CN111794270B - 一种内部充填式预制拼装格构箱型挡土墙 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内部充填式预制拼装格构箱型挡土墙，由标准块和端头块错缝搭接拼装形成墙体框架，内部填充箱内充填料，墙体顶部覆盖标准压顶块和端头压顶块形成空间整体结构，所述标准块为上下开口的中空结构，在中空结构内设置有与横向面板平行的横向肋板；横向面板和横向肋板的顶边中部设置有凸榫、底边中部设置第一凹槽，第一凹槽和凸榫形状相适应；侧面板的顶边形成凸缘，底边形成第二凹槽，第二凹槽与凸缘形状相适应；端头块为辅助性预制块端头块的侧面板与标准块侧面板形状相同，长度减半；错缝搭接拼装形成的墙体框架内部通过锚固钢筋锚固；墙体框架底部同混凝土基础嵌固连接。该挡土墙结构简单、施工方便高效、性能好、性价比高。

Description

一种内部充填式预制拼装格构箱型挡土墙

技术领域

本发明涉及铁路路基工程支护结构领域，尤其涉及一种内部充填式预制拼装格构箱型挡土墙。

背景技术

我国铁路工程建设中，存在大量的路堤、路堑边坡工程，边坡支护工程数量众多、类型多样，铁路边坡支护工程量十分巨大。我国在建和已建的各等级铁路边坡，基本采用混凝土现浇施工进行工程防护。现浇混凝土挡土墙施工过程中，需预先支设模板和绑扎钢筋，然后进行混凝土的现场浇筑和养护，繁琐工序导致施工现场的模板支护及周转量大、施工效率低，并进一步造成施工质量难以控制。如何进行铁路边坡混凝土现场浇筑工艺的改进，提升边坡支护结构的施工效果，减少模板支护及混凝土养护工作量，是当前铁路边坡支护领域重点关注和需要解决的核心问题。

预制拼装技术作为一种绿色、环保的新兴工艺，是建筑工程工业化的重要发展方向，越来越受到相关行业的重视。预制拼装技术虽然在政策上得到国家的大力支持，但在铁路边坡支挡工程中的应用仍相对有限，相关标准、产品及施工工艺方面存在空白。预制拼装技术作为一种全新的建筑工程建造理念，如何进一步引入至铁路边坡支挡结构之中，研发适宜于边坡支护结构工程应用的挡墙型式，形成***、合理、实用的铁路边坡支挡工程工业化建造关键技术，是现阶段研究所要解决的关键技术问题。因此，针对铁路工程边坡支挡结构特点，亟需研发一种能够有效提高现场施工速度、结构自重轻、造价低且结构安全可靠的挡土墙。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、施工方便、受力可靠、性价比突出的内部充填式预制拼装格构箱型挡土墙。

为此，本发明的技术方案如下：

一种内部充填式预制拼装格构箱型挡土墙，由标准块和端头块错缝搭接拼装形成墙体框架，在墙体框架内填充有箱内充填料，墙体顶部覆盖标准压顶块和端头压顶块形成空间整体结构，所述标准块为上下开口的中空结构，其四壁由设置在两端的两块横向面板和设置在两侧的两块侧面板一体构成，在中空结构的中部一体设置有一与横向面板平行的横向肋板；所述横向面板和横向肋板的顶边中部均设置有向上凸出的凸榫、底边中部均设置有第一凹槽，第一凹槽和凸榫的形状相适应；所述侧面板的顶边向上凸出形成沿其长度方向延伸的凸缘，底边向内凹陷形成沿其长度方向延伸的第二凹槽，第二凹槽与凸缘的形状相适应；所述端头块为辅助性预制块，其长度为标准块的一半，由设置在两端的两块横向面板和设置在两侧的两块侧面板构成其四壁，所述端头块的横向面板与标准块的横向面板大小和形状均相同；端头块的侧面板与标准块侧面板的形状相同，长度为标准块侧面板长度的一半；所述错缝搭接拼装形成的墙体框架内部通过锚固钢筋锚固；墙体框架底部同混凝土基础嵌固连接。

优选的是，所述横向肋板的中部开孔，横向肋板的厚度为横向面板的两倍。

优选的是，所述锚固钢筋包括：在墙体框架内，沿墙高方向竖向贯通设置的竖向贯通锚固钢筋以及锚固在上下两横向肋板11的中部开孔之间的块间锚固钢筋。所述竖向贯通锚固钢筋设置于墙体的横向肋板处，底端锚固于混凝土基础，上部锚固顶层标准块的横向面板或横向肋板，并通过锚固钢筋紧固件固定。所述块间锚固钢筋为环形封闭结构，通过所述横向肋板的中部孔锚固上下搭接的预制块，由锚固钢筋紧固件锁定锚固力，锚固的预制块层数沿墙高方向不少于3层。

优选的是，所述竖向贯通锚固钢筋和块间锚固钢筋采用预应力锚索,在标准块内部角点位置处形成有抹角，在抹角内设置有孔道，所述竖向贯通锚固钢筋布设于所述孔道中。

所述标准压顶块为板式结构，板底两侧各形成一沿板长方向延伸的第三凹槽,板底两端和中部各形成一沿板宽方向延伸的第四凹槽；第三凹槽和第四凹槽的大小和形状分别与横向面板的凸榫和侧面板的凸缘的大小和形状相同。所述端头压顶块的两端和两侧上也形成有相应的凹槽，分别与所述端头块上的凸榫和凸缘的形状相适应。

优选的是，位于底部的标准块和端头块嵌入混凝土基础不少于20cm，且其内部浇筑的混凝土不低于混凝土基础上表面标高。

所述标准块、端头块、标准压顶块和端头压顶块均由钢筋网骨架和细石混凝土浇筑而成，所述箱内充填料为浆固碎石料、细石混凝土或夯实土石料。

本发明具有以下优点和积极效果：

由于采用上述技术方案，重力式挡土墙化整为零，离散为一系列的标准块和端头块，单块质量约2.0t，满足预制拼装结构的小型化和轻型化要求，通过标准块和端头块的上下错缝搭接拼装，快速形成重力式挡土墙的墙身结构，最大程度地提高了墙体施工效率；为保证预制拼装格构箱型挡土墙的整体性，在墙体内部加强肋位置分别布设竖向贯通锚固钢筋和块间锚固钢筋，通过预应力钢筋的约束作用保证离散预制块体的整体性。此外，格构箱型内部充填料采用浆固级配碎石、细石混凝土或夯实土石料，能够适用于复杂边坡场地条件，保证重力式格构箱型挡土墙的抗滑、抗倾覆承载能力，施工完成的预制拼装格构箱型挡土墙工作性能接近于现浇结构。该结构作为一种路基边坡挡土墙支护结构形式，其结构简单、施工方便高效、整体性能较好、工程应用前景巨大、性价比突出，是铁路路基挡土墙支挡结构的重点优化改进方向，在我国铁路、公路、市政道路等交通工程建设中具有广阔应用空间和推广应用价值。

附图说明

图1是本发明的挡土墙中标准块的立体结构示意图；

图2是本发明的挡土墙中端头块的立体结构示意图；

图3a是本发明的挡土墙中标准压顶块的俯视立体结构示意图；

图3b是本发明的挡土墙中标准压顶块的仰视立体结构示意图；

图4a是本发明的挡土墙中端头压顶块的俯视立体结构示意图；

图4b是本发明的挡土墙中端头压顶块的仰视立体结构示意图；

图5a是本发明的挡土墙中竖向贯通锚固钢筋位置及锚固形式示意图；

图5b是本发明的挡土墙中块间锚固钢筋的锚固形式示意图；

图6a是本发明的挡土墙中标准块及端头块的拼装效果示意图；

图6b是本发明挡土墙的局部剖切结构示意图；

图7是本发明挡土墙的拼装效果示意图。

图中：

1、标准块 2、端头块 3、标准压顶块

3a、第三凹槽 3b、第四凹槽 4、端头压顶块

4a、第五凹槽 4b、第六凹槽 5、竖向贯通锚固钢筋

6、块间锚固钢筋 7、混凝土基础 8、箱内填充料

9、横向面板 10、侧面板 10a、凸缘

10b、第二凹槽 11、横向肋板 12、凸榫

13、第一凹槽 14、锚固钢筋紧固件

具体实施方式

下面结合附图对本发明的挡土墙的结构进行详细说明。

如图1-图6所示，本发明的内部充填式预制拼装格构箱型挡土墙由标准块1和端头块2错缝搭接拼装形成墙体结构，墙顶布设标准压顶块3和端头压顶块4并形成空间整体结构。拼装过程中，分别沿墙高方向设置竖向贯通锚固钢筋5和块间锚固钢筋6，墙体同混凝土基础7嵌固连接，并在墙内填设箱内充填料8。上述各构件均由钢筋网骨架和细石混凝土浇筑而成，

所述标准块1为上下开口的中空结构，由设置在两端的两块横向面板9、设置在两侧的两块侧面板10构成其四壁，在中空结构的中部设置有一与横向面板9平行的横向肋板11。横向肋板11中部开孔，横向肋板11的厚度为横向面板9的两倍；横向面板9和横向肋板11的顶边中部均设置有向上凸出的凸榫12、底边中部均设置有第一凹槽13，第一凹槽13和凸榫12的形状相适应；侧面板10的顶边向上凸出形成沿其长度方向延伸的凸缘10a，底边向内凹陷形成沿其长度方向延伸的第二凹槽10b，第二凹槽10b与凸缘10a的形状相适应。

所述端头块2为辅助性预制块，通过标准块1沿横向对称面对开方式制作，即：其长度为标准块1的一半，由设置在两端的两块横向面板9和设置在两侧的两块侧面板10构成其四壁。端头块2的横向面板与标准块1的横向面板大小和形状均相同；端头块2的侧面板与标准块1侧面板的形状相同，长度为标准块1侧面板长度的一半。

所述标准压顶块3为板式结构，板底两侧各形成一沿板长方向延伸的第三凹槽3a,板底两端和中部各形成一沿板宽方向延伸的第四凹槽3b；第三凹槽3a和第四凹槽3b的大小和形状分别与横向面板9的凸榫12和侧面板10的凸缘10a的大小和形状相同。

同理，端头压顶块4的两端和两侧上也形成有相应的第五凹槽4a、第六凹槽4b，分别与端头块2上的凸榫和凸缘的形状相适应。

所述竖向贯通锚固钢筋5设置于墙体的横向加强肋位置，底端锚固于混凝土基础，上部锚固顶层标准块1的横向面板9或横向肋板11，施加预应力后采用锚固钢筋紧固件14固定。

所述块间锚固钢筋6为环形封闭结构，通过横向肋板11的中部孔锚固上下搭接的预制块，由锚固钢筋紧固件14锁定锚固力，锚固的预制块层数沿墙高方向不少于3层。

所述竖向贯通锚固钢筋5和块间锚固钢筋6可采用预应力锚索。虽然图中未示，优选的是，在标准块1内部角点位置处可以设置抹角，在抹角内设置孔道，将竖向贯通锚固钢筋5布设于所述孔道中。

所述箱内充填料8为浆固碎石料、细石混凝土或夯实土石料。箱内充填料8为浆固碎石时，箱体内需预先埋设注浆管，墙体外表面接缝粘贴密封带防治注浆液过度流失；箱内充填料8为细石混凝土时，需振捣密实，箱内充填料8为夯实土石料时，需逐层填筑夯实。

所述混凝土基础7采用现浇方式施工，绑扎基础钢筋并设置必要的支撑构件后，立即吊装底层标准块1，浇筑基础混凝土时保证底预制块嵌入混凝土基础7不少于20cm，且预制块内部浇筑的混凝土不低于混凝土基础7上表面标高。

本发明的设计制作及实施过程如下：

如图1-图4所示，标准块1、端头块2、标准压顶块3以及端头压顶块4的设计制作均由专业的预制块厂生产，采用细石混凝土浇筑成形。预制块生产过程中，首先设计完成各预制构件的模板结构，模板结构可采用涂刷脱模剂的钢模；其次，在设计制作完成的模板内铺设钢筋网骨架，浇筑细石混凝土，振动密实后养护2～3天脱模，并继续养护不少于28天至预制块设计强度。

如图5a所示，竖向贯通锚固钢筋5的设计制作，首先，在混凝土基础7的基础钢筋绑扎过程中，设置竖向贯通锚固钢筋5的锚固端；其次，浇筑混凝土基础7，并逐层吊装拼接标准块1、端头块2直至墙顶标高；之后，连接竖向贯通锚固钢筋5和锚固端，并施加预应力；最后，通过锚固钢筋紧固件14锁定竖向贯通锚固钢筋5，即完成竖向贯通锚固钢筋5的整个设计制作过程。

如图5b所示，块间锚固钢筋6的设计制作，标准块1、端头块2搭接拼装过程中以及不同层的标准块1搭接过程中，于标准块1的横向肋板11位置处，通过中心孔洞穿插块间锚固钢筋6，一组块间锚固钢筋6锚固的挡土墙预制块层数不小于3层，施加预应力后，通过锚固钢筋紧固件14锁定块间锚固钢筋6，即完成块间锚固钢筋6的整个设计制作过程。

如图6a-7所示为内部充填式预制拼装格构箱型挡土墙的设计制作及实施过程，首先，应平整场地，振动夯实挡墙结构的混凝土基础7的地基，绑扎混凝土基础7的钢筋，设置竖向贯通锚固钢筋5的基础锚固钢筋，并布设挡墙底层标准块1及端头块2的临时支撑钢构型钢支撑、焊接钢架支撑等；其次，吊装箱型挡土墙的底层标准块1与端头块2，将其置于临时支撑钢构之上，浇筑混凝土基础7，并保证底层预制块嵌入混凝土基础7不少于20cm且预制块内混凝土浇筑高度不低于混凝土基础7的上表面标高，养护基础混凝土，龄期不小于7天；之后，继续吊装第二层、第三层标准块1和端头块2直至墙顶设计标高，同时沿墙高方向设置块间锚固钢筋6，并通过锚固钢筋紧固件14锁定施加预应力后的块间锚固钢筋6，箱型挡墙拼装完成后，将竖向贯通锚固钢筋5同预埋的基础锚固钢筋固接，并绕过顶层预制块的横向面板9或横向肋板11，施加预应力后，利用锚固钢筋紧固件14锁定竖向贯通锚固钢筋5；然后，向预制拼装格构箱型挡土墙内部填入箱内填充料8，箱内充填料8为浆固碎石时，箱体内需预先埋设注浆管，墙体外表面接缝粘贴密封带防止注浆液过度流失，箱内充填料8为细石混凝土时，需振捣密实。当箱内充填料8为夯实土石料时，需逐层填筑夯实；最后，吊运拼装标准压顶块3和端头压顶块4，即完成整个实施过程。

综上，本发明的内部充填式预制拼装格构箱型挡土墙，相较于传统重力式挡土墙，在预制拼装块体结构形式、块体竖向锚固方式、墙内充填料等方面完成了大量创新，能够保证预制拼装格构箱型挡土墙的整体性和承载能力，采用浆固碎石以及细石混凝土充填的格构箱型挡土墙芯体为连续结构体，施工完成后的内部充填式预制拼装格构箱型挡土墙整体性能同现浇挡土墙接近。该结构作为一种路基工程挡土墙支护结构形式，结构简单、施工更为便捷高效、工程应用前景巨大、性价比突出、环保性能好，是填土路基挡土墙支挡结构的重点优化改进方向，符合我国各类交通工程建设的实际需求，具有较高的创新水平和工程推广应用价值。

Claims (7)

1.一种内部充填式预制拼装格构箱型挡土墙，其特征在于：由标准块（1）和端头块（2）错缝搭接拼装形成墙体框架，在墙体框架内填充有箱内充填料（8），墙体顶部覆盖标准压顶块（3）和端头压顶块（4）形成空间整体结构，

所述标准块（1）为上下开口的中空结构，其四壁由设置在两端的两块横向面板（9）和设置在两侧的两块侧面板（10）一体构成，在中空结构的中部一体设置有一与横向面板（9）平行的横向肋板（11）；

所述横向面板（9）和横向肋板（11）的顶边中部均设置有向上凸出的凸榫（12）、底边中部均设置有第一凹槽（13），第一凹槽（13）和凸榫（12）的形状相适应；所述侧面板（10）的顶边向上凸出形成沿其长度方向延伸的凸缘（10a），底边向内凹陷形成沿其长度方向延伸的第二凹槽（10b），第二凹槽（10b）与凸缘（10a）的形状相适应；

所述端头块（2）为辅助性预制块，其长度为标准块（1）的一半，由设置在两端的两块横向面板和设置在两侧的两块侧面板构成其四壁，所述端头块（2）的横向面板与标准块（1）的横向面板大小和形状均相同；端头块（2）的侧面板与标准块（1）侧面板的形状相同，长度为标准块（1）侧面板长度的一半；

所述错缝搭接拼装形成的墙体框架内部通过锚固钢筋锚固；墙体框架底部同混凝土基础（7）嵌固连接；

所述锚固钢筋包括：在墙体框架内，沿墙高方向竖向贯通设置的竖向贯通锚固钢筋（5）以及锚固在上下两横向肋板（11）的中部开孔之间的块间锚固钢筋（6）；

所述竖向贯通锚固钢筋（5）设置于墙体的横向肋板（11）处，底端锚固于混凝土基础，上部锚固于顶层标准块（1）的横向面板（9）或横向肋板（11），并通过锚固钢筋紧固件（14）固定；

所述块间锚固钢筋（6）为环形封闭结构，通过所述横向肋板（11）的中部孔锚固上下搭接的预制块，由锚固钢筋紧固件（14）锁定锚固力，锚固的预制块层数沿墙高方向不少于3层。

2.根据权利要求1所述的内部充填式预制拼装格构箱型挡土墙，其特征在于：所述横向肋板（11）的中部开孔，横向肋板（11）的厚度为横向面板（9）的两倍。

3.根据权利要求2所述的内部充填式预制拼装格构箱型挡土墙，其特征在于：在标准块（1）内部角点位置处形成有抹角，在抹角内设置有孔道，所述竖向贯通锚固钢筋（5）布设于所述孔道中。

4.根据权利要求2所述的内部充填式预制拼装格构箱型挡土墙，其特征在于，所述标准压顶块（3）为板式结构，板底两侧各形成一沿板长方向延伸的第三凹槽（3a）, 板底两端和中部各形成一沿板宽方向延伸的第四凹槽（3b）；第三凹槽（3a）和第四凹槽（3b）的大小和形状分别与横向面板（9）的凸榫（12）和侧面板（10）的凸缘（10a）的大小和形状相同。

5.根据权利要求4所述的内部充填式预制拼装格构箱型挡土墙，其特征在于，所述端头压顶块（4）的两端和两侧上也形成有相应的凹槽，分别与所述端头块（2）上的凸榫和凸缘的形状相适应。

6.根据权利要求2所述的内部充填式预制拼装格构箱型挡土墙，其特征在于：位于底部的标准块（1）和端头块（2）嵌入混凝土基础（7）不少于20cm，且其内部浇筑的混凝土不低于混凝土基础（7）上表面标高。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的内部充填式预制拼装格构箱型挡土墙，其特征在于：所述标准块（1）、端头块（2）、标准压顶块（3）和端头压顶块（4）均由钢筋网骨架和细石混凝土浇筑而成，所述箱内充填料（8）为浆固碎石料、细石混凝土或夯实土石料。