CN212896451U - 一种生态挡土墙 - Google Patents

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周微微
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Abstract

本实用新型公开了一种生态挡土墙，设置在作为工程结构的普通挡土墙外，其结构包括景观石、土拱、渗水层、填土、种植土、花木、横向渗水管和纵向渗水管等，并根据生态挡土墙填土自身产生土拱效应的原理，采用廉价材料预先设置与生态挡土墙填土自身产生土拱效应相同形状的土拱，提供免费的预应力，充分利用土拱材料承受压力大和纵向刚度大的特点，将横向土压力转变为纵向推力，均衡结构受力，从而节约工程材料，提高安全性能；同时设置景观石和大面积种植花木，将工程结构受力和景观美化融合在一起。因此，本实用新型是一种构造简单、施工便利、费用低廉、安全可靠和美观实用的生态挡土墙，其结合相应的施工方法，具有较高的经济效益和社会效益。

Description

一种生态挡土墙
技术领域
本实用新型涉及一种挡土墙领域，具体是指一种生态挡土墙。
背景技术
生态挡土墙是一种既能起到满足工程结构需要，又兼具生态环保、景观功能的挡土墙。传统浆砌块石和混凝土等形式的挡土墙只是一种工程结构，缺少生态环境的保护作用。现有许多种类的所谓生态挡土墙也仅在浆砌块石和混凝土预制块等结构的空隙里种植一些花木，花木生存空间小、养护工作量大，生态功能有限；如增加花木的种植空间，则可能带来工程结构的安全隐患，故生态与安全双方难以全面统筹兼顾，这对于以工程结构为主的挡土墙显然难以具备生态功能。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种构造简单、施工便利、费用低廉、安全可靠和美观实用的生态挡土墙。
本实用新型的技术问题通过以下技术方案实现：
一种生态挡土墙，设置在作为工程结构的普通挡土墙外，包括若干块按照相隔一定距离设置在地基上的景观石，每相邻两块所述的景观石之间均浇筑土拱，该土拱的拱背凸部朝向普通挡土墙，并在拱背凸部外侧覆盖渗水层，该渗水层与普通挡土墙之间依次填入分层压实的填土、覆盖在填土顶部的种植土和种植在种植土上的花木；所述的土拱拱腹凹部与相邻的两块景观石之间均覆盖种植土并种植花木；所述的土拱内按照上下错位设置多根横向渗水管，土拱外设置多根纵向渗水管，且多根横向渗水管和多根纵向渗水管均伸出生态挡土墙外排水。
所述的生态挡土墙根据工程基础与地基高度设置成一级生态挡土墙或多级生态挡土墙。
所述的土拱平面为拱形、立面为阶梯形，土拱两端的拱脚分别支撑在每块景观石的一端。
所述的渗水层是由碎石和土工布组成，最大粒径不大于5cm，碎石层厚度10cm～15cm，土工布为合成纤维编织而成的透水性土工合成材料，两层土工布包裹在碎石外侧。
所述的多根横向渗水管和多根纵向渗水管均为PVC塑料材质；横向渗水管管径3cm～5cm，设置在土拱内，水平向间距1m～2m，上下层每排高度0.5m～1m交叉设置，一端插入土拱拱背凸部的碎石中3 cm～5cm，另一端伸出种植土外1 cm～2cm；纵向渗水管管径5 cm～10cm，管壁纵向相隔5 cm～10cm交叉开孔2个～3个，开孔直径0.5cm～1cm，外包两层土工布，多根纵向渗水管设置在渗水层与普通挡土墙之间的填土内，水平向间距1m～2m，上下层每排高度1m～2m交叉设置，两端伸出填土外1 cm～2cm。
所述的地基用于承受普通挡土墙和生态挡土墙的受力，该普通挡土墙为传统浆砌块石和混凝土；所述的一级生态挡土墙高度1.5m～2.0m；所述的多级生态挡土墙的每级生态挡土墙之间均设置一级普通挡土墙。
所述的种植土为适合花木生长的土壤，种植土覆盖于填土顶部，以及土拱拱腹凹部与相邻的两块景观石之间，种植土上种植花木。
所述的填土就地取材，用粘性土或无粘性土如砂性土，分层填筑厚度30cm～50cm，机械压实。
与现有技术相比，本实用新型主要提供了一种生态挡土墙，可设置在作为工程结构的普通挡土墙外，其结构包括景观石、土拱、渗水层、填土、种植土、花木、横向渗水管和纵向渗水管等，并根据生态挡土墙填土自身产生土拱效应的原理，采用廉价材料预先设置与生态挡土墙填土自身产生土拱效应相同形状的土拱，提供免费的预应力，充分利用土拱材料承受压力大和纵向刚度大的特点，将横向土压力转变为纵向推力，均衡结构受力，从而节约工程材料，提高了安全性能；同时设置景观石和大面积种植花木，将工程结构受力和景观美化融合在一起。因此，本实用新型是一种构造简单、施工便利、费用低廉、安全可靠和美观实用的生态挡土墙，其结合相应的施工方法，具有较高的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本实用新型的结构立面示意图。
图2为图1的俯视图。
图3为图1的左视图。
图4为图2的A-A剖面图和计算图式。
具体实施方式
下面将按上述附图对本实用新型实施例再作详细说明。
如图1~图4所示，1.地基、2.景观石、3.花木、4.普通挡土墙、41.工程基础、5.土拱、6.渗水层、61.碎石、62.土工布、7.种植土、8.填土、9.渗水管、91.横向渗水管、92.纵向渗水管。
一种生态挡土墙，如图1所示，主要涉及一种挡土墙施工领域，该生态挡土墙通常设置在作为工程结构的普通挡土墙4外，即图2所示的视图下侧，其结构是由若干块按照相隔一定距离设置在地基上的景观石2，以及每相邻两块景观石之间均浇筑的土拱5等构成。
所述地基1的基础已经适当处理，可以承受普通挡土墙4和生态挡土墙的受力，景观石2为天然石料或人工堆砌石料，具有结构受力和景观的双重功能。
所述的普通挡土墙4为传统浆砌块石和混凝土等形式，最上一级可为建筑工程或其他工程的工程基础41；所述的生态挡土墙可设置成一级或多级，一级生态挡土墙一般高度1.5m～2.0m，若工程基础41与地基高度较大时，即可设置多级生态挡土墙，在每级生态挡土墙之间均设置一级普通挡土墙4，多级生态挡土墙的各级景观石2和土拱5组合需错位设置；若工程基础41与地基高度在生态挡土墙容许高度之内时，仅单独设置一级生态挡土墙；仅设置一级生态挡土墙时，生态挡土墙与建筑工程或其他工程的工程基础之间无普通挡土墙4。
所述的土拱5为砂砾石和水泥拌和而成的水泥稳定土或粘土、砂砾、石灰共同拌和而成的三合土等材料，平面为拱形、立面为阶梯形，土拱5两端拱脚分别支撑在每块景观石2的一端；阶梯形土拱的阶梯级数和截面尺寸按所用材料性能由计算确定。
所述的土拱5拱背凸部朝向普通挡土墙4，并在拱背凸部外侧覆盖渗水层6，该渗水层与普通挡土墙4之间依次填入分层压实的填土8、覆盖在填土顶部的种植土7和种植在种植土上的花木3；所述的土拱5拱腹凹部与相邻的两块景观石2之间也均覆盖种植土7并种植花木3。
其中，渗水层6由碎石61和土工布62组成，碎石级配良好，最大粒径不大于5cm，含泥量小于3%，碎石层厚度10cm～15cm，土工布62为合成纤维编织而成的透水性土工合成材料，两层土工布包裹在碎石61外侧。
种植土7为适合花木3生长的土壤，种植土7覆盖于填土8顶部，以及土拱5拱腹凹部与相邻的两块景观石2之间，种植土7上种植花木3。
填土8为就地取材，用粘性土或无粘性土如砂性土，含水率3%～5%，分层填筑厚度30cm～50cm，机械压实，密实度不小于80%。
花木3是与所在地气候特点和工程结构相适应的品种，起到生态环保和景观美化的双重作用。
所述的土拱5内、外需设置多根渗水管9，如在土拱5内按照上下错位设置多根横向渗水管91，土拱5外设置多根纵向渗水管92，且多根横向渗水管91和多根纵向渗水管92均伸出生态挡土墙外排水，具体结构为：多根横向渗水管91和多根纵向渗水管92均为PVC塑料材质；横向渗水管91管径3cm～5cm，设置在土拱5内，水平向间距1m～2m，上下层每排高度0.5m～1m交叉设置，一端插入土拱拱背凸部的碎石61中3 cm～5cm，另一端伸出种植土7外1 cm～2cm；纵向渗水管92管径5 cm～10cm，管壁纵向相隔5 cm～10cm交叉开孔2个～3个，开孔直径0.5cm～1cm，外包两层土工布62，多根纵向渗水管92设置在渗水层6与普通挡土墙4之间的填土8内，水平向间距1m～2m，上下层每排高度1m～2m交叉设置，两端伸出填土8外1 cm～2cm。
同时，土拱5支撑在两块景观石2上，土拱5的拱轴线与填土8分布荷载
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE001
的形状相同即
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE002
，其中
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE003
为土拱底部拱脚与普通挡土墙4之间填土8的宽度、
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE004
为填土8的主动土压力修正系数；在
Figure DEST_PATH_764263DEST_PATH_IMAGE001
作用下，假设土拱5不承受弯矩只承受剪力和压力，对土拱5上任意一点
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE005
的合力矩等于零，即
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE006
,并应用朗肯土压力理论和力的平衡原理，得到土拱5的拱轴线方程、填土8分布荷载、土拱5受力和景观石2受力计算公式；
公式一、
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE007
公式二、
无粘性土：
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE008
粘性土：
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE009
公式三、
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE010
公式一、公式二和公式三中的各符号定义为：
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE011
——土拱5后填土8高度，
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE012
；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE013
——土拱5底部与普通挡土墙4之间填土的宽度，
Figure DEST_PATH_445518DEST_PATH_IMAGE012
；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE014
——土拱5底部两拱脚之间的水平距离，
Figure DEST_PATH_818731DEST_PATH_IMAGE012
；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE015
——土拱5底部的宽度，
Figure DEST_PATH_571530DEST_PATH_IMAGE012
；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE016
——土拱5底部所受的景观石的推力，
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE017
；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE018
——土拱5底部所受的压力
Figure DEST_PATH_339897DEST_PATH_IMAGE016
与两拱脚纵向水平连线的夹角，
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE019
；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE020
——景观石2的重度，
Figure DEST_PATH_818151DEST_PATH_IMAGE017
；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE021
——土拱5以O点为原点的生态挡土墙的纵向坐标值，
Figure DEST_PATH_466212DEST_PATH_IMAGE012
；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE022
——土拱5以O点为原点的生态挡土墙
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE023
之间的纵向坐标值，
Figure DEST_PATH_320904DEST_PATH_IMAGE012
；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE024
——土拱5以O点为原点的生态挡土墙的横向坐标值，
Figure DEST_PATH_84723DEST_PATH_IMAGE012
；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE025
——朗肯主动土压力系数；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE026
——景观石2与地基1之间的摩擦系数；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE027
——土拱5后填土8的重度，
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE028
；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE029
——土拱5后填土8的粘聚力，
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE030
；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE031
——土拱5后填土8的内摩擦角，
Figure DEST_PATH_747261DEST_PATH_IMAGE019
；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE032
——填土8的主动土压力修正系数，
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE033
；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE034
——填土8的主动土压力调整系数；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE035
——填土8的主动土压力调整系数；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE036
——参数，
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE037
；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE038
——参数，
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE039
；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE040
——参数，
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE041
；
Figure DEST_PATH_563907DEST_PATH_IMAGE001
——土拱5底部拱轴线任意
Figure DEST_PATH_363236DEST_PATH_IMAGE021
处所受的填土8分布荷载，
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE042
；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE043
——土拱5底部拱轴线
Figure DEST_PATH_40949DEST_PATH_IMAGE023
之间的所受的填土8分布荷载，
Figure DEST_PATH_267531DEST_PATH_IMAGE042
；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE044
——土拱5底部拱脚所受的填土8分布荷载，
Figure DEST_PATH_102632DEST_PATH_IMAGE042
；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE045
——土拱5底部拱中部所受的填土8分布荷载，
Figure DEST_PATH_738275DEST_PATH_IMAGE042
；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE046
——土拱5材料所受的压应力，
Figure DEST_PATH_240800DEST_PATH_IMAGE030
；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE047
——土拱5材料的容许压应力，
Figure DEST_PATH_169442DEST_PATH_IMAGE030
。
本实用新型再以两级生态挡土墙为例进行施工方法描述，其步骤如下：
步骤一、拟定生态挡土墙结构尺寸
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE048
根据地形和地质钻探资料，初拟生态挡土墙、普通挡土墙4的结构尺寸、布置形式和选择工程材料；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE049
由公式一、公式二、公式三计算复核并确定生态挡土墙、普通挡土墙4的结构尺寸、布置形式和工程材料；
③编制施工组织设计文件，组织施工；
步骤二、普通挡土墙施工
Figure DEST_PATH_52691DEST_PATH_IMAGE048
测量放样，按设计图纸确定普通挡土墙4、生态挡土墙的精确位置和标高；
②清理工程基础41与普通挡土墙4之间的边坡；
③开挖普通挡土墙基础并进行地基1处理以满足地基承载力要求，如存在边坡滑塌的隐患时，需临时加固边坡；
④按设计图纸砌筑普通挡土墙；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE050
多级普通挡土墙4按
Figure DEST_PATH_990560DEST_PATH_IMAGE048
～④逐级从下而上施工；
步骤三、下级生态挡土墙施工
Figure DEST_PATH_52319DEST_PATH_IMAGE048
生态挡土墙地基处理以满足地基承载力要求：
②优选采用单个天然石料原石，景观石2与土拱5结合处开凿成设计角度；
③定位景观石2位置，地基铺设水泥砂浆2cm～3cm厚度，吊装景观石就位，如景观石由多块小块原石组成需用水泥砂浆和铆钉粘结固定牢固；
④测量放样、架设土拱模板，要求模板位置和尺寸准确、安装固定牢固，模板内预埋横向渗水管；
⑤土拱模板内浇筑水泥稳定土或三合土，振动密实，并适时拆除模板、养护达到设计强度；
⑥多个景观石2和土拱5组合施工完成后，在土拱与普通挡土墙4之间的地基1上放置已包裹土工布62的多根纵向渗水管92；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE051
按填土分层填筑厚度，在土拱拱背凸部铺上碎石61并用土工布62包裹，用少量填土料作为支挡，以免碎石和土工布组成的渗水层6塌落；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE052
填筑第一分层填土，用压路机压实至规定的密实度，碎石61和土工布62组成的渗水层6边缘用小型压实机械或人工拍实，压实过程中人工配合整理土工布以防压实机械损伤土工布；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE053
填筑土拱拱腹凹部与两块景观石2之间覆盖种植土7，用小型压实机械或人工拍实；
Figure DEST_PATH_DEST_PATH_IMAGE054
进行土拱拱背凸部第二分层填土、土拱拱腹凹部第二分层种植土和渗水管敷设循环施工，直至完成下级生态挡土墙的填土8和种植土7施工；
步骤四、上级生态挡土墙施工
按步骤三中下级生态挡土墙施工的施工程序完成上级生态挡土墙施工；
步骤四、花木种植
按设计要求选择花木3进行种植，花木的规格、数量、间距符合规定要求，并适时养护。
本实用新型所述实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外还应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种生态挡土墙，设置在作为工程结构的普通挡土墙（4）外，包括若干块按照相隔一定距离设置在地基（1）上的景观石（2），其特征在于每相邻两块所述的景观石（2）之间均浇筑土拱（5），该土拱的拱背凸部朝向普通挡土墙（4），并在拱背凸部外侧覆盖渗水层（6），该渗水层与普通挡土墙（4）之间依次填入分层压实的填土（8）、覆盖在填土顶部的种植土（7）和种植在种植土上的花木（3）；所述的土拱（5）拱腹凹部与相邻的两块景观石（2）之间均覆盖种植土（7）并种植花木（3）；所述的土拱（5）内按照上下错位设置多根横向渗水管（91），土拱（5）外设置多根纵向渗水管（92），且多根横向渗水管（91）和多根纵向渗水管（92）均伸出生态挡土墙外排水。
2.根据权利要求1所述的生态挡土墙，其特征在于所述的生态挡土墙根据工程基础（41）与地基高度设置成一级生态挡土墙或多级生态挡土墙。
3.根据权利要求1所述的生态挡土墙，其特征在于所述的土拱（5）平面为拱形、立面为阶梯形，土拱（5）两端的拱脚分别支撑在每块景观石（2）的一端。
4.根据权利要求1所述的生态挡土墙，其特征在于所述的渗水层（6）是由碎石（61）和土工布（62）组成，最大粒径不大于5cm，碎石层厚度10cm～15cm，土工布（62）为合成纤维编织而成的透水性土工合成材料，两层土工布包裹在碎石（61）外侧。
5.根据权利要求1所述的生态挡土墙，其特征在于所述的多根横向渗水管（91）和多根纵向渗水管（92）均为PVC塑料材质；横向渗水管（91）管径3cm～5cm，设置在土拱（5）内，水平向间距1m～2m，上下层每排高度0.5m～1m交叉设置，一端插入土拱拱背凸部的碎石（61）中3cm～5cm，另一端伸出种植土（7）外1 cm～2cm；纵向渗水管（92）管径5 cm～10cm，管壁纵向相隔5 cm～10cm交叉开孔2个～3个，开孔直径0.5cm～1cm，外包两层土工布（62），多根纵向渗水管（92）设置在渗水层（6）与普通挡土墙（4）之间的填土（8）内，水平向间距1m～2m，上下层每排高度1m～2m交叉设置，两端伸出填土（8）外1 cm～2cm。
6.根据权利要求2所述的生态挡土墙，其特征在于所述的地基用于承受普通挡土墙（4）和生态挡土墙的受力，该普通挡土墙（4）为传统浆砌块石和混凝土；所述的一级生态挡土墙高度1.5m～2.0m；所述的多级生态挡土墙的每级生态挡土墙之间均设置一级普通挡土墙（4）。
7.根据权利要求1所述的生态挡土墙，其特征在于所述的种植土（7）为适合花木（3）生长的土壤，种植土（7）覆盖于填土（8）顶部，以及土拱（5）拱腹凹部与相邻的两块景观石（2）之间，种植土（7）上种植花木（3）。
8.根据权利要求1所述的生态挡土墙，其特征在于所述的填土（8）就地取材，用粘性土或无粘性土，分层填筑厚度30cm～50cm，机械压实。
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