一種土工格室擋土墻及其施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種土工格室擋土墻，在基礎層上依次鋪設剛性層、底部砂礫排水層和填土層，填土層中鋪設至少一層砂礫排水層；從剛性層開始每增加一層土工格室向后縮形成一定坡度，擋土墻為變截面結(jié)構(gòu)，越向上截面越小，厚度越小。本發(fā)明還公開了該擋土墻的施工方法。本發(fā)明與傳統(tǒng)的漿砌片石擋土墻、加筋土擋墻、預應力錨索樁板墻、錨錠板擋墻等傳統(tǒng)支擋結(jié)構(gòu)相比，有如下優(yōu)勢：結(jié)構(gòu)輕，對地基承載力要求低；取消圬工，綠化墻面、生態(tài)環(huán)保、美化景觀。與同類土工格室擋墻相比，本發(fā)明有如下優(yōu)勢：減小擋墻的水平位移，提高其安全系數(shù)；節(jié)約土工格室和鋼筋，節(jié)約勞動力，而且縮短了工期，經(jīng)濟效益顯著。本發(fā)明可用于高速公路、機場等工程的邊坡防護。
【專利說明】一種土工格室擋土墻及其施工方法【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于邊坡防護和加固的擋土墻【技術(shù)領域】，特別是一種變截面土工格室擋土墻及其施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著我國高速公路和機場建設的大規(guī)模發(fā)展，高填方路堤、高路塹邊坡以及填方機場圍界等重力式擋墻通?？梢姡@些重力式擋墻的穩(wěn)定與安全是公路或機場建設中普遍存在的關(guān)鍵問題之一，該問題解決的好壞，不僅影響著整個工程的建設工期、建設質(zhì)量、工程造價，且對運營過程中的安全與社會效益都有很大的影響，因此加強邊坡防護技術(shù)的研究是提高公路、機場建設期與服務期效益的重要一環(huán)。
[0003]擋土墻作為一種常用的邊坡防護措施被廣泛應用于公路和機場建設中。由于我國一些地區(qū)石料來源豐富，就地取材方便，再加上施工方法簡單，因此，在過去很長一段時間內(nèi)，石砌的重力式擋土墻是我國土木工程中廣泛采用的主要支擋結(jié)構(gòu)。重力式擋墻依靠墻身自重保持穩(wěn)定，但由于重力式擋墻斷面尺寸大，墻身較重，對地基承載力要求較高；同時圬工數(shù)量多，勞動強度高，施工進度慢，在地形困難、石料缺乏地區(qū)應用不便，其使用上的缺點是明顯的；特別是圬工墻面無法進行綠化，其用作路堤、路塹邊坡支擋結(jié)構(gòu)及路肩墻時，不僅影響公路沿線景觀的美化，而且不符合環(huán)境保護的要求。然而隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，對環(huán)境和生態(tài)的保護日益受到人們重視，公路不但需要承擔快速交通通道的功能，同時也被賦予保護生態(tài)、美化環(huán)境的要求，因此公路建設中充分考慮沿線的植被綠化、公路構(gòu)筑物與沿線自然景觀的環(huán)境協(xié)調(diào)正成為全社會的共識和迫切要求。
[0004]在路基支護結(jié)構(gòu)方面，除了重力式擋墻外，目前公路工程中常用的還有加筋土擋墻、預應力錨索樁板墻、錨錠 板擋墻等，上述結(jié)構(gòu)在工程實踐中的應用取得了大量工程經(jīng)驗，但也存在著施工復雜、自身重力較大、環(huán)境破壞較嚴重、減震消能作用不明顯等問題。就路塹邊坡防護而言，多采用漿砌片石、片石或混凝土骨架和噴射混凝土等圬工防護措施，盡管上述防護措施能達到邊坡防護目的，但是存在著工程量大，勞動強度高，生態(tài)環(huán)境難于恢復和與環(huán)境景觀不協(xié)調(diào)等缺陷。而對填方路堤邊坡的防護，除圬工型式外，大多采用平面土工合成材料(如土工格柵、土工網(wǎng)墊、三維土工網(wǎng)等)結(jié)合植草的方法，盡管上述防護措施在工程實踐中取得了一定效果，但也存在一些不足，主要表現(xiàn)在平面材料與坡面的摩阻力小，形成的防護層薄，抗沖蝕能力低，在集中水流的作用下，易產(chǎn)生表面脫落，導致邊坡沖蝕變形，進而發(fā)生溜坍，坍塌等路基病害。
[0005]隨著國家高速公路網(wǎng)的逐漸完善，目前在建和擬建的高速公路基本在山區(qū)進行，勢必會出現(xiàn)大量的邊坡支護工程。許多高速公路路線大部分處在山嶺重丘區(qū)，不可避免地使路線在很多路段以路塹或路堤形式通過，出現(xiàn)了大量邊坡工程；同時，路塹開挖和高路堤的填筑必然對沿線的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。如何做到在公路建設的同時，既要保證邊坡穩(wěn)定，使施工得以順利進行，確保公路建設質(zhì)量，又要有效地恢復沿線生態(tài)，盡量減少對自然生態(tài)環(huán)境的破壞，使防護工程與周圍環(huán)境和自然景觀協(xié)調(diào)，實現(xiàn)建設環(huán)境友好型高速公路的理念是該條高速公路所面臨的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。
[0006]另一方面，隨著國家對現(xiàn)有耕地保護力度的不斷加大，減少占地已成為高速公路建設的一個重要指導原則，這就要求在山嶺重丘區(qū)修建高速公路時，在滿足路線線形要求的情況下，除盡量采用矮路堤和低路塹的形式外，會大量使用路基支護結(jié)構(gòu)，放陡邊坡的坡率，減小路基橫斷面厚度，以達到減少占地之目的，特別是在山區(qū)的線形受限制的特殊地段更是如此。
[0007]以上兩點，迫使工程技術(shù)人員必須在公路建設的同時，即要保證邊坡穩(wěn)定，使施工得以順利進行，確保公路建設質(zhì)量，又要有效地恢復沿線生態(tài)，盡量減少對自然生態(tài)環(huán)境的破壞，使防護工程與周圍環(huán)境和自然景觀協(xié)調(diào)，亦即未來山區(qū)邊坡設計中，必須提出或優(yōu)先選用一些自重輕、對地基承載力要求低、避免大開大挖、有效保護環(huán)境、實現(xiàn)生態(tài)恢復的輕型柔性支護工程結(jié)構(gòu)。
[0008]中國實用新型專利ZL03219002.6提出一種土工格室植被擋墻，該實用新型在張開的土工格室中填土，并且逐層碾壓填筑，構(gòu)成加筋擋墻。該實用新型屬于柔性支擋結(jié)構(gòu)，兼有混凝土或砌石擋墻和加筋土擋墻的特點，可較好地協(xié)調(diào)墻體的受力與變形，同時，能有效地分散基底應力，沉降較小。所采用的土工格室植被擋墻結(jié)構(gòu)，具有重量輕、規(guī)格標準、施工簡便等優(yōu)點，在保證穩(wěn)定的前提下，在土工格室內(nèi)可種植花草，達到綠化坡面，美化環(huán)境。但是由于土工格室材料造價較高，因此整個工程造價較高，并且工程實踐以及理論研究結(jié)果表明，擋墻中下部水平位移較大，對擋墻的安全有較大影響。
[0009]中國發(fā)明專利ZL201010213540.X提出一種具有剛性支撐的柔性擋墻，該發(fā)明在擋墻高度的1/2處鋪筑一層內(nèi)設有與邊坡聯(lián)接的剛性支撐梁的砂礫排水層，通過剛性支撐起到增加擋墻強度和剛度的作用，從而增強了擋墻的整體穩(wěn)定性，提高了擋墻的安全系數(shù)，但是擋墻的截面型式為等截面，沒有充分考慮擋墻的受力特征，且沒有充分發(fā)揮土工格室的材料性能，導致材料的浪費、施工周期長、工程造價較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種采用變截面形式的土工格室擋土墻，為輕型柔性支護工程結(jié)構(gòu)，不僅可以節(jié)省工程造價，還能有效減小擋土墻的水平位移，從而保證擋土墻的安全系數(shù)。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了一種土工格室擋土墻，在基礎層上鋪設有剛性層，在剛性層上鋪設底部砂礫排水層，在底部砂礫排水層上依次向上鋪設填土層，所述填土層中鋪設有至少一層砂礫排水層；從剛性層開始每增加一層土工格室向后縮形成一定坡度，直至擋土墻頂部，每一層土工格室與上下相鄰的土工格室用鋼筋錨固連接，其特征在于:所述擋土墻設置為變截面結(jié)構(gòu)，越向上截面積越小，擋土墻厚度越小。
[0012]所述擋土墻分為上半部分和下半部分，所述上半部分和下半部分各占整個擋土墻高度的1/2，所述上半部分的厚度為下半部分厚度的1/2?3/4。
[0013]所述擋土墻上設置有通長拉筋帶，所述通長拉筋帶厚度為整個擋土墻的高度1/2?1，所述上半部分還設置有至少一根拉筋帶，所述拉筋帶厚度與通長拉筋帶厚度之比等于擋土墻上半部分厚度與下半部分厚度之比。
[0014]所述通長拉筋帶設置在擋墻高度1/3處。[0015]所述拉筋帶分別設置在整個擋土墻高度的1/2、3/4和7/8處
在所述擋土墻的變截面交界處設置有窄拉筋帶，所述窄拉筋帶厚度與相鄰較小厚度的填土層的厚度相同，高度比填土層的厚度高出1/4。
[0016]所述坡度小于1:(λ 25。
[0017]在底部砂礫排水層往上每隔2m鋪設一層砂礫排水層，砂礫排水層除厚度與底部砂礫排水層不同，其余結(jié)構(gòu)與底部砂礫排水層相同。
[0018]所述基礎層由水泥與砂礫石攪拌組成，其中水泥的含量為20%，砂礫石的含量為80%,砂的直徑為0.5?2mm,沙碌石的直徑為2?50mm,用長度1.5m,直徑12mm的鋼筋作為基礎加固釘，沿基礎層長度方向每隔2m布置一根，沿擋土墻厚度方向每隔Im布置一根，打入基礎層；所述土工格室尺寸為高度20cm,焊炬80cm, 土工格室內(nèi)填水泥砂碌石形成剛性層，其水泥砂礫石與基礎層所使用的相同；在剛性層上鋪設土工格室，土工格室內(nèi)填砂礫石形成所述底部砂礫排水層；土工格室內(nèi)填土并壓實形成所述填土層，填土層平整度小于
2.0cm,填料要求顆粒大小均勻,最大粒徑不得大于10cm。
[0019]擋土墻頂部采用二八灰土填筑，其截面為U型溝槽結(jié)構(gòu)。
[0020]本發(fā)明與傳統(tǒng)的漿砌片石擋土墻、加筋土擋墻、預應力錨索樁板墻、錨錠板擋墻等傳統(tǒng)的支擋結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明提出的變截面土工格室擋墻具有如下優(yōu)勢:結(jié)構(gòu)輕，對地基承載力的要求較低；取消圬工，綠化墻面、生態(tài)環(huán)保、美化景觀。與同類土工格室擋墻相比，本發(fā)明提出的變截面土工格室擋墻具有如下優(yōu)勢:減小擋墻的水平位移，提高其安全系數(shù)；節(jié)約土工格室和鋼筋，節(jié)約勞動力，而且縮短了工期，經(jīng)濟效益顯著。本發(fā)明可廣泛的應用于高速公路、機場等需要用到重力式擋墻的地方。
[0021]本發(fā)明還提供了一種土工格室擋墻的施工方法，包括以下步驟如下:
一、按照設計圖紙，進行放線，開挖，機械開挖到距基底設計標高20?30cm時停止開挖，用人工清理至設計高程，用振動式壓路機碾壓；其標準參照《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》中的相關(guān)條款執(zhí)行；對地基承載力進行現(xiàn)場測試，應該滿足地基承載力的要求；
二、鋪筑基礎層；基礎層由水泥與砂礫石攪拌組成，其中水泥的含量為20%，砂礫石的含量為80%,砂的直徑為0.5?2mm,碌石的直徑為2?50mm,用長度1.5m,直徑12mm的鋼筋作為基礎加固釘，沿基礎長度方向每隔2m布置一根，擋墻厚度方向每隔Im布置一根，打入基礎起加固作用；
三、鋪筑剛性層；基礎層施工完成后，在基礎層上張開土工格室，將長度為50cm，直徑為12mm的鋼筋延擋土墻長度方向每隔2m布置一根，沿擋土墻厚度方向每隔Im布置一根，用鋼筋將土工格室張開固定，內(nèi)填水泥砂礫石，水泥砂礫石與基礎層相同；
四、鋪筑底部砂礫排水層；在剛性層上張開土工格室，內(nèi)填砂礫石，用作墻身排水層；
五、鋪筑填土層；在底部砂礫排水層上鋪設土工格室，用裝載機填土，裝載機由進口方向開始倒土，同時輔以人工整平；裝載機在整平后填土的格室上行走，依次向前至該層填土完畢，嚴禁裝載機碾壓、破壞土工格室；及時進行壓實度和平整度檢測，壓實度大于設計值，平整度小于2.0cm0 土工格室填料要求顆粒大小均勻，最大粒徑不得大于IOcm ;距離面板較近、大型壓路機不易靠近的部位用小型振動夯夯實。在鋪筑完的底部第一層填土層上鋪筑第二層填土層，第二層填土層上鋪筑第三層填土層直至擋土墻頂部，每向上增加一層土工格室向后縮一定距離，形成小于1:0.25的坡度，每層土工格室張開填土之后，都采用長度50cm，直徑12_的鋼筋錨固連接，用以增強擋土墻的整體性。鋪筑至擋土墻高度1/2處時，向上鋪筑的擋土墻厚度為擋土墻下半部分厚度的一半；
六、鋪筑砂礫排水層；至底部砂礫排水層向上每隔2m鋪筑一層砂礫排水層；
七、鋪筑通長拉筋帶；在擋土墻高度1/3處的填土層上鋪設土工格室，內(nèi)填水泥砂礫石，通長拉筋帶的厚度為整個擋土墻的高度1/2?I ;
八、鋪筑拉筋帶和窄拉筋帶；在擋土墻高度的1/2、3/4、7/8處分別鋪筑拉筋帶，拉筋帶的土工格室內(nèi)填充水泥砂礫石，拉筋帶的厚度為擋土墻高度的一半。在擋土墻高度的1/2處的拉筋帶上鋪筑窄拉筋帶，窄拉筋帶的土工格室內(nèi)填充水泥砂礫石，其土工格室采用25cm ；
九、鋪筑擋土墻頂部；擋土墻頂部采用二八灰土填筑，做成U型溝槽式截面。
[0022]該方法能夠保質(zhì)保量且高效的完成擋土墻的施工。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明擋土墻變截面處的局部示意圖；
圖3 (a?d)顯示高寬比對于柔性擋墻水平變形特征的影響；
圖4 (a?d)顯示坡度對于柔性擋墻水平變形特征的影響；
圖5 (a?b)顯示表面堆載對于柔性擋墻水平變形特征的影響；
圖6 (a?e)為拉筋帶不同位置的擋墻結(jié)構(gòu)示意圖，針對墻背拉筋帶不同位置的擋墻結(jié)構(gòu)進行了有限元分析計算，采用了不同拉筋帶位置的擋墻的計算模型；其中:
圖6 Ca)為底部加筋；
圖6 (b)為矽3處加筋(H表示擋土墻高度，漢/3表示擋土墻高度的1/3，下同)；
圖6 (c)為H/1處加筋；
圖6 (d)為H/1處加筋；
圖6 (e)為"處加筋；
圖7為拉筋帶不同位置時擋墻的安全系數(shù)；
圖8 (a?h)為不同加筋層數(shù)的計算模型，顯示了加筋帶的位置和間距對于擋墻的安全系數(shù)的影響；其中:
圖8 Ca)為無加筋；
圖8 (b)為中部一層加筋；
圖8 (c)為中上部兩層加筋(拉筋帶距離擋墻底部分別為H/2和3H/4);
圖8 (d)為中上部三層加筋(拉筋帶距離擋墻底部分別為H/2、3H/4和H);
圖8 (e)為中下部兩層加筋(拉筋帶距離擋墻底部分別為H/3和H/2);
圖8 (f)為中下部三層加筋(拉筋帶距離擋墻底部分別為0、H/3和H/2)；
圖8 (g)為中下部三層加筋(拉筋帶距離擋墻底部分別為2H/25、H/3和H/2)；
圖8 (h)為中下部三層加筋(拉筋帶距離擋墻底部分別為H/5、H/3和H/2)；
圖9顯示不同加筋層數(shù)對于安全系數(shù)的影響；
圖10 (a?c)為本發(fā)明所提供的變截面的土工格擋土墻結(jié)構(gòu)中拉筋帶不同位置時的計算模型示意圖；其中:圖10 (a)為拉筋帶的位置距離擋墻底部的高度分別是H/3、H/2、3H/4和7H/8 ；
圖10 (b)為拉筋帶的位置距離擋墻底部的高度分別是H/3、H/2、2H/3和7H/8 ;
圖10 (c)為拉筋帶的位置距離擋墻底部的高度分別是H/3、H/2、2H/3和3H/4 ;
圖11顯示了拉筋帶厚度(水平方向向擋土墻內(nèi)側(cè)延伸的距離)對安全系數(shù)的影響。
[0024]圖中:1、基礎層，2、剛性層，3、底部砂礫排水層，4、填土層，5、砂礫排水層，6、通長拉筋帶，7、拉筋帶，8窄拉筋帶，9、擋土墻頂部。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。
[0026]如圖1、2所示的一種土工格室擋土墻，其基礎層I由水泥與砂礫石攪拌組成，其中水泥的含量為20%,砂碌石的含量為80%,砂的直徑為0.5?2mm,沙碌石的直徑為2?50mm,用長度1.5m，直徑12_的鋼筋作為基礎加固釘，沿基礎層長度方向每隔2m布置一根，沿擋土墻厚度方向每隔Im布置一根，打入基礎層起加固作用；在基礎層I上鋪設土工格室，這里采用的土工格室尺寸為高度20cm，焊炬80cm，土工格室內(nèi)填水泥砂礫石形成剛性層2，其水泥砂礫石與基礎層I所使用的相同，在剛性層2上鋪設土工格室，土工格室內(nèi)填砂礫石形成底部砂礫排水層3，在底部砂礫排水層3上依次向上鋪設填土層4，填土層4的土工格室內(nèi)填土并壓實，需滿足設計壓實度，壓實度與具體填土類型有關(guān)，以不小于0.90為最佳，從剛性層2開始每增加一層土工格室向后縮一定距離，直至擋土墻頂部9，形成小于1: 0.25的坡度；每一層土工格室與上下相鄰的土工格室用長度50cm、直徑12mm的鋼筋錨固連接；擋土墻上半部分填土層4厚度為下半部分填土層4厚度的一半，為了防止在擋土墻上半部分與下半部分的變截面處發(fā)生應力集中，在變截面處(墻高的1/2處)鋪設了一個拉筋帶7，該拉筋帶7的土工格室內(nèi)填水泥砂礫石，其厚度為擋墻高度的一半；為了增加該處拉筋帶7的強度和剛度，在該拉筋帶7上鋪設一窄拉筋帶8，該窄拉筋帶8的土工格室內(nèi)填水泥砂礫石，其中窄拉筋帶8的土工格室的高度比拉筋帶7 土工格室要高5cm。
[0027]填土層4的土工格室內(nèi)填土并壓實，從剛性層2開始每增加一層土工格室向后縮一定距離，直至擋土墻頂部9,形成坡度為小于1:0.25。按如圖3 (a?d)、圖4 (a?d)和圖5 (a?b)所顯示的數(shù)據(jù)看，該坡度范圍較為理想。
[0028]在擋土墻高度3/4、7/8處分別設置有拉筋帶7，拉筋帶7的土工格室內(nèi)填水泥砂礫石，其厚度為擋土墻高度的一半，可進一步增強擋土墻上半部分的強度。
[0029]在擋墻高度1/3處鋪設有通長拉筋帶6，通長拉筋帶6的土工格室內(nèi)填水泥砂礫石，其厚度為擋土墻高度的一半至整個擋土墻高度。如圖3 (a?d)所示，通過理論計算證明，在擋墻高度的1/3處鋪設通長拉筋帶6可增強其與上下填土層4的摩擦力，減小擋土墻的水平位移量，增加擋土墻的穩(wěn)定性，提高擋土墻的安全系數(shù)。如圖11所示，圖中顯示了拉筋帶厚度(水平方向向擋土墻內(nèi)側(cè)延伸的距離，通過與擋土墻高度的比值可得出)對安全系數(shù)的影響，圖中顯示當拉筋帶厚度和擋土墻高度的比值為1.0，也就是說當拉筋帶厚度和擋土墻聞度的相等時，安全系數(shù)最聞。
[0030]在底部砂碌排水層3往上每隔2m鋪設一層砂碌排水層5,砂碌排水層5與底部砂礫排水層3相同。
[0031]擋土墻頂部9采用二八灰土填筑，其截面為U型溝槽結(jié)構(gòu)，便于雨水迅速排除，防止下滲，用作擋土墻的防水措施。
[0032]本發(fā)明施工方法的具體步驟如下:
1、按照設計圖紙，進行放線，開挖，機械開挖到距基底設計標高20~30cm時停止開挖，用人工清理至設計高程，用振動式壓路機碾壓；其標準參照《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》中的相關(guān)條款執(zhí)行。對地基承載力進行現(xiàn)場測試，應該滿足地基承載力的要求。 [0033]2、鋪筑基礎層；基礎層由水泥與砂礫石攪拌組成，其中水泥的含量為20%，砂礫石的含量為80%,砂的直徑為0.5~2mm,碌石的直徑為2~50mm,用長度1.5m,直徑12mm的鋼筋作為基礎加固釘，沿基礎長度方向每隔2m布置一根，擋墻厚度方向每隔Im布置一根，打入基礎起加固作用。
[0034]3、鋪筑剛性層；基礎層施工完成后，在基礎層上張開土工格室，將長度為50cm，直徑為12mm的鋼筋延擋土墻長度方向每隔2m布置一根，沿擋土墻厚度方向每隔Im布置一根，用鋼筋將土工格室張開固定，內(nèi)填水泥砂礫石，水泥砂礫石與基礎層相同。
[0035]4、鋪筑底部砂礫排水層；在剛性層上張開土工格室，內(nèi)填砂礫石，用作墻身排水層。
[0036]5、鋪筑填土層；在底部砂礫排水層上鋪設土工格室，用裝載機填土，裝載機由進口方向開始倒土，同時輔以人工整平；裝載機在整平后填土的格室上行走，依次向前至該層填土完畢，嚴禁裝載機碾壓、破壞土工格室；及時進行壓實度和平整度檢測，壓實度大于設計值，平整度小于2.0cm0 土工格室填料要求顆粒大小均勻，最大粒徑不得大于IOcm ;距離面板較近、大型壓路機不易靠近的部位用小型振動夯夯實。在鋪筑完的底部第一層填土層上鋪筑第二層填土層，第二層填土層上鋪筑第三層填土層直至擋土墻頂部，每向上增加一層土工格室向后縮一定距離，形成小于1:0.25的坡度，每層土工格室張開填土之后，都采用長度50cm，直徑12_的鋼筋錨固連接，用以增強擋土墻的整體性。鋪筑至擋土墻高度1/2處時，向上鋪筑的擋土墻厚度為擋土墻下半部分厚度的一半。
[0037]6、鋪筑砂礫排水層；至底部砂礫排水層向上每隔2m鋪筑一層砂礫排水層。
[0038]7、鋪筑通長拉筋帶；在擋土墻高度1/3處的填土層上鋪設土工格室，內(nèi)填水泥砂礫石，通長拉筋帶的厚度為整個擋土墻的高度1/2~I。
[0039]8、鋪筑拉筋帶和窄拉筋帶；在擋土墻高度的1/2、3/4、7/8處分別鋪筑拉筋帶，拉筋帶的土工格室內(nèi)填充水泥砂礫石，拉筋帶的厚度為擋土墻高度的一半。在擋土墻高度的1/2處的拉筋帶上鋪筑窄拉筋帶，窄拉筋帶的土工格室內(nèi)填充水泥砂礫石，其土工格室采用25cm
9、鋪筑擋土墻頂部；擋土墻頂部采用二八灰土填筑，做成U型溝槽式截面。
[0040]本發(fā)明所提供的變截面的土工格擋土墻的優(yōu)勢:
(I)經(jīng)濟效益顯著，以10米高、100米長的土工格室擋墻為例，一種采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，擋墻厚度為4米，拉筋帶的位置距離墻底分別為漢/5、2/7/5、3^/5和碟07為墻高)，拉筋帶的厚度分別為5米、5米、4米和4米，共需土工格室2292Q?2，共需60cm長、Φ 12mm連接鋼筋共1375根；一種采用新型結(jié)構(gòu)，下部5米的擋墻厚度為4米，上部5米的擋墻厚度為2米，拉筋帶的位置距離墻底分別為辦3、漢/2、3#/4和7^/8，拉筋帶厚度與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相同，共需土工格室1864(?2，共需60cm長、Φ 12mm連接鋼筋共825根，土工格室節(jié)約約19%，鋼筋節(jié)約約40%，如果新型結(jié)構(gòu)下部5米的擋墻厚度為4米，上部5米的擋墻厚度為3米，共需土工格室2114Q?2，土工格室仍節(jié)約約8%，鋼筋節(jié)約約20% ;此外，由于新型結(jié)構(gòu)的土工格室填筑面積比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)小，而且由于插鋼筋的工作量小，所以節(jié)約了勞動力，降低了勞動強度，而且縮短了工期。
[0041](2)加筋位置的影響:由于在擋墻///3處設置了拉筋帶，相對于在其他位置設置拉筋帶的擋墻結(jié)構(gòu)而言，安全系數(shù)有所提高， 申請人:針對墻背拉筋帶不同位置的擋墻結(jié)構(gòu)進行了有限元分析計算，不同拉筋帶位置的擋墻的計算模型如圖6 (a~e)所示，擋墻的安全系數(shù)隨拉筋帶位置的變化如圖7所示，圖中d代表拉筋帶的位置與墻底的距離，由圖可見，當拉筋帶的位置距離擋墻底部///3時，擋墻的安全系數(shù)最高，由此可見，在距離擋墻底部m處設置拉筋帶加強了通長拉筋帶與上下層土體的摩擦力，可減小擋土墻的水平位移量，增強了擋土墻整體的穩(wěn)定性，提高了其安全系數(shù)，擋墻結(jié)構(gòu)比較合理。
[0042](3)本發(fā)明通過在擋土墻上下變截面處及其交界處設置拉筋帶和窄拉筋帶，防止了變截面處應力集中對擋土墻墻身造成的破壞。
[0043](4)在擋土墻高度的3/4、7/8等處分別設置拉筋帶，增加了擋土墻上半部分的強度和穩(wěn)定性。
[0044]A、加筋層數(shù)的影響，為了研究加筋帶的位置和間距對于擋墻的安全系數(shù)的影響， 申請人:建立了如圖8 (a~h)中(a)~(f)的模型，不同工況計算得到的安全系數(shù)列入了表1，通過對計算結(jié)果的分析可知，在加筋層數(shù)和長度相等的情況下，中下部加筋結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)遠高于中上部加筋結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)，分別在距離擋墻底部H/3和H/2處設置拉筋帶的結(jié)構(gòu)其安全系數(shù)較高，與擋墻中下部三層加筋時的安全系數(shù)相差不大，因此建議在距離擋墻底部H/3和H/2處設置拉筋帶。圖9為不同加筋層數(shù)對于安全系數(shù)的影響。
[0045]表1拉筋帶的層數(shù)對于擋墻安全系數(shù)的影響
【權(quán)利要求】
1.一種土工格室擋土墻，在基礎層(I)上鋪設有剛性層(2)，在剛性層(2)上鋪設底部砂礫排水層(3)，在底部砂礫排水層(3)上依次向上鋪設填土層(4)，所述填土層(4)中鋪設有至少一層砂礫排水層(5);從剛性層(2)開始每增加一層土工格室向后縮形成一定坡度，直至擋土墻頂部(9)，每一層土工格室與上下相鄰的土工格室用鋼筋錨固連接，其特征在于:所述擋土墻設置為變截面結(jié)構(gòu)，越向上截面積越小，擋土墻厚度越小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土工格室擋土墻，其特征在于:所述擋土墻分為上半部分和下半部分，所述上半部分和下半部分各占整個擋土墻高度的1/2，所述上半部分的厚度為下半部分厚度的1/2~3/4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的土工格室擋土墻，其特征在于:所述擋土墻上設置有通長拉筋帶(6 )，所述通長拉筋帶(6 )厚度為整個擋土墻的高度1/2~I，所述上半部分還設置有至少一根拉筋帶(7 )，所述拉筋帶(7 )厚度與通長拉筋帶(6 )厚度之比等于擋土墻上半部分厚度與下半部分厚度之比。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的土工格室擋土墻，其特征在于:所述通長拉筋帶(6)設置在擋墻高度1/3處。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的土工格室擋土墻，其特征在于:所述拉筋帶(7)分別設置在整個擋土墻高度的1/2、3/4和7/8處。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土工格室擋土墻，其特征在于:在所述擋土墻的變截面交界處設置有窄拉筋帶(8)，所述窄拉筋帶(8)厚度與相鄰較小厚度的填土層(4)的厚度相同，高度比填土層(4)的厚度高出1/4。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土工格室擋土墻，其特征在于:所述坡度為小于1:0.25。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土工格室擋土墻，其特征在于:在底部砂礫排水層(3)往上每隔2m鋪設一層砂礫排水層(5)，砂礫排水層(5)除厚度與底部砂礫排水層不同，其余結(jié)構(gòu)與底部砂碌排水層(3 )相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土工格室擋土墻，其特征在于:所述基礎層(I)由水泥與砂礫石攪拌組成，其中水泥的含量為20%，砂礫石的含量為80%，砂的直徑為0.5~2mm，沙礫石的直徑為2~50mm，用長度1.5m，直徑12mm的鋼筋作為基礎加固釘，沿基礎層(I)長度方向每隔2m布置一根，沿擋土墻厚度方向每隔Im布置一根，打入基礎層(I);所述土工格室尺寸為高度20cm，焊炬80cm，土工格室內(nèi)填水泥砂礫石形成剛性層(2)，其水泥砂礫石與基礎層(I)所使用的相同；在剛性層(2)上鋪設土工格室，土工格室內(nèi)填砂礫石形成所述底部砂礫排水層(3);土工格室內(nèi)填土并壓實形成所述填土層(4)，填土層(4)平整度小于2.0cm，填料要求顆粒大小均勻，最大粒徑不得大于10cm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的土工格室擋土墻，其特征在于:擋土墻頂部(9)采用二八灰土填筑，其截面為U型溝槽結(jié)構(gòu)。
11.土工格室擋土墻的施工方法，其特征在于，包括以下步驟如下: 一、按照設計圖紙，進行放線，開挖，機械開挖到距基底設計標高20~30cm時停止開挖，用人工清理至設計高程，用振動式壓路機碾壓；其標準參照《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》中的相關(guān)條款執(zhí)行；對地基承載力進行現(xiàn)場測試，應該滿足地基承載力的要求； 二、鋪筑基礎層；基礎層由水泥與砂礫石攪拌組成，其中水泥的含量為20%，砂礫石的含量為80%,砂的直徑為0.5~2mm,碌石的直徑為2~50mm,用長度1.5m,直徑12mm的鋼筋作為基礎加固釘，沿基礎長度方向每隔2m布置一根，擋墻厚度方向每隔Im布置一根，打入基礎起加固作用； 三、鋪筑剛性層；基礎層施工完成后，在基礎層上張開土工格室，將長度為50cm，直徑為12mm的鋼筋延擋土墻長度方向每隔2m布置一根，沿擋土墻厚度方向每隔Im布置一根，用鋼筋將土工格室張開固定，內(nèi)填水泥砂礫石，水泥砂礫石與基礎層相同； 四、鋪筑底部砂礫排水層；在剛性層上張開土工格室，內(nèi)填砂礫石，用作墻身排水層； 五、鋪筑填土層；在底部砂礫排水層上鋪設土工格室，用裝載機填土，裝載機由進口方向開始倒土，同時輔以人工整平；裝載機在整平后填土的格室上行走，依次向前至該層填土完畢，嚴禁裝載機碾壓、破壞土工格室；及時進行壓實度和平整度檢測，壓實度大于設計值，平整度小于2.0cm ;土工格室填料要求顆粒大小均勻，最大粒徑不得大于IOcm ;距離面板較近、大型壓路機不易靠近的部位用小型振動夯夯實；在鋪筑完的底部第一層填土層上鋪筑第二層填土層，第二層填土層上鋪筑第三層填土層直至擋土墻頂部，每向上增加一層土工格室向后縮一定距離，形成小于1:0.25的坡度，每層土工格室張開填土之后，都采用長度50cm，直徑12_的鋼筋錨固連接，用以增強擋土墻的整體性；鋪筑至擋土墻高度1/2處時，向上鋪筑的擋土墻厚度為擋土墻下半部分厚度的一半； 六、鋪筑砂礫排水層；至底部砂礫排水層向上每隔2m鋪筑一層砂礫排水層； 七、鋪筑通長拉筋帶；在擋土墻高度1/3處的填土層上鋪設土工格室，內(nèi)填水泥砂礫石，通長拉筋帶的厚度為整個擋土墻的高度1/2~I ; 八、鋪筑拉筋帶和窄拉筋帶；在擋土墻高度的1/2、3/4、7/8處分別鋪筑拉筋帶，拉筋帶的土工格室內(nèi)填充水泥砂礫石，拉筋帶的厚度為擋土墻高度的一半；在擋土墻高度的1/2處的拉筋帶上鋪筑窄拉筋帶，窄拉筋帶的土工格室內(nèi)填充水泥砂礫石，其土工格室采用25cm ； 九、鋪筑擋土墻頂部；擋土墻頂部采用二八灰土填筑，做成U型溝槽式截面。
【文檔編號】E02D29/02GK103572777SQ201310488894
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】宋飛, 曹定國, 李建舉, 張魯渝, 謝永利, 林興剛, 饒富才, 黃占軍, 楊曉華 申請人:中國航空港建設第九工程總隊, 長安大學