CN106284406A - 一种集块模式的预应力免浆砌块挡土墙及其砌筑方法 - Google Patents

Abstract

本申请为了解决倾斜坡体处加筋挡土墙的挖方问题以及干垒挡土墙使用高度受限问题，从而提出了一种集块模式的预应力免浆砌块挡土墙及其砌筑方法，本发明中多块混凝土挡土砌块依次排列形成挡土墙本体，所述挡土墙本体的顶部设置有压顶层，所述挡土墙本体的底部设置有基础层，多个预应力定位连接件均布在挡土墙本体内；本发明中的砌筑方法：步骤一：建立基础层；步骤二：砌筑前工作；步骤三：砌筑挡土墙本体；步骤四：预应力定位连接件的安装工作；步骤五：依照步骤四的操作过程，安装其他预应力定位连接件；步骤六：当多个预应力定位连接件安装完毕后，干垒最顶砌块层，再设置压顶层；步骤七：对挡土墙本体后方的土层进行施工。

Description

一种集块模式的预应力免浆砌块挡土墙及其砌筑方法

技术领域

本发明涉及一种砌块挡土墙及其砌筑方法，属于建筑施工技术领域。

背景技术

作为最古老的结构形式之一，挡土墙有重力式、悬臂式、扶壁式、拼装式几大类。混凝土砌块，通过劈裂、做旧等技术，可以做出类似石材的效果，而其造价又不足石材的一半，用其做成挡土墙，不仅美观，而且节能、降噪、耐久，具有广阔的应用前景。挡土墙有挡土功能，在土的压力作用下，单纯的砌块挡墙难以抵挡。重力式挡土墙是靠自身的重力获得抗滑动和倾覆的能力，也是应用最古老的挡土墙形式。悬臂式挡土墙则需要依靠钢筋来承受挡土墙所受到的拉力，其本身可以更轻，更经济。扶壁式挡土墙则是应对高度更大的挡土墙的挡土要求，通过设置垂直于挡土墙方向的横墙段，来提高挡土墙的抗弯能力。拼装式挡土墙是近些年来出现的形式，主要是靠自重和加筋土来提供抗力。

目前的应用状况为国外对砌块的研究和应用都比我国更早些，目前的应用范围和水平都在我国之上。美国的老城堡公司在伊利诺伊州，其产品就涉及承重、装饰、园林、铺地等多个方面，对砌块产品的生产既有一般要求的生产，也有更高要求的深加工生产，对我国开拓砌块的应用范围有很大的借鉴意义。

美国关于砌块的研究，多以经营砌块的公司完成，美国SPECTRA公司，推出釉面混凝土装饰空心砌块，用于室内外装饰用，釉面可以采用各种颜色，为砌块的应用拓展了空间；还推出方形砌块，其高度可达到400mm，其解决了砌块加大砌块制造高度的问题，为建筑师在使用块型上，增加了选择；还推出弧形砌块，用于达到特定的艺术效果。其对砌块制品的研究，也非常广泛，为提高砌块的性能，想出了很多办法。为减小混凝土制品的泛碱和抗渗性能，在砌块中添加“超微量抗碱抗渗添加剂”，来改善砌块的性能。

国外对砌块挡土墙进行了大量研究，有很多形式的挡土墙做法。除传统的挡土墙外，还有很多很具创意的形式，上面提到的重力式、悬臂式、扶壁式、拼装式，都有用砌块作为材料的。联锁型干垒挡土块起源于20世纪60年代，现代混凝土干垒块在沿用和发展了联锁设计的同时一进一步丰富了它自然美观的装饰效果，1996年“钻石系列干泉挡土墙”引进到中国，开始生产和推广其应用技术，并迅速得到了中国设计人员和业主的广泛认同，干垒混凝土砌块也是近年来出现的一种砌筑时不需砂浆的砌块砌体。嵌锁式干垒挡土墙是加筋土干垒挡土墙的一种。由塑料压杆和嵌锁式干垒挡土块所组成的联锁结构极大地加强了拉接网片与墙体之间的连接，偏斜式键槽和键销在导引块体准确安装错台就位的同时一也起到了块体自稳定的作用，墙体抗倾覆、拉接网片抗拉拔和抗滑移能力、抗剪切、抗震和抗附加荷载能力强，尤其适用于挡土高墙和附加荷载较大的挡土墙。

从以上叙述中可以看出，联锁型干垒挡土墙在墙高了以后，必须辅以加筋技术，而加筋技术的优点是通过网格布承受土压力，保证了挡土墙的安全。但这种方法的缺点是需要将设置网格布的区域清空，这对于在填方区新建挡土墙不成问题，但在既有土坡处施工，则变得不现实，现实中一般不允许撤除土体，即使允许也要额外支出费用。如何解决加筋挡土墙的挖方问题和干垒挡土墙使用高度受限问题至今未得到有效解决。

发明内容

为了解决倾斜坡体处加筋挡土墙的挖方问题以及干垒挡土墙使用高度受限问题，从而提出了一种集块模式的预应力免浆砌块挡土墙及其砌筑方法。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种集块模式的预应力免浆砌块挡土墙，包括多块混凝土挡土砌块和多个预应力定位连接件，多块混凝土挡土砌块依次排列形成挡土墙本体，所述挡土墙本体的顶部设置有压顶层，所述挡土墙本体的底部设置有基础层，多个预应力定位连接件均布在挡土墙本体内；

每个预应力定位连接件包括施加预应力用的螺母、盖板、预应力钢筋、钢筋连接件和预埋钢筋，盖板水平设置在多块混凝土挡土砌块中一块混凝土挡土砌块中边肋和中肋之间，预应力钢筋的顶端依次穿过该块混凝土挡土砌块的孔洞和盖板与螺母相连接，预应力钢筋的底端从上至下竖直穿过位于同一竖直线上多块混凝土挡土砌块后通过钢筋连接件与处于基础层中的预埋钢筋可拆卸连接。

一种集块模式的预应力免浆砌块挡土墙的砌筑方法，砌筑方法包括以下步骤：

步骤一：建立基础层：首先根据挡土情况以及需要建造挡土墙本体的类型，作出相应的设计，在施工基础层时，应按挡土墙本体中预应力钢筋的设置情况，在基础层中设置预埋钢筋，确保预埋钢筋顶端的第二外螺纹在浇筑混凝土时得到有效保护；

步骤二：砌筑前工作：砌筑前将钢筋连接件安装在混凝土挡土砌块中，同时将保护罩套装在钢筋连接件的顶部；

步骤三：砌筑挡土墙本体：按图纸设计的要求干垒多块混凝土挡土砌块直至砌筑形成挡土墙本体；

步骤四：预应力定位连接件的安装工作：当砌筑到次顶砌块层后，首先将一根预应力钢筋竖直***处于同一竖直线上的多块混凝土挡土砌块的多个孔洞中直至该根预应力钢筋的底端***钢筋连接件中，其次拧动预应力钢筋，达到设计规定的深度，然后设置盖板，使其穿过预应力钢筋，最后将螺母旋拧到预应力钢筋的顶端，通过拧紧螺母对预应力钢筋施加预应力，从而达到图纸要求的紧固力；

步骤五：依照步骤四的操作过程，安装其他预应力定位连接件；

步骤六：当多个预应力定位连接件安装完毕后，干垒最顶砌块层，再设置压顶层；

步骤七：对挡土墙本体后方的土体进行施工。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明旨在通过预应力钢筋的使用引入预应力技术，使得挡土墙本体在免浆干垒的情况下，由多个预应力定位连接件对挡土墙形成竖向预压力，抵抗了侧向土压力，承受更大的土压力，从而大幅度提高干垒砌块挡土墙的使用高度，拓展砌块产品的应用范围，避免了干垒砌块挡土墙被土压力推倒、使用高度受限的问题。

2、本发明通过多块混凝土挡土砌块和多个预应力定位连接件之间的合理构造，使得挡土墙本体的砌筑方法简单、易于操作，成本低廉，在保证安全的前提下，以较低的成本提供了高档的装饰效果，为园林工程提供了一种新的选择。

3、本发明的挡土墙易于维护，方便放张预应力，能够实现局部维修，也便于拆除，可重复使用。

4、本发明通过预应力来提供抵抗侧向力的能力，所以不需要加筋，免除了可能的挖方工作，有效节省施工过程中的人工和费用。

附图说明

图1是预应力免浆砌块挡土墙的主视结构示意图；

图2是混凝土挡土砌块1与预应力定位连接件2之间连接关系的立体结构示意图；

图3是预应力钢筋2-3、钢筋连接件2-4和预埋钢筋2-5之间的连接关系的示意图；

图4是预应力钢筋2-3竖直***处于同一竖直线上的多块混凝土挡土砌块1的多个孔洞12中直至该根预应力钢筋2-3的底端***基础层3中的第一工作状态图；

图5是预应力钢筋2-3竖直***处于同一竖直线上的多块混凝土挡土砌块1的多个孔洞12中直至该根预应力钢筋2-3的底端***基础层3中的第二工作状态图；

图6是最顶砌块层4与次顶砌块层5之间的连接关系示意图；

图7是混凝土挡土砌块1的立体结构示意图；

图8是本发明中预应力免浆砌块挡土墙受土压力影响的示意图，图中箭头方向表示土压力的施力方向；

图9是本发明中预应力免浆砌块挡土墙的受预应力影响的弯矩图；

图10是当预应力钢筋2-3在第一工作状态下，本发明中仅考虑预应力作用下的挡土墙压应力分布的示意图；

图11是当预应力钢筋2-3在第一工作状态下，本发明中仅考虑土压力作用下的挡土墙应力分布的示意图；

图12是当预应力钢筋2-3在第一工作状态下，本发明在预应力和土压力综合作用下的受力分布图；

图13是当预应力钢筋2-3在第二工作状态下，本发明中仅考虑预应力作用下的挡土墙压应力分布的示意图；

图14是当预应力钢筋2-3在第二工作状态下，本发明中仅考虑土压力作用下的挡土墙应力分布的示意图；

图15是当预应力钢筋2-3在第二工作状态下，本发明在预应力和土压力综合作用下的受力分布图。

具体实施方式：

实施例一：结合图1至图15说明本实施例，本实施例包括多块混凝土挡土砌块1和多个预应力定位连接件2，多块混凝土挡土砌块1依次排列形成挡土墙本体，所述挡土墙本体的顶部设置有压顶层11，所述挡土墙本体的底部设置有基础层3，多个预应力定位连接件2均布在挡土墙本体内；

每个预应力定位连接件2包括施加预应力用的螺母2-1、盖板2-2、预应力钢筋2-3、钢筋连接件2-4和预埋钢筋2-5，盖板2-2水平设置在多块混凝土挡土砌块1中一块混凝土挡土砌块1中边肋13和中肋14之间，预应力钢筋2-3的顶端依次穿过该块混凝土挡土砌块1的孔洞12和盖板2-2与螺母2-1相连接，预应力钢筋2-3的底端从上至下竖直穿过位于同一竖直线上多块混凝土挡土砌块1后通过钢筋连接件2-4与处于基础层3中的预埋钢筋2-5可拆卸连接。

本实施例中每个混凝土挡土砌块1远离土体15的一端面为外露面10，挡土墙本体的外露面为多块混凝土挡土砌块1中的多个外露面10依次排列形成。根据需要对挡土墙本体的外露面做不同的处理，以实现不同的艺术效果。

本实施例中利用混凝土挡土砌块1的顶部和底部壁厚的差用于放置盖板2-2，该盖板2-2为预应力锚垫板，便于简化施工。

本实施例中的预应力钢筋2-3采用精轧螺纹钢，通过拧紧螺母2-1施加预应力，在预应力要求不高的结构中，施工简单，造价低廉且能够提供所需要的预应力。

实施例二：本实施例多块混凝土挡土砌块1交错排列砌筑形成挡土墙本体。交错排列砌筑也就是错缝砌筑。

本实施例中的混凝土挡土砌块1为一种新型的挡土砌块，其尺寸和形状均可根据用户需要和场地情况而变化。混凝土挡土砌块1内加工有两个孔洞12，孔洞12为上宽下窄的孔，在混凝土挡土砌块1顶面的尺寸与底部的尺寸不同，顶部空腔尺寸更小，在迭砌时，顶面和底面的差，用于放置施加预应力的盖板2-2。孔洞12的边肋13的宽度为中肋14宽度的一半，在错缝砌筑时，孔洞12沿竖向可贯通，竖直方向上相邻的两个混凝土挡土砌块1能够实现孔对孔的效果，方便预应力钢筋2-3的通过。

本实施例中混凝土挡土砌块1沿挡土方向的宽度应根据挡土的高度确定，当土坡高时，需要更宽的挡土块。

本实施例中混凝土挡土砌块1外露一侧的砌块表面为外露面10，根据需要做不同的处理：光面、劈裂面、做旧面及其他处理，以形成不同的艺术效果。其他结构、形状及连接关系与实施例一相同

实施例三：本实施例中所述挡土墙本体中与压顶层11相接触的多块混凝土挡土砌块1为最顶砌块层4，最顶层砌块层4中的每块混凝土挡土砌块1通过多个销栓9与其相邻的混凝土挡土砌块1相连接，所述挡土墙本体中与最顶层砌块层4相接触的多块混凝土挡土砌块1为次顶砌块层5，次顶砌块层5中的每块混凝土挡土砌块1通过预应力定位连接件2与其处于同一竖直线上的其他混凝土挡土砌块1相连接。

本实施例中最顶层砌块层4采用多个销栓9实现与次顶砌块层5的连接，既实现了构造要求，也满足实际挡土的受力特点和需要。其他结构、形状及连接关系与实施例一相同。

实施例四：结合图3说明本实施例，本实施例钢筋连接件2-4为套筒，套筒的内壁上加工有内螺纹6，预应力钢筋2-3的底端加工有与内螺纹6相配合的第一外螺纹7，所述预埋钢筋2-5靠近预应力钢筋2-3的一端加工有与内螺纹6相配合的第二外螺纹8。其他结构、形状及连接关系与实施例一或三相同。

实施例五：本实施例包括以下步骤：

步骤一：建立基础层3：首先根据挡土情况以及需要建造墙本体的类型，作出相应的设计，在施工基础层3时，应按墙本体中预应力钢筋2-3的设置情况，在基础层3中设置预埋钢筋2-5，确保预埋钢筋2-5顶端的第二外螺纹8在浇筑混凝土时得到有效保护；预埋钢筋2-5顶端的第二外螺纹8朝向预应力钢筋2-3设置以便于下一步与预应力钢筋2-3的连接工作；

本步骤中按墙本体中预应力钢筋2-3的设置情况，在基础层3中设置预埋钢筋2-5，就是确保每根预应力钢筋2-3的底端对应有一根预埋钢筋2-5。

步骤二：砌筑前工作：砌筑前将钢筋连接件2-4安装在混凝土挡土砌块1中，同时将保护罩套装在钢筋连接件2-4的顶部；

本步骤中墙本体包括从上至下设置的多层砌块层，其中最顶层砌块层4中的每块混凝土挡土砌块1通过多个销栓与其相邻的混凝土挡土砌块1相连接，次顶砌块层5中的每块混凝土挡土砌块1通过预应力定位连接件2与其处于同一竖直线上的其他混凝土挡土砌块1相连接，钢筋连接件2-4为套筒，钢筋连接件2-4安装的位置为墙本体中专为安装套筒用的一层砌块层，该砌块层为多层砌块层中最底层砌块层，以便于预应力钢筋2-3和预埋钢筋2-5之间的有效连接；

本步骤中保护罩为易破坏的软质材料制成的罩体，实现保护钢筋连接件2-4顶部的目的，起到防尘和防止异物进入的效果，保护罩为塑料杯；

步骤三：砌筑墙本体：按图纸设计的要求干垒多块混凝土挡土砌块1直至砌筑形成墙本体；

本步骤中的干垒多块混凝土挡土砌块1的顺序为从下至上依次砌筑；

步骤四：预应力定位连接件2的安装工作：当砌筑到次顶砌块层5后，首先将一根预应力钢筋2-3竖直***处于同一竖直线上的多块混凝土挡土砌块1的多个孔洞12中直至该根预应力钢筋2-3的底端***钢筋连接件2-4中，其次拧动预应力钢筋2-3，达到设计规定的深度，然后设置盖板2-2，使其穿过预应力钢筋2-3，最后将螺母2-1旋拧到预应力钢筋2-3的顶端，通过拧紧螺母2-1对预应力钢筋2-3施加预应力，从而达到图纸要求的紧固力；

本步骤中当次顶砌块层5砌筑完毕后，将预应力钢筋2-3竖直***处于同一竖直线上的多块混凝土挡土砌块1的多个孔洞12的过程中，预应力钢筋2-3的底端直接穿破通过保护塑料杯伸至钢筋连接件2-4中，并拧动钢筋，达到规定的深度；

本步骤中如果挡土墙较高，分节设置钢筋连接；或者对最顶砌块层4中多个皮砌块穿钢筋干垒；

步骤五：依照步骤四的操作过程，安装其他预应力定位连接件2；

步骤六：当多个预应力定位连接件2安装完毕后，干垒最顶砌块层4，再设置压顶层11；

步骤七：对挡土墙本体后方的土体15进行施工。

本步骤中对挡土墙本体后方的土体15进行施工，应考虑排水及其他要求，由于挡土墙本体采用干垒方式砌筑，存在缝隙，挡土墙本体即使不设置排水管，依然可以达到将土体15中的水排出的目的，即便如此土体15渗排水构造仍然需要，应按设计通过级配砂石加滤网，将土体15中水输送到挡土墙本体处。

实施例六：本实施例通过拧紧螺母2-1对预应力钢筋2-3施加预应力，根据设计预应力的大小调节拧动螺母2-1的程度，拧的幅度越大，则施加的预应力越大。由于构造简单，计算时只考虑5%的预应力损失。

施工时，先在基础层3中设置预埋钢筋2-5，并在该预埋钢筋2-5顶端套上丝扣，并用钢筋连接件2-4拧紧。该钢筋连接件2-4同墙中的预应力钢筋2-3通过拧紧实施有效连接。预应力钢筋2-3的顶部在所需设置预应力的孔洞12中设置盖板2-2，该盖板2-2搁置在混凝土挡土砌块1铺浆面的边肋13和中肋14之间，由砌块肋支承。预应力钢筋2-3穿过该盖板2-2，端部设置丝扣，用螺母2-1套住预应力钢筋2-3，并拧紧螺母2-1拉伸预应力钢筋2-3，有盖板2-2对挡土墙本体施加预压力。预应力定位连接件2不对最顶砌块层4和压顶层11施加预压力，最顶砌块层4和压顶层11需要用铸铁件互相销紧。

工作原理：

本发明中的预应力免浆砌块挡土墙作为一种挡土结构，

根据图8和图9所示，挡土墙承受侧向来自土体15的土压力，在土压力作用下，挡土墙的根部受力最大，在挡土墙截面不变的情况下，根部是控制截面。

在预加压应力和自重应力的作用下，挡土墙的应力分布状态为全截面受压，这样在和线性分布的土压力组合后，截面最终会形成更大的压应力和更小的压应力，为保证不出现受拉的情况，需要根据土压力大小及挡土墙截面确定所施加预压应力的大小以保证挡土墙任意截面在使用中不出现拉应力，是本发明中挡土墙正常使用的前提。

根据图2、图4、图10、图11和图12所示，预应力钢筋2-3处于第一工作状态为预应力钢筋2-3设置在沿B方向截面的中央部位，该位置下的预应力钢筋2-3单独受预应力作用下的挡土墙压应力、单独受土压力作用下的挡土墙应力以及预应力和土压力综合作用下的受力均有显示。

根据图2、图5、图13、图14和图15所示，预应力钢筋2-3处于第二工作状态为预应力钢筋2-3设置在沿B方向截面的非中央部位，即偏置位置下的预应力钢筋2-3单独受预应力作用下的挡土墙压应力、单独受土压力作用下的挡土墙应力以及预应力和土压力综合作用下的受力均有显示。

通过对比可知，更合理的情况是第二工作状态，即将预应力钢筋2-3偏置，靠近土体15的一侧设置，此位置在预应力、自重应力和土压力共同作用下，压力情况较第一工作状态有所不同，最大压应力将更小，更易实现全截面受压，挡土墙本体将更加安全。

Claims (5)

1.一种集块模式的预应力免浆砌块挡土墙，其特征在于，包括多块混凝土挡土砌块（1）和多个预应力定位连接件（2），多块混凝土挡土砌块（1）依次排列形成挡土墙本体，所述挡土墙本体的顶部设置有压顶层（11），所述挡土墙本体的底部设置有基础层（3），多个预应力定位连接件（2）均布在挡土墙本体内；

每个预应力定位连接件（2）包括施加预应力用的螺母（2-1）、盖板（2-2）、预应力钢筋（2-3）、钢筋连接件（2-4）和预埋钢筋（2-5），盖板（2-2）水平设置在多块混凝土挡土砌块（1）中一块混凝土挡土砌块（1）中边肋（13）和中肋（14）之间，预应力钢筋（2-3）的顶端依次穿过该块混凝土挡土砌块（1）的孔洞（12）和盖板（2-2）与螺母（2-1）相连接，预应力钢筋（2-3）的底端从上至下竖直穿过位于同一竖直线上多块混凝土挡土砌块（1）后通过钢筋连接件（2-4）与处于基础层（3）中的预埋钢筋（2-5）可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的一种集块模式的预应力免浆砌块挡土墙，其特征在于，多块混凝土挡土砌块（1）交错排列砌筑形成挡土墙本体。

3.根据权利要求1所述的一种集块模式的预应力免浆砌块挡土墙，其特征在于，所述挡土墙本体中与压顶层（11）相接触的多块混凝土挡土砌块（1）为最顶砌块层（4），最顶层砌块层（4）中的每块混凝土挡土砌块（1）通过多个销栓（9）与其相邻的混凝土挡土砌块（1）相连接，所述挡土墙本体中与最顶层砌块层（4）相接触的多块混凝土挡土砌块（1）为次顶砌块层（5），次顶砌块层（5）中的每块混凝土挡土砌块（1）通过预应力定位连接件（2）与其处于同一竖直线上的其他混凝土挡土砌块（1）相连接。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种集块模式的预应力免浆砌块挡土墙，其特征在于，钢筋连接件（2-4）为套筒，套筒的内壁上加工有内螺纹（6），预应力钢筋（2-3）的底端加工有与内螺纹（6）相配合的第一外螺纹（7），所述预埋钢筋（2-5）靠近预应力钢筋（2-3）的一端加工有与内螺纹（6）相配合的第二外螺纹（8）。

5.一种集块模式的预应力免浆砌块挡土墙的砌筑方法，其特征在于，砌筑方法包括以下步骤：

步骤一：建立基础层（3）：首先根据挡土情况以及需要建造挡土墙本体的类型，作出相应的设计，在施工基础层（3）时，应按挡土墙本体中预应力钢筋（2-3）的设置情况，在基础层（3）中设置预埋钢筋（2-5），确保预埋钢筋（2-5）顶端的第二外螺纹（8）在浇筑混凝土时得到有效保护；

步骤二：砌筑前工作：砌筑前将钢筋连接件（2-4）安装在混凝土挡土砌块（1）中，同时将保护罩套装在钢筋连接件（2-4）的顶部；

步骤三：砌筑挡土墙本体：按图纸设计的要求干垒多块混凝土挡土砌块（1）直至砌筑形成挡土墙本体；

步骤四：预应力定位连接件（2）的安装工作：当砌筑到次顶砌块层（5）后，首先将一根预应力钢筋（2-3）竖直***处于同一竖直线上的多块混凝土挡土砌块（1）的多个孔洞（12）中直至该根预应力钢筋（2-3）的底端***钢筋连接件（2-4）中，其次拧动预应力钢筋（2-3），达到设计规定的深度，然后设置盖板（2-2），使其穿过预应力钢筋（2-3），最后将螺母（2-1）旋拧到预应力钢筋（2-3）的顶端，通过拧紧螺母（2-1）对预应力钢筋（2-3）施加预应力，从而达到图纸要求的紧固力；

步骤五：依照步骤四的操作过程，安装其他预应力定位连接件（2）；

步骤六：当多个预应力定位连接件（2）安装完毕后，干垒最顶砌块层（4），再设置压顶层（11）；

步骤七：对挡土墙本体后方的土体（15）进行施工。