本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種超高輕型支擋結(jié)構(gòu)及治理高填方、高邊坡工程的方法。

背景技術(shù)：

我國《公路路基設(shè)計規(guī)范》(jtgd30-2004)提出的可用于填方邊坡的支擋結(jié)構(gòu)類型及適用條件有：1)重力式擋土墻(包括衡重式擋土墻)適用于一般地區(qū)、浸水地區(qū)和地震地區(qū)的路肩、路堤和路塹等支擋工程。墻高不大于12.0m。2)半重力式擋土墻適用于不宜采用重力式擋土墻的地下水位較高或軟弱的地基上，墻高不宜大于12.0m。3)懸臂式擋土墻宜在地基承載力較低的填方路段采用，墻高不宜超過5.0m。4)扶臂式擋土墻宜在地基承載力較低的填方路段采用，盡管規(guī)范指出可達(dá)15.0m。但在實際應(yīng)用中，當(dāng)墻高超過10.0m，對一般土質(zhì)地基，其地基承載力及擋土墻的抗滑與抗傾覆穩(wěn)定性很難滿足要求，且底板寬度將接近墻高。5)錨碇板擋土墻宜使用在石料不充足地區(qū)的路肩墻或路堤式擋土墻，墻高不宜超過10.0m。加筋土擋土墻用于一般地區(qū)的路肩墻或路堤式擋土墻墻高不大于12.0m。以上支擋結(jié)構(gòu)類型的缺點是：一方面支擋填方高度有限，另一方面僅具有擋土功能，無承重及阻滑功能，不適用于滑坡、坍塌、軟土地基上。

《高輕型支擋技術(shù)及應(yīng)用》(張玉芳著)等著作中提出的可用于填方邊坡的支擋結(jié)構(gòu)類型及適用條件有：高輕型預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻適用于自然地形陡的填方高度12.0m-16.0m的路堤支擋，該支護(hù)結(jié)構(gòu)有一定的阻滑功能，但墻后必須具備適宜于預(yù)應(yīng)力錨索錨固的地層，并能提供足夠的錨固力，不適合用于大范圍的填方地段。高輕型錨碇板擋土墻適用于填方高度12.0m-16.0m的路堤支擋，但不宜使用在抗滑地段。

隨著公路、鐵路等建設(shè)的迅速發(fā)展，為適應(yīng)千變?nèi)f化的場地條件及大范圍高填方(填方高度超過16.0m、邊坡總高度超過24.0m)邊坡支擋的需要。組合式支擋結(jié)構(gòu)正是在這種國內(nèi)外形勢下再次成為工程技術(shù)人員關(guān)注的熱點問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種超高輕型支擋結(jié)構(gòu)，可以適用于千變?nèi)f化的場地條件，當(dāng)填方高度在12.0m-24.0m，邊坡總高度在16.0m-30.0m時與普通擋土墻有可比性。當(dāng)填方高度在24.0m-30.0m，邊坡總高度在28.0m-34.0m時與橋梁有可比性，同時，具有承重、阻滑與擋土三重功能。

本發(fā)明的另一目的是提供上述超高輕型支擋結(jié)構(gòu)治理高填方、高邊坡工程的方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，超高輕型支擋結(jié)構(gòu)，包括鋼筋混凝土制成的豎直設(shè)置主樁、副樁，在主樁與副樁上方、主樁與副樁之間設(shè)置有承臺，在主樁上設(shè)置有鋼筋混凝土制成的擋土板；主樁與副樁的上部設(shè)置扶臂；在扶臂上水平預(yù)埋鋼管；還設(shè)置有由鋼筋混凝土制成錨碇墻，錨碇墻上水平預(yù)埋鋼管；拉桿從扶臂及錨碇墻上的預(yù)埋鋼管中穿過；錨碇墻的拉桿的端部用錨具固定；扶臂外側(cè)、位于扶臂上的拉桿的端部用錨具固定；錨具外用混凝土封錨。

本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，采用超高輕型支擋結(jié)構(gòu)治理高填方、高邊坡工程的方法，具體按照以下步驟進(jìn)行：

步驟1，豎直設(shè)置主樁、副樁，主樁與副樁由鋼筋混凝土制成，地面以下的主樁與副樁一次澆注成型，地面以上的主樁與副樁根據(jù)實際情況采用多次澆注，接茬處應(yīng)先鑿毛；

步驟2，承臺以下的擋土板施工：擋土板由鋼筋混凝土制成；

步驟3，樁間及樁后填土應(yīng)分層填筑壓實，分層厚度不大于50cm，距主樁與副樁及擋土板距離1m范圍內(nèi)的填土用小于1噸的小型壓路機(jī)或打夯機(jī)壓實，壓實度不少于85％；

步驟4，承臺施工，主樁與副樁上方水平設(shè)置承臺由鋼筋混凝土制成，采用現(xiàn)場澆注；

步驟5，承臺以上扶臂與擋土板施工及鋼管預(yù)埋：扶臂與擋土板由鋼筋混凝土制成，在擋土板后設(shè)置砂石反濾層，在扶臂混凝土澆注前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計位置，在扶臂上水平預(yù)埋鋼管，預(yù)埋鋼管內(nèi)徑根據(jù)設(shè)計的拉桿直徑確定；

步驟6，錨碇墻施工：錨碇墻由鋼筋混凝土制成，采用現(xiàn)場澆注，在錨碇墻混凝土澆注前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計位置，在錨碇墻上水平預(yù)埋鋼管，鋼管內(nèi)徑根據(jù)的拉桿的直徑確定；

步驟7，承臺以上的擋土板后填土，擋土板后填土應(yīng)分層壓實，分層厚度不大于50cm，距扶臂、擋土板及錨碇墻的距離1m范圍內(nèi)的填土用小于1噸的小型壓路機(jī)或打夯機(jī)壓實，壓實度不少于85％；土的填筑應(yīng)根據(jù)拉桿設(shè)置位置，與拉桿安裝、張拉及鎖定交遞進(jìn)行；

步驟8，拉桿定位、安裝、張拉、鎖定、封錨混凝土及孔內(nèi)灌注水泥漿的施工：拉桿定位、安裝及張拉與擋土板后土的填筑交遞進(jìn)行，直到坡頂設(shè)計標(biāo)高；在拉桿安裝前，先填方至拉桿設(shè)計水平高度以上0.2m，填方壓實度達(dá)到規(guī)定要求后方可開始安裝拉桿；安裝拉桿時，應(yīng)根據(jù)拉桿設(shè)計平面位置先在壓實填方表面挖槽，槽寬0.3m，深度比拉桿設(shè)計標(biāo)高低10cm；將拉桿從扶臂及錨碇墻上的預(yù)埋鋼管中穿過，埋入開挖好的拉桿溝槽中；將位于錨碇墻的拉桿的端部用錨具安裝好，并對位于錨碇墻上預(yù)埋鋼管內(nèi)灌注水泥漿，同時進(jìn)行位于錨碇墻上封錨混凝土的施工，拉桿溝槽用土或三七灰土填筑壓實，在繼續(xù)填方壓實至拉桿標(biāo)高以上1m時，在扶臂外側(cè)用錨具將位于扶臂上拉桿的端部安裝好，拉桿張拉、張拉分級、張拉荷載、張拉時間按設(shè)計要求確定，張拉時應(yīng)注意扶臂的變形及填方的變化，如發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)停止張拉，查明原因，采取措施；重復(fù)以上步驟8直至填方至坡頂，在填方全部完成后，按設(shè)計要求對所有拉桿進(jìn)行補張拉，并對位于扶臂上預(yù)埋鋼管內(nèi)灌注水泥漿，同時進(jìn)行位于扶臂上封錨混凝土的施工。

進(jìn)一步的，所述步驟1中，主樁與副樁采用人工挖孔灌注樁或機(jī)械成孔灌注樁，主樁與副樁樁徑不少于600mm，混凝土強度等級不低于c25。

進(jìn)一步的，所述步驟2中，擋土板采用現(xiàn)場澆注或采用預(yù)制拼裝；承臺以下的擋土板厚度為120-200mm，混凝土強度等級不低于c25。

進(jìn)一步的，所述步驟4中，承臺厚度不少于400mm，混凝土強度等級不低于c25。

進(jìn)一步的，所述步驟5中，承臺以上的擋土板上預(yù)留泄水孔，泄水孔間距2-3m，孔徑50-100mm，承臺以上的擋土板厚度為150-200mm。

進(jìn)一步的，所述步驟5中，扶臂厚度不少于300mm，扶臂間距2-3m，扶臂及擋土板混凝土強度等級不低于c25。

進(jìn)一步的，所述步驟6中，錨碇墻厚度不少于300mm，混凝土強度等級不低于c25。

進(jìn)一步的，所述步驟8中，拉桿采用變形鋼筋或鋼絞線。

進(jìn)一步的，所述拉桿采用鋼絞線時，采用無粘結(jié)鋼絞線制作，鋼絞線除兩頭夾片附近外，其余部分先涂刷兩遍防腐油漆，再涂滿防腐油脂，外套內(nèi)徑為17mm、壁厚不小于1mm的硬塑管。

本發(fā)明的有益效果是，綜合了懸臂式樁板墻、雙排抗滑樁、高輕型預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻、高輕型錨碇板擋土墻與扶臂式擋土墻的技術(shù)特點，兼有承重、阻滑和支擋三重功能的超高輕型支擋結(jié)構(gòu)。相對于傳統(tǒng)的高填方、高邊坡、高輕型支擋結(jié)構(gòu)，本支護(hù)結(jié)構(gòu)在變形控制的有效性、結(jié)構(gòu)形式布置的靈活性等方面得以很好的體現(xiàn)。其主要有以下幾個方面的特點：

1)布置型式靈活。樁板及錨碇墻組合形式機(jī)動靈活，適應(yīng)性強。a)可根據(jù)擋土墻后填土中破裂面的位置及方位將錨碇墻設(shè)置成分離式(圖1、2)、整體式豎直式與整體傾斜式(圖3、4)。對于分離式錨碇墻：各錨碇墻獨立發(fā)揮作用，其設(shè)置位置靈活，但各拉桿之間的整體協(xié)調(diào)能力差。對于整體豎直式錨碇墻：施工快速簡單，一次成型，各拉桿之間的整體協(xié)調(diào)能力好，但下層拉桿長度大。對于整體傾斜式錨碇墻：可根據(jù)破裂面的位置及方位合理確定錨碇墻的位置及傾斜度，從而降低下層拉桿長度，各拉桿之間的整體協(xié)調(diào)能力好，但錨碇墻后填土必須先分層壓實，并根據(jù)錨碇墻傾斜度形成斜坡，施工復(fù)雜。b)可將扶臂設(shè)置成反椅式(圖2)。由于反椅式扶臂的平臺未設(shè)置在填土中，而是位于邊坡外側(cè)，因此可根據(jù)實際情況在平臺上種植花草等來協(xié)調(diào)周邊景觀。c)可根據(jù)實際情況改變承臺設(shè)置位置來調(diào)整和協(xié)調(diào)上下部結(jié)構(gòu)的變形及內(nèi)力。d)可根據(jù)擋土墻高度，在每個扶臂上靈活合理布置多層拉桿，從而提高擋土高度，并調(diào)整與協(xié)調(diào)上下部結(jié)構(gòu)的內(nèi)力及變形。e)可根據(jù)地形地質(zhì)條件合理靈活布置下部結(jié)構(gòu)(承臺以下的主樁、副樁)，充分發(fā)揮承重、阻滑和支擋三重功能。

2)承臺、主樁、副樁及拉桿組成一個超靜定空間結(jié)構(gòu)，整體剛度及阻滑能力遠(yuǎn)大于單排樁支擋結(jié)構(gòu)、高輕型預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻、高輕型錨碇板擋土墻。由于拉桿的設(shè)置，使得樁身內(nèi)力急劇下降，結(jié)構(gòu)水平位移明顯降低。同時可以通過對拉桿適當(dāng)施加預(yù)應(yīng)力來進(jìn)一步降低樁身內(nèi)力及結(jié)構(gòu)水平位移，并調(diào)整承臺底豎向壓力的分布，可支擋比高輕型預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻、高輕型錨碇板擋土墻更高的填方邊坡。

3)承臺上部填土重力使支擋結(jié)構(gòu)整體重心后移增強了抵抗土壓力的能力,有效提高了支擋結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。同時，由于承臺的設(shè)置使樁基受到豎向力作用，提高了樁身的抗剪承載力，并能將豎向荷載傳遞至較深的土層。因此，無論是在結(jié)構(gòu)受力及沉降控制方面都優(yōu)于其它支擋結(jié)構(gòu)型式。

4)本支擋結(jié)構(gòu)為超靜定空間結(jié)構(gòu)，能自動調(diào)整樁身內(nèi)力分布，使之適應(yīng)復(fù)雜多變的荷載條件，也可通過對拉桿施加預(yù)應(yīng)力來調(diào)整樁身內(nèi)力及支擋結(jié)構(gòu)的水平位移。

5)當(dāng)下部土(巖)層中存在潛在滑動面或地基承載力不夠時，下部樁基起著阻滑、承重及擋土三重功能。對于陡坡地段，當(dāng)存在良好且堅硬的穩(wěn)定巖土層提供有效的錨固力時，可將錨碇拉桿改為錨桿(索)，或采用錨桿(索)與錨碇拉桿相結(jié)合的形式。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例中采用的扶臂椅式樁板墻聯(lián)合錨碇墻支護(hù)結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明實施例中采用的反扶臂椅式樁板墻聯(lián)合錨碇墻支護(hù)結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本發(fā)明實施例中采用的扶臂椅式樁板墻聯(lián)合整體豎直式錨碇墻支護(hù)結(jié)構(gòu)圖。

圖4是本發(fā)明實施例中采用的扶臂椅式樁板墻聯(lián)合整體傾斜式錨碇墻支護(hù)結(jié)構(gòu)圖。

圖中，1.主樁，2.副樁，3.承臺，4.擋土板，5.扶臂，6.預(yù)埋鋼管，7.錨具，8.封錨混凝土，9.水泥漿，10.拉桿，11.錨碇墻。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

超高輕型支擋結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖1-4任何一種形式所示，包括鋼筋混凝土制成的豎直設(shè)置主樁1、副樁2，在副樁2上方、主樁1與副樁2之間設(shè)置有承臺3，在主樁1上設(shè)置有鋼筋混凝土制成的擋土板4；主樁1與副樁2的上部設(shè)置扶臂5；在扶臂5上水平預(yù)埋鋼管6；還設(shè)置有由鋼筋混凝土制成錨碇墻11，錨碇墻11上水平預(yù)埋鋼管6；拉桿10從扶臂5及錨碇墻11上的預(yù)埋鋼管6中穿過；錨碇墻11的拉桿10的端部用錨具7固定；扶臂外側(cè)、位于扶臂5上的拉桿10的端部用錨具7固定；錨具7外用封錨混凝土8固定。

如圖1、2所示，錨碇墻11可以采用分離式的，且豎直設(shè)置，可以根據(jù)具體的環(huán)境，將主樁1設(shè)置遠(yuǎn)離錨碇墻11的方向(如圖1)，可以將主樁1設(shè)置靠近錨碇墻11的方向(如圖2)；如圖3、4所示，錨碇墻11可以采用一體的，具體可以為豎直設(shè)置的(如圖3)，也可以為傾斜式的(如圖4)。

采用超高輕型支擋結(jié)構(gòu)治理高填方、高邊坡工程的方法，可按照圖1-4中任何一種支擋結(jié)構(gòu)，具體按照以下步驟進(jìn)行：

步驟1，豎直設(shè)置主樁1、副樁2，主樁1與副樁2由鋼筋混凝土制成，可采用人工挖孔灌注樁或機(jī)械成孔灌注樁。地面以下的主樁1與副樁2一次澆注成型，地面以上的主樁1與副樁2可根據(jù)實際情況采用多次澆注，但接茬處應(yīng)先鑿毛，鋼筋接頭應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范要求。主樁1與副樁2樁徑不少于600mm，混凝土強度等級不低于c25，樁基深度滿足設(shè)計要求；

步驟2，承臺3以下的擋土板4施工，擋土板4由鋼筋混凝土制成，可采用現(xiàn)場澆注，也可采用預(yù)制拼裝。承臺3以下的擋土板4厚度為120-200mm，混凝土強度等級不低于c25；

步驟3，樁間及樁后填土應(yīng)分層填筑壓實，分層厚度不大于50cm，距主樁1與副樁2及擋土板4距離1.0m范圍內(nèi)的填土用小型壓路機(jī)(小于1噸)或打夯機(jī)壓實，壓實度不少于85％；

步驟4，承臺3施工，主樁1與副樁2上方水平設(shè)置承臺3由鋼筋混凝土制成，采用現(xiàn)場澆注。承臺3厚度不少于400mm，混凝土強度等級不低于c25；

步驟5，承臺3以上扶臂5與擋土板4施工及鋼管6預(yù)埋，扶臂5與擋土板4由鋼筋混凝土制成，采用現(xiàn)場澆注，擋土板4也可采用預(yù)制拼裝。擋土板4上應(yīng)預(yù)留泄水孔，泄水孔間距2-3m，孔徑50-100mm，承臺3以上擋土板4厚度為150-200mm，在擋土板4后應(yīng)設(shè)置砂石反濾層。扶臂5厚度不少于300mm，扶臂5間距2-3m，在扶臂5混凝土澆注前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計位置，在扶臂5上水平預(yù)埋鋼管6，預(yù)埋鋼管6內(nèi)徑應(yīng)根據(jù)設(shè)計的拉桿直徑確定。扶臂5及擋土板4混凝土強度等級不低于c25。

步驟6，錨碇墻11施工，錨碇墻11由鋼筋混凝土制成，采用現(xiàn)場澆注。在錨碇墻11混凝土澆注前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計位置，在錨碇墻11上水平預(yù)埋鋼管6，鋼管6內(nèi)徑應(yīng)根據(jù)設(shè)計的拉桿10的直徑確定。錨碇墻11厚度不少于300mm，混凝土強度等級不低于c25；

步驟7，承臺3以上擋土板4后填土，擋土板4后填土應(yīng)分層壓實，分層厚度不大于50cm，距扶臂5、擋土板4及錨碇墻11的距離1.0m范圍內(nèi)的填土用小型壓路機(jī)(小于1噸)或打夯機(jī)壓實，壓實度不少于85％。土的填筑應(yīng)根據(jù)拉桿10設(shè)置位置，與拉桿10安裝、張拉及鎖定交遞進(jìn)行；

步驟8，拉桿10定位、安裝、張拉、鎖定、封錨混凝土8及孔內(nèi)灌注水泥漿9的施工。拉桿10采用變形鋼筋或鋼絞線。拉桿10定位、安裝及張拉與擋土板4后土的填筑交遞進(jìn)行，直到坡頂設(shè)計標(biāo)高。在拉桿10安裝前，先填方至拉桿10設(shè)計水平高度以上0.2m，填方壓實度達(dá)到規(guī)定要求后方可開始安裝拉桿10。安裝拉桿10時，應(yīng)根據(jù)拉桿10設(shè)計平面位置先在壓實填方表面挖槽，槽寬0.3m，深度比拉桿10設(shè)計標(biāo)高低10cm。拉桿10材料的規(guī)格及數(shù)量應(yīng)與設(shè)計要求相符。拉桿10采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線時，應(yīng)采用無粘結(jié)鋼絞線制作，鋼絞線除兩頭夾片附近外，其余部分先涂刷兩遍防腐油漆，再涂滿防腐油脂，外套內(nèi)徑為17mm、壁厚不小于1mm的硬塑管。將拉桿10從扶臂5及錨碇墻11上的預(yù)埋鋼管6中穿過，埋入開挖好的拉桿溝槽中。將位于錨碇墻11的拉桿10的端部用錨具7安裝好，并對位于錨碇墻11上預(yù)埋鋼管6內(nèi)灌注水泥漿9，同時進(jìn)行位于錨碇墻11上封錨混凝土8的施工。拉桿10溝槽可用土或三七灰土填筑壓實。在繼續(xù)填方壓實至拉桿10標(biāo)高以上1.0m時，在扶臂外側(cè)用錨具7將位于扶臂5上拉桿10的端部安裝好。拉桿10張拉、張拉分級、張拉荷載、張拉時間按設(shè)計要求確定。張拉時應(yīng)注意扶臂5的變形及填方的變化，如發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)停止張拉，查明原因，采取措施。

重復(fù)以上步驟8直至填方至坡頂。在填方全部完成后，按設(shè)計要求對所有拉桿10進(jìn)行補張拉，并對位于扶臂5上預(yù)埋鋼管6內(nèi)灌注水泥漿9，同時進(jìn)行位于扶臂5上封錨混凝土8的施工。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。