一種土工格室加筋泡沫混凝土擋土牆填築結構及其方法與流程

2023-10-06 00:41:54 4

本發明屬於道路工程設計及施工技術領域，具體涉及一種土工格室加筋泡沫混凝土輕質擋土牆填築結構及其方法。

背景技術：

擋土牆是為防止土體坍滑而修築的，主要承受側向土壓力的牆式建築物。在道路工程中廣泛用於支承路堤填土或路塹邊坡，以及橋臺、隧道洞口及河流堤岸等。按擋土牆使用場合分類，常見的有路塹擋牆、路堤擋牆、路肩擋牆、橋頭擋牆等。按擋土牆的結構形式分類，常見的有重力式擋牆、懸臂式擋牆、薄壁式擋牆、加筋土擋牆等等。傳統重力式擋牆一般使用漿砌塊石或混凝土塊砌築，耗材多，自重大，對地基承載力要求較高。一般的加筋擋土牆則屬於柔性結構物，擋牆本身強度較差，受填料及施工方式影響較大，後期容易發生變形和損壞。

泡沫混凝土作為一種新式材料，是通過物理、化學方式，將氣體引入到混凝土漿體中，經養護，形成含有大量細小封閉氣孔且具有相當強度的混凝土製品。與傳統混凝土相比，強度較弱，但具有輕質性、填充自密實性好、耐久性好等特點，現已廣泛運用到各類土建工程中。土工格室則是一種具有高強度、強大側向限制力的網狀土工材料。土工格室作為一種加筋材料，也已經廣泛運用到地基處理、坡面防護、臺背路基土加筋等工作中。

技術實現要素：

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種土工格室加筋泡沫混凝土輕質擋土牆填築結構及其方法，該技術充分利用了工業廢渣粉煤灰，解決了現有重力式擋土牆對地基承載力要求過高的問題，適用於各類路基、路塹擋土牆，尤其適用於地基承載力較小的地質條件。

技術方案：為實現上述目的，本發明採用的技術方案為：

一種土工格室加筋泡沫混凝土擋土牆結構，由若干層土工格室構築整體框架，所述土工格室內澆築水泥-粉煤灰泡沫混凝土；每層土工格室的外側內縮，形成外側坡度；每層土工格室都與被支護土體以及相鄰土工格室相互固定；沿土工格室橫向方向設置有排水管道。

進一步的，所述擋土牆的平均厚度不小於擋土牆高度的1/2。

進一步的，所述擋土牆為層狀結構，基礎層縱向層厚為20-25cm，向上每層縱向厚度為10-15cm。

進一步的，所述土工格室逐層向上鋪設，每層土工格室的外側向內收縮5-10cm，形成i＝300％的外側坡度。

進一步的，所述土工格室單孔長為10-15cm，單孔寬為10-15cm，單孔面積為70-80cm2，格室片厚度為1-2mm。

進一步的，所述土工格室沿橫向內外兩側均設有栓孔，內側用地樁鋼釘將土工格室與被支護土體逐層固定，固定深度為10-15cm，外側用於土工格室層之間的錨固，錨固深度為10-15cm。

進一步的，所述擋土牆從底層的上表面開始，每隔4層土工格室設置排水管，排水管長度比向上一層擋土牆橫向寬度長1-5cm。

進一步的，所述擋土牆採用抗壓強度為5-6mpa的水泥-粉煤灰泡沫混凝土填築而成。

進一步的，所述水泥-粉煤灰泡沫混凝土由水泥、粉煤灰、水按照(8-9):5:7的質量比例，與發泡劑混合製備而成。

上述的土工格室加筋泡沫混凝土擋土牆結構的方法，由以下施工步驟組成：

(1)對原地基開挖、整平，保證地基滿足最低承載力；

(2)計算擋土牆基礎層橫向寬度，張拉土工格室，一側緊貼被支護土體，利用兩側栓孔，將土工格室樁釘在土基表面，並沿土工格室外側布板制模；

(3)將水泥、粉煤灰、水按8:5:7的質量比例，與發泡劑混合製備水泥-粉煤灰泡沫混凝土，澆築在模具中；

(4)在基礎層上方每隔1.5-2m布置排水管，排水管長度比向上一層擋土牆橫向寬度長1-5cm；

(5)在基礎層泡沫混凝土還未乾燥成型的情況下，布設第二層土工格室，外側利用栓孔每隔40-50cm與下一層相錨固，錨固深度為10-15cm，內側利用地樁鋼釘，每隔40-50cm將土工格室與被支護土體固定，樁釘深度為10-15cm，並同樣沿土工格室外側布板制模；

(6)待基礎層泡沫混凝土達到規定強度後，澆築製備好的泡沫混凝土至上一層土工格室模具內；

(7)重複(5)、(6)兩個步驟，逐層施工，直至達到規定擋土牆高度。

有益效果：本發明提供的土工格室加筋泡沫混凝土輕質擋土牆結構及其方法，與傳統重力式擋土牆相比，質量要輕50％～90％，能夠大大減小擋土牆對地基的壓力，在地基承載力較小的特殊地質條件下尤為適用。與一般的輕質擋土牆相比，填充的水泥-粉煤灰泡沫混凝土具有一定的強度和耐久性，在土工格室逐層加筋的情況下，一方面使牆體具有更大的強度，另一方面增強了牆體被支護土體之間的整體性以及牆體的抗傾覆能力。即使在泡沫混凝土產生裂縫的情況下，受土工格室側壁側向限制力和摩擦力的作用，擋土牆仍然能夠保證足夠的強度。與一般用沙土、碎石填充的土工格室擋土牆相比，該擋土牆相鄰的土工格室層之間受混凝土與鋼筋的錨固作用，結構更加穩定。用水泥-粉煤灰泡沫混凝土作為土工格室填充材料，具有更大的強度以及耐久性，受雨水衝刷的影響小。同時，泡沫混凝土流動性好，具有填充自密實性，不需要進行填土壓實，便於施工。

附圖說明

圖1為本發明擋土牆橫斷面結構示意圖；

圖2為每層土工格室布設示意圖；

圖3為土工格室錨固及地樁鋼釘固定示意圖。

具體實施方式

本發明公開了一種利用土工格室加筋的泡沫混凝土輕質擋土牆填築技術，屬於道路工程設計及施工技術領域。本發明的擋土牆，採用高強度土工格室構築框架，再由泡沫混凝土填築。結構上，逐級向上鋪設土工格室並澆築泡沫混凝土，每層土工格室外側內縮形成一定坡度，與土體逐層固定。本發明的施工方法包括：開挖、清理及整平地基；張拉、固定最底層土工格室，並澆築水泥-粉煤灰泡沫混凝土；布置排水管；向上逐層張拉、固定土工格室，並澆築泡沫混凝土，直至達到所需高度。本發明與傳統的重力式擋土牆相比，整體結構輕質，對地基承載力要求較低，通過逐級加筋固定，增強了擋土牆與土體之間的連接整體性和擋土牆的抗傾覆能力，同時保證了牆體的強度。泡沫混凝土充分利用了工業廢渣粉煤灰，澆築施工也更加方便。本發明適用於各類路基、路塹擋土牆，尤其適用於地基承載力較小的地質條件。

一種土工格室加筋泡沫混凝土擋土牆結構，由高強度土工格室構築整體框架；水泥-粉煤灰泡沫混凝土澆築在土工格室內；逐層向上鋪設土工格室並澆築泡沫混凝土，直至達到規定高度要求；每層土工格室外側內縮一定距離，形成一定的坡度；在指定層間布置排水管道；每層土工格室都與土體以及上下兩側土工格室相互固定。

其中，擋土牆為層狀結構，基礎層縱向層厚為20-25cm(即最底層土工格室高度)，向上每層厚度為10-15cm(即每層土工格室高度)，根據實際情況確定擋土牆整體高度。擋土牆採用抗壓強度約為5-6mpa的水泥-粉煤灰泡沫混凝土填築而成。水泥-粉煤灰泡沫混凝土由水泥、粉煤灰、水按照(8-9):5:7的質量比例，與適量發泡劑混合製備而成。

擋土牆土工格室，逐層向上，每層土工格室外側向內收縮5-10cm，形成i＝300％的外側坡度，擋土牆的厚度需與擋土牆整體高度相匹配，保證平均厚度不小於擋土牆高度的1/2。

土工格室沿道路方向內外兩均設有栓孔，內側用地樁鋼釘將土工格室與被支護土體逐層固定，固定深度約10-15cm，外側用於土工格室層之間的錨固，保證結構整體性，錨固深度約10-15cm。

擋土牆從底層的上表面開始，每隔4層土工格室設置排水管，排水管長度略長於向上一層擋土牆橫向寬度。

本發明的施工方法包括：開挖、清理及整平地基；張拉、固定最底層土工格室，並澆築水泥-粉煤灰泡沫混凝土；布置排水管；向上逐層張拉、固定土工格室，並澆築泡沫混凝土，直至達到所需高度。

下面結合附圖，對本發明的填築技術的具體實施方式進行進一步說明。顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性技術的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明的保護範圍。

實施例

如圖1所示為土工格室加筋泡沫混凝土擋土牆橫斷面結構示意圖，包括被支護土體1，土基2，土工格室3，水泥-粉煤灰泡沫混凝土填充4，排水管5，錨固鋼筋6，地樁鋼釘7。具體施工方式有如下步驟：

(1)對原土基2進行開挖、填充、整平處理，用振動式壓路機對土基進行壓實，使土基滿足最低承載力的要求。

(2)根據實際情況，計算擋土牆基礎層(最底層)的橫向寬度，並製備相應規格的土工格室材料，如圖2所示，本實施例選取土工格室單孔長(l)約為15cm，單孔寬(b)約為10cm，單孔面積約為75cm2，格室片厚度約為1mm。現場鋪設張拉土工格室3，保證土工格室張拉完全，一側緊貼被支護土體1。利用土工格室兩側的栓孔，每隔40cm用地樁鋼釘7將土工格室進行固定在土基2上，樁釘深度為100cm。固定結束後，沿土工格室外側布設木板制模。

(3)將水泥、粉煤、水灰按照(8-9)：5：7的質量比例進行混合，加入發泡劑，製備抗壓強度約為5mpa的水泥-粉煤灰泡沫混凝土4。通過泵送的方式將製備好的泡沫混凝土澆築在擋土牆基礎層的模具中。因為泡沫混凝土具有較好的填充自密實性，無需進行振搗和碾壓，只需整平表面。

(4)在基礎層的上方每隔1.5m布置一根直徑約1.5cm的排水管5，排水管一頭緊貼被支護土體1，長度略長於即將向上布設的一層的擋土牆橫向寬度。

(5)在基礎層泡沫混凝土還未乾燥成型的情況下，布設第二層土工格室，外側利用栓孔，每隔40cm將錨固鋼筋6插入到基礎層(下一層)的泡沫混凝土中進行錨固，錨固深度約為15cm。土工格室內側與被支護土體1相接觸，利用地樁鋼釘，每隔40cm將土工格室固定在被支護土體上，樁釘深度約15cm，如圖3所示。同樣沿土工格室外側布設木板制模，注意需要將排水管的位置空出來，且要包括因布置排水管所造成的層間空隙。

(6)待基礎層泡沫混凝土達到一定強度後，澆築製備的泡沫混凝土至上一層土工格室模具內，注意不能將排水管兩頭堵塞住。

(7)重複(5)、(6)兩個步驟，逐層施工，直至達到規定擋土牆高度。

本施工進行前應檢驗相關材料是否合格，包括土工格室材料強度(包括接頭連接處)是否達標，土工格室是否有破損，地樁鋼釘、錨固鋼筋質量是否合格，排水管質量是否達標等。如果有材料不合格的情況，必須立即相關廠家進行更換，必要時需更換材料供應商。

該實施方案的擋土牆，外側呈i＝300％的坡度，減輕了擋土牆重量，保證了結構穩定性。較傳統重力式擋土牆，該擋土牆總質量要輕50％～90％，對地基承載力要求較低。泡沫混凝土填料在土工格室加筋的條件下，進一步保證了擋土牆的整體強度和耐久性。與一般用沙土、碎石填充的土工格室加筋擋土牆相比，該擋土牆受多層錨固、樁釘作用，結構更穩定，增強了抗傾覆能力。泡沫混凝土流動性好，具有自密實性，無需壓實，便於施工。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。