CN117947813A - 一种预应力悬臂式挡墙结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种预应力悬臂式挡墙结构及其施工方法，预应力悬臂式挡墙结构，包括立臂板、腹板、趾板和踵板，所述腹板设置在立臂板的内侧，腹板上设置有预应力施加装置，优选采用预应力钢绞线，使得立臂板初始处于受压应力状态。本发明的有益效果为：通过在悬臂式挡墙的立臂板内侧等距布置腹板，并在腹板上布置预应力钢绞线，从而使挡墙的立臂板初始处于受压应力状态。相对于传统悬臂式挡墙结构，通过预应力钢绞线提供的压应力，可显著改善结构的受力状态，充分利用混凝土抗压能力强的特点，同时可以降低结构配筋，预防混凝土开裂，增大悬臂式挡墙的适用范围和经济性。

Description

一种预应力悬臂式挡墙结构及其施工方法

技术领域

本发明属于工程防护技术领域，具体涉及一种预应力悬臂式挡墙结构及其施工方法，广泛适用于填土边坡、路基等工程。

背景技术

悬臂式挡墙作为一种常用的轻型支挡结构，具有构造简单、施工方便，墙身断面较小，自身质量轻等特点，广泛适用于地基承载力较低的地基上，常用于填土边坡、路基边坡等工程。

悬臂式挡墙一般为钢筋混凝土结构，挡墙的立臂主要受到水平向土压力作用，立臂迎土面一般处于受拉应力状态，立臂背土面一般处于受压应力，当悬臂长度过大时，常常导致迎土面混凝土受拉应力过大，因此悬臂式挡墙高度一般不超过6m。同时由于混凝土受拉承载能力较弱，立臂板常发生张拉开裂，根据《建筑边坡工程技术规范GB 50330-2013》12.2.8条，迎土面的裂缝宽度不应大于0.2mm，背土面的裂缝宽度不应大于0.3mm，因此设计过程中常需要配置大量的受拉钢筋，导致支护措施经济性降低；

混凝土开裂同时会导致雨水、空气等腐蚀性物质与结构内部钢筋发生化学反应，影响结构的耐久性，甚至可能引起结构失稳破坏。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种预应力悬臂式挡墙结构及其施工方法。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。一种预应力悬臂式挡墙结构，包括立臂板、腹板、趾板和踵板，所述腹板设置在立臂板的内侧，腹板上设置有预应力施加装置，使得立臂板初始处于受压应力状态。

进一步地，所述腹板按一定距离等距间隔布置，腹板与立臂板一体化浇筑成型；所述立臂板底部外侧的趾板和内侧的踵板构成底板，立臂板垂直布置在底板上。

进一步地，所述腹板上设置有预留孔道A，所述踵板上设置有与预留孔道A相对应的预留孔道B，所述预留孔道A和预留孔道B用于布置预应力施加装置。

进一步地，所述预应力施加装置包括预应力钢绞线及两侧的钢垫板和锚具，所述预应力钢绞线穿过预留孔道B和预留孔道A，通过液压千斤顶张拉预应力钢绞线从而给立臂板和腹板施加预压力。

进一步地，所述锚具布置在钢垫板的外侧，其中腹板的顶部采用钢垫板A和夹片锚具，钢垫板A使得预压力均匀分布在腹板上；腹板的底部采用钢垫板B和挤压锚具，钢垫板B和挤压锚具直接埋置在踵板内。

进一步地，所述钢垫板A上预留有注浆孔和排气孔，预压力施加完毕后，通过注浆孔向预留孔道A中灌注水泥浆液。

本发明同时提供了一种预应力悬臂式挡墙结构的施工方法，包括步骤如下：

S1、根据设计方案开挖或回填地基土至设计标高；

S2、施工结构的底板：先进行底部趾板和踵板的模板安装，底板钢筋伸入立臂板，将立臂板钢筋与底部趾板和踵板的钢筋连接成一个整体；将底部的挤压锚具和钢垫板B固定在设计部位，通过金属螺旋管在底板上布置预留孔道B，将金属螺旋管固定在预留孔道B的位置，使预应力钢绞线依次穿过挤压锚具、钢垫板B、金属螺旋管，然后进行底板混凝土浇筑；

S3、施工结构的立臂板和腹板：进行立臂板和腹板的模板安装，立臂板钢筋伸入腹板，使立臂板和腹板的钢筋连接成一个整体；腹板中同样用预埋金属螺旋管方式布设预留孔道A，然后浇筑混凝土，待混凝土强度达到设计标准后进行拆模；

S4、施加预压力：将钢垫板A放置在腹板顶部，预应力钢绞线依次穿过钢垫板A和夹片锚具，通过液压千斤顶张拉预应力钢绞线，采用分步张拉方式，当张拉荷载达到设计荷载的105％时，停止张拉，通过锁具将预应力钢绞线固定；

S5、孔道灌浆：配置一定比例的水泥浆液，通过注浆孔将水泥浆液灌入预留孔道A中，灌浆过程中排气孔不得堵塞；

S6、回填边坡：按设计方案在挡墙背部回填边坡。

本发明的有益效果为：通过在悬臂式挡墙的立臂板内侧等距布置腹板，并在腹板上布置预应力钢绞线，从而使挡墙的立臂板初始处于受压应力状态。相对于传统悬臂式挡墙结构，通过预应力钢绞线提供的压应力，可显著改善结构的受力状态，充分利用混凝土抗压能力强的特点，同时可以降低结构配筋，预防混凝土开裂，增大悬臂式挡墙的适用范围和经济性。

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为本发明的一些实施例，对于本领域或普通技术人员来讲，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他的附图。

图1为本发明中预应力悬臂式挡墙结构示意图。

图2为本发明中预应力悬臂式挡墙结构剖面图。

图3为本发明中预应力施加装置的局部放大示意图。

附图标记说明：立臂板1，腹板2，预留孔道A2-1，趾板3，踵板4，预留孔道B4-1，预应力钢绞线5，钢垫板A6，排气孔6-1，注浆孔6-2，夹片锚具7，钢垫板B8，挤压锚具9。

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付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

悬臂挡墙的立臂板在土压力作用下，迎土面一般处于受拉的应力状态，导致结构配筋率往往较大，特别是当挡墙高度较大时，较高的配筋率会显著增加工程造价，同时由于混凝土受拉承载能力较弱，常发生张拉开裂，在雨水、空气等物质作用下，结构内部钢筋容易发生腐蚀破坏，影响结构的耐久性，甚至可能引起结构失稳破坏。本发明提供了一种预应力悬臂式挡墙结构，可改善挡墙立臂板的受力状态，有效发挥混凝土结构抗压能力强的优点，降低结构配筋，预防混凝土开裂，增大悬臂式挡墙的适用范围和经济性。

实施例1：如图1-3所示，所述预应力悬臂式挡墙结构，包括立臂板1、腹板2、趾板3和踵板4，所述立臂板1底部外侧的趾板3和内侧的踵板4构成底板，立臂板1垂直布置在底板上。所述腹板2设置在立臂板1的内侧，腹板2按一定距离等距间隔布置(本实施例中3块腹板只是示意)，腹板2与立臂板1一体化浇筑成型。所述腹板2上设置有预留孔道A2-1，所述踵板4上设置有与预留孔道A2-1相对应的预留孔道B4-1，所述预留孔道A2-1和预留孔道B4-1用于布置预应力施加装置，通过预应力施加装置，使得立臂板1初始处于受压应力状态。

实施例2：作为优选的技术方案，所述预应力施加装置包括预应力钢绞线5及两侧的钢垫板和锚具，所述预应力钢绞线5穿过预留孔道B4-1和预留孔道A2-1，通过液压千斤顶张拉预应力钢绞线5从而给立臂板1和腹板2施加预压力。其中，所述锚具布置在钢垫板的外侧，其中腹板2的顶部采用钢垫板A6和夹片锚具7，所述钢垫板A6上预留有注浆孔6-2和排气孔6-1，预压力施加完毕后，通过注浆孔6-2向预留孔道A2-1中灌注水泥浆液。采用钢垫板A6使得预压力均匀分布在腹板2上，从而避免因局部应力集中导致的结构破坏；腹板2的底部采用钢垫板B8和挤压锚具9，钢垫板B8和挤压锚具9直接埋置在踵板4内。

利用预应力悬臂式挡墙对填土边坡进行支护的具体施工方式如下：

S1、根据设计方案开挖或回填地基土至设计标高；

S2、施工结构的底板：先进行底部趾板和踵板的模板安装，底板钢筋伸入立臂板，将立臂板钢筋与底部趾板和踵板的钢筋连接成一个整体；将底部的挤压锚具和钢垫板B固定在设计部位，通过金属螺旋管在底板上布置预留孔道B，将金属螺旋管固定在预留孔道B的位置，使预应力钢绞线依次穿过挤压锚具、钢垫板B、金属螺旋管，然后进行底板混凝土浇筑；

S3、施工结构的立臂板和腹板：进行立臂板和腹板的模板安装，立臂板钢筋伸入腹板，使立臂板和腹板的钢筋连接成一个整体；腹板中同样用预埋金属螺旋管方式布设预留孔道A，然后浇筑混凝土，待混凝土强度达到设计标准后进行拆模；

S4、施加预压力：将钢垫板A放置在腹板顶部，预应力钢绞线依次穿过钢垫板A和夹片锚具，通过液压千斤顶张拉预应力钢绞线，采用分步张拉方式，当张拉荷载达到设计荷载的105％时，停止张拉，通过锁具将预应力钢绞线固定；

S5、孔道灌浆：配置一定比例的水泥浆液，通过注浆孔将水泥浆液灌入预留孔道A中，灌浆过程中排气孔不得堵塞；

S6、回填边坡：按设计方案在挡墙背部回填边坡。

本发明通过在立臂板内侧每隔一定距离加一道腹板，同时在腹板内布设预应力钢绞线，使挡墙的立臂初始处于受压应力状态，用于抵抗墙后土压力产生的拉应力，改善结构受力，预防混凝土开裂，提高结构耐久性和稳定性，增大悬臂式挡墙的适用范围。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应该涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种预应力悬臂式挡墙结构，其特征在于：包括立臂板(1)、腹板(2)、趾板(3)和踵板(4)，所述腹板(2)设置在立臂板(1)的内侧，腹板(2)上设置有预应力施加装置，使得立臂板(1)初始处于受压应力状态。

2.根据权利要求1所述的预应力悬臂式挡墙结构，其特征在于：所述腹板(2)按一定距离等距间隔布置，腹板(2)与立臂板(1)一体化浇筑成型；所述立臂板(1)底部外侧的趾板(3)和内侧的踵板(4)构成底板，立臂板(1)垂直布置在底板上。

3.根据权利要求1或2所述的预应力悬臂式挡墙结构，其特征在于：所述腹板(2)上设置有预留孔道A(2-1)，所述踵板(4)上设置有与预留孔道A(2-1)相对应的预留孔道B(4-1)，所述预留孔道A(2-1)和预留孔道B(4-1)用于布置预应力施加装置。

4.根据权利要求3所述的预应力悬臂式挡墙结构，其特征在于：所述预应力施加装置包括预应力钢绞线(5)及两侧的钢垫板和锚具，所述预应力钢绞线(5)穿过预留孔道B(4-1)和预留孔道A(2-1)，通过液压千斤顶张拉预应力钢绞线(5)从而给立臂板(1)和腹板(2)施加预压力。

5.根据权利要求4所述的预应力悬臂式挡墙结构，其特征在于：所述锚具布置在钢垫板的外侧，其中腹板(2)的顶部采用钢垫板A(6)和夹片锚具(7)，钢垫板A(6)使得预压力均匀分布在腹板(2)上；腹板(2)的底部采用钢垫板B(8)和挤压锚具(9)，钢垫板B(8)和挤压锚具(9)直接埋置在踵板(4)内。

6.根据权利要求5所述的预应力悬臂式挡墙结构，其特征在于：所述钢垫板A(6)上预留有注浆孔(6-2)和排气孔(6-1)，预压力施加完毕后，通过注浆孔(6-2)向预留孔道A(2-1)中灌注水泥浆液。

7.一种采用如权利要求1至6任一项所述的预应力悬臂式挡墙结构的施工方法，其特征在于：包括步骤如下：

S1、根据设计方案开挖或回填地基土至设计标高；

S2、施工结构的底板：先进行底部趾板和踵板的模板安装，底板钢筋伸入立臂板，将立臂板钢筋与底部趾板和踵板的钢筋连接成一个整体；将底部的挤压锚具和钢垫板B固定在设计部位，通过金属螺旋管在底板上布置预留孔道B，将金属螺旋管固定在预留孔道B的位置，使预应力钢绞线依次穿过挤压锚具、钢垫板B、金属螺旋管，然后进行底板混凝土浇筑；

S3、施工结构的立臂板和腹板：进行立臂板和腹板的模板安装，立臂板钢筋伸入腹板，使立臂板和腹板的钢筋连接成一个整体；腹板中同样用预埋金属螺旋管方式布设预留孔道A，然后浇筑混凝土，待混凝土强度达到设计标准后进行拆模；

S4、施加预压力：将钢垫板A放置在腹板顶部，预应力钢绞线依次穿过钢垫板A和夹片锚具，通过液压千斤顶张拉预应力钢绞线，采用分步张拉方式，当张拉荷载达到设计荷载的105％时，停止张拉，通过锁具将预应力钢绞线固定；

S5、孔道灌浆：配置一定比例的水泥浆液，通过注浆孔将水泥浆液灌入预留孔道A中，灌浆过程中排气孔不得堵塞；

S6、回填边坡：按设计方案在挡墙背部回填边坡。