CN114351758A - 复合式废旧轮胎加筋挡土墙结构及其施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及复合式废旧轮胎加筋挡土墙结构及其施工工艺，属于道路边坡支护技术领域。该系统包括由若干个废旧轮胎堆叠而成的墙体结构，废旧轮胎内设有填充物，每个废旧轮胎靠近土体一侧的表面设有固定柱，上下两层相邻两个废旧轮胎的固定柱通过条带卡扣连接，条带卡扣与固定柱可拆卸连接，位于同一层的每个条带卡扣连接横向轮胎条带，且位于同一层的横向轮胎条带之间通过若干根纵向轮胎条带连接形成网状结构。该挡土墙墙身构件可实现装配化和少人化生产，提升施工效率；且通过轮胎条带嵌入到土体内能够提升加筋挡土墙筋带锚固力，增加墙身稳定性和支护高度；墙身材料为工业固废，实现了固废材料的低成本、高用量、无污染的资源化再生利用。

Description

复合式废旧轮胎加筋挡土墙结构及其施工工艺

技术领域

本发明属于道路工程领域，具体涉及一种复合式废旧轮胎加筋挡土墙结构及其施工工艺，尤其是一种用于边坡支护的废旧轮胎封装散体固废材料联合废旧轮胎加筋条带挡土墙结构及现场施工工艺。

背景技术

道路工程建设和耕地保护之间的矛盾日益突出，挡土墙作为一种常用的土地集约节约技术，在道路工程建设中具有广阔的应用前景。加筋土挡土墙属于柔性支挡结构，与刚性挡土墙相比，可以更好的适用地基变形，同时具有抗震性能好、施工方便快捷等技术优势，目前已在公路、铁路、机场、港口、水利、市政和生态工程中得到了广泛地应用。

加筋土挡土墙通常由砌块、拉筋(通常为土工格栅)和填土组成，尽管该类挡墙具有以上技术优势，但仍然面临以下两个方面的问题需要解决。一方面随着我国基础设施大规模建设不断开展，天然砂石材料等不可再生资源消耗逐年增加。寻求天然砂石材料的替代品，优化结构设计，减少矿物材料的消耗，成为加筋土挡墙建设中需要考虑的问题之一。另一方面，长期的工程实践经验表明，由于土工格栅本身蠕变变形特性且同时存在筋-土界面锚固力不足等问题，加筋土挡墙容易发生局部变形和整体外倾破坏，因此提高筋带-土界面锚固约束力，减小筋带长期荷载作用下蠕变变形特性，是加筋土挡墙在运营服役期需要考虑的核心问题。

发明内容

为了解决以上技术问题不足，推动大宗工业固废替代天然砂石用于工程建设材料，本发明提供了一种复合式废旧轮胎加筋挡土墙结构及其施工工艺。与现有技术相比，本发明可实现：提高加筋挡土墙筋带-土界面锚固力，减小墙身侧向变形，增加墙身稳定性和支护高度；实现墙身构件的装配化和少人化生产，简化加工工艺，提升施工效率；实现废旧轮胎、废渣、尾矿、赤泥、铣刨料等固废材料的协同利用，减少二次加工利用成本，经济优势明显；墙身设置保护措施，避免外部因素下产生轮胎燃烧引起墙身破坏，提高墙体耐久性。

本发明实施例提供了复合式废旧轮胎加筋挡土墙，包括由若干个废旧轮胎单元体堆叠而成的墙体结构，每个废旧轮胎单元体内设有填充物，每个废旧轮胎靠近土体一侧的顶部和底部设有固定柱，相邻上下两层废旧轮胎单元体的固定柱通过条带卡扣连接，条带卡扣与固定柱可拆卸连接，位于同一层的每个条带卡扣另一端连接横向轮胎条带，通过螺栓和高强胶实现轮胎条带的锁紧和锚固，且位于同一层的横向轮胎条带之间通过若干根纵向轮胎条带连接形成网状结构。

进一步地，固定柱穿入废旧轮胎的内部通过垫片与轮胎胎肩的内壁紧贴，垫片与轮胎胎肩的内壁固定连接。

进一步地，条带卡扣上设有连接柱，连接柱和固定柱均设有外螺纹，连接柱和固定柱通过套筒螺母实现两者的连接。

进一步地，废旧轮胎内顶部和底部采用砂浆层实现废旧轮胎的密封，顶部砂浆层和底部砂浆层之间填充工业废渣、尾矿、赤泥、铣刨料等固废材料。

进一步地，还包括设置在墙体结构背离土体一侧的外部墙面板，外部墙面板与墙体结构之间设有现浇墙板，现浇墙板的内部设有配筋，其中配筋与设置在土体内挂筋连接。

进一步地，外部墙面板上均设有若干个排水管，排水管与墙体结构内侧的粗砂反滤层相连通。

进一步地，墙体结构中底部设有钢筋混凝土基础底座，钢筋混凝土基础底座上设有纵向凸榫，纵向凸榫的高度与单个废旧轮胎高度相同。

本发明实施例还提供了基于上述任一项所述的一种复合式废旧轮胎加筋挡土墙结构的施工工艺，该施工工艺包括如下过程：

水平放置每个废旧轮胎，预先装配好废旧轮胎表面的固定柱，向废旧轮胎内部填充废渣并进行密封形成废旧轮胎单元体；同时将其余的废旧轮胎切割去除胎壁，剩余胎冠沿轮胎花纹处切割形成多段拼接成横向轮胎条和纵向轮胎条带；横向轮胎条和纵向轮胎条带拼接形成加筋网；

浇筑混凝土底座，养护至设计强度时在混凝土底座上逐层铺设废旧轮胎单元体；将上下两层中相邻两个废旧轮胎单元体的固定柱通过条带卡扣连接在一起，将加筋网中的横向轮胎条的端部固定在条带卡扣上；

挡墙支护时，每层的条带网状结构沿路基横断面布设，并采用张拉装置进行张拉，张拉荷载根据设计强度确定；逐层铺设直至墙背土体填筑完成。

进一步地，制备废旧轮胎单元体，具体是废旧轮胎内底部浇筑底部砂浆层；然后填筑中间废渣层，废渣层填筑之前预先进行击实试验，并按照废旧轮胎尺寸计算所需废渣质量；其中中间废渣层应分2-3层击实或压密，达到预设高度后浇筑顶部砂浆层。

进一步地，土体填筑完成之后，在挡土墙的外侧逐层设置外部墙面板，确保每层外部墙面板与墙体结构之间设有距离，同时在外部墙面板与墙体结构绑扎墙面板内侧现浇面板钢筋，逐层安装墙面板并在外侧设置临时支护，浇筑现浇面板混凝土并养护，安装挡墙顶部盖板。

本发明的有益效果：

1.本发明筋带采用双向废旧轮胎条带，与传统土工格栅相比，轮胎条带与路基填料之间具有更好的机械咬合力，可充分发挥轮胎条带抗拉强度高的性能优势，提供更大的侧向拉拔力，同时废旧轮胎内部含有钢丝，蠕变较小，可减小运营服役期墙体局部变形，提高挡墙稳定性。

2.废旧轮胎-废渣单元体由预制工厂规模化生产，可就地建厂加工制作，减少运输成本，经济效果显著。

3.本发明中，废旧轮胎仅需简单切割与连接等加工工序，废旧轮胎内部可直接填充建筑垃圾、废渣、铣刨料、尾矿、赤泥等多种固废填料，可有效减少固废资源化再生利用成本，其中废旧轮胎和建筑垃圾等为共性固废材料，因此本发明不受固废产地和地域限制，具备大规模推广应用的优势条件。

4.本发明中，墙身由废旧轮胎和废渣等主要材料构成，可显著减少砂石材料的使用，同时间距固废大量消纳的优势，解决大宗工业固废带来的环境污染和土体占用问题，符合绿色公路发展理念，社会意义和环境意义显著。

5.墙身外部设置墙面板，起到装饰和保护内部墙身的作用，解决现有轮胎挡墙火灾隐患，同时可提高挡土墙耐久性。

6.挡墙结构尺寸可根据实际工程灵活设计，可最大限度发挥其结构性能和经济性能优势，适用多种工程类型。

7.本发明中所用废渣材料由水泥砂浆层密封包裹，可对内部重金属离子实现较好的固化效果，防止雨水浸入产生的环境污染。

附图说明

图1本发明实施例提供的复合式废旧轮胎加筋挡土墙结构的整体示意图；

图2本发明实施例提供的废旧轮胎单元体示意图；

图3本发明实施例提供的筋带网示意图

图4本发明实施例提供的条带卡扣与废旧轮胎连接的结构示意图；

图5本发明实施例提供的废旧轮胎单元体布设形式及连接点位置正视图；

图6本发明实施例提供的废旧轮胎单元体布设形式及连接点位置俯视图。

其中，1、混凝土基础底座，2、筋带网，3、粗砂反滤层，4、双层土工布，5、废旧轮胎单元体，6、连接构件，7、挂筋锚固端，8、挂筋，9、排水孔，10、外部墙面板，11、中间面板，12、配筋，13、盖板，14、砂浆层，15、废旧轮胎， 16、钢丝网，17、固废材料，18、纵向轮胎条带，19、横向轮胎条带，20、垫片， 21、条带卡扣，22、套筒螺母，23、固定柱，24、连接柱，25、单元体连接点位， 26、增设连接点位。

具体实施方式

参见图1、图3和图4所示，本发明实施例提供了一种复合式废旧轮胎加筋挡土墙结构，该结构主要包括由若干个废旧轮胎单元体5堆叠而成的墙体结构，其中每个废旧轮胎单元体5包括废旧轮胎15，内部设有固废材料17，墙体结构的底部设有混凝土基础底座1.

其中每个废旧轮胎15靠近土体一侧的表面设有固定柱23，该固定柱23嵌入，且固定到废旧轮胎15的内部。

上下两层相邻两个废旧轮胎15的固定柱23通过条带卡扣21连接，条带卡扣为根据废旧轮胎尺寸预制“Y”刚结构，前端带有连接柱24，条带卡扣21与固定柱23可拆卸连接，位于同一层的每个条带卡扣21连接横向轮胎条带19，通过高强胶和螺栓固定，且位于同一层的横向轮胎条带19之间通过若干根纵向轮胎条带18连接形成筋带网2。

需要说明的就是，轮胎条带是由去除胎壁的废旧轮胎15沿胎冠花纹处切割形成，按照预设尺寸编制形成横向轮胎条带19和纵向轮胎条带18。

所以，本实施例提供的挡土墙结构直接在墙体结构中废旧轮胎15靠近土体的一侧安装固定柱23，且相邻的两个固定柱23通过一个条带卡扣21相连接，这样在土体填筑的时候，可以直接将通过条带网状结构中的横向轮胎条带19与每层的条带卡扣21连接，然后将条带网状结构埋设在土体中，相比于土工格栅返包轮胎的方式，提高了工作效率，且通过轮胎条带形成的网状结构，轮胎条带与路基填料之间具有更好的机械咬合力，可充分发挥轮胎条带抗拉强度高的性能优势，提供更大的侧向拉拔力，减小墙身侧向变形，提高挡墙稳定性。

具体地，参见图2所示，本实施例中的废旧轮胎15内部顶层和底层均设有砂浆层14，其中顶层砂浆层和底层砂浆层将废旧轮胎15内部形成一个封闭的空间，在顶层砂浆层和底层砂浆层之间填充工业废渣、尾矿、赤泥、铣刨料等固废材料17，最终形成废旧轮胎单元体5，经振捣压实后废渣压实度不低于93％，可有效减少固废资源化再生利用成本。

优选地，在本实施例中的顶层砂浆层和底层砂浆层为M35强度砂浆层14，每层的厚度为0.04m，这两层砂浆层14主要起到密封作用，这样通过水泥砂浆层 14来密封包裹，可对内部重金属离子实现较好的固化效果，防止雨水浸入产生的环境污染。

参图1和图4所示，本实施例中的废旧轮胎单元体5每两层交错分布，相邻两层的废旧轮胎单元体5之间通条带卡扣21相连接。其中墙身高度一般为4-8m，可根据支护高度设置单排和双排废旧轮胎单元体结构。墙身可设置成直立和内倾两种结构形式，其中直立墙身适合于支护高度小于5m挡墙，内倾墙身适合于支护高度在5-8m范围内挡墙，内倾墙身坡度宜为1:0.1。而墙身内侧沿墙身高度设置双层土工布4，双层土工布4内侧布置厚度不小于0.2m的粗砂反滤层3。

其中嵌入到废旧轮胎15内部的固定柱23端部连接一个垫片20，该垫片20 与废旧轮胎15的内壁能够紧密贴合，其中垫片20通过建筑结构胶粘贴在轮胎的内壁上，同时通过内部的废渣材料来进行压实，这样就保证固定柱23的稳定性。

固定柱23的外部设有外螺纹，条带卡扣21的两侧均设有一个连接柱24，每个连接柱24分别与上下废旧轮胎15的固定柱23相对接形成一个Y型的连接构件6，连接柱24的直径与固定柱23的直径相同，且也设有外螺纹，这样可以通过一个套筒螺母22来实现连接柱和固定柱23的可拆卸连接。

本实施例中的条带卡扣21后端设有中心孔，在安装横向轮胎条的时候，可以将横向轮胎条的端部直接插入到条带卡扣21的中心孔内，然后通过条带卡扣 21将横向轮胎条通过高强胶和螺栓紧紧的固定住。

为了减少条带卡扣21上连接柱的长度，所述垫片20整体为L型，表面设有一定的弧度，该L型垫片设置在轮胎胎壁的内侧，也就是轮胎的两侧弧形边缘内侧，这样可以减小两个固定柱23之间的距离。

将条带卡扣21与废旧轮胎15连接的部位为单元体连接点位25，当废旧轮胎 15形成的墙体结构高度小于5m的时候，每个废旧轮胎15单元体上的布置至少两个单元体连接点位；而当废旧轮胎15形成的腔体高度大于5m的时候，可以在每个废旧轮胎15上添加增设连接点位26。

参见图3所示，本实施例中横向轮胎条带19和纵向轮胎条带18形成矩形的网状结构，其中横向轮胎条和纵向轮胎条相对接的地方采用建筑结构胶粘贴固定在一起。

横向轮胎条或者纵向轮胎条的宽度不小于0.O3米，相邻的两个轮胎条之间的间距为0.2m，纵向轮胎条的间距需要跟废旧轮胎单元体5连接点位置确定。

本实施例中的每根横向轮胎条或者每根纵向轮胎条可以是一根整体的，由柔性材料或者采用和轮胎相同的材料制成。

或者是，每根轮胎条可以由多段拼接而成，相邻的两端之间通过类似的轮胎卡扣相连接，同时段状的轮胎条可以在废旧轮胎15上获得，比如将废旧轮胎15 切割去除胎壁，剩余胎冠沿轮胎花纹处切割形成轮胎条带，这样可以充分的多于的废旧轮胎15，减少制造成本，且轮胎制成的条带与路基填料之间具有更好的机械咬合力。

参见图1所示，本发明实施例提供的由废旧轮胎单元体5形成的墙体结构的底部设有混凝土基础底座1，该混凝土基础底座1等级不低于C40。其中混凝土基础底座1的宽度不小于1.5m，厚度不小于0.5m。

在混凝土基础底座1的顶部设有宽度不小于0.2m的纵向凸榫用于固定墙体结构中的底部废旧轮胎单元体5，其中纵向凸榫的高度等于单个废旧轮胎单元体 5的高度。

在实施例的基础上，由废旧轮胎15形成的墙身外侧设有一层外部墙面板10，其中该外部墙面板10为预制件，外部墙面板由多块拼接而成，通过外部墙面板 10可以起到装饰和保护内部墙身的作用，解决了现有轮胎挡墙火灾隐患，同时可提高挡土墙的耐久性。

在外部墙面板与墙体结构之间通过中间面板11相连接，其中中间面板11为现场浇筑而成，即安装完外部墙面板之后，保证外部墙面板10与墙身之间设有一定的间隙，向两者之间的间隙内浇筑混凝土，且采用C35混凝土浇筑保证其强度，通常中间面板的厚度为0.15m，最后在外部墙面板10、中间面板11以及由轮胎形成的墙体结构的顶部通过盖板13相连接，保证整体的美观性。

中间面板11内部设有单层配筋12，其中单层配筋12的端部穿过腔体结构连接挂筋8，其中挂筋8的长度不小于4m，挂筋8设有设置在路基内部的挂筋锚固端7，锚固端部采用反开挖施工。

当采用直立挡墙结构时，可根据具体结构计算确定是否设置中间面板。

在此基础上，本实施例中外部墙面板10上设有阵列式分布的排水孔9，该排水孔9与墙体结构的内侧的土体内部相连通，通过这些排水管土体中渗入的雨水等排出。

所述排水孔9在挡墙沿着高度方向每隔1m左右设置，在水平方向上间距为两个废旧轮胎单元体5之间的距离。

下面详细说明一下基于上述实施例提供的一种废旧轮胎15挡土墙结构的施工工艺，该施工工艺包括以下施工步骤：

1、地基处理：测量放线，清除墙底地基软土，然后换填并将地基压实，保证地基的稳定性；

2、混凝土基础底座施工：在需要安装墙体结构的底部位置架设模板，模板之间通过捆绑钢筋，通过该模板围城混凝土基础底座1的形状，最后按照设定的尺寸在模板内浇筑混凝土形成混凝土基础底座1

3、废旧轮胎单元体制作：将每个废旧轮胎15放平，按照轮胎设计位置安装直角垫片20和固定柱23；随后开始浇筑废旧轮胎15单元体，具体是：

在废旧轮胎15内的底部安装底部砂浆层钢丝网16，钢丝网16通过细钢丝固定在轮胎胎壁上；浇筑底部砂浆层并抹平，养护7d后开始填筑中间废渣层；中间废渣层填筑之前应先进行击实试验，根据废渣类型确定最优集配、击实参数等，并按照废旧轮胎15尺寸计算所需废渣质量；

填充中间废渣层，其中废渣层应分2-3层击实，也可以采用振动压密，达到预设高度后绑扎顶部钢丝网，并采用注浆方式浇筑顶部砂浆层，顶部砂浆应具有较好的流动度，满足注浆施工条件，养护28d后，将单元体运送至现场施工。

4、筋带编制：将多于的废旧轮胎15切割去除胎壁，剩余胎冠沿轮胎花纹处切割形成轮胎条带，按照预设尺寸编制形成横向轮胎条带19和纵向轮胎条带18，然后通过横向轮胎条带19和纵向轮胎条带18拼接成多个筋带网2，每个筋带网 2中的横向轮胎条带19端部安装条带卡扣21。

5、墙身施工：按照设计排列形式在混凝土基础底座1上安装底层废旧轮胎单元体5，将底部上下两层废旧轮胎单元体5上的固定柱23与每个筋带网2中的横向轮胎条带19条带卡扣21上的连接柱对接，拧紧套筒螺母22实现筋带网2 的固定，然后逐层铺设筋带网2，当进行挡墙支护时，筋带网2沿路基横断面通常布设，并采用张拉装置进行于张拉，张拉力应根据试验确定，最后布设土工布，并进行路基填筑和压实。

填筑完成后，反开挖填筑粗砂反滤层并压实。根据设计高度安装挂筋、挂筋锚固端和排水孔。最后重复上述步骤5直至墙身到设计高度。

6、墙面板施工：绑扎墙面板内侧现浇面板钢筋，逐层安装墙面板并在外侧设置临时支护，浇筑现浇面板混凝土并养护，安装挡墙顶部盖板。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.复合式废旧轮胎加筋挡土墙结构，包括由若干个废旧轮胎堆叠而成的墙身，其特征在于，每个废旧轮胎靠近土体一侧的表面设有固定柱，上下两层相邻两个废旧轮胎的固定柱通过条带卡扣连接，条带卡扣与固定柱可拆卸连接，位于同一层的每个条带卡扣固定连接埋置在路基中的横向轮胎条带、且位于同一层的横向轮胎条带之间通过若干根纵向轮胎条带连接形成网状结构。

2.如权利要求1所述的复合式废旧轮胎加筋挡土墙结构，其特征在于，固定柱穿入废旧轮胎的内部通过垫片与轮胎的内壁紧贴，垫片与轮胎胎肩的内壁固定连接。

3.如权利要求1或2所述的复合式废旧轮胎加筋挡土墙结构，其特征在于，条带卡扣上设有连接柱，连接柱和固定柱均设有外螺纹，连接柱和固定柱通过套筒螺母实现两者的连接。

4.如权利要求1所述的复合式废旧轮胎加筋挡土墙结构，其特征在于，废旧轮胎内顶部和底部采用砂浆层实现废旧轮胎的密封，顶部砂浆层和底部砂浆层之间填充废渣。

5.如权利要求1所述的复合式废旧轮胎加筋挡土墙结构，其特征在于，还包括设置在墙体结构背离土体一侧的外部墙面板，外部墙面板与墙体结构之间设有现浇墙板，现浇墙板的内部设有配筋，其中配筋连接设置在土体内挂筋。

6.如权利要求1所述的复合式废旧轮胎加筋挡土墙结构，其特征在于，外部墙面板上均设有若干个排水管，排水管与墙体结构一侧的土地内部相连通。

7.如权利要求1所述的复合式废旧轮胎加筋挡土墙结构，其特征在于，墙体结构中底部设有钢筋混凝土基础底座，钢筋混凝土基础底座上设有纵向凸榫，纵向凸榫的高度与单个废旧轮胎高度相同。

8.基于权利要求1-7任一项所述的复合式废旧轮胎加筋挡土墙结构的施工工艺，其特征在于，

水平放置每个废旧轮胎，预先装配好固定柱，向废旧轮胎内部填充废渣并进行密封形成废旧轮胎单元体；同时将其余的废旧轮胎切割去除胎壁，剩余胎冠沿轮胎花纹处切割形成多段然后拼接成横向轮胎条和纵向轮胎条带；横向轮胎条和纵向轮胎条带拼接形成加筋网；

浇筑混凝土底座，在混凝土底座上逐层铺设废旧轮胎单元体；将上下两层中相邻两个废旧轮胎单元体的固定柱通过条带卡扣连接在一起，将加筋网中的横向轮胎条的端部固定在条带卡扣上；

挡墙支护时，每层的条带网状结构沿路基横断面布设，并采用张拉装置进行于张拉；逐层铺设直至土体填筑完成。

9.如权利要求7所述的施工工艺，其特征在于，制备废旧轮胎单元体具体是废旧轮胎内底部浇筑底部砂浆层；然后填筑中间废渣层，废渣层填筑之前预先进行击实试验，并按照废旧轮胎尺寸计算所需废渣质量；其中中间废渣层应分2-3层击实或压密，达到预设高度后浇筑顶部砂浆层。

10.如权利要求7所述的施工工艺，其特征在于，土体填筑完成之后，在挡土墙的外侧逐层设置外部墙面板，确保每层外部墙面板与墙体结构之间设有距离，同时在外部墙面板与墙体结构之间浇筑现场面板。

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