CN116084453B - 一种多功能返包阶梯式生态挡土墙及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多功能返包阶梯式生态挡土墙及其施工方法。属于生态挡土墙领域，包括生态返包轮胎阶梯、条带间隔式多重返包基础；本发明提供的挡墙，顶部采用生态返包轮胎阶梯，底部采用条带间隔式多重返包基础，条带式返包间隔设置，分层返包，层层相扣，构造紧密整体性强，同时，两侧墙翼增大了墙体覆盖面，增强了墙体稳定性。阶梯蓄水系统可及时收集雨水，减少了雨水对坡体的渗透和冲刷危害，同时灌溉了坡面上的植物；而且，条带间隔分层返包的方式将整个挡墙分为多个独立网格，可对雨水进行疏通、导流和调节分配。该发明整体适应性强、价格低廉、生态和治理效果突出。

Description

一种多功能返包阶梯式生态挡土墙及其施工方法
技术领域
本发明属于生态挡土墙领域，涉及了生态挡土墙及施工方法；具体的是，涉及了一种多功能返包阶梯式生态挡土墙及其施工方法。
背景技术
目前，边坡防护治理问题突出，在雨水丰富、常年降雨的地区，大量的雨水进入边坡和山体，产生的渗透力使得边坡出现水土流失、滑坡、洪涝等自然灾害。工程上通常采用抗滑挡墙及抗滑桩的修复方式，抗滑桩、支护桩多为悬臂梁式，断面较大受力不理想，配筋率高、造价高昂。以砌石、钢筋混凝土为主的传统挡墙起支挡作用，无法做到对雨水的疏通导流、调节分配，且工程量大、高度受限、周期长，滑坡体的安全系数提升不高。在长时间的雨水侵蚀浸泡下，结构和稳定性受到不同程度的降低，极易受到破坏。一方面，雨水的冲刷使得传统挡墙上的植被出现滑落移动，导致根系断裂从而死亡。同时，挡墙无法储水蓄水，人工浇水养护增大了成本，增加了水资源的浪费。另一方面，在滑坡灾害发生时，在滑坡两侧通常出现雁行羽状剪切裂缝，滑坡体出现倾斜、位移，以上传统坡脚方法修复均未考虑滑坡两侧加固防护。
因此，急需一种具有整体性好、对坡脚防护效果优异、利于植被生长、集水蓄水功能突出并且可对雨水疏通导流调节分配的多功能挡土墙。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供了一种多功能返包阶梯式生态挡土墙及其施工方法，解决了在雨水丰富的地区传统挡土墙功能单一、暴雨情况下易产生滑坡破坏的问题以及滑坡灾害后如何有效修复和治理的问题，提出具有整体性能好、集水蓄水功能好、可对雨水疏通导流和调节分配、材料成本低和利于植被生长、对坡脚有良好防护效果的多功能挡土墙。
技术方案：本发明所述的所述多功能返包阶梯式生态挡土墙包括生态返包轮胎阶梯及条带间隔式多重返包基础；
所述生态返包轮胎阶梯包括阶梯平台，所述阶梯平台包括三个呈阶梯状排布摆设的蓄水平台及连接在相邻两个蓄水平台之间、呈斜坡状摆设的两个斜坡平台；
所述蓄水平台包括安设在底部的蓄水仓，在所述蓄水仓的上端安置有滤水板，在所述滤水板的上端安置有格栅，在所述格栅的内部均布排列安置有若干个轮胎；
所述斜坡平台包括用于安置轮胎的格栅，在所述格栅中均布排列安置有若干个轮胎；
所述轮胎的底端与格栅之间安置有防水透气膜；
所述斜坡平台的上端连接在相邻的上部蓄水平台上；
在所述蓄水仓上开设有若干个蓄水仓进水口，在所述蓄水仓进水口中安置有空心集水管，在所述空心集水管的上下端安置有滤网；
在所述蓄水仓两侧的侧壁上均开设有至少两个蓄水仓排水口；
所述空心集水管穿过蓄水平台中的格栅后均放置在蓄水平台上4个相邻的轮胎之间；
三个所述蓄水平台及两个所述斜坡平台中的轮胎的层数均分为上、中、下三层，蓄水平台上部每层有纵列的5排轮胎、且每排三个，共计45个；
在蓄水平台和斜坡平台两边侧及中心位置的底层呈纵列排序的三排轮胎的外侧分别包裹有第一格栅返包带、第二格栅返包带及第三格栅返包带共三条格栅返包带，三条所述的格栅返包带将相邻的蓄水平台和斜坡平台进行连接；在三条所述格栅返包带上均放置有三个轮胎；
所述条带间隔式多重返包基础包括安置在生态返包轮胎阶梯底侧的、且形状与所述生态返包轮胎阶梯形状相适配的基础底座返包系统，
所述基础底座返包系统包括格栅及安置在格栅中的若干轮胎，
所述格栅的形状与所述生态返包轮胎阶梯中三个蓄水平台及两个斜坡平台的形状相适配，所述轮胎的个数随着格栅的形状大小而变化；
在所述基础底座返包系统的两端均安设有墙翼坡面条带返包单元，
所述墙翼坡面条带返包单元包括格栅及安置在格栅中的若干轮胎；
所述墙翼坡面条带返包单元从边坡延伸到蓄水平台一侧，且包括上下两层；
在两侧所述墙翼坡面条带返包单元的两底侧端均连接有墙翼坡面底边轮胎返包单元；
所述墙翼坡面底边轮胎返包单元包括格栅及安置在格栅中的若干轮胎，
所述墙翼坡面底边轮胎返包单元中的轮胎的总数为上下两层、且每层5个，共计10个。
具体的，所述多功能返包阶梯式生态挡土墙由生态返包轮胎阶梯及条带间隔式多重返包基础共同组成。
所述生态返包轮胎阶梯由阶梯平台、集水系统、阶梯蓄水系统、生态返包坡面系统及平台坡面连接系统紧密连接；
具体的，在所述生态返包轮胎阶梯平面下方预埋阶梯蓄水系统，蓄水系统依次放置在生态返包轮胎阶梯平面返包轮胎相邻的间隙中；
所述条带间隔式多重返包基础设置在生态返包轮胎阶梯的下方，包括底座条带返包单元组成的基础底座返包系统、墙翼坡面条带返包单元和墙翼坡面底边轮胎返包单元；
所述条带间隔式多重返包基础设置在坡面下方成长条状间隔返包，分层设置，通过格栅与阶梯平面连接。
进一步的，所述生态返包轮胎阶梯平面为多层轮胎构造，轮胎设置在蓄水仓上采用并排方式排列。
进一步的，所述条带间隔式多重返包基础分层间隔设置，将每个条带式返包轮胎的两头最外侧轮胎沿垂直坡面方向包住，并穿过阶梯下方轮胎，沿两侧成角度倾斜设置。
进一步的，所述条带间隔式多重返包基础的中间轮胎每层由格栅沿坡面方向环绕返包，轮胎整体成长条形返包，轮胎层数与最外侧层数相同；每层条带式轮胎间隔设置，格栅绕一侧轮胎内侧一周后均与右侧轮胎再次返包。紧临的上层轮胎设置在下层轮胎上部的间隔处，且采用同样方式返包。
进一步的，上层条带式轮胎中间平铺两侧成角度倾斜，倾斜的条带格栅设置在下层间隔处，长条状交错分布，形成多条独立的沟槽网格，与之形成完整坡面。
进一步的，在所述空心集水管上下底面设置滤网，空心集水管依次嵌入轮胎空隙之中。
进一步的，所述集水系统包含滤水板和蓄水仓，所述蓄水仓为混凝土构造；
在所述蓄水仓上部开有蓄水仓进水口，蓄水仓进水口与空心集水管的内径相同；
所述蓄水仓排水口设置在坡面的一侧，且中间的蓄水仓左右两侧均设置蓄水仓排水口。
进一步的，所述生态返包坡面系统分为坡面底层、坡面中层及坡面顶层，由废旧轮胎、生态土及绿植组成；
所述生态轮胎台阶最下侧及中间层为坡面垫层，台阶底部至顶层只有一层返包层；
在所述生态返包坡面系统的坡面中间及坡面左侧的条带式返包轮胎的中间层和顶层均与坡面右侧条带式返包轮胎再次纵向返包；所述格栅从右侧开始向轮胎平面上部绕回返包住每个条带式反包轮胎的坡面中层及坡面顶层。
进一步的，所述平台坡面连接系统，坡面左中右侧通过各自坡面中层与阶梯平台上相同位置的三条条带式轮胎通过格栅返包连接。
所述生态返包轮胎阶梯坡面采用顶层、底层双返包，顶层返包的格栅，分别与中间层三条条带式返包轮胎环绕返包；
所述底层返包格栅则直接从坡面上层绕坡面底层轮胎一圈完全返包住轮胎，坡面底层轮胎下方铺设防水透气膜。
进一步的，一种多功能返包阶梯式生态挡土墙的施工方法，具体操作步骤；
(a)、施工准备：提前勘察，公式计算，根据现场地质地形及边坡实际情况条件确定阶梯数、轮胎数、边坡塌滑区、阶梯高度、坡面角度及长度、每侧墙翼长度、返包条带长度、基础高度、墙翼倾斜角度；
当边坡的坡面倾斜、坡顶水平、无超载时的水平土压力合力和平面破裂角可按如下公式计算：
其中，Ea是水平土压力合力，Ka是水平土压力系数，θ是土的临界滑动面与水平面的夹角，h是边坡的垂直高度，γ是支护结构后的土体重度，地下水位以下用有效重度(kN/m3)，α’是边坡坡面与水平面的夹角，c是土的粘聚力，是土的内摩擦角；
根据θ的大小确定坡脚两侧破裂面的位置设置墙翼；土压力作用点高度大致在挡土墙高度的1/2-2/3之间，因此，可在挡墙底部、中间或2/3H处、顶部设置阶梯平台；
计算所需轮胎数量，由Ea＝n*π(r1-r2)2*h1+3*ρ混凝土*a1a2+n*πr2 2h1*ρ土，r1为轮胎外侧半径，r2为轮胎内侧半径，a1为蓄水仓的长度，a2为蓄水仓的宽度，h1为轮胎高度，n为轮胎数；
根据预制的蓄水仓尺寸确定每层阶梯轮胎层数，根据蓄水仓尺寸在上部铺满轮胎，铺设的高度与集水管道高度相同，蓄水仓底部所需轮胎层数蓄水仓顶部所需轮胎层数/>阶梯平台底部轮胎从基础开始放置，紧贴返包阶梯。
计算边坡塌滑区其中，L2为边坡坡顶塌滑区外缘至坡底边缘的水平投影距离，H为边坡高度，θ为坡顶无荷载时边坡的破裂角，/>为坡面与水平面的夹角，/>为土体的内摩擦角；
确定阶梯高度H，H＝h3+nh2+a3+h4,h2为每个轮胎的高度，h4为蓄水池仓上返包的轮胎高度阶梯坡面倾斜的角度，基坑深度h3为底层蓄水仓排水口至水平面的高度，n为轮胎层数，a3为蓄水仓高度；
坡面角度及长度，θ为坡面返包轮胎与水平面的夹角，L1为坡面平台间返包轮胎长度，L为基坑长度；
每侧墙翼长度，L2为裂缝底部总长度，L3为每侧墙翼底部长度，L4为底层墙翼长度，上部墙翼返包依次返包在下部条带中间；
(b)、构件准备：根据整体参数设计预制蓄水仓，蓄水仓长度与阶梯宽度相同，空心集水管的高度为蓄水仓上的返包轮胎高度之和，管道内径r＝10cm，三类尺寸的格栅，基础返包的土工格栅，蓄水仓上部的格栅，斜坡返包格栅；
(c)、底层布置：
开挖基坑：首先根据水平土压力合力，得出所需挡墙的总体质量以及平面破裂角，在坡脚两侧出现剪切裂缝的位置布置墙体，在边坡塌滑区内布置相同尺寸的阶梯。根据基坑深度确定返包基础中第一层条带返包层的位置，开挖基坑；
(d)、墙翼两侧坡面边角单元返包：
设置基础返包底座：基础底座设置在阶梯下方，由底层条带返包单元组成，返包从最内侧蓄水仓开始，边缘外侧返包至底层蓄水仓位置，依次向上返包，返包格栅纵向长度为i1＝2(3c+R)+a1+2L3(cm),其中c为轮胎高度，R为轮胎直径，a1为蓄水仓长，两侧轮胎的返包方向垂直于生态阶梯方向，并在返包格栅最外侧布置底层蓄水仓；
当基坑中返包轮胎到达墙翼基础底座平面设置位置时，进行墙翼两侧坡面轮胎返包，格栅两头分别绕轮胎内侧开始返包，预留20cm格栅在底部，接着沿垂直阶梯方向环绕一周对边角轮胎单元返包，两侧的底层轮胎的单元成15°角倾斜，分别设置在墙翼坡面底角，贴着坡面布置，倾斜的角度θ＝15°+(5°*n),n为层数，格栅中间水平铺设在基础底座平面上；
(e)、墙翼两侧坡面条带返包：等间距设置坡面上的条状返包单元，沿平行阶梯方向包裹住每条轮胎，并逐个等间隔返包，整条坡面返包单元为一个整体，底座平台上的返包轮胎水平放置，墙翼两侧坡面返包单元与边角返包单元保持相同的角度倾斜，完成第一层长条坡面轮胎返包单元后，接着继续依次返包；从左侧及中间坡面条带返包轮胎的内侧开始环绕一周，延伸到右侧条带返包格栅底部,对其进行返包，上部多层堆叠的轮胎采用相同方式返包；
接着进行二层间隔返包，根据首层间隔的长度，从而减少返包的轮胎个数，在紧邻的上层对轮胎进行条带式返包，返包条数为首层间隔数，返包方式与首层相同，调整增大坡面倾斜角度使其填满间隔处，倾斜的角度θ＝15°+(5°*n),n为层数，重复以上步骤直至到达蓄水仓位置处时停止铺设，并开始放置中间层蓄水仓；蓄水仓上预留放置一层格栅，需预留出底部及中间两层的两侧及中间三排轮胎长度的空隙，接着在底层蓄水仓上部依次布置滤水板、格栅、轮胎，在轮胎间隙即预留孔洞处布置空心集水管，
(f)、生态阶梯坡面返包：首先沿阶梯底部坡面倾斜铺满一层轮胎，对这层轮胎整体返包，同时底部预留一层格栅，格栅长度为i2＝L1+10c+2R+20(cm)
在靠近蓄水仓底层的位置进行底层坡面返包，先对蓄水仓上方和坡面相同位置的两侧边及中间的轮胎进行返包，格栅从每个位置轮胎的右侧开始向轮胎平面上部绕回返包住每条轮胎进行条状返包，蓄水仓上二层轮胎采用相同方式返包，
格栅对阶梯坡面左侧轮胎从内侧返包住中间及上方的两层轮胎格栅，另一侧沿坡面布置并压在右侧两层轮胎底部，坡面中间的两层轮胎采用相同方式返包，同样将格栅一侧压在右侧轮胎底部，然后将两个延伸出的格栅绕右侧轮胎返包住；
最后，底部预留的格栅两头对坡面左右两侧轮胎环绕并向内包裹住底层轮胎，格栅两头预留处两层返包轮胎的距离返包至轮胎底部，使得坡面形成整体；
(g)、阶梯平台与返包坡面连接：
对蓄水仓上的轮胎进行返包，蓄水仓底部预留的格栅从右侧底部开始返包，在底部预留20cm格栅，接着绕着轮胎上方、底部环绕一圈返包，格栅返包至蓄水仓内侧，返包完成后阶梯平台底层轮胎正后方的基础底座轮胎通过延伸出的格栅返包连接，格栅从底部绕基础底座轮胎一周返包，使得坡面与基础紧密连接。
(h)、重复以上步骤，直到坡顶，最终完成施工。
有益效果：本发明与现有技术相比，本发明的特点是：1、本发明提供一种多功能台阶式生态挡墙，挡墙顶部采用生态返包轮胎阶梯，底部采用条带间隔式多重返包基础，阶梯和基础均采用条带式返包，间隔设置，分层返包，条条接触，层层相扣。条带间隔式多重返包基础增加了挡土墙的整体重量，坡体的抗倾覆性能大大提高，生态返包阶梯与底部返包基础连接，构成一个整体，两侧墙翼起着约束稳固的作用，构成的整体构造紧密，整体性强，稳定性高；2、及时收集雨水，避免坡体因雨水的渗透而产生滑坡灾害。蓄水仓构造以及上方平铺的滤水板，可以有效将土隔绝，返包的轮胎对集水管道固定约束，集水管道对边坡上的雨水进行过滤、收集，使得收集的水能够进入蓄水仓，收集的水资源在进入蓄水仓中后水位逐渐上升，有着良好的蓄水效果，当蓄水仓水位过高，到达出水口时，从出水口流出进入废旧轮胎作为坡面的上方流过，避免水流直接冲刷、侵蚀、破坏坡面，通过层层设置蓄水仓，层层收集水资源；3、坡脚的治理与修复，对两侧出现裂缝、倾斜、位移的坡体进行加固防护，墙体修复的覆盖面大，保卫防护、缓冲效果好。本发明主体由大量废旧轮胎构成，挡墙设置在边坡坡脚，在边坡出现水土流失、大量落石时起到约束位移的效果，墙体为阶梯形式，缓冲、保卫防护效果加强。墙翼设计为两侧连接的整体斜坡构造，整体覆盖面与传统的刚性生态挡土墙相比大大增加，在滑坡两侧出现的剪切裂缝以及滑坡体倾斜、位移等问题时，有着优异的加固防护效果；4、实现对雨水疏通、导流、调节、分配，循环利用。条带间隔式多重返包基础由整个长条状轮胎返包并分为中间的底座条带返包单元和两侧倾斜设置的墙翼坡面条带返包单元，条带间隔分层返包形成的倾斜间隔，挡墙阶梯及两侧墙翼均被返包的废旧轮胎分成独立的条带网格空间，构成水流通道，阶梯上的废旧轮胎以返包的方式紧贴坡体。一方面，对边坡有着很好的固定保护作用。另一方面，实现对水资源疏通、导流，水通过排水管道排到城市地下水系统中，有效避免了滑坡等自然灾害。当旱季时，可将水从蓄水仓中抽出，实现了对水资源的回收利用、调节分配，无需再单独修建排水工程，极大降低了造价，减少了人工及养护成本；5、本发明中的生态轮胎台阶由大量废旧轮胎、生态土、绿植构成，废旧轮胎中均填充生态土和绿植，轮胎对绿植有着良好的固定约束作用，使得坡面上的绿植在受到雨水冲刷时稳定在轮胎圈内，保护根系，挡墙整体覆盖面大，生态治理效果大大提升。同时，由于废旧轮胎的大量回收利用，还具有料低廉安全性能高耐久性好、结构简单、施工便捷、成本低等优点。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的侧面结构示意图；
图3是本发明中生态返包轮胎阶梯的结构示意图；
图4是本发明中带有格栅返包带的结构示意图；
图5是本发明条带间隔式多重返包基础中基础底座返包系统与墙翼坡面底边轮胎返包单元的结构示意图；
图6是本发明条带间隔式多重返包基础中墙翼坡面条带返包单元与墙翼坡面底边轮胎返包单元的结构示意图；
图7是本发明中条带间隔式多重返包基础铺设一层的示意图；
图8是本发明中条带间隔式多重返包基础铺设二层的示意图；
图9是本发明中条带间隔式多重返包基础的总体结构示意图；
图10是本发明中蓄水仓的结构示意图；
图11是本发明中蓄水仓和空心集水管的结构示意图；
图中：1是生态返包轮胎阶梯，2是条带间隔式多重返包基础，31是滤水板，32是防水透气膜，41是空心集水管，42是滤网，51是蓄水仓，52是蓄水仓进水口，53是蓄水仓排水口；621是第一格栅返包带；622是第二格栅返包带；623是第三格栅返包带；8是基础底座返包系统，10是墙翼坡面条带返包单元，11是墙翼坡面底边轮胎返包单元。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
如图1-11所示，本发明的所述的一种多功能返包阶梯式生态挡土墙，
所述多功能返包阶梯式生态挡土墙由生态返包轮胎阶梯1及条带间隔式多重返包基础2共同组成。
所述生态返包轮胎阶梯1由阶梯平台、集水系统、阶梯蓄水系统、生态返包坡面系统及平台坡面连接系统紧密连接；
具体的，包括滤水板31、pvc的空心集水管41、防水透气膜32、轮胎、格栅及绿植共同组成；
所述生态返包坡面系统与生态返包轮胎阶梯1平面通过其两边及中间相同位置的三条条带式轮胎通过格栅返包连接，返包格栅从生态返包轮胎阶梯1的平面底部穿过，并从生态返包轮胎阶梯1平面上部绕回并固定。
在所述生态返包轮胎阶梯1平面下方预埋阶梯蓄水系统，蓄水系统由pvc的空心集水管41组成，依次放置在生态返包轮胎阶梯1平面返包轮胎相邻的间隙中；
所述条带间隔式多重返包基础2设置在生态返包轮胎阶梯1的下方，包括底座条带返包单元组成的基础底座返包系统8、墙翼坡面条带返包单元10及墙翼坡面底边轮胎返包单元11；
条带间隔式多重返包基础2设置在坡面下方成长条状间隔返包，分层设置，通过格栅与阶梯平面连接。
进一步的，所述蓄水仓51预埋在坡面返包轮胎的下方，蓄水仓51上方开有蓄水仓进水口52，靠近坡面侧面开有蓄水仓排水口53，蓄水仓排水口53的位置高于底层返包轮胎，坡面中间蓄水仓进水口52低于坡面底层的返包轮胎，且最下方蓄水仓排水口53与城市地下水系统相连。
进一步的，所述条带间隔式多重返包基础2设置在生态返包轮胎阶梯1底部两侧成斜坡状，每层条带式返包整体设置在阶梯底部，中间水平两侧倾斜，上部返包层设置在间隔处且倾斜角度逐渐增加。
进一步的，所述生态返包轮胎阶梯1通过阶梯平台返包格栅与生态返包坡面及条带间隔式多重返包基础2紧密相连。
进一步的，所述蓄水仓51的底层轮胎两侧及中间位置的三排轮胎与斜坡顶层相同位置的轮胎进行返包成一个整体，平面上返包的轮胎水平放置，斜坡上返包的轮胎沿着坡面倾斜放置。
进一步的，所述生态返包轮胎堆叠在蓄水仓51的上方，二者之间放置滤水板31。
进一步的，所述空心集水管41设置返包轮胎中间，空心集水管41的位置与蓄水仓51上方预留洞孔位置相同，且空心集水管41上下底面设有滤网42。
进一步的，所述蓄水仓51的蓄水仓进水口52和蓄水仓排水口53设置网格筛网挡板。
进一步的，所述坡面上的返包轮胎为条带状，三排返包轮胎将坡面划分成两个网格。
进一步的，所述坡面上的返包轮胎分为三层，底层轮胎作为网格的底部，其沿着坡面表层纵向逐条返包，中层及上层轮胎从其右侧进行返包从上部绕其一周，从底部延伸到最右侧两层底部，同时进行返包。
进一步的，所述生态轮胎台阶内回填有生态土，生态土表层种有绿植；所述生态轮胎之间回填有生态土，生态土表层种有绿植。
进一步的，所述生态轮胎台阶，上一层的所述生态轮胎台阶与下一层的所述生态轮胎台阶对齐安放、堆叠放置。
进一步的，一种多功能返包阶梯式生态挡土墙的施工方法，其具体操作步骤：
(a)、施工准备：提前勘察，公式计算，根据现场地质地形及边坡实际情况条件确定阶梯数、轮胎数、边坡塌滑区、阶梯高度、坡面角度及长度、每侧墙翼长度、返包条带长度、基础高度、墙翼倾斜角度；
当边坡的坡面倾斜、坡顶水平、无超载时的水平土压力合力和平面破裂角可按如下公式计算：
其中，Ea是水平土压力合力，Ka是水平土压力系数，θ是土的临界滑动面与水平面的夹角，h是边坡的垂直高度，γ是支护结构后的土体重度，地下水位以下用有效重度(kN/m3)，α’是边坡坡面与水平面的夹角，c是土的粘聚力，是土的内摩擦角；
根据θ的大小确定坡脚两侧破裂面的位置设置墙翼；土压力作用点高度大致在挡土墙高度的1/2-2/3之间，因此，可在挡墙底部、中间或2/3H处、顶部设置阶梯平台；
计算所需轮胎数量，由Ea＝n*π(r1-r2)2*h1+3*ρ混凝土*a1a2+n*πr2 2h1*ρ土，r1为轮胎外侧半径，r2为轮胎内侧半径，a1为蓄水仓51长度，a2为蓄水仓51宽度，h1为轮胎高度，n为轮胎数；
根据预制的蓄水仓51尺寸确定每层阶梯轮胎层数，根据蓄水仓51尺寸在上部铺满轮胎，铺设的高度与集水管道高度相同，蓄水仓51底部所需轮胎层数蓄水仓51顶部所需轮胎层数/>阶梯平台底部轮胎从基础开始放置，紧贴返包阶梯；
计算边坡塌滑区其中L2为边坡坡顶塌滑区外缘至坡底边缘的水平投影距离，H为边坡高度，θ为坡顶无荷载时边坡的破裂角，/>β为坡面与水平面的夹角，为土体的内摩擦角；
确定阶梯高度H，H＝h3+nh2+a3+h4,h2为每个轮胎的高度，h4为蓄水池仓上返包的轮胎高度阶梯坡面倾斜的角度，基坑深度h3为底层蓄水仓排水口53至水平面的高度，n为轮胎层数，a3为蓄水仓51高度；
坡面角度及长度，θ为坡面返包轮胎与水平面的夹角，L1为坡面平台间返包轮胎长度，L为基坑长度；
每侧墙翼长度，L2为裂缝底部总长度，L3为每侧墙翼底部长度，L4为底层墙翼长度，上部墙翼返包依次返包在下部条带中间；
(b)、构件准备：根据整体参数设计预制蓄水仓51，蓄水仓51长度与阶梯宽度相同，空心集水管41的高度为蓄水仓51上的返包轮胎高度之和，管道内径r＝10cm，三类尺寸的格栅，基础返包的格栅，蓄水仓51上部的格栅，斜坡返包格栅；
(c)、底层布置：
开挖基坑：首先根据水平土压力合力，得出所需挡墙的总体质量以及平面破裂角，在坡脚两侧出现剪切裂缝的位置布置墙体，在边坡塌滑区内布置相同尺寸的阶梯。根据基坑深度确定返包基础中第一层条带返包层的位置，开挖基坑；
(d)、墙翼两侧坡面边角单元返包：
设置基础返包底座：基础底座设置在阶梯下方，由底层条带返包单元组成，返包从最内侧蓄水仓51开始，边缘外侧返包至底层蓄水仓51位置，依次向上返包，返包格栅纵向长度为i1＝2(3c+R)+a1+2L3(cm),其中c为轮胎高度，R为轮胎直径，a1为蓄水仓51的长，两侧轮胎的返包方向垂直于生态阶梯方向，并在返包格栅最外侧布置底层蓄水仓51；
当基坑中返包轮胎到达墙翼基础底座平面设置位置时，进行墙翼两侧坡面轮胎返包，格栅两头分别绕轮胎内侧开始返包，预留20cm格栅在底部，接着沿垂直阶梯方向环绕一周对边角轮胎单元返包，两侧的底层轮胎的单元成15°角倾斜，分别设置在墙翼坡面底角，贴着坡面布置，倾斜的角度θ＝15°+(5°*n),n为层数，格栅中间水平铺设在基础底座平面上；
(e)、墙翼两侧坡面条带返包：等间距设置坡面上的条状返包单元，沿平行阶梯方向包裹住每条轮胎，并逐个等间隔返包，整条坡面返包单元为一个整体，底座平台上的返包轮胎水平放置，墙翼两侧坡面返包单元与边角返包单元保持相同的角度倾斜，完成第一层长条坡面轮胎返包单元后，接着继续依次返包；从左侧及中间坡面条带返包轮胎的内侧开始环绕一周，延伸到右侧条带返包格栅底部,对其进行返包，上部多层堆叠的轮胎采用相同方式返包；
接着进行二层间隔返包，根据首层间隔的长度，从而减少返包的轮胎个数，在紧邻的上层对轮胎进行条带式返包，返包条数为首层间隔数，返包方式与首层相同，调整增大坡面倾斜角度使其填满间隔处，倾斜的角度θ＝15°+(5°*n),n为层数，重复以上步骤直至到达蓄水仓51位置处时停止铺设，并开始放置中间层蓄水仓51；蓄水仓51上预留放置一层格栅，需预留出底部及中间两层的两侧及中间三排轮胎长度的空隙，接着在底层蓄水仓51上部依次布置滤水板31、格栅、轮胎，在轮胎间隙即预留孔洞处布置空心集水管41，
(f)、生态阶梯坡面返包：首先沿阶梯底部坡面倾斜铺满一层轮胎，对这层轮胎整体返包，同时底部预留一层格栅，格栅长度为i2＝L1+10c+2R+20(cm)
在靠近蓄水仓51底层的位置进行底层坡面返包，先对蓄水仓51上方和坡面相同位置的两侧边及中间的轮胎进行返包，格栅从每个位置轮胎的右侧开始向轮胎平面上部绕回返包住每条轮胎进行条状返包，蓄水仓51上二层轮胎采用相同方式返包，
格栅对阶梯坡面左侧轮胎从内侧返包住中间及上方的两层轮胎格栅，另一侧沿坡面布置并压在右侧两层轮胎底部，坡面中间的两层轮胎采用相同方式返包，同样将格栅一侧压在右侧轮胎底部，然后将两个延伸出的格栅绕右侧轮胎返包住；
最后，底部预留的格栅两头对坡面左右两侧轮胎环绕并向内包裹住底层轮胎，格栅两头预留处两层返包轮胎的距离返包至轮胎底部，使得坡面形成整体；
(g)、阶梯平台与返包坡面连接：
对蓄水仓51上的轮胎进行返包，蓄水仓51底部预留的格栅从右侧底部开始返包，在底部预留20cm格栅，接着绕着轮胎上方、底部环绕一圈返包，格栅返包至蓄水仓51内侧，返包完成后阶梯平台底层轮胎正后方的基础底座轮胎通过延伸出的格栅返包连接，格栅从底部绕基础底座轮胎一周返包，使得坡面与基础紧密连接；
(h)、重复以上步骤，直到坡顶，最终完成施工。
实施例
在某雨水丰富地区易破坏边坡的施工工地，基于本发明所提供的加固方法，具体操作是：
步骤(1)、施工准备；根据现场实际情况得出生态返包轮胎阶梯1水平投影距离为1343cm,生态返包轮胎阶梯1的垂直高度1830cm，坡脚角度30°，每侧墙翼540cm,基础高度500cm,墙体倾斜角度15°；土压力作用点与挡土墙高度的1/2处。底部蓄水仓51后侧轮胎层数为3层，中部蓄水仓51底侧轮胎层数为9层，顶部需所需轮胎层数17层，阶梯平台底部轮胎从基础依次往上放置。水平阶梯平台高度30cm，斜坡平台高度120cm；选取胎面宽度为20cm,胎侧高度10cm,半径为40cm的废旧轮胎，空心集水管41内径尺寸为10cm；
步骤(2)、构件准备；根据现场实际情况预制出尺寸为400cm*240cm*500cm的蓄水仓51，蓄水仓51长度与阶梯宽度相同，空心集水管41的高度为30cm,是蓄水仓51上的返包轮胎高度之和，管道内径r＝10cm，三类尺寸的格栅，基础返包的格栅，基础返包底座格栅长度为1400cm，蓄水仓51上部的格栅560cm，斜坡返包格栅680cm；
步骤(3)、底层布置；首先根据水平土压力合力，得出所需挡墙的总体质量为25184kg，平面破裂角15°，在坡脚两侧出现剪切裂缝的位置布置墙体，在边坡塌滑区内布置相同尺寸的阶梯,分为三个水平阶梯平台,两个斜坡平台；根据基坑深度确定返包基础中第一层条带返包层的位置，开挖500cm深的基坑；
步骤(4)、墙翼两侧坡面边角单元返包；
设置基础返包底座：基础底座设置在阶梯下方，由底层条带返包单元组成，返包从最内侧蓄水仓51开始，边缘外侧返包至底层蓄水仓51位置，依次向上返包，返包格栅纵向长度基础返包底座格栅长度为560*2+20*2+20*2+80*2＝1360cm,两侧轮胎的返包方向垂直于生态阶梯方向，并在返包格栅最外侧布置底层蓄水仓51；
当基坑中返包轮胎到达墙翼基础底座平面设置位置时，进行墙翼两侧坡面轮胎返包，格栅两头分别绕轮胎内侧开始返包，预留20cm格栅在底部，接着沿垂直阶梯方向环绕一周对边角轮胎单元返包，两侧的底层轮胎的单元成15°角倾斜，分别设置在墙翼坡面底角，贴着坡面布置，倾斜的角度θ＝15°+(5°*n),n为层数，格栅中间水平铺设在基础底座平面上；
步骤(5)、墙翼两侧坡面条带返包；等间距设置坡面上的条状返包单元，沿平行阶梯方向包裹住每条轮胎，并逐个等间隔返包，整条坡面返包单元为一个整体，底座平台上的返包轮胎水平放置，墙翼两侧坡面返包单元与边角返包单元保持相同的角度倾斜，完成第一层长条坡面轮胎返包单元后，接着继续依次返包；从左侧及中间坡面条带返包轮胎的内侧开始环绕一周，延伸到右侧条带返包格栅底部,对其进行返包，上部多层堆叠的轮胎采用相同方式返包；
接着进行二层间隔返包，根据首层间隔的长度，从而减少返包的轮胎个数，在紧邻的上层对轮胎进行条带式返包，返包条数为首层间隔数，返包方式与首层相同，调整增大坡面倾斜角度使其填满间隔处，倾斜的角度θ＝15°+(5°*n),n为层数，重复以上步骤直至到达蓄水仓51位置处时停止铺设，并开始放置中间层蓄水仓51；蓄水仓51上预留放置一层格栅，需预留出底部及中间两层的两侧及中间三排轮胎长度的空隙，接着在底层蓄水仓51上部依次布置滤水板31、格栅、轮胎，在轮胎间隙即预留孔洞处布置空心集水管41；
步骤(6)、生态阶梯坡面返包；
首先沿阶梯底部坡面倾斜铺满一层轮胎，对这层轮胎整体返包，同时底部预留一层格栅，格栅长度为680cm，
在靠近蓄水仓51底层的位置进行底层坡面返包，先对蓄水仓51上方和坡面相同位置的两侧边及中间的轮胎进行返包，格栅从每个位置轮胎的右侧开始向轮胎平面上部绕回返包住每条轮胎进行条状返包，蓄水仓51上二层轮胎采用相同方式返包，
格栅对阶梯坡面左侧轮胎从内侧返包住中间及上方的两层轮胎格栅，另一侧沿坡面布置并压在右侧两层轮胎底部，坡面中间的两层轮胎采用相同方式返包，同样将格栅一侧压在右侧轮胎底部，然后将两个延伸出的格栅绕右侧轮胎返包住；
最后，底部预留的格栅两头对坡面左右两侧轮胎环绕并向内包裹住底层轮胎，格栅两头预留处两层返包轮胎的距离返包至轮胎底部，使得坡面形成整体；
步骤(7)、阶梯平台与返包坡面连接：
对蓄水仓51上的轮胎进行返包，蓄水仓51底部预留的格栅从右侧底部开始返包，在底部预留20cm格栅，接着绕着轮胎上方、底部环绕一圈返包，格栅返包至蓄水仓51内侧，返包完成后阶梯平台底层轮胎正后方的基础底座轮胎通过延伸出的格栅返包连接，格栅从底部绕基础底座轮胎一周返包，使得坡面与基础紧密连接；
步骤(8)、重复以上步骤，直到坡顶，最终完成施工。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种多功能返包阶梯式生态挡土墙，其特征在于，
所述多功能返包阶梯式生态挡土墙包括生态返包轮胎阶梯（1）及条带间隔式多重返包基础（2）；
所述生态返包轮胎阶梯（1）包括阶梯平台，所述阶梯平台包括三个呈阶梯状排布摆设的蓄水平台及连接在相邻两个蓄水平台之间、呈斜坡状摆设的两个斜坡平台；
所述蓄水平台包括安设在底部的蓄水仓（51），在所述蓄水仓（51）的上端安置有滤水板（31），在所述滤水板（31）的上端安置有格栅，在所述格栅的内部均布排列安置有若干个轮胎；
所述斜坡平台包括用于安置轮胎的格栅，在所述格栅中均布排列安置有若干个轮胎；
所述轮胎的底端与格栅之间安置有防水透气膜（32）；
所述斜坡平台的上端连接在相邻的上部蓄水平台上；
在所述蓄水仓（51）上开设有若干个蓄水仓进水口（52），在所述蓄水仓进水口（52）中安置有空心集水管（41），在所述空心集水管（41）的上下端安置有滤网（42）；
在所述蓄水仓（51）两侧的侧壁上均开设有至少两个蓄水仓排水口（52）；
所述空心集水管（41）穿过蓄水平台中的格栅后均放置在蓄水平台上4个相邻的轮胎之间；
三个所述蓄水平台及两个所述斜坡平台中的轮胎的层数均分为上、中、下三层，蓄水平台上部每层有纵列的5排轮胎、且每排三个，共计45个；
在蓄水平台和斜坡平台两边侧及中心位置的底层呈纵列排序的三排轮胎的外侧分别包裹有第一格栅返包带（621）、第二格栅返包带（622）及第三格栅返包带（623）共三条格栅返包带，三条所述的格栅返包带将相邻的蓄水平台和斜坡平台进行连接；在三条所述格栅返包带上均放置有三个轮胎；
所述条带间隔式多重返包基础（2）包括安置在生态返包轮胎阶梯（1）底侧的、且形状与所述生态返包轮胎阶梯（1）形状相适配的基础底座返包系统（8），
所述基础底座返包系统（8）包括格栅及安置在格栅中的若干轮胎，
所述格栅的形状与所述生态返包轮胎阶梯（1）中三个蓄水平台及两个斜坡平台的形状相适配，所述轮胎的个数随着格栅的形状大小而变化；
在所述基础底座返包系统（8）的两端均安设有墙翼坡面条带返包单元（10），
所述墙翼坡面条带返包单元（10）包括格栅及安置在格栅中的若干轮胎；
所述墙翼坡面条带返包单元（10）从边坡延伸到蓄水平台一侧，且包括上下两层；
在两侧所述墙翼坡面条带返包单元（10）的两底侧端均连接有墙翼坡面底边轮胎返包单元（11）；
所述墙翼坡面底边轮胎返包单元（11）包括格栅及安置在格栅中的若干轮胎，
所述墙翼坡面底边轮胎返包单元（11）中的轮胎的总数为上下两层、且每层5个，共计10个。
2.根据权利要求1所述的一种多功能返包阶梯式生态挡土墙的施工方法，其特征在于，具体操作步骤如下：
步骤（1）、施工准备；
步骤（2）、构件准备；
步骤（3）、底层布置；
步骤（4）、墙翼两侧坡面边角单元返包；
步骤（5）、墙翼两侧坡面条带返包；
步骤（6）、生态阶梯坡面返包；
步骤（7）、阶梯平台与返包坡面连接；
步骤（8）、重复以上步骤，直到坡顶，最终完成施工。
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JP2007285083A (ja) * 2006-04-20 2007-11-01 Wako Concrete Kogyo Kk コンクリート擁壁と防護柵と車輪誘導柵の複合施設
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