全性差、造价高、工期长的问题。本发明采用的技术方案是：岩质边坡非开挖路肩挡土墙，倾斜锚杆的下段锚固于岩质边坡内，倾斜锚杆的上段位于岩质边坡外并通过预制钢筋砼板进行反拉固定，预制钢筋砼板的上部为挡土墙现浇砼，挡土墙现浇砼的墙背与岩质边坡之间为回填料，挡土墙现浇砼与岩质边坡之间设置水平锚杆。预制钢筋砼板直接对挡土墙现浇砼和回填料起到承载作用，无需大量开挖挡土墙基础。本发明充分利用倾斜锚杆的抗剪能力及岩体自身力学性能，对岩质陡坡地段岩体扰动小，适用于岩质陡坡挡土墙的设计。

Description

岩质边坡非开挖路肩挡土墙及其施工方法

技术领域

本发明涉及路基工程设计及其施工技术领域，具体是一种岩质边坡非开挖路肩挡土墙及其施工方法。

背景技术

交通路线经过悬崖陡壁时，可采取开挖边坡形成路基，也可采取半挖半填或完全设置挡土墙，墙背回填土石渣形成公路路基。高边坡支护方式有重力式挡墙、锚杆挡墙和加筋土挡墙等。

授权公告号为CN 204435412 U的专利公开了一种锚索桩基托梁挡土墙组合支挡装置，包括前排钢筋混凝土桩和后排钢筋混凝土桩，前排钢筋混凝土桩和后排钢筋混凝土桩上部安装钢筋混凝土托梁，钢筋混凝土托梁的上部安装挡土墙，钢筋混凝土托梁的前侧连接预应力锚索。该设计需要在边坡开挖前排钢筋混凝土桩和后排钢筋混凝土桩桩基，施工时存在一定安全隐患，而且工程造价较高、施工工期长、施工工艺复杂。

公布号为CN 106498977 A的专利公开了一种挑梁式挡土墙结构，岩体和挡土墙之间为回填区，回填区及挡土墙顶部修建公路，挡土墙的基座部与岩体之间通过锚杆或者锚索或者两者的组合进行连接，挡土墙的顶部向外侧悬伸形成挑梁，挡土墙与挑梁为浇筑在一起的混凝土结构。该结构需要分台阶竖直开挖挡土墙基础，且开挖高度较大，施工时易产生岩质崩塌或岩质滑坡，施工时存在极大的安全隐患。

公布号为CN 103526773 A的专利公开了一种悬臂式垂向锚杆复合挡土墙，边坡坡面的末端设有挡墙，挡墙与基岩层沿同一竖直方向开有锚孔，锚孔内设有锚杆，锚杆与锚孔之间填充水泥砂浆。该挡土墙结构在挡墙顶部利用竖向锚杆施加预应力，提高了挡土墙的抗弯和整体性能，但需要开挖挡墙基础，挡墙基础开挖时易产生岩质崩塌或岩质滑坡，不适用于岩质陡坡地段。

公告号为CN 204456182 U的专利公开了一种竖向锚拉桩挡土墙，包括抗滑桩，抗滑桩下部嵌入坡底岩层或土层中形成嵌固段，相邻抗滑桩顶部用桩顶连梁连接在一起，相邻抗滑桩位于地面和顶部之间所在段用桩间挡土板连接并形成封闭的挡土结构。在每个抗滑桩顶部内侧设有形成力臂的牛腿，牛腿另一端设置竖向锚索，锚索下端锚入稳定岩层中形成锚索锚固段。竖向锚拉桩挡土墙采用抗滑桩及施加预应力的竖向锚索减小抗滑桩倾覆弯矩，减少对水平锚拉结构的依赖，但抗滑桩及预应力锚索工程造价相对较高，施工工期较长，施工工艺较复杂，同时抗滑桩施工存在较大安全隐患。

公布号为CN 102352632 A的专利公开了一种锚杆板桩组合结构，采用了锚杆、混凝土挡板和基础桩，提高了填方体与锚杆的摩擦连接能力，结合混凝土挡板和基础桩提高了高填方体支挡加固系统抗滑、抗倾覆能力，但工程造价相对较高，且基础桩施工时存在较大安全隐患，施工工艺较复杂，施工工期较长。

综上所述，对于坡度为50～75°的岩质陡坡，按照现有技术施工挡土墙，均需要开挖挡土墙基础，由于坡度大，基础开挖时易产生岩质崩塌或岩质滑坡。挡土墙基础施工对岩质陡坡扰动较大，造价高，危害施工安全，且不能充分利用岩质陡坡岩体力学性能。

发明内容

本发明首先提供一种岩质边坡非开挖路肩挡土墙，解决现有设计需要开挖挡土墙基础，存在安全性差、造价高、工期长的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：岩质边坡非开挖路肩挡土墙，包括倾斜锚杆、预制钢筋砼板、挡土墙现浇砼和水平锚杆，倾斜锚杆的下段锚固于岩质边坡内，倾斜锚杆的上段位于岩质边坡外，岩质边坡的坡面放置预制钢筋砼板，倾斜锚杆的上段贯穿预制钢筋砼板的通孔并紧固于预制钢筋砼板的外侧面，预制钢筋砼板的上部为挡土墙现浇砼，挡土墙现浇砼的墙背与岩质边坡之间为填方区，填方区内为回填料，挡土墙现浇砼与岩质边坡之间还设置水平锚杆。

进一步的是：倾斜锚杆和/或水平锚杆为预应力结构。

具体的：倾斜锚杆和水平锚杆均为自进式中空注浆锚杆，自进式中空注浆锚杆内均灌注水泥砂浆或细石砼。

进一步的是：倾斜锚杆和水平锚杆均按行列间隔布置，倾斜锚杆和水平锚杆在水平方向至少两行。

具体的：预制钢筋砼板预留穿设倾斜锚杆的通孔，预制钢筋砼板的通孔处设置钢垫板，倾斜锚杆贯穿钢垫板，倾斜锚杆的上段设置外螺纹并通过螺母紧固于钢垫板。

更具体的：相邻的预制钢筋砼板通过连接筋固定连接，连接筋连接于钢垫板或倾斜锚杆的上段。

具体的：每块预制钢筋砼板与同一高度的至少两根倾斜锚杆相连。

更具体的：岩质边坡的坡面设置三行倾斜锚杆，预制钢筋砼板长3.00m、高2.80m、厚0.20m，预制钢筋砼板在高度方向预留三个相互平行且直径为50mm的通孔；岩质边坡的坡度为50～75°，倾斜锚杆与水平面的夹角为25°；挡土墙现浇砼设置3～5行沿水平方向布置的水平锚杆，水平锚杆的行列间距均为3.00m。

本发明岩质边坡非开挖路肩挡土墙的有益效果是：倾斜锚杆下段锚固于岩体内，具有加固岩体的作用；倾斜锚杆上段与预制钢筋砼板相连，充分利用倾斜锚杆的抗剪能力以及岩体自身力学性能，对挡土墙现浇砼和回填料形成支撑，防止开挖挡土墙基础产生岩质崩塌及岩质滑坡，确保施工安全，降低工程造价，减少施工工期。岩质边坡非开挖路肩挡土墙形成组合式抗滑抗倾覆系统，路肩挡土墙高度可达到15～20m。

倾斜锚杆和水平锚杆均为自进式中空注浆锚杆，并灌注水泥砂浆或细石砼，提高抗弯强度。相邻的预制钢筋砼板通过连接筋固定连接，使预制钢筋砼板形成整体，避免倾倒。预制钢筋砼板与同一高度的至少两根倾斜锚杆相连，预制钢筋砼板可直接作为挡土墙现浇砼浇筑的底模，简化施工。

本发明还提供一种岩质边坡非开挖路肩挡土墙施工方法，同样解决现有设计需要开挖挡土墙基础，存在安全性差、造价高、工期长的问题。本发明采用的方法是：岩质边坡非开挖路肩挡土墙施工方法，在岩质边坡施工上述岩质边坡非开挖路肩挡土墙，包括下述步骤：

S1、生产预制钢筋砼板备用，预制钢筋砼板预留管穿的通孔；

S2、在岩质边坡施工倾斜锚杆；

S3、将预制钢筋砼板吊运至倾斜锚杆的外露位置，使倾斜锚杆的上端贯穿预制钢筋砼板的通孔，倾斜锚杆紧固于预制钢筋砼板的外侧面；

S4、以预制钢筋砼板作为底部支撑或底模搭设挡土墙模板，在挡土墙模板内浇筑挡土墙现浇砼，挡土墙现浇砼内预留用于穿设水平锚杆的水平孔；

S5、在挡土墙现浇砼的墙背与岩质边坡之间的区域进行回填；

S6、在挡土墙现浇砼的水平孔处施工水平锚杆。

具体的：步骤S2中的倾斜锚杆和步骤S6中的水平锚杆均为自进式中空注浆锚杆，先通过自进式中空注浆锚杆进行灌浆，使自进式中空注浆锚杆的下段与岩体固结，再在自进式中空注浆锚杆内灌注水泥砂浆或细石砼；步骤S3中，在倾斜锚杆的外露部分施加预应力，使预制钢筋砼板、倾斜锚杆和岩体紧密固结。

本发明岩质边坡非开挖路肩挡土墙施工方法的有益效果是：充分利用了岩质陡坡岩体自身力学性能，对岩质陡坡地段岩体扰动小，大量采用机械化作业，防止挡土墙基础开挖时产生岩质崩塌及岩质滑坡，确保施工安全，降低工程造价，缩短施工工期，施工工艺较简单，可实现流水化作业。

附图说明

图1是本发明岩质边坡非开挖路肩挡土墙实施例的示意图。

附图标记：倾斜锚杆1、预制钢筋砼板2、挡土墙现浇砼3、水平锚杆4、岩质边坡5、回填料6、钢垫板7。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明岩质边坡非开挖路肩挡土墙，适用于坡度为50～75°的岩质陡坡，包括倾斜锚杆1、预制钢筋砼板2、挡土墙现浇砼3和水平锚杆4，倾斜锚杆1的下段锚固于岩质边坡5内，倾斜锚杆1的上段位于岩质边坡5外。倾斜锚杆1与倾斜向下并锚固岩质边坡5的岩体内，例如倾斜锚杆1与水平面的夹角为25°，或者倾斜锚杆1与岩质边坡5相互垂直。倾斜锚杆1的长度和管径根据受力情况，以及岩质边坡5完整性程度、岩体力学性能等综合考虑，保证倾斜锚杆1能稳固地锚固于岩体内，并能承受上部的荷载，同时也要考虑便于施工。例如，倾斜锚杆1选用直径32mm的自进式中空注浆锚杆或砂浆锚杆，在破碎岩质陡坡地段，倾斜锚杆1嵌入岩体9.00m，外露3.00m；在较破碎、较完整岩质陡坡地段，倾斜锚杆1嵌入岩体6.00m，外露3.00m；在完整岩质陡坡地段，倾斜锚杆1嵌入岩体3.00m，外露3.00m。倾斜锚杆1嵌入岩体后，在倾斜锚杆1中灌入水泥浆，使倾斜锚杆1的下段锚固于岩质边坡5内。倾斜锚杆1灌浆后，可在倾斜锚杆1内灌注水泥砂浆或细石砼，使倾斜锚杆1内部充填水泥砂浆或细石砼，增加倾斜锚杆1的抗弯强度。本申请中，将水平方向定为行，竖向定为列。倾斜锚杆1至少一行，若挡土墙高度增加，可增加倾斜锚杆1的行数。倾斜锚杆1为两行或更多行时，最好按行列等间隔布置。例如，倾斜锚杆1设置三行，行列间距均为1.00m。

岩质边坡5的坡面放置预制钢筋砼板2，预制钢筋砼板2预留通孔，倾斜锚杆1露出岩质边坡5坡面的部分贯穿预制钢筋砼板2的通孔并紧固于预制钢筋砼板2的外侧面，预制钢筋砼板2的上部为挡土墙现浇砼3。预制钢筋砼板2用于固定反拉倾斜锚杆1，同时也对上部的挡土墙现浇砼3形成支撑。每块预制钢筋砼板2与至少两根倾斜锚杆1相连，以保证预制钢筋砼板2的稳固。例如，预制钢筋砼板2长3.00m、高2.80m、厚0.20m，预制钢筋砼板2在高度方向预留三个相互平行、等间距且直径为50mm的通孔，预制钢筋砼板2可在预制厂或其他场地预先生产，在浇筑前，可通过预埋PVC管或PE管等得到通孔。为了便于紧固倾斜锚杆1，倾斜锚杆1上段设置外螺纹，倾斜锚杆1可直接通过螺母进行紧固，或者预制钢筋砼板2外侧面的通孔处放置钢垫板7，钢垫板7上设置直径大于倾斜锚杆1的直径的通孔，倾斜锚杆1可通过螺母紧固在刚垫板上。例如，钢垫板7长0.20m、宽0.20m、厚0.00m。预制钢筋砼板2的长宽所在平面的方向可与岩质边坡5的倾斜方向垂直或一致。例如，参见图1，预制钢筋砼板2的长宽所在平面的方向可与岩质边坡5的倾斜方向垂直，此时预制钢筋砼板2可直接作为预制钢筋砼板2的浇筑底模。为了使预制钢筋砼板2形成一个整体，相邻的预制钢筋砼板2通过连接筋固定连接，连接筋包括水平向的连接筋，以及与岩质边坡5倾斜方向一致和斜角方向的连接筋，连接筋焊接于钢垫板7或倾斜锚杆1的上段。

预制钢筋砼板2的上部为挡土墙现浇砼3，挡土墙现浇砼3与预制钢筋砼板2最终形成给一个整体，并且倾斜锚杆1的上段、钢垫板7等均嵌入挡土墙现浇砼3内。倾斜锚杆1、预制钢筋砼板2和岩质边坡5共同承载预制钢筋砼板2，充分利用倾斜锚杆1的抗拉、抗弯性能。

挡土墙现浇砼3的墙背与岩质边坡5之间为填方区，填方区内为回填料6，挡土墙现浇砼3和回填料6形成路基结构。挡土墙现浇砼3与岩质边坡5之间还设置水平锚杆4。为了便于水平锚杆4的施工和安装，挡土墙现浇砼3在浇筑前预留穿设水平锚杆4的水平孔。倾斜锚杆1至少一行，例如挡土墙现浇砼3设置3～5行沿水平方向布置的水平锚杆4。水平锚杆4按行列间隔布置，水平锚杆4在水平方向至少两行，例如水平锚杆4的竖向间距3.00m、水平间距3.00m。水平锚杆4的结构、固定方式与倾斜锚杆1一致。水平锚杆4的一端锚固于岩体内，例如，在破碎岩质陡坡地段,竖向间距3.00m，水平锚杆4嵌入岩体不少于9.00m；在较破碎、较完整岩质陡坡地段，水平锚杆4嵌入岩体不小少6.00m；在完整岩质陡坡地段，水平锚杆4嵌入岩体不小少3.00m。水平锚杆4嵌入岩体后，按设计要求对水平锚杆4灌注水泥浆。

倾斜锚杆1最好为预应力结构，例如在钢垫板7外侧，利用螺母对于倾斜锚杆1施加预应力50kN，确保倾斜锚杆1、预制钢筋砼板2与岩质边坡5紧密固结。水平锚杆4可为预应力结构或非预应力结构。水平锚杆4灌浆后，也可以在水平锚杆4内灌注水泥砂浆或细石砼。水平锚杆4在挡土墙现浇砼3外侧可通过钢板配合螺母进行锁固。

本发明还提供一种岩质边坡非开挖路肩挡土墙施工方法，在岩质边坡5施工上述岩质边坡非开挖路肩挡土墙，包括下述步骤：

S1、生产预制钢筋砼板2备用，预制钢筋砼板2预留用于穿设倾斜锚杆1的通孔。

S2、在岩质边坡5施工倾斜锚杆1，包括钻孔并嵌入倾斜锚杆1，以及通过灌浆使倾斜锚杆1牢固地锚固于岩体内。此外，为了提高倾斜锚杆1的抗弯能力，灌浆完成后，还可以在倾斜锚杆1内灌注水泥砂浆或细石砼。

S3、将预制钢筋砼板2吊运至倾斜锚杆1的外露位置，使倾斜锚杆1的上端贯穿预制钢筋砼板2的通孔，再将倾斜锚杆1紧固于预制钢筋砼板2的外侧面。例如，参见如图1，岩质边坡5设置三行倾斜锚杆1，沿岩质边坡5倾斜方向设置三块预制钢筋砼板2，三块预制钢筋砼板2的安装方式为：首先，采用长臂吊车吊装预制钢筋砼板2至最下面一排倾斜锚杆1顶部附近，将预制钢筋砼板2的通孔对准倾斜锚杆1的顶端，再将倾斜锚杆1穿入预制钢筋砼板2的通孔中；然后，按照相同的方法吊运预制钢筋砼板2并安装至中间位置的倾斜锚杆1；最后，按照相同的方法吊运预制钢筋砼板2并安装至最上面一排的倾斜锚杆1。

预制钢筋砼板2外侧面设置带孔的钢垫板7，钢垫板7紧贴预制钢筋砼板2的侧边，倾斜锚杆1上端通过螺母与钢垫板7进行紧固。在钢垫板7外侧，利用螺母施加预应力50KN，确保预制钢筋砼板2、倾斜锚杆1和岩质边坡5紧密固结。

S4、以预制钢筋砼板2作为底部支撑或底模搭设挡土墙模板，在挡土墙模板内浇筑挡土墙现浇砼3，挡土墙现浇砼3内预留用于穿设水平锚杆4的水平孔。挡土墙模板可以直接以预制钢筋砼板2为底模，挡土墙模板内部可预埋PVC套管或PE套管作为水平孔，浇筑后得到挡土墙现浇砼3，挡土墙现浇砼3的高度可达到15～20m。

S5、在挡土墙现浇砼3的墙背与岩质边坡5之间的区域进行回填，回填料可就地取材。回填料的形成路基基础。

S6、在挡土墙现浇砼3的水平孔处施工水平锚杆4。在挡土墙现浇砼3中上部外侧，根据挡土墙现浇砼3高度，向岩质陡坡内施工水平锚杆4，例如设置3～5行直径32mm的水平锚杆4，水平锚杆4嵌入岩体后，按设计要求对压入或灌注水泥浆。水平锚杆4位于挡土墙现浇砼3外侧的一端可通过钢垫板和螺母进行锁固。

岩质边坡非开挖路肩挡土墙施工方法按照分段施工方式，可工厂化预先制作预制钢筋砼板2，施工速度快，施工效率高。

Claims (10)

1.岩质边坡非开挖路肩挡土墙，其特征在于：包括倾斜锚杆(1)、预制钢筋砼板(2)、挡土墙现浇砼(3)和水平锚杆(4)，倾斜锚杆(1)的下段锚固于岩质边坡(5)内，倾斜锚杆(1)的上段位于岩质边坡(5)外，岩质边坡(5)的坡面放置预制钢筋砼板(2)，倾斜锚杆(1)的上段贯穿预制钢筋砼板(2)的通孔并紧固于预制钢筋砼板(2)的外侧面，预制钢筋砼板(2)的上部为挡土墙现浇砼(3)，挡土墙现浇砼(3)的墙背与岩质边坡(5)之间为填方区，填方区内为回填料(6)，挡土墙现浇砼(3)与岩质边坡(5)之间还设置水平锚杆(4)。

2.如权利要求1所述的岩质边坡非开挖路肩挡土墙，其特征在于：倾斜锚杆(1)和/或水平锚杆(4)为预应力结构。

3.如权利要求1所述的岩质边坡非开挖路肩挡土墙，其特征在于：倾斜锚杆(1)和水平锚杆(4)均为自进式中空注浆锚杆，自进式中空注浆锚杆内均灌注水泥砂浆或细石砼。

4.如权利要求1所述的岩质边坡非开挖路肩挡土墙，其特征在于：倾斜锚杆(1)和水平锚杆(4)均按行列间隔布置，倾斜锚杆(1)和水平锚杆(4)在水平方向至少两行。

5.如权利要求1～4任一权利要求所述的岩质边坡非开挖路肩挡土墙，其特征在于：预制钢筋砼板(2)预留穿设倾斜锚杆(1)的通孔，预制钢筋砼板(2)的通孔处设置钢垫板(7)，倾斜锚杆(1)贯穿钢垫板(7)，倾斜锚杆(1)的上段设置外螺纹并通过螺母紧固于钢垫板(7)。

6.如权利要求5所述的岩质边坡非开挖路肩挡土墙，其特征在于：相邻的预制钢筋砼板(2)通过连接筋固定连接，连接筋连接于钢垫板(7)或倾斜锚杆(1)的上段。

7.如权利要求1～4任一权利要求所述的岩质边坡非开挖路肩挡土墙，其特征在于：每块预制钢筋砼板(2)与同一高度的至少两根倾斜锚杆(1)相连。

8.如权利要求7所述的岩质边坡非开挖路肩挡土墙，其特征在于：岩质边坡(5)的坡面设置三行倾斜锚杆(1)，预制钢筋砼板(2)长3.00m、高2.80m、厚0.20m，预制钢筋砼板(2)在高度方向预留三个相互平行且直径为50mm的通孔；岩质边坡(5)的坡度为50～75°，倾斜锚杆(1)与水平面的夹角为25°；挡土墙现浇砼(3)设置3～5行沿水平方向布置的水平锚杆(4)，水平锚杆(4)的行列间距均为3.00m。

9.岩质边坡非开挖路肩挡土墙施工方法，其特征在于：在岩质边坡(5)施工上述权利要求1～8任一权利要求所述的岩质边坡非开挖路肩挡土墙，包括下述步骤：

S1、生产预制钢筋砼板(2)备用，预制钢筋砼板(2)预留管穿的通孔；

S2、在岩质边坡(5)施工倾斜锚杆(1)；

S3、将预制钢筋砼板(2)吊运至倾斜锚杆(1)的外露位置，使倾斜锚杆(1)的上端贯穿预制钢筋砼板(2)的通孔，倾斜锚杆(1)紧固于预制钢筋砼板(2)的外侧面；

S4、以预制钢筋砼板(2)作为底部支撑或底模搭设挡土墙模板，在挡土墙模板内浇筑挡土墙现浇砼(3)，挡土墙现浇砼(3)内预留用于穿设水平锚杆(4)的水平孔；

S5、在挡土墙现浇砼(3)的墙背与岩质边坡(5)之间的区域进行回填；

S6、在挡土墙现浇砼(3)的水平孔处施工水平锚杆(4)。

10.如权利要求9所述的岩质边坡非开挖路肩挡土墙施工方法，其特征在于：步骤S2中的倾斜锚杆(1)和步骤S6中的水平锚杆(4)均为自进式中空注浆锚杆，先通过自进式中空注浆锚杆进行灌浆，使自进式中空注浆锚杆的下段与岩体固结，再在自进式中空注浆锚杆内灌注水泥砂浆或细石砼；步骤S3中，在倾斜锚杆(1)的外露部分施加预应力，使预制钢筋砼板(2)、倾斜锚杆(1)和岩体紧密固结。

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