一種波紋鋼拱擋土牆的製作方法

2023-10-17 03:40:19 3

本發明涉及一種防護結構，具體涉及一種波紋鋼拱擋土牆。

背景技術：

目前，隨著我國基礎設施建設的高速發展，我國在城市道路、水利設施、鐵路、碼頭和建築基礎等工程中需要大量的擋土牆，以防止土體失穩。根據不同的工程條件，常採用的擋牆形式包括石砌式擋牆、加筋擋土牆、鋼筋混凝土擋牆和錨杆式擋牆等。工程中為了方便，常採用石砌擋牆和混凝土擋牆，這類剛性擋牆主要存在圬工量較大和地基不均勻沉降容易引起牆體開裂等問題。而對於加設了鋼筋和錨杆的柔性擋土牆，除了施工較複雜外，還存在浸水後鋼材容易發生腐蝕破壞的問題，從而降低擋牆的使用年限，帶來加固和翻修的成本。

近年來，隨著社會經濟的發展，人民的生活條件不斷改善，擋土牆的設計更加講究景觀性。因此未來擋土牆不僅需要安全性高和經濟性好等特點，施工便捷、耐腐蝕和美觀等特點也將受到關注。

綜上所述，現有的擋土牆存在材料用量大、機械化程度低、不能抵抗地基的非均勻沉降等問題。

技術實現要素：

本發明的目的是為了降低材料用量、提高施工機械的使用、提高擋土牆抗變形能力。進而提供一種波紋鋼拱擋土牆。

本發明的技術方案是：一種波紋鋼拱擋土牆，其結構主體由多個波紋鋼拱、多個擋土樁和多根錨杆組成，其中擋土樁包括混凝土、型鋼和鋼筋，土體的荷載由波紋鋼拱承擔，傳遞至擋土樁，一部分經過墊層傳至地基，另一部分荷載並由錨杆傳遞至弱風化層。施工製作時，首先開挖土體強風化層，除去地基承載力較低的土層，打上墊層，隨後安裝擋土樁的型鋼和鋼筋，並採用螺栓連接的方式，安裝波紋鋼拱至型鋼，對於牆上部荷載較大的工程，還需安裝錨杆，其方法是臨時支撐完成後，將錨杆放入鑽好的錨孔內，頭部與型鋼的翼緣完成連接，連接完畢後支模澆築擋土樁的混凝土，形成擋土樁，在安裝好的擋土牆內部回填填土並在擋牆上預留洩水孔。

進一步地，多個擋土樁順次固定安裝在弱風化層上端面的水平位置處。

進一步地，多個擋土樁的橫截面積由上至下逐步擴大。

進一步地，多個擋土樁的橫截面形狀為矩形、梯形或扇形。

進一步地，擋土樁內部的型鋼與波紋鋼拱的波谷通過螺栓連接。

進一步地，波紋鋼拱為跨徑為2m-16m的拼裝波紋鋼拱或整拱。

本發明與現有技術相比具有以下效果：

本發明與現有的支護結構相比，本發明具有：

1、本發明施工簡單快捷，牆面安裝迅速，機械化程度高，混凝土澆築量少，避免了現有擋土牆牆體大體量施工，施工時，波紋鋼拱1可多張疊放，不需要很大的操作現場，運輸和管理都十分方便，且其重量輕便，起吊和安裝十分方便，一旦擋土樁2獲得了一定的強度就能夠開始回填，施工過程中僅需要少量模板；

2、本發明的傳力方式明確、受力合理，波紋鋼拱擋土牆傳力合理可靠，牆面利用了土體的「內拱卸荷」原理，因此牆面承受很小一部分土壓力，因此牆厚很容易滿足要求，大部分土壓力由擋土樁2和錨杆3承擔，並傳遞至地基和基巖的弱風化層7；

3、本發明的使用壽命較長，據國際上已有的鍍鋅波紋鋼的使用情況來看，一般為50年以上，耐久性較好，波紋鋼拱採用永久性防腐蝕鍍層，防腐效果好；

4、本發明綠色環保，用薄壁冷彎成型的波紋鋼拱1代替傳統的混凝土牆面或條石牆面，大大減少了天然石材、天然骨料和水泥的用量，節約了能源；

附圖說明

圖1為本發明擋土牆的三維結構示意圖；

圖2為本發明擋土樁與波紋鋼拱連接的細部構造平面圖；

圖3為本發明擋土樁和波紋鋼拱連接的細部構造立面圖；

圖4為本發明擋土樁的三維剖面圖

上述附圖中：1.波紋鋼拱；2.擋土樁；3.錨杆；4.墊層；5.回填土；6.河岸；7.弱風化層；8.強風化層；9.螺栓；10.混凝土；11.型鋼；12.鋼筋

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1至圖4說明本實施方式，本實施方式的一種波紋鋼拱擋土牆，包括多個波紋鋼拱1、多個擋土樁2、多根錨杆3、墊層4和回填土5，周圍環境包括河岸6、土層裡的弱風化層7和強風化層8，

土壓力由波紋鋼拱1承擔，傳遞至擋土樁2，一部分經過墊層5傳至地基，另一部分土壓力並由錨杆3傳遞至弱風化層7，

墊層4安裝在強風化層8上,多個擋土樁2等間距安裝在墊層4上,相鄰兩個擋土樁2之間安裝有一個波紋鋼拱1，首個和尾個擋土樁2的外側安裝有多根錨杆3，回填土5回填在強風化層8、波紋鋼拱1和擋土樁2之間的圍合區域內。

本實施方式的結構主體包括波紋鋼拱1、擋土樁2和錨杆3組成；在土壓力較大時或路基承載力要求較高時，可增大擋土樁截面或在擋土樁2上增設錨杆3或者錨索；擋土樁可按照不同設計要求選擇，一般選用鋼筋混凝土樁，擋土樁內部預埋型鋼11。

波紋鋼拱1可以選擇整裝和拼裝兩種不同形式，一般地基承載力要求較高、土壓力較大的邊坡可選擇整裝波紋鋼拱，其跨徑範圍一般為0.5m—2.5m，若為分片拼裝，則波紋鋼管片之間的連接採用焊接或者螺栓連接；

當土壓力不太大時可選擇拼裝波紋鋼拱，其跨徑一般為2.0m-10.0m；最大跨徑可達到16m，對於土壓力較大的情況，跨度(即擋土樁2間距)不宜過大；

現場安裝時，先將波紋鋼拱1、錨杆3、型鋼11、鋼筋12安裝就位，然後進行擋土樁2的混凝土10澆築，混凝土10強度達到設計強度的80％即可進行回填，回填土5可以是雜填土或者經過破碎後的廢棄混凝土等回填物。

本實施方式的擋土樁2採用現澆鋼筋混凝土結構，擋土樁2內部受拉側(即靠近填土5一側)預埋型鋼。

本實施方式的波紋鋼拱1端部通過法蘭或者螺栓9進行連接，且內嵌入擋土樁2中。

本實施方式的支護結構在承載力要求較高的區域可以使用錨杆3或者錨索進行加固。

本實施方式的回填土5可以為雜填土、破碎的廢棄混凝土等回填物，回填後進行夯實。

本實施方式的支護結構在波紋鋼拱1底部設有滲水通道，並經過嚴格夯實或者澆築混凝土。

具體實施方式二：結合圖1至圖4說明本實施方式，本實施方式的擋土樁2包括混凝土10、型鋼11和鋼筋12，型鋼11安裝在墊層4上，鋼筋12安裝在型鋼11內，混凝土10灌裝在型鋼11內。結構簡單，易於成型，而且結構強度高。其它組成和連接關係與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：結合圖1至圖4說明本實施方式，本實施方式的多個擋土樁2的橫截面積由下至上依次漸縮。如此設置，能根據實際受力合理設計，節省造價。其它組成和連接關係與具體實施方式一或二相同。

具體實施方式四：結合圖1至圖4說明本實施方式，本實施方式的多個擋土樁2的橫截面形狀為矩形、梯形或扇形。如此設置，在滿足實際需要的同時，降低成本。其它組成和連接關係與具體實施方式三相同。

本實施方式的擋土樁一般選用現澆鋼筋混凝土結構，且考慮經濟性，一般將擋土樁做成變截面形式，要求其縱截面呈梯形；

具體實施方式五：結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式的型鋼11腹板與波紋鋼拱1平齊，型鋼11翼緣板與波紋鋼拱1的波谷通過螺栓9連接。如此設置，可保證連接安全穩固，防止波紋鋼拱1在澆築混凝土10時晃動。其它組成和連接關係與具體實施方式一、二、三或四相同。

具體實施方式六：結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式的波紋鋼拱1為跨度2-16m的拼裝波紋鋼拱或整拱。如此設置，可根據樁間距自由選擇鋼拱的跨度。其它組成和連接關係與具體實施方式一、二、三、四或五相同。

具體實施方式七：結合圖1至圖3說明本實施方式，本實施方式的波紋鋼拱1外側壁上鍍上永久性防腐蝕鋅層或合金。如此設置，最高使用年限超過100年。其它組成和連接關係與具體實施方式六相同。

具體實施方式八：結合圖2至圖3說明本實施方式，本實施方式的型鋼11為焊接h型鋼、熱軋工字鋼或冷彎槽鋼，如此設置，留有連接槽，方便波紋鋼拱端部的定位和作為連接骨架。其它組成和連接關係與具體實施方式七相同。

具體實施方式九：本實施方式的波紋鋼拱之間的連接通過預埋在擋土樁內的型鋼進行連接完成，連接形式可以採用螺栓連接，也可以採用焊縫連接，如此設置，保證澆築混凝土10時波紋鋼拱1不發生錯位，其它組成和連接關係與具體實施方式八相同。

本發明的工作過程:

如圖1、圖2、圖3和圖4所示，一種輕鋼波紋拱擋土牆，包括若干個擋土樁2、若干片波紋鋼拱1和與擋土樁同數目的若干個型鋼11以及起連接作用的若干個螺栓9。

上述擋土樁2採用現澆混凝土結構，截面由上至下逐漸增大，縱截面呈梯形；其截面尺寸可按照結構不同需要進行設計，相鄰兩個擋土樁2之間的距離可以相等，也可以按照邊坡實際情況設計成疏密相間排列的擋土樁；擋土樁2中應當提前預埋型鋼11，先將波紋鋼拱1安裝就位，並同預埋的型鋼11連接穩定後，在進行混凝土澆築。

上述波紋鋼拱1可以按照設計需要選擇整裝或者拼裝兩種不同形式，其半徑和跨徑同樣可以按照不同強度標準進行選擇，在安裝波紋鋼拱1前，需要進行地基平整處理，與波紋鋼拱1接觸的地基表面需要預埋滲水結構，並進行嚴格夯實(密實度90％以上)或者澆築一層混凝土墊層5；保證波紋鋼拱1有足夠的承載力，波紋鋼拱1與擋土樁2的連接通過與預埋在擋土樁內的型鋼11進行螺栓連接實現；

如圖1所示，當波紋鋼拱安裝結束、擋土樁澆築完成並獲得一定強度後，進行回填的回填土5可以是素填土、雜填土、也可以是經過破碎後的廢棄混凝土；

如圖2所示，波紋鋼拱1通過螺栓9與預埋在擋土樁2裡的型鋼11進行連接，螺栓9連接在與型鋼11緊密相貼的波谷處，可按照不同強度要求設置螺栓9的排數。