CN106368222B - 一种用于工程建筑之堆土、回填的支护装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于工程建筑之堆土、回填的支护装置及方法，根据支护装置与堆放回填土处地形，形成多层堆放回填土，如此循环，直至堆放回填土作业完工，所有混凝土挡梁以及锚索形成能让压的立体堆放网；当堆放的回填土进行回填时，将最上层混凝土挡梁上端的对应锚索取下，如此循环，直至回填土作业完工；拆除的所有混凝土挡梁以及锚索备用。采用本发明加固后的上部土体其水平位移量相对于未加固直接回填情况下的位移量要小得多，最大水平位移出现在已回填土体顶部坡角处，沉降变形相对也较小，采用在让压位布设让压弹簧的方式以及配合混凝土挡梁之间的连接弹簧，可以使形成的立体堆放网，能够根据堆土的高度以及堆土地形进行适应性协调变形。

Description

一种用于工程建筑之堆土、回填的支护装置及方法
技术领域
本发明涉及回填土的支护领域，尤其涉及一种用于工程建筑之堆土、回填的支护装置及方法。
背景技术
现代建筑中，深基坑或地下室开挖越来越普通而且用途也越来越多。目前的建筑行业中施工要求的工期越来越短，基坑越来越深，需要堆放、回填的土量越来越大，而堆土空间却越来越小，堆土高度越来越高。而对回填土的堆放一般采用自然堆放的方式，或者设置简单的防护网等措施。如果回填土在堆放的过程中不经过加固处理，经过短暂时间的使用后，受新近填土自重固结及地面压力、渗水影响，场地地面沉降严重，尤其是遇到大雨天气，非常容易形成塌方，造成较大事故。比如在广州某地，在2000年开始堆放建筑用回填土，但至2005年左右，随着堆土面积、高度的逐步增加，对地面造成较大压力，直至到2015年12月份在雨水、地面压力等多种因素的作用下发生大型人工堆土形成的山体滑坡，造成非常巨大的灾难。因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于工程建筑之堆土、回填的支护装置及方法，形成能让压的立体堆放网，提高回填土堆放的稳定性，对应部件能重复使用。
为解决上述技术问题，本发明技术方案包括：
一种用于工程建筑之堆土、回填的支护装置，其中，该支护装置包括多层支护单元，支护单元自下而上依次布置，每层支护单元包括多个混凝土挡梁，多个混凝土挡梁均匀排布形成用于堆放回填土的区域，多个混凝土挡梁中相对应的两个混凝土挡梁的上端、下端之间均设置有相应锚索；
相邻的混凝土挡梁之间均设置有能拆卸的连接弹簧，所有混凝土挡梁以及锚索形成能让压的立体堆放网。
所述的支护装置，其中，上述相对应的两个混凝土挡梁之间相应锚索的具体布置为：锚索一端穿过一个混凝土挡梁，锚索在露出该一个混凝土挡梁的部分设置有挡片，该挡片与该一个混凝土挡梁外表面之间形成让压位，该让压位处设置有一让压弹簧；锚索另一端穿过另一个混凝土挡梁，锚索在露出该另一个混凝土挡梁的部分也设置有挡片，该挡片与该另一个混凝土挡梁外表面之间也形成让压位，该让压位处也设置有一让压弹簧；使上述立体堆放网能让压并协调变形。
所述的支护装置，其中，上述锚索的交叉处设置钢扣件。
所述的支护装置，其中，上述支护装置形成之堆放坡面与水平面的夹角为30°-60°。
一种使用所述支护装置的堆土、回填方法，其包括以下步骤：
A、根据支护装置与堆放回填土处地形，在堆放回填土处外周均匀布置多个混凝土挡梁，在相对的两个混凝土挡梁之间的下端设置对应锚索，锚索与锚索之间的交叉点用钢扣件相连接，然后向混凝土挡梁形成的堆放区域内填土，待堆放区域内填满土后，再在相对的两个混凝土挡梁之间的上端设置锚索，然后继续填土直至已填土区域的外周能布置上层混凝土挡梁时，在已填土区域的外周均匀布置多个混凝土挡梁，并布设相应锚索，如此循环，直至堆放回填土作业完工，所有混凝土挡梁以及锚索形成能让压的立体堆放网；所有混凝土挡梁外侧均覆盖有20厘米-50厘米厚的覆土，覆土上栽种有用于保持水土的植被；
B、当堆放的回填土进行回填时，将最上层混凝土挡梁上端的对应锚索取下，然后将堆放在最上层的回填土逐步取出回填至指定区域，待最上层回填土取出二分之一后，将最上层的多个混凝土挡梁拆除，然后继续从最上层回填土取土，待最上层回填土取土完毕后，开始下一层回填土的取土操作，如此循环，直至回填土作业完工；拆除的所有混凝土挡梁以及锚索备用。
所述的堆土、回填方法，其中，上述步骤A具体的还包括：相邻的混凝土挡梁之间通过能拆卸的连接弹簧相连接。
所述的堆土、回填方法，其中，上述步骤A具体的还包括：相对的两个混凝土挡梁之间锚索的布设具体的为：锚索一端穿过一个混凝土挡梁，锚索在露出该一个混凝土挡梁的部分设置有挡片，该挡片与该一个混凝土挡梁外表面之间形成让压位，该让压位处设置有一让压弹簧；锚索另一端穿过另一个混凝土挡梁，锚索在露出该另一个混凝土挡梁的部分也设置有挡片，该挡片与该另一个混凝土挡梁外表面之间也形成让压位，该让压位处也设置有一让压弹簧；使上述立体堆放网能让压并协调变形。
所述的堆土、回填方法，其中，上述步骤A具体的还包括：每铺设一层回填土，回填土的上表面设置有一土工格栅。
本发明提供的一种用于工程建筑之堆土、回填的支护装置及方法，先根据回填土的覆土最大深度、回填地形等参数建立支护装置，然后边堆放回填土边做支护，在能让压的立体堆放网保护下使堆放的回填土稳定性更高，经过加固后的上部土体，其水平位移量相对于未加固直接回填情况下的位移量要小得多，最大水平位移出现在已回填土体顶部坡角处，沉降变形相对也较小，即使在雨水天气，通过支护装置建立的支护区域也不会出现塌方情况，提高了回填土堆放的稳定性。并且采用在让压位布设让压弹簧的方式以及配合混凝土挡梁之间的连接弹簧，可以使形成的立体堆放网，能够根据堆土的高度以及堆土地形进行适应性协调变形，尤其是挡梁、锚索、让压弹簧、连接弹簧等部件可以拆装，重复使用，提高了资源利用率。
附图说明
图1为本发明中支护方法的流程示意图；
图2为本发明中支护装置的剖面结构示意图；
图3为本发明中支护装置断面为圆形的结构示意图；
图4为本发明中支护装置断面为方形的结构示意图；
图5为本发明中两个混凝土挡梁之间布设锚索的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种用于工程建筑之堆土、回填的支护装置及方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明公开了一种用于工程建筑之堆土、回填的支护装置，如图2、图3与图4所示的，该支护装置包括多层支护单元，支护单元自下而上依次布置，每层支护单元包括多个混凝土挡梁1，多个混凝土挡梁1均匀排布形成用于堆放回填土的区域，多个混凝土挡梁1中相对应的两个混凝土挡梁的上端、下端之间均设置有相应锚索2；
而且相邻的混凝土挡梁2之间均设置有能拆卸的连接弹簧8，具体的是同一层支护单元内相邻的混凝土挡梁2之间设置有连接弹簧8，上、下两个支护单元内相邻的混凝土挡梁2之间也设置有连接弹簧8。所有混凝土挡梁1以及锚索2形成能让压的立体堆放网，能够根据堆土的高度以及堆土地形进行适应性协调变形，使堆放的回填土更稳定，避免了出现塌方的情况出现。
在本发明的另一较佳实施例中，如图5所示的，上述相对应的两个混凝土挡梁之间相应锚索的具体布置为：锚索2一端穿过一个混凝土挡梁1，锚索2在露出该一个混凝土挡梁1的部分设置有挡片6，该挡片6与该一个混凝土挡梁1外表面之间形成让压位，该让压位处设置有一让压弹簧5；锚索2另一端穿过另一个混凝土挡梁1，锚索2在露出该另一个混凝土挡梁1的部分也设置有挡片6，该挡片6与该另一个混凝土挡梁1外表面之间也形成让压位，该让压位处也设置有一让压弹簧5；从而使上述立体堆放网实现了能让压与协调变形的目的。而且上述锚索2的交叉处设置钢扣件3，如图3与图4所示的，通过钢扣件3将相应的锚索2连接为一个整体，提高了支护装置的支护稳定性。而且上述支护装置形成之堆放坡面与水平面的夹角7为30°-60°，从而使堆放的回填土稳定性更高。本发明还提供了一种用于工程建筑的堆土、回填方法，如图1所示的，其包括以下步骤：
步骤A：根据支护装置与堆放回填土处地形，如图2、图3与图4所示的，最终形成的堆放回填土之断面的形状可以是圆形、椭圆形、方形、多边形等形状，这个可以根据具体施工情况来决定。在堆放回填土处外周均匀布置多个混凝土挡梁1，在相对的两个混凝土挡梁1之间的下端设置对应锚索2，锚索2与锚索2之间的交叉点用钢扣件3相连接，然后向混凝土挡梁1形成的堆放区域内填土，待堆放区域内填满土后，再在相对的两个混凝土挡梁1之间的上端设置锚索2，然后继续填土直至已填土区域的外周能布置上层混凝土挡梁1时，在已填土区域的外周均匀布置多个混凝土挡梁1，并布设相应锚索2，如此循环，直至堆放回填土作业完工，所有混凝土挡梁1以及锚索形成能让压的立体堆放网；所有混凝土挡梁1外侧均覆盖有20厘米-50厘米厚的覆土4，覆土4上栽种有用于保持水土的植被，避免了混凝土挡梁1外露，以及通过相应植被保护混凝土挡梁1，起到防止扬尘，防止混凝土挡梁1被侵蚀，同时在整个堆放外部形成植被保护，更进一步提高了堆放回填土的稳定性；
步骤B、当堆放的回填土进行回填时，将最上层混凝土挡梁1上端的对应锚索2取下，然后将堆放在最上层的回填土逐步取出回填至指定区域，待最上层回填土取出二分之一后，将最上层的多个混凝土挡梁1拆除，然后继续从最上层回填土取土，待最上层回填土取土完毕后，开始下一层回填土的取土操作，如此循环，直至回填土作业完工；拆除的所有混凝土挡梁1以及锚索2备用。
在本发明的另一较佳实施例中，为了更好的布置支护装置，可以预先根据堆放回填土处的地形以及堆放回填土的量，来对支护装置进行预先设计，其具体的是：步骤A1：设定堆放回填土的最大覆土深度为H，混凝土挡梁高度为h，堆放回填土之边坡的内摩擦角为φ，粘聚力为c，重度为γ，主动土压力系数Ka为：Ka＝tan2(45°-φ/2)；
则混凝土挡梁最上端的主动土压强为：
混凝土挡梁最下端的主动土压强为：
作用在混凝土挡梁上的主动土压强为：Ea＝1/2(σaa+σab)×h；
步骤A2：根据步骤A1中得到的作用在混凝土挡梁上的主动土压强，设定用于混凝土挡梁的锚索间距为b，则根据回填土最大覆土深度确定锚索数目；
锚索数目为：其中，N为锚索数目，为自然数；b为锚索间距，K为安全系数；P断为锚索的设计破断力；Tmax为锚索承受的最大拉力；
Tmax＝S×Ea，其中，S为混凝土挡梁与堆放回填土的接触面积，Ea为作用在混凝土挡梁上的主动土压强；
步骤A3：根据步骤A1与步骤A2建立上述用于堆放回填土的支护装置。
更进一步的，为了更好的使混凝土挡梁相互连接形成上述能让压的立体堆放网，上述步骤A具体的还包括：相邻的混凝土挡梁2之间均设置有能拆卸的连接弹簧8，具体的是同一层支护单元内相邻的混凝土挡梁2之间设置有连接弹簧8，上、下两个支护单元内相邻的混凝土挡梁2之间也设置有连接弹簧8，既能使上下布置的混凝土挡梁1连接在一起，又能使上、下混凝土挡梁1之间的连接处具有让压作用，堆放的回填土由于沉降以及雨水等因素的影响产生外扩力时，可以通过连接弹簧8以及配合锚索2上的让压弹簧进行适度让压。显然的，在同一平面的混凝土挡梁1也通过相应的锚索2或相连接，可以根据具体需要进行相应布置。
在本发明的另一较佳实施例中，如图5所示的，上述步骤A具体的还包括：相对的两个混凝土挡梁1之间锚索的布设具体的为：锚索2一端穿过一个混凝土挡梁1，锚索2在露出该一个混凝土挡梁1的部分设置有挡片6，该挡片6与该一个混凝土挡梁1外表面之间形成让压位，该让压位处设置有一让压弹簧5。锚索2另一端穿过另一个混凝土挡梁1，锚索2在露出该另一个混凝土挡梁1的部分也设置有挡片6，该挡片6与该另一个混凝土挡梁1外表面之间也形成让压位，该让压位处也设置有一让压弹簧5；从而使上述立体堆放网实现了能让压与协调变形的目的。而且上述步骤B具体的还包括：每铺设一层回填土，回填土的上表面设置有一土工格栅，使堆放的回填土堆放更稳定。
为了更详尽的描述本发明，以下列举更为详尽的实施例进行说明。
实施例1
回填土的最大覆土深度为H＝24m，混凝土挡梁高度为h＝1.2米，同时混凝土挡梁长为3米、厚为0.5米，同时混凝土挡梁上设置配筋。已知土坡回填土的物理力学性质指标如下：内摩擦角φ＝25°，粘聚力c＝12kPa，重度γ＝19kN/m3。
由于设计中不对锚索施加预应力，因此混凝土挡梁承受的是主动土压力。
则主动土压力系数Ka为：Ka＝tan2(45°-φ/2)＝tan2(45°-25°/2)＝0.41
则混凝土挡梁最上端的主动土压强为：
混凝土挡梁最下端的主动土压强为：
于是，作用在混凝土挡梁上的主动土压力：作用在混凝土挡梁上的主动土压强为：Ea＝1/2(σaa+σab)×h＝1/2(162.25+171.60)×1.2＝200.31kN/m，其作用点在回填土的几何形心处。
确定锚索数目
拟采用的锚索直径为15.24mm，设计承载力为230Kn，设计破断力为260kN，抗拉强度为1860MPa。
锚索数目确定
N为锚索数目；b为锚索间距，K为安全系数；P断为锚索的设计破断力；Tmax为锚索承受的最大拉力。由于混凝土挡梁左侧的土压力没有考虑，所以安全系数取小一点为1.2，则N＝b1.2×(203.41b/260)＝0.94b根。取锚索间距为b＝3m时，N＝2.81根，取N＝3根。
所以，根据堆放回填土的地形以及堆放回填的量，在本实施例中，设定锚索的总长度为6.0m，当然可以根据具体需要调整锚索的总长度。
根据上述参数建立支护装置，然后根据堆土、回填方法进行堆放作业，并控制每一层回填土体的高度为3m，每铺设一层回填土，回填土的上表面设置有一土工格栅，直至堆放回填土的作业完工，当然在进行回填过程中，则需要根据堆土、回填方法进行回填作业。
实施例2
回填土的最大覆土深度为H＝16m，混凝土挡梁高度为h＝1.2米。已知土坡回填土的物理力学性质指标如下：内摩擦角φ＝25°，粘聚力c＝12kPa，重度γ＝19kN/m3。
由于设计中不对锚索施加预应力，因此混凝土挡梁承受的是主动土压力。
则主动土压力系数Ka为：Ka＝tan2(45°-φ/2)＝tan2(45°-25°/2)＝0.41
则混凝土挡梁最上端的主动土压强为：
混凝土挡梁最下端的主动土压强为：
于是，作用在混凝土挡梁上的主动土压力：作用在混凝土挡梁上的主动土压强为：Ea＝1/2(σaa+σab)×h＝1/2(105.05+114.40)×1.2＝131.67kN/m，其作用点在回填土的几何形心处。
确定锚索数目
拟采用的锚索直径为15.24mm，设计承载力为230Kn，设计破断力为260kN，抗拉强度为1860MPa。
锚索数目确定
N为锚索数目；b为锚索间距，K为安全系数；P断为锚索的设计破断力；Tmax为锚索承受的最大拉力。由于混凝土挡梁左侧的土压力没有考虑，所以安全系数取小一点为1.2，则N＝b1.2×(133.71b/260)＝0.62b根。取锚索间距为b＝4m时，N＝2.48根，取N＝3根。
所以，根据堆放回填土的地形以及堆放回填的量，在本实施例中，设定锚索的总长度为6.0m，当然可以根据具体需要调整锚索的总长度。
根据上述参数建立支护装置，然后根据堆土、回填方法进行堆放作业，并控制每一层回填土体的高度为3m，每铺设一层回填土，回填土的上表面设置有一土工格栅，直至堆放回填土的作业完工，当然在进行回填过程中，则需要根据堆土、回填方法进行回填作业。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (8)

1.一种用于工程建筑之堆土、回填的支护装置，其特征在于，该支护装置包括多层支护单元，支护单元自下而上依次布置，每层支护单元包括多个混凝土挡梁，多个混凝土挡梁均匀排布形成用于堆放回填土的区域，多个混凝土挡梁中相对应的两个混凝土挡梁的上端、下端之间均设置有相应锚索；
相邻的混凝土挡梁之间均设置有能拆卸的连接弹簧，所有混凝土挡梁以及锚索形成能让压的立体堆放网。
2.根据权利要求1所述的支护装置，其特征在于，上述相对应的两个混凝土挡梁之间相应锚索的具体布置为：锚索一端穿过一个混凝土挡梁，锚索在露出该一个混凝土挡梁的部分设置有挡片，该挡片与该一个混凝土挡梁外表面之间形成让压位，该让压位处设置有一让压弹簧；锚索另一端穿过另一个混凝土挡梁，锚索在露出该另一个混凝土挡梁的部分也设置有挡片，该挡片与该另一个混凝土挡梁外表面之间也形成让压位，该让压位处也设置有一让压弹簧；使上述立体堆放网能让压并协调变形。
3.根据权利要求1所述的支护装置，其特征在于，上述锚索的交叉处设置钢扣件。
4.根据权利要求1所述的支护装置，其特征在于，上述支护装置形成之堆放坡面与水平面的夹角为30°-60°。
5.一种使用如权利要求1所述支护装置的堆土、回填方法，其包括以下步骤：
A、根据支护装置与堆放回填土处地形，在堆放回填土处外周均匀布置多个混凝土挡梁，在相对的两个混凝土挡梁之间的下端设置对应锚索，锚索与锚索之间的交叉点用钢扣件相连接，然后向混凝土挡梁形成的堆放区域内填土，待堆放区域内填满土后，再在相对的两个混凝土挡梁之间的上端设置锚索，然后继续填土直至已填土区域的外周能布置上层混凝土挡梁时，在已填土区域的外周均匀布置多个混凝土挡梁，并布设相应锚索，如此循环，直至堆放回填土作业完工，所有混凝土挡梁以及锚索形成能让压的立体堆放网；所有混凝土挡梁外侧均覆盖有20厘米-50厘米厚的覆土，覆土上栽种有用于保持水土的植被；
B、当堆放的回填土进行回填时，将最上层混凝土挡梁上端的对应锚索取下，然后将堆放在最上层的回填土逐步取出回填至指定区域，待最上层回填土取出二分之一后，将最上层的多个混凝土挡梁拆除，然后继续从最上层回填土取土，待最上层回填土取土完毕后，开始下一层回填土的取土操作，如此循环，直至回填土作业完工；拆除的所有混凝土挡梁以及锚索备用。
6.根据权利要求5所述的堆土、回填方法，其特征在于，上述步骤A具体的还包括：相邻的混凝土挡梁之间通过能拆卸的连接弹簧相连接。
7.根据权利要求5所述的堆土、回填方法，其特征在于，上述步骤A具体的还包括：相对的两个混凝土挡梁之间锚索的布设具体的为：锚索一端穿过一个混凝土挡梁，锚索在露出该一个混凝土挡梁的部分设置有挡片，该挡片与该一个混凝土挡梁外表面之间形成让压位，该让压位处设置有一让压弹簧；锚索另一端穿过另一个混凝土挡梁，锚索在露出该另一个混凝土挡梁的部分也设置有挡片，该挡片与该另一个混凝土挡梁外表面之间也形成让压位，该让压位处也设置有一让压弹簧；使上述立体堆放网能让压并协调变形。
8.根据权利要求5所述的堆土、回填方法，其特征在于，上述步骤A具体的还包括：每铺设一层回填土，回填土的上表面设置有一土工格栅。
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