一种重力式挡土墙在涉水条件下的施工方法

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体而言，涉及一种重力式挡土墙在涉水条件下的施工方法。

背景技术

挡土墙是指支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物。在近代，挡土墙更是被广泛应用于各种土木及建筑中，特别是公路、铁道的路基工程，市政园林工程，建筑工程，水利水电工程，水土保持工程中。挡土墙可以说是随着现代工业、交通、建筑、市政、矿山、水利、环保工程发展而迅速发展起来的。重力式挡土墙是最古老的一种结构形式，因其料源丰富、形式简单、取材方便、施工简便，所以仍然是目前应用最广泛的结构形式。为了适应多变的地形条件和地基承载力要求，在重力式挡土墙的基础上，发展形成了衡重式与半重力式挡土墙。在后来随着新型结构的研究发展，出现了一些复合式挡土墙，以满足不同的使用环境。

在挡土墙横断面中，与被支承土体直接接触的部位称为墙背；与墙背相对的、临空的部位称为墙面；与地基直接接触的部位称为基底；与基底相对的、墙的顶面称为墙顶；基底的前端称为墙趾；基底的后端称为墙踵。

重力式挡土墙作为挡土墙的一种结构形式，在我国仍未得到充分发展，相关的规范、技术手册、应用软件和程序仍较少，相应的标准图集也少，表明整个土建领域对其重视程度仍不够，需进一步发展。另外纵览国内的研究工作，在涉水条件下几乎涉及挡土墙结构的抗震分析、稳定性分、受力特性分析的很少，也许是涉水挡土墙应用的局限性或者研究深度还不够，随着挡土墙结构应用的增广，结构型式，其应用位置变得更重要，其在涉水情况下的抗震防灾性能、受力特点、稳定性也应做进一步的探讨研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种重力式挡土墙在涉水条件下的施工方法，对传统挡土墙的结构和施工方式进行了优化，其增强了传统挡土墙整体的结构强度，较好的解决了传统挡土墙难以满足在地震、泥石流等恶劣条件下对坡体仍能有效支护等问题。

本发明的实施例通过以下技术方案实现：一种重力式挡土墙在涉水条件下的施工方法,包括以下步骤:

S1,测量放线，根据河道水流情况，在预定河道通过围堰、改河道或者筑坝等措施，将需要施工的边坡与河道水流隔离开，构成施工基坑雏形，再把基坑内的水抽出，并做好排水工作，使基坑在开挖及填筑期间保持干燥状态；

S2，基坑开挖，采用跳槽开挖和及时分段砌筑的办法，挖掘好基坑及边坡，同时，开挖好的边坡结构较稳定的时候采用锚杆挂网喷锚支护，边坡不太稳定的时候就先用钢架对边坡支护，再锚喷砂浆；

S3，基坑底部进行承载力检测，不合格则继续向下挖掘，至多一米，倘若仍然不合格，则更换基坑土层，并夯实，直到更换土质后基坑底部的承载力达到预定要求；

S4，在基坑内铺设一层石灰土并夯实，基坑底部设置成向边坡一侧倾斜的逆坡状，同时，基坑靠近边坡一侧设置成阶梯状；

S5，在基坑的每一层阶梯处均斜向下植入若干锚杆并压浆，凝固成型后对锚杆进行拉拔实验，检测其拉拔强度是否合格；不合格则重新植入更长的锚杆；

S6，在基坑内关模，分段浇筑砼基底，成型后取下模具；

若干所述锚杆均与所述砼基底一体浇筑，所述砼基底靠近河道一侧的板面设置成向边坡一侧倾斜的斜坡状，所述砼基底顶面设置成向边坡一侧倾斜的逆坡状；

随后在所述砼基底两侧回填填石灰土，并夯实，直到与砼基底顶部齐平；

S7,完成上述步骤后，在砼基底上关模，分层分段的浇筑砼挡墙，所述砼挡墙整体重心向边坡一侧倾斜；

S8，待砼挡墙浇筑完成后，在砼挡墙的墙趾和墙踵处回填石灰土，并夯实，在墙趾一侧铺设一层细沙和一层细砂砾石，并夯实成斜坡状；

S9，在砼挡墙墙踵一侧的石灰土上浇筑一层小石子混凝土，待其凝固后在其上方回填透水性材料层和渣土层，并夯实至与砼挡墙顶部齐平。

进一步的，在步骤S3中，当基坑承载力不合格时，除挖深基坑外，还可以将基坑扩宽。

进一步的，所述墙趾呈阶梯状，其阶梯面均呈逆坡状。

进一步的，在所述砼基底顶面上一体浇筑有若干凸榫，若干所述凸榫内植入有短钢筋，所述凸榫与所述砼基底顶面垂直；

若干所述凸榫均置于所述砼挡墙内。

进一步的，在步骤S7中分层浇筑砼挡墙时，每层均间隔设置有若干渗水管，若干所述渗水管倾斜设置，所述渗水管延伸进所述透水性材料层内；

所述渗水管置于所述透水性材料层内的部分包裹有渗水土工布。

进一步的，所述透水性材料层内沿竖直方向间隔设置有若干渗水层；

所述渗水层包括防渗土工布层和砂砾石层，所述砂砾石层位于所述防渗土工布层上方，所述渗水管置于所述砂砾石层内。

进一步的，在步骤S7中，相邻两段所述砼挡墙之间设有伸缩沉降缝，所述伸缩沉降缝内填充有沥青麻絮。

进一步的，在步骤S9中，透水性材料层主要以细砂砾石为主。

进一步的，在步骤S4中，所述基坑靠近边坡一侧的阶梯台面均呈逆坡状。

进一步的，在步骤S7中，在所述砼挡墙的起止端均一体设置有侧墙，所述侧墙延伸进所述边坡。

本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：

1.通过在重力式挡土墙底部设置砼基底，基坑和砼基底均设有逆坡，与砼挡墙构成良好的挡土结构，同时砼基底与基坑处通过石灰土密实填埋，能防止水浸对挡土墙基础造成影响，同时还包括伸缩沉降缝，能保证在地震等强烈震动下，依旧保持良好的支挡效果，其在涉水情况下的抗震防灾性能强、承载能力、结构稳定性均较为突出。

2.砼挡墙设置在砼基底上，砼基底上表面设有向边坡一侧倾斜的第一斜面，砼挡墙底部设有第二斜面，第一斜面往内倾斜，与第二斜面吻合，使砼挡墙始终位于砼基底靠近边坡一侧上方并倾斜，第一斜面呈逆坡状，为砼挡墙提供了竖直方向的支撑力和水平方向的阻力，防止其滑落，在不增加砼挡墙的结构厚度等情况下，提供了良好的支撑基础。

3.砼基底截面呈钝角三角形，用较少的材料筑成承载力较强的三角形结构，砼基底的斜边呈阶梯状，能增大与边坡的接触面积，防止其移动，同时每级阶梯上均间隔设有若干锚杆，若干锚杆远离砼基底的一端向下倾斜的嵌入设置在边坡内，锚杆要伸入进岩石层，并注浆，没有伸入岩石层也要压浆，最后拉拔测试使锚杆能达到预定的强度，进一步增强了砼基底的稳定性。

4.第一斜面上一体设置有若干凸榫，若干凸榫嵌入设置在进砼挡墙内。凸榫倾斜设置，凸榫内嵌入设置有短钢筋。凸榫在浇筑砼挡墙时，与砼挡墙一体浇筑，增强了砼挡墙与砼基底的连接强度，进一步增强了整体的挡土强度。同时短钢筋为砼基底与砼挡墙的连接提供了弹性的连接结构，进而在一些地震或者较大应力的情况下，均能有很好的支撑效果。

5.砼挡墙下底一体设置有墙趾，墙趾呈阶梯状。墙趾呈阶梯状，能承受较大的撞击力，也能增强砼挡墙下端的结构强度，可以应对一些地质灾害引发的泥石流等冲击。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明提供的一种重力式挡土墙在涉水条件下的施工方法的流程图；

图2为本发明提供的一种重力式挡土墙的主视示意图；

图3为图2中C-C处截面示意图；

图4为本发明提供的一种重力式挡土墙的俯视示意图；

图5为图3中A处放大示意图；

图6为图3中B处放大示意图；

图7为本发明提供的一种重力式挡土墙中渗水管的结构示意图；

图标：1、边坡，2、砼基底，21、第一斜面，3、砼挡墙，31、第二斜面，4、锚杆，5、凸榫，51、短钢筋，6、墙趾，7、石灰土层，8、填充层，81、小石子混凝土，82、透水性材料层，83、渣土层，84、渗水层，841、防渗土工布层，842、砂砾石层，9、渗水管，91、渗水土工布，10、基坑，11、伸缩沉降缝，12、细沙，13、细砂砾石，14、侧墙。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1至图7所示，本实施例提供一种重力式挡土墙在涉水条件下的施工方法,包括以下步骤:

S1,测量放线，根据河道水流情况，在预定河道通过围堰、改河道或者筑坝等措施，将需要施工的边坡1与河道水流隔离开，确保挡土墙基坑10开挖时有足够的施工作业面，构成施工基坑10雏形，挡土墙基坑10通常在边坡1的坡脚，随后把基坑10内的水抽出，并做好排水工作，使基坑10在开挖及填筑期间保持干燥状态，防止基底不会受到水的浸湿，影响施工和挡土墙质量。

S2，再次测量放线，完成以后将相应的起点、终点确定下来，紧接着将桩标确定下来，对高程以及相应的深度进行详细的测量后才进行基坑10开挖，开挖采用跳槽开挖和及时分段砌筑的办法，挖掘好基坑10及边坡1，同时，根据基坑10开挖的深度确定是否需要对基坑10及边坡1采取防护措施，以防止基坑10垮塌，开挖好的基坑10可以可采用土钉墙临时防护、喷锚防护或钢板桩防护等，通常基坑10深度较浅时不用支护，主要是边坡1要注意，开挖好的边坡1结构较稳定的时候采用锚杆挂网喷锚支护，边坡1不太稳定的时候就先用钢架对边坡1支护，再锚喷砂浆；总之要确保基坑10和边坡1的稳定，防止对工人造成伤害和影响施工。

S3，待基坑10和边坡支护好后，基坑10底部进行承载力检测，不合格则继续向下挖掘，至多一米，倘若仍然不合格，则更换基坑10土层，并夯实，直到更换土质后基坑10底部的承载力达到预定要求；当基坑10承载力不合格时，除挖深基坑10外，还可以将基坑10扩宽。

S4，在基坑10内铺设一层石灰土7并夯实，构成石灰土层，夯实的石灰土层具有良好的板体性，遇水后构成致密层，用以能防止水的浸入，避免水浸导致基底不稳定，基坑10底部设置成向边坡1一侧倾斜的逆坡状，用以使砼基底2重心向边坡一侧倾斜，为挡土墙提供较好的支撑，进而便于使后续整体挡土墙向边坡1倚靠，对边坡进行较好的支护，同时，基坑10靠近边坡1一侧对基底纵、横向坡度大于5％的应做成台阶状，台阶高度不大于2m，且台阶高宽比不大于1:2，台阶底应做成0.1：1的逆坡状。

S5，在基坑10的每一层阶梯处均斜向下植入若干锚杆4并压浆，凝固成型后对锚杆4进行拉拔实验，检测其拉拔强度是否合格；不合格则重新植入更长的锚杆4；通常锚杆4植入岩石层效果会更好，强度高。

S6，待所有锚杆4植好后，在基坑10内关模，分段浇筑砼基底2，通常10-15米处设置一处伸缩沉降缝11，伸缩沉降缝11通过两公分厚的泡沫板或者木板隔成，成型后取下模具、泡沫板和木板等；砼基底2截面呈钝角三角形，用较少的材料筑成承载力较强的三角形结构，具体实施时，第一斜面21为砼基底2的一钝角边，砼基底2的斜边呈阶梯状，能增大与边坡1的接触面积，防止其移动。

如图2-4所示，若干锚杆4均与砼基底2一体浇筑，砼基底2靠近河道一侧的板面设置成向边坡1一侧倾斜的斜坡状，呈下宽上窄状，底部与基坑10接触的面积大，重心稳定，提供了良好的支撑基础，砼基底2顶面设置成向边坡1一侧倾斜的逆坡状，提供了斜向上的支撑，同时能防止砼挡墙3滑出，进而为砼挡墙3提供良好的支撑基础；

随后在砼基底2两侧回填填石灰土7，并夯实，直到与砼基底2顶部齐平；与基坑10底部的石灰土7连接构成密实层，防止水浸。

S7,完成上述步骤后，在砼基底2上关模，浇筑砼挡墙3，当砼挡墙3较高时，采用分层分段浇筑的方法，在浇筑过程中要分层、间隔的预埋渗水管9，渗水管9两端要延伸出砼挡墙3，浇筑成型的砼挡墙3整体重心向边坡1一侧倾斜，在自重下与边坡1紧密依靠；

S8，待砼挡墙3浇筑完成后，在砼挡墙3的墙趾6和墙踵处回填石灰土7，并夯实，此处石灰土7与基坑底部的石灰土7一体连接，用于形成致密层，隔水的作用，随后在墙趾6一侧铺设一层细沙12和一层细砂砾石13，并夯实成斜坡状，用于保护石灰土层7，防止其直接被冲刷，影响基底稳定性。

S9，在砼挡墙3墙踵一侧的石灰土7上浇筑一层30cm厚的C20小石子混凝土81，用于隔绝顶部的水渗透进基坑10内，和保护石灰土层7，避免影响基底的稳定性，待小石子混凝土81凝固后在其上方回填透水性材料层82和渣土层83，并夯实至与砼挡墙3顶部齐平。墙背回填需待混凝土强度达到75％以上方可进行，墙背填料需符合设计规范要求，回填应逐层填筑、逐层压实。夯实时应注意勿使墙身收到较大的冲击力。

基础施工完成后在进行墙身施工过程中应注意对施工缝的处理，保证表面的整洁性，尤其是要对一些浮浆还有在松散部分存在的混凝土清除干净，用水清理整洁。在对混凝土进行浇筑的过程中，需要预防表面泌水的现象，如果发现这一问题，应该采取合适的减水措施，防止出现松顶的现象。

如图3所示，墙趾6处地面横坡较陡路段或基岩地基承载力不足地段挡土墙下部宜采用台阶式扩大基础。墙趾6呈阶梯状，其阶梯面均呈逆坡状，台阶高宽比应不大于1:2,且最外侧台阶宽度不小千2m,台阶底应做成0.1:1逆坡状与砼基底2上的第一斜面21角度一致，软质岩石路段或墙高超过12m的较完整硬质岩石路段应视基岩倾角情况设φ22mm锚杆4以加强台阶与基坑10间的连接。锚杆4杆横向间距1.5m,每级台阶设置一排，采用φ90mm钻孔注浆。锚杆4伸入砼基底2不小于O.8m，嵌入基坑10深度按2-3m(硬质岩)或4-6m(软质岩)控制。

同时，墙趾6呈阶梯状，其结构强度高，可承受较强的冲击，可以应对一些地质灾害引发的泥石流等冲击。

砼挡墙3设置在砼基底2上，砼基底2为砼挡墙3提供了很好的支撑，砼基底2上表面设有向边坡1一侧倾斜的第一斜面21，砼挡墙3底部设有第二斜面31，第二斜面31与第一斜面21嵌合；如图3和6所示，具体实施时，第一斜面21往内倾斜，与第二斜面31吻合，使砼挡墙3始终位于砼基底2靠近边坡1一侧上方并倾斜，第一斜面21呈逆坡状，为砼挡墙3提供了竖直方向的支撑力和水平方向的阻力，防止其滑落，在不增加砼挡墙3的结构厚度等情况下，提供了良好的支撑基础。

在砼基底2顶面上一体浇筑有若干凸榫5，若干凸榫5内植入有短钢筋51，凸榫5与砼基底2顶面垂直；若干凸榫5均置于砼挡墙3内。具体实施时，凸榫5在浇筑砼挡墙3时，与砼挡墙3一体浇筑，增强了砼挡墙3与砼基底2的连接强度，进一步增强了整体的挡土强度。同时短钢筋51为砼基底2与砼挡墙3的连接提供了弹性的连接结构，进而在一些地震或者较大应力的情况下，均能有很好的支撑效果。

如图3、5和7所示，在步骤S7中分层浇筑砼挡墙3时，每层均间隔设置有若干渗水管9，渗水管9分层设置，间距2-3米，上下交错布置，若干渗水管9倾斜设置，渗水管9延伸进透水性材料层82内；衡中台处应设置一排泄水管9，渗水管9置于透水性材料层82内的部分包裹有渗水土工布91。在渗水管9一端开设有若干的小孔，并包裹有渗水土工布91，渗水土工布91不同于防渗水土工布层841，其主要过滤泥沙，析出水分，最后通过渗水管9将水排出。

一般地区挡土墙最下排泄水管9的出水口应高出地面0.3m，浸水地区挡土墙最下排泄水管9的出水口应高出常规水位0.3m,路堑挡土墙最下排泄水管9的出水口应高出边沟水位0.3m。

挡土墙泄水孔即渗水管9为φ9cm的PVC管，PVC管应长出墙背10cm，其端部20cm用渗水土工布91包裹，泄水孔进口周围铺设粗颗粒透水性材料，下排泄水孔进口的底部与浇筑30cm厚的C20小石子混凝土81齐平，并于其上加设φ50mm软式透水管形成纵向排水渗沟，纵向排水渗沟可按单向坡或者人字坡纵向引水，受地形条件限制，也可形成凹形坡，在凹形坡最低处设置泄水孔将水引至路基以外，软式透水管技术标准：内径：φ50mm，纵向拉伸强度：1.46KN，CBR顶破强度：4.07KN，渗透系数：2.75x10cm-1cm/s。

透水性材料层82内沿竖直方向间隔设置有若干渗水层84；

渗水层84包括防渗土工布层841和砂砾石层842，砂砾石层842位于防渗土工布层841上方，渗水管9置于砂砾石层842内。从沙砾石层842析出的水分堆积在防渗土工布层841上，随后被排出。

在步骤S7中，根据地质变化情况在相邻两段砼挡墙3之间设有伸缩沉降缝11，与砼基底2伸缩沉降缝11一一对应，其间距一般是10-15M，缝宽2cm，沉降缝11内用沥青麻絮沿内、外、顶三边填塞，深度为15cm。

在步骤S9中，透水性材料层82主要以细砂砾石13为主，便于渗入的水快速排出。

在步骤S4中，基坑10靠近边坡1一侧的阶梯台面均呈逆坡状，一定的仰角对砼基底2的支撑具有较好的效果，有效防止其滑移。

如图2和3所示，在步骤S7中，在砼挡墙3的起止端均一体设置有侧墙14，侧墙延伸进边坡1。结合实际地形及冲刷情况，在挡土墙起止点设置3-5m侧墙14，以防止水流对沿河路基体的冲刷破坏，侧墙14深埋进边坡1内。

综上所述，本施工方法步骤简单，适用大多数涉水条件下挡土墙的建造使用，施工创面小，占用场地小，建造成本低，建议推广。

施工注意事项：

1.施工前应作好地面排水工作，以保持基坑在开挖及填筑期间保持干燥状态，避免基坑长期浸泡在水中。

2.基坑不得连通或全段开挖，以免在挡土墙完工以前发生土体坍滑，必须采用跳槽开挖、及时分段砌筑的办法施工。

3.基坑开挖后应作承载力检测，满足对应墙高承载力要求后方可修筑挡墙；若地基承载力达不到设计要求，应及时通知设计单位进行处理。

4.由于拟建道路为北川开坪乡至片口乡通道，业主及相关部门要求施工不能断道影响当地居民出行，因此高挡墙基坑开挖前，需施工单位做专项基坑临时支护方案及保通方案，审批后再进行基坑开挖。

5.基坑开挖启若发现地基条件与设计有出入，在满足埋置深度及襟边宽度的前提下，应根据实际情况调整设计。

6.挡土墙基础如置于基岩时，应清除表层风化部分，如置于土层时，不应放在软土、松土和未经特殊处理的回填土上，应置于密实土层中。

7.若发现基岩有裂隙，应以水泥砂浆填塞；若基底岩层有外露的软弱夹层，宜在墙趾前对该层做封面防护，以防风化剥落；如基岩为遇水易风化的软质岩应在基坑验收合格后及时砌筑挡土墙基础。

8.墙趾处的基坑在基础完工后应及时回填夯实，并做成外倾斜坡，以免积水下渗，影响墙身的稳定。

9.本项目挡墙防护施工受冬季冰冻影响较大，冬季施工期对结构物的保温要求较高，施工期间应采取必要的保温措施以保证施工质量。

10.本项目临河段挡墙防护工程因受河水急流影响，挡墙施工宜选在枯水季节施工，施工时可采用围堰、改河、筑坝等措施排水后再进行基坑开挖。

11.墙背回填需待混凝土强度至75％以上方可进行，墙背填料应符合设计要求，回填应逐层填筑、逐层穷实。穷实时应注意勿使墙身受较大冲击影响。

12.当墙后地面横坡陡于1:5时，应先挖台阶，然后再回填，其台阶高度不大千2m,且台阶的高宽比不大于1:2。

13.本项目原路改建段施工期间干扰大，局部部路段受地形条件影响保证通车较困难，原路下边坡已有的砌筑结构应视具体情况尽量利用；当路段地形困难时，新增挡墙段可依据实际情况酌情外移，以减少对原路下边坡的开挖和减小侵占河道为宜。

14.路堑墙墙后地面应做好排水，处要时夯实地表松土，设置排水沟，以减少雨水和地面水下渗。

15.原路改建段施工期间须保证通车，因此施工时应做好必要安全指示标志和必要的施工支撑等安全措施，以保证行车及施工安全。

16.石料、水泥砼或水泥砂浆标号应符合相应规范和设计要求。

17.除满足上述设计要求外，未尽事项请按照《公路路基施工技术规范》(JTGF3610-2019)、《公路挡土墙设计与施工技术细则》要求执行。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。