混凝土重力墩式擋牆的施工工法的製作方法

2023-05-16 11:32:46

專利名稱：混凝土重力墩式擋牆的施工工法的製作方法
技術領域：
本發明涉及市政工程與建築工程中廣泛應用的支擋結構，具體涉及一種重力墩式
擋牆的施工工法，屬於建築技術領域。
背景技術：
重力式擋土牆是指依靠其自重防止土體邊坡坍塌的構築物。它依靠自身的重力來 保持擋土牆在水、土壓力作用下的穩定，可用磚、石、混凝土建造而成， 一般不配鋼筋或只在 局部範圍內配少量鋼筋、是目前常用的一種擋土牆。根據牆背的不同傾斜方向和牆背線條 的變化，牆身斷面形式可分為仰斜、垂直、俯斜、凸形折線式和衡重式等幾種。對仰斜、垂直 和俯斜式3種不同的牆背所受的土壓力進行對比，仰斜牆背所受的土壓力和牆身截面積為 最小，垂直牆背次之，俯斜牆背較大。 牆背仰斜的重力式擋牆的牆背土壓力較小，所以牆身截面較經濟。但由於胸坡較 衡重式牆緩，故不適合地面橫坡很陡，急於收坡的地方，牆頂與胸坡的交點不宜置於路肩， 以免牆身侵入基床，造成受力不均。相對而言，俯斜牆背的斷面積比垂直牆背更大。這種牆 型由於重心前移，不能很好地發揮重力式擋牆依靠自身重力抵擋填土壓力的作用。俯斜牆 背易於填土的夯實，但所受的土壓力亦隨之增加，致使斷面增大。 衡重式擋土牆的最大優點是可利用衡重平臺上的填土重、迫使牆身整體重心後
移，使基底應力趨於均衡，增加了牆身的穩定性、這樣可適當提高擋土的高度，該種牆型作
為路肩牆適用於山區地形陡峻處，具有較大的收坡能力，使之能夠在條件相同的情況下，以
較矮的牆高達到選用其他牆型同樣的效果，減少牆身截面積和佔地面積；但從另一方面來
講，衡重式擋牆的構造形式又限制了其基底不可能做得很大，因此就擴散擋牆基底應力而
言，衡重式擋土牆反而不如其他形式的擋土牆，其提高擋土的高度也是比較有限的。同時由
於其衡重臺處牆身截面是設計薄弱環節，計算分析複雜，其上牆牆背、尤其是上牆背底部受
動力荷載影響顯著，存有應力集中現象，因此不宜在承受動荷載的擋牆中使用。 在施工工藝方面，牆背仰斜的重力式擋牆需要先開挖邊坡後砌築擋牆，以使牆背
與土坡貼合緊密；牆背俯斜的重力式擋牆及衡重式擋牆通常需先開挖必需的工作面，然後
砌築擋牆，再進行回填夯實。受施工工藝限制，這類擋牆不能用於先砌築擋牆，再進行開挖
的工況。 牆背仰斜的重力式擋牆收坡能力弱，佔地面積大；牆背俯斜的重力式擋牆由於重 心外移，自穩定能力差，且斷面面積大；衡重式擋牆的計算分析複雜，對動荷載較為敏感。同 時，這些重力式擋牆受工法限制，不能應用於先砌築支擋，再進行開挖的工程，並且不適合 應用於建築密集、施工作業面受限制地區。此外，對於普通重力式擋牆中採用先開挖後支護 施工方案，存在開挖後原有土體卸載，變形不穩定的問題。 綜上所述，各種常規形式的重力式擋牆受各種外部因素制約，有各自的適用範圍。 並且以上各種型式的重力式擋牆，施工時需要較大的作業面，振動、噪音大，對周邊環境影 響大。因此，對於需要在建築密集、施工作業面受限制地區，設計建造佔地面積小、收坡能力強、穩定性好，並對周邊環境影響小的擋牆，必須綜合上述各種形式擋牆的優點，揚長避短， 設計創新，積極採用新型重力式擋牆。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服上述普通重力式擋牆的技術不足，並滿足建築 密集、施工作業面受限制地區的建設需求，在綜合各類重力式擋牆的優勢特點的基礎上，提 供一種結構簡單、施工方便、經濟技術效果好的擋牆施工工法。 為解決上述技術問題，本發明提供一種混凝土重力墩式擋牆的施工工法，所述混 凝土重力墩式擋牆由上至下分為三個部分，分別為仰首、瘦身、削踵，所述仰首為仰斜的平 行四邊形，中部的瘦身為牆胸垂直的弦切圓混凝土墩，弦切角為90。 170° ，下部的削踵 也為弦切圓混凝土墩，其弦切方向與瘦身的弦切方向相反，其特徵在於，包括以下步驟
前期工作(場地平整、測量放線、砌築井圈、複測樁位、安置設備)一間隔樁位挖孔 (分層挖土、渣土外運、砌築磚護壁)一成孔交驗一碎石夯填灌注踵部混凝土一搭設牆胸模 板一灌注瘦身段混凝土一瘦身段頂部混凝土插筋一待相鄰若干個墩完成後開挖仰首段牆 背土方一搭設仰首段的模板一灌注仰首段混凝土一養護至規定強度拆除模板一挖除牆胸 前的土方一拆除牆胸模板。
本發明所達到的有益效果 本發明的混凝土重力墩式擋牆通過人工挖孔、分段砌體井圈護壁、灌注混凝土等 工序施工完成，待混凝土形成強度後便可以大範圍開挖，成功解決了普通重力式擋牆在挖 方護坡中(先挖方再支護)原有土體的不穩定問題。施工時無振動、無擠土、噪音小、施工 作業面小，適宜在普通重力式擋牆施工條件受限及建築密集挖方地區使用，填補了常規重 力式擋牆的應用空白。


圖1為本發明的重力墩式擋牆的平面俯視圖； 圖2為圖1中A-A向剖視圖； 圖3為本發明中的磚砌井圈護壁分段圖。
具體實施例方式
本發明的混凝土重力墩式擋牆，以自身的重力來保持擋牆在水、土壓力及車輛荷
載作用下的穩定。單個混凝土墩的直徑根據地基承載力、擋土高度、堆土情況及車輛荷載確
定， 一般情況為1. 6m-3. 6m。整個牆身橫截面分為上部傾斜平行四邊形1 (簡稱仰首)、中部 弦切圓2(簡稱瘦身)、底部漸變弦切圓3(簡稱削踵)三部分。上部仰角為80。 45° ，高 度約佔整個牆身全高的1/3左右，仰斜部分的傾角不同決定了整個牆身重心的後移情況， 高度的不同決定了其收坡能力。中部垂直牆胸具有較強的收坡能力，減小佔地面積，被弦切 除部分增強了重心後移效果，提高了抗傾覆穩定性，中部高度約佔總高的1/2左右，它決定 了重力後移的效果及工程量的大小。底部漸變弦切圓部分，進一步增強了重心後移效果，提 高了自穩定性，反向弦切部分增大了截面抵抗矩，均衡了基底應力。所述每個混凝土墩之間 設置洩水孔。每若干個獨立的混凝土重力墩通過仰斜部分的整體現澆形成一個受力單元，由此每個受力單元牆身結構的三個部分便形成有效的工作機制，受力分工明確，綜合提高
了牆身的抗傾覆穩定性，達到以最小的工程量，實現最大的擋土支護效果。
本發明的混凝土重力墩式擋牆施工工法包括以下步驟 擋牆施工的前期工作(場地平整、測量放線、砌築井圈、複測樁位、安置設備)、間 隔樁位挖孔(分層挖土、渣土外運、砌築磚護壁)、碎石夯填、模板搭設、灌注成樁等。具體步 驟可分為 1.測量放線 根據坐標控制點、水準點和樁位平面布置圖，採用經緯儀放出軸線和樁位，並將主 要控制點和軸線點加以固定和引點。樁位採用鋼釘定位，並塗上紅油漆，以利檢查核對；
2.砌築井圈 將樁位周邊場地平穩、夯實，以樁位中心為圓點至護壁外周邊為半徑，用標準磚沿 圓周砌築井圈。井圈寬為240mm，高度為300mm。井圈用砂漿粉刷，井圈上口要平穩，防止孔 口附近雜物落入樁孔。
3.人工挖孔 (1)井架就位在井圈內直接挖孔約1. Om深左右，將井架的四個腳點安裝加固於 井圈上，支承板長宜大於孔徑500mm左右。 (2)樁孔垂直度每挖2. 0 3. Om左右校正一次垂直度。挖孔垂直度控制〈H/200> 墩長。將井圈拉上十字線，找出交點，吊下線錘，檢查線錘尖部是否與孔底中心點重合，如有 偏差及時調整。 (3)挖孔直徑每挖1. Om左右校正一次孔徑。如有偏差控制在± 10mm。
(4)磚護壁 A.每挖0.8-1.0m左右，用磚護壁，每段護壁均應在當天連續施工完畢。 B.遇到流動性淤泥和可能出現湧泥、流沙、塌孔現象時，護壁採用鋼護筒或有效的
降水措施。 C.若逢雨季施工，地下水豐富，為便於井內組織排水，應在透水層區段的護壁上預 留洩水孔，以利接管引水，並在澆注混凝土前予以堵塞。 (5)由於挖孔出土方量較大，井圈四周嚴禁堆土，所挖土方及時運離現場，堆放至 指定的堆土區域。 (6)井內排水時，要建立完整的排水體系，在場外設置汙水沉澱池，然後將清水排 放至甲方指定的排水管道內。 (7)成孔驗收成孔後及時抽乾孔底積水，清除護壁上殘留的渣土和孔底渣土、雜 物。 4.碎石夯填 200mm孔底夯實碎石層，增強基礎底面與地基的摩擦係數，保證擋牆的滑移穩定 性。 5.踵部混凝土灌注 灌注前抽乾孔底積水，檢查、清除孔底渣土及雜物。混凝土必須連續灌注，分層振 搗，分層高度約為1.0m-1.5m，直至混凝土表面不冒氣泡方可停止。灌注踵部混凝土時因落 差太大，在混凝土攪拌車出料口處設置兩米長的流槽，斜向井下，嚴控混凝土的坍落度，坍落度一般控制在200-220mm之間利於毛石混凝土的密實。 6.搭設牆胸模板時利用木模板，加固支撐在磚護壁上，控制好模板垂直度，驗收合 格後方可澆築。 7.灌注瘦身段混凝土時，除控制坍落度外，控制混凝土一次灌入量一般在700mm 厚左右以利保證毛石混凝土的質量，毛石要均勻拋下以防埋積。 8.瘦身段頂部混凝土插筋，在混凝土澆築結束時在頂部插入兩排間距500mm，直 徑22mm的二級鋼筋，下部插入混凝土中不少於35d，上部預留不少於35d，滿足基本錨固長 度要求。 9.開挖仰首段牆背土方先用機械開挖，再用人工修整成型後再進入下道工序。 機械開挖時應注意土體坡度的控制。 10.搭設仰首段的模板澆築瘦身段時，在外側距頂部向下300mm處預埋螺杆便於 該處模板的加固，模板加固時要用鋼筋將外側模板與頂部預埋插筋焊接，保證混凝土的成型。 11.灌注仰首段混凝土，待若干首尾相接的墩式擋牆踵部及牆身完成後，通過預 留插筋和仰首段混凝土的整體現澆形成獨立受力單元，混凝土坍落度控制在140-180mm之 間。 12.養護至規定強度，挖除牆胸前的土方，拆除牆胸模板，最終成型。 混凝土重力墩式擋牆施工的工法是一種逆作法，是先澆築擋土牆後開挖土方的新
方法。重力式墩式擋牆通過人工挖孔、分段砌體井圈護壁、灌注混凝土等工序，形成了穩定
的擋體。以重力墩式擋牆自身的重力來保持擋牆在水、土壓力及車輛荷載作用下的穩定。施
工時通過自上而下地分段人工挖孔成形、分段砌築井圈護壁、待完成全部井圈護壁後開挖
踵部，成形後立即澆注混凝土，待其混凝土形成一定的強度後，再自下而上地支牆胸模板、
灌注混凝土，直至牆身頂端。澆注若干個相鄰牆身後，再統一進行仰首部分的支模、澆注混
凝土，形成由若干相對獨立牆身組成的整體受力單元。根據土質情況，井圈護壁宜0.5m
1. Om為一段，分段護壁，分段澆築。胸模板和其外被弦切除的部分井圈護壁，在混凝土形成
強度後拆除，使平整的牆身外露，可以與周邊環境協調統一。對於挖方區域，待混凝土形成
強度後便可以大範圍開挖，成功解決了普通重力式擋牆在挖方護坡中(先挖方再支護)原
有土體卸載導致的土層變形不穩定問題。它具有結構簡單、施工方便、建設工期短，經濟效
果好的優點，施工時無振動、無擠土、噪音小、施工作業面小，特別適宜在普通重力式擋牆施
工條件受限及建築密集挖方地區使用，與普通重力式擋土牆相比具有獨特優勢。 以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵及優點。本行業的技術人員應該
了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明中描述的只是本發明的原理，在不
脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入 要求保護的本發明範圍內，本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
一種混凝土重力墩式擋牆的施工工法，該施工工法是一種逆作法，所述混凝土重力墩式擋牆由上至下分為三個部分，分別為仰首、瘦身、削踵，所述仰首為仰斜的平行四邊形，中部的瘦身為牆胸垂直的弦切圓混凝土墩，弦切角為90°～170°，下部的削踵也為弦切圓混凝土墩，其弦切方向與瘦身的弦切方向相反，其特徵在於包括以下步驟1)前期工作，包括場地平整、測量放線、砌築井圈、複測樁位、安置設備；2)間隔樁位挖孔包括分層挖土、渣土外運、砌築磚護壁；3)成孔交驗；4)碎石夯填；5)灌注踵部混凝土；6)搭設牆胸模板；7)灌注瘦身段混凝土；8)瘦身段頂部混凝土插筋；9)待相鄰若干個墩完成後開挖仰首段牆背土方；10)搭設仰首段的模板；11)灌注仰首段混凝土；12)養護至規定強度拆除模板；13)挖除牆胸前的土方；14)拆除牆胸模板。
2. 根據權利要求1所述的混凝土重力墩式擋牆的施工工法施工工法，其特徵在於在 所述步驟2)中，包括以下步驟(1) 井架就位在井圈內直接挖孔約1.0m深，將井架的四個腳點安裝加固於井圈上，支 承板長宜大於孔徑500mm ;(2) 樁孔垂直度每挖2. 0 3. Om校正一次垂直度；(3) 挖孔直徑每挖1. Om左右校正一次孔徑；(4) 磚護壁每挖0. 8-1. Om，用磚砌體護壁。
3. 根據權利要求1所述的混凝土重力墩式擋牆的施工工法，其特徵在於在所述步驟5)中，灌注前抽乾孔底積水，檢查、清除孔底渣土及雜物，混凝土必須連續灌注，分層振搗， 分層高度約為1. Om-l. 5m，直至混凝土表面不冒氣泡方可停止；灌注踵部混凝土時因落差 太大，在混凝土攪拌車出料口處設置兩米長的流槽，斜向井下，嚴控混凝土的坍落度，坍落 度一般控制在200-220mm之間利於毛石混凝土的密實。
4. 根據權利要求1所述的混凝土重力墩式擋牆的施工工法，其特徵在於在所述步驟7) 中，，除控制坍落度外，控制混凝土一次灌入量一般在700mm厚以利保證毛石混凝土的質 量，毛石要均勻拋下以防埋積。
5. 根據權利要求1所述的混凝土重力墩式擋牆的施工工法，其特徵在於在所述步驟8) 中，瘦身段頂部混凝土插筋，在混凝土澆築結束時在頂部插入兩排間距500mm鋼筋，下部 插入混凝土中不少於35d，上部預留不少於35d，滿足基本錨固長度要求。
6. 根據權利要求1所述的混凝土重力墩式擋牆的施工工法，其特徵在於在所述步驟 10)中，搭設仰首段的模板時，模板加固時要用鋼筋將外側模板與頂部預埋插筋焊接，保證 混凝土的成型。
7.根據權利要求1所述的混凝土重力墩式擋牆的施工工法，其特徵在於在所述步驟 11)中，灌注仰首段混凝土，待若干首尾相接的墩式擋牆踵部及牆身完成後，通過預留插筋和仰首段混凝土的整體現澆形成獨立受力單元，混凝土坍落度控制在140-180mm之間。
全文摘要
本發明公開了一種混凝土重力墩式擋牆的施工工法，所述混凝土重力墩式擋牆由上至下分為三個部分，分別為仰首、瘦身、削踵，所述仰首為仰斜的平行四邊形，中部的瘦身為牆胸垂直的弦切圓混凝土墩，弦切角為90°～170°，下部的削踵也為弦切圓混凝土墩，其弦切方向與瘦身的弦切方向相反，其特徵在於，包括以下步驟測量放線、砌築井圈、人工挖孔、井圈護壁、碎石夯填、分段模板搭設、混凝土分段灌注、養護成型等。本發明解決了普通重力式擋牆在挖方護坡中原有土體的不穩定問題。施工時無振動、無擠土、噪音小、施工作業面小，適宜在普通重力式擋牆施工條件受限及建築密集挖方地區使用，填補了常規重力式擋牆的應用空白。
文檔編號E02D17/20GK101787709SQ201010121418
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月10日 優先權日2010年3月10日
發明者周元強, 姚剛, 楊明, 沈錦儒, 王尉, 王磊 申請人:江蘇省電力設計院