一种钢结构组合式挡土墙及其施工方法

技术领域

该发明涉及岩土工程边坡支护技术领域，尤其涉及一种钢结构组合式挡土墙及其施工方法。

背景技术

随着社会的快速发展，基础设施建设过程中边坡治理问题越加突出，加之极端异常气候，持续强降雨等影响，地质灾害频发，针对不同的地质情况出现了不同的支护措施，而挡土墙在其中扮有重要角色。挡土墙是一种抵抗侧向土压力，防止土体变形失稳，保证边坡或者回填土稳定的构筑物，在公路、铁路、桥梁及地灾防治中都有广泛应用，并且发展有各种型式。而各种型式挡土墙的材料基本以混凝土、钢筋混凝土、浆砌块(片)石为主，结构牢固，耐久性好，但是也存在一个很大的问题，就是工期长，在一些应急抢险中，或者需要很快产生效果的情况下难以得到应用。

如今，钢结构有了很大的发展，钢材的特点是强度高、自重轻、整体刚性好、变形能力强，目前钢结构广泛应用到房屋建筑、公路、铁路、桥梁和住宅等方面，但是钢结构在岩土工程领域，地质灾害防治中鲜有应用。

发明内容

针对上述技术的不足，本发明的目的在于提供一种钢结构组合式挡土墙及其施工方法，解决现有技术中以混凝土、钢筋混凝土、浆砌块石为主的挡土墙修建工期长，不能应用于应急抢险中的问题。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种钢结构组合式挡土墙，包括若干个相互组合的挡土墙单元，所述挡土墙单元主要包括底板装置、立柱装置、立板装置和斜拉装置；

所述底板装置包括底梁，所述底梁的一端部设有便于和立柱装置进行连接的梁孔，所述梁孔的内侧设有便于和立板装置进行连接的定位拴，所述底梁的上下表面上还设有若干与之固定连接的凸榫，若干所述凸榫位于同一平面内，相邻所述挡土墙单元的底梁之间设有柔性网，所述柔性网的两侧分别固定在相邻底梁上表面的凸榫上；

所述立柱装置包括立柱，所述立柱的一端设有和所述梁孔对应的柱孔，所述立柱和底梁内设有联结杆，所述联结杆的两端通过联结螺母将立柱和底梁进行固定，所述立柱的外侧中上部设有便于和斜拉装置连接的导绳拴；

所述立板装置包括立板，所述立板位于立柱和定位拴之间，所述立板装置的外侧面上设有呈矩形分布的4个悬挑拴，相邻所述两个水平排布的立板之间设有悬挑梁，所述悬挑梁位于悬挑拴内，所述立板上还设有便于和斜拉装置连接的导绳孔；

所述斜拉装置包括斜拉绳，所述斜拉绳的一端固定在导绳拴上，所述斜拉绳的另一端穿过所述导绳孔固定连接在底梁上。

进一步限定，所述底梁上设有3组限位杆，远离所述立柱的两处限位杆内设有抗滑键，所述抗滑键的顶端与底梁的底面齐平，其有益之处在于，抗滑键的设置可以使组合式挡土墙与地面的连接更加的稳固，边坡滑坡时不易出现滑移的情况，提升组合式挡土墙的防护效果。

进一步限定，所述柔性网为防护网，所述防护网的网孔穿过底梁上部凸榫铺在底板装置的上部，所述防护网的末端超出底梁末端不小于50cm，所述防护网的下方设有20cm厚的砂卵石层，其有益之处在于，可采用破旧的防护网，不仅降低制造成本，且原材料易于获得，末端超出底梁末端的目的在于，避免过多泥土进入砂卵石层的内部，堵塞砂卵石层内的间隙，导致砂卵石层的渗排水能力降低。

进一步限定，所述立板为钢板，且在立板的四角处均设有直角缺口，其有益之处在于，直角缺口可以作为泄水孔使用，将边坡泥土中的水分排出。

进一步限定，所述悬挑梁的两端均设有弯钩，其有益之处在于，弯钩的设置可避免悬挑梁在悬挑拴内滑移脱出，增强悬挑梁对相邻立板的连接限位性能。

本发明中还公开了一种钢结构组合式挡土墙的施工方法，主要包括如下步骤：

(1)市场购买工厂预制或切割组合挡土墙各个构件，并进行防腐蚀处理，包括底板装置、立柱装置、立板装置及斜拉装置，运至施工场地仓库，备用；

(2)对需要设置回填挡土墙的区域进行踏勘，确定设置挡土墙的位置，对设置挡土墙的位置进行整平；

(3)采用石灰线勾勒出底梁、立柱等结构的大概位置，在对应立柱的基础及抗滑键位置开挖基础，基础四周大于立柱及抗滑键长宽各5cm；

(4)在地面相应位置布置2根底梁，限位杆相对而立，底梁底部凸榫插入地面以下；

(5)立柱穿过底梁之间前部第一处限位杆之间插入基础，联结杆穿过底梁梁孔及立柱的柱孔，两侧采用螺母进行紧固，基础采用C20砼充填；

(6)2根抗滑键分别穿过第二处和第三处限位杆之间插入基础，抗滑键顶部与底梁顶部齐平，基础采用C20砼充填；斜拉绳从底梁底部绕过最后一根抗滑键从两根底梁之间穿出，两侧等长布置。

(7)重复第(4)至第(6)步，直到第一级组合挡墙的底梁及立柱安装完成；

(8)底梁区域平铺20cm厚的砂卵石层，然后平铺柔性网；

(9)在定位拴与立柱之间放入立板，使得立柱位于立板中间；

(10)立板内侧预留斜拉绳穿过立板预留导绳孔，再穿过立柱导绳拴，拉紧后采用卡扣在立板外侧进行紧固；

(11)悬挑梁放入相邻立板之间的悬挑拴，类似门拴作用，采用上、下悬挑梁将相邻立板进行联结；

(12)第一级组合挡土墙后部回填土石方，夯填压实后，进行第二级组合挡墙的组装；

(13)第二级组合挡墙的底梁顶端抵于第一级挡土墙的立板后面，底梁顶部与第一级挡土墙的立柱顶面齐平；

(14)重复第(3)至第(14)步，直到整个组合挡土墙组装完成。

进一步限定，所述步骤(12)中回填土石方的夯实度不小于85％，其有益之处在于，回填土石方的夯实度较大，使回填土石方对组合挡墙单元的压紧和固定效果更好，进一步增强组合挡墙的阻挡防护能力。

本发明的技术效果如下：(1)单个组合结构自成体系，通过水平方向多个组合挡土墙的结合形成单级挡土墙，墙后回填土石方，然后在依次进行竖直方向上多级墙挡土墙的组装，水平及竖向的组合，可以调整挡墙的支挡宽度及高度。

(2)组合挡土墙的底板装置设置有抗滑键、凸榫等，可以起到抗滑的作用，立柱、立板装置可以起到挡土的作用，斜拉装置可以有效的约束立柱和立板装置受到侧向力的变形及倾覆，以及底部柔性网在上部土压力的作用下，通过与凸榫之间的连接作用力起到对组合挡墙的抗滑和防倾覆作用。

(3)本钢结构组合式挡土墙，不仅减少基础的开挖，节省空间，而且组装快速，还具有施工方便、操作简单、适应性强等优点，可以很好的适用于应急抢险工程中。

附图说明

图1为本具体实施方式中单个挡土墙单元的剖面图；

图2为本具体实施方式中组合式挡墙的立面布置示意图。

图3为本具体实施方式中组合挡墙的立面剖视图示意图。

图4为本具体实施方式图2中A处的局部放大示意图。

附图编号

1、底板装置，11、底梁，12、梁孔，13、限位杆，14、定位拴，15、抗滑键，16、凸榫，17柔性网；2、立柱装置，21、立柱，22、导绳拴，23、柱孔，24、联结杆；3、立板装置，31、立板，32、导绳孔，33、悬挑拴，34、悬挑梁；4、斜拉装置，41、斜拉绳。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

如图1到图4所示，一种钢结构组合式挡土墙，通过将若干个挡土墙单元组合形成，制造的周期短，在应急抢险方面能发挥出巨大的作用，其具体包括四个部分，分别为底板装置1、立柱装置2、立板装置3和斜拉装置4，其中底板装置1具体由由底梁11、梁孔12、限位杆13、定位拴14、抗滑键15、凸榫16及防护网组成。底梁11采用200×150×4的矩形管，长度2.5m，令一端为起点，从起点开始在距离40cm处管高中部设置梁孔12，孔径40mm。限位杆13采用20钢筋，长度200mm，设置于距离底梁11起点(29cm、51cm)、(119cm、141cm)、(179cm、201cm)三处，单根底梁116根限位杆13，采用焊接。定位拴14采用32钢筋，长度100mm，设置于底梁11上部，距离起点58cm处，采用焊接。抗滑键15采用20A型工字钢，长度50cm，抗滑键15设置于底梁11中、后部两处限位杆13之间，顶部与底梁11底部齐平。凸榫16采用20钢筋，长度50mm，不等长间距焊接于底梁11的上、下面。柔性网17可以采用防护网，网孔穿过底梁11上部凸榫16铺在底板装置1的上部，起点到立板装置3，末端超出底梁11末端不小于50cm。

立柱装置2具体包立柱21、导绳拴22、联结杆24和联结螺母，立柱21采用20A型工字钢，长度2.5m，底端开始在距离40cm处中部设置柱孔23，孔径40mm。导绳拴22采用20钢筋，长度9cm，弯成半圆，焊接于立柱21外侧，距离立柱21顶部75cm位置。联结杆24采用32钢筋，长度40cm，两侧各留不小于6cm的螺纹。联结螺母采用钢制预制结构，通过联结杆24对底梁11和立柱21进行联结固定。

立板装置3包括立板31、导绳孔32、悬挑拴33和悬挑梁34，其中立板31采用6mm厚钢板，切割成宽2.5m、高2.0m的形状，四角留5cm直角缺口，组装后作为泄水孔之用。导绳孔32在钢板预留，横向位于立板31中间偏两侧各10cm，纵向从顶部向下90cm处，导绳孔32从外向内呈45°斜度。悬挑拴33单板设置4个，横向位于立板31中间偏两侧各75cm，纵向从顶部向下100cm及150cm处，采用15cm长32钢筋弯成直角垂直焊接于此，垂直5cm，竖向10cm。悬挑梁34采用32钢筋，长度104cm，两侧弯钩各10cm，用于将水平相邻的立板31进行衔接。

斜拉装置4包括斜拉绳41，斜拉绳41采用外套软管钢丝绳，长度6.0m，斜拉绳41的一端固定在导绳拴22上，斜拉绳41的另一端穿过所述导绳孔32固定连接在底梁11上，用于将立柱21、立板装置3与底梁11装置进行联结。

本实施例中还包括一种钢结构组合式挡土墙的施工方法，主要包括如下步骤：

(1)市场购买工厂预制或切割组合挡土墙各个构件，并进行防腐蚀处理，包括底板装置、立柱装置2、立板装置3及斜拉装置4，运至施工场地仓库，备用；

(2)对需要设置回填挡土墙的区域进行踏勘，确定设置挡土墙的位置，对设置挡土墙的位置进行整平；

(3)采用石灰线勾勒出底梁11、立柱21等结构的大概位置，在对应立柱21的基础及抗滑键15位置开挖基础，基础四周大于立柱21及抗滑键15长宽各5cm；

(4)在地面相应位置布置2根底梁11，限位杆13相对而立，底梁11底部凸榫16插入地面以下；

(5)立柱21穿过底梁11之间前部第一处限位杆13之间插入基础，联结杆24穿过底梁11梁孔12及立柱21的柱孔23，两侧采用螺母进行紧固，基础采用C20砼充填；

(6)2根抗滑键15分别穿过第二处和第三处限位杆13之间插入基础，抗滑键15顶部与底梁11顶部齐平，基础采用C20砼充填；斜拉绳41从底梁11底部绕过最后一根抗滑键15从两根底梁11之间穿出，两侧等长布置。

(7)重复第(4)至第(6)步，直到第一级组合挡墙的底梁11及立柱21安装完成；

(8)底梁11区域平铺20cm厚的砂卵石层，然后平铺柔性网17；

(9)在定位拴14与立柱21之间放入立板31，使得立柱21位于立板31中间；

(10)立板31内侧预留斜拉绳41穿过立板31预留导绳孔32，再穿过立柱21导绳拴22，拉紧后采用卡扣在立板31外侧进行紧固；

(11)悬挑梁34放入相邻立板31之间的悬挑拴33，类似门拴作用，采用上、下悬挑梁34将相邻立板31进行联结；

(12)第一级组合挡土墙后部回填土石方，夯填压实后，进行第二级组合挡墙的组装；

(13)第二级组合挡墙的底梁11顶端抵于第一级挡土墙的立板31后面，底梁11顶部与第一级挡土墙的立柱21顶面齐平；

(14)重复第(3)至第(14)步，直到整个组合挡土墙组装完成。

在本方法中需要注意的是，在进行若干级的挡土墙组装时，步骤(13)中可具体理解为当前级的挡土墙底梁11顶端抵于前一级挡土墙的立板31后面。

需要提前说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。