一种装配式轻型高强格框柔性挡墙及其安装方法

技术领域

本发明属于土木施工领域，具体涉及一种装配式轻型高强格框柔性挡墙及其安装方法。

背景技术

在公路铁路路基工程中，支挡结构的主要作用是承受侧向土压力、支撑加固岩土体，使岩土体防止滑塌、保持稳定。它被广泛应用于稳定路堤、路堑、隧道洞口、桥梁两端的路基边坡，或者滑坡的防治，是岩土工程中的一个重要组成部分。

常见的传统挡土结构物有重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、衡重式挡土墙等。重力式挡土墙发展较早，其利用墙体重量保持自身的稳定，多用浆砌片(块)石砌筑。但其墙身截面大，圬工数量较大，因此对地基承载力要求高，不适于在软弱地基上修建，墙体高度一般在8m以下。衡重式挡土墙利用衡重台上的填土和全墙重心后移增加墙身稳定，减小断面尺寸。可降低墙高，减少基础开挖。适于山区、地面横坡陡的路肩墙，也可用于路堑墙或路堤墙。衡重式挡墙属重力式挡墙；衡重台上填土使得墙身重心后移，增加了墙身的稳定性；墙胸很陡，下墙背仰斜，可以减小墙的高度和土方开挖；但基底面积较小，对地基要求较高。悬臂式挡土墙采用钢筋混凝土材料，由立壁、墙趾板、墙踵板三个部分组成；断面尺寸较小。墙高时力臂下部的弯矩大，耗钢筋多。适于石料缺乏地区及挡土墙高度不大于6m地段。这些常用挡土墙都是刚性挡土墙，它们虽然能很好的防止墙后土体的运动，但是挡土墙结构本身自重大，圬工数量大，对地基承载力要求也较高且不能植草绿化，在石料缺乏的地区性价比不高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种装配式轻型高强格框柔性挡墙及其安装方法，以解决现有技术中传统支挡结构物自重大，圬工数量大、对地基承载力要求高、协调变形能力差及不能植草绿化的问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种装配式轻型高强格框柔性挡墙，包括轻质混凝土面板，每一个轻质混凝土面板的前侧壁设置有格框结构；格框结构包括注塑格框预制件和四爪型卡箍；每一个轻质混凝土面板的前侧壁上连接有两个上下设置的注塑格框预制件；

相邻的轻质混凝土面板之间通过立柱连接，相邻的注塑格框预制件之间通过四爪型卡箍连接；

所述立柱和轻质混凝土面板均通过定位工件固定在土地中。

本发明的进一步改进在于：

优选的，所述注塑格框预制件由纤维增强热塑性高强树脂基复合材料注塑制成。

优选的，所述注塑格框预制件为网格形式，每一个网格的截面为正方形；所述注塑格框预制件一体成型。

优选的，所述四爪型卡箍包括四个卡接柱，四个卡接柱的一端固定连接；在四爪型卡箍的横截面上，四个卡接柱在正方形的四个角上。

优选的，每一个轻质混凝土面板的上部设置有两个圆形孔洞，圆形孔洞中插入有锚固式拉杆，锚固式拉杆的另一端伸入到注塑格框预制件的填料中。

优选的，所述锚固式拉杆包括拉杆杆体和拉杆锚钉，拉杆杆体垂直于轻质混凝土面板，拉杆锚钉垂直于锚固式拉杆；

拉杆杆体的一端穿过圆形孔洞，另一端设置有竖向圆孔，拉杆锚钉穿过竖向圆孔，拉杆锚钉的下端插入到注塑格框预制件的填料中。

优选的，立柱包括立柱体和立柱盖帽，立柱体的两侧设置有矩形凹槽，所述轻质混凝土面板的边部插入在矩形凹槽中；立柱体的边部为空心结构，立柱盖帽插入在空心结构中。

优选的，所述轻质混凝土面板的每一侧设置有一个条纹状肋缘，条纹状肋缘插入在矩形凹槽中。

优选的，所述定位工件包括定位块和铆钉，定位块包括支撑部分和夹持部分，支撑部分和夹持部分均为“L”型，支撑部分和夹持部分相对设置，夹持部分设置在支撑部分的上方；铆钉同时穿过夹持部分和支撑部分。

一种装配式轻型高强格框柔性挡墙的安装方法，包括以下步骤：

步骤1，将注塑格框预制件沿路线铺开，通过四爪型卡箍固定连接相邻的注塑格框预制件；

步骤2，在第一层注塑格框预制件中加入并压实填料；

步骤3，重复步骤1，在第一层注塑格框预制件的上方设置并固定第二层注塑格框预制件；

步骤4，安装若干个定位工件，在定位工件上安装轻质混凝土面板和立柱，完成整个装配式轻型高强格框柔性挡墙的安装。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明针对以上传统挡土结构物的不足，提供了一种装配式轻型高强格框柔性挡墙，以替代衡重式、悬臂式或扶壁式等混凝土挡墙形式，以解决达到美化环境、降低工程造价的目的。该轻型高强格框柔性挡墙是由注塑格框预制件和墙体充填料组成的格框层，按一定坡度和层间距叠加并经过填料填充、压实而形成的一种新型支挡构造物。这种高强格构主要可应用于公路边坡的支挡防护，其作用性状混合了墙体、加筋层、墙后填土、地基四部分影响因素的相互作用。该装配式轻型高强格框柔性挡墙自重轻，对地基承载力要求比传统的挡土结构物要求低，且适应变形能力明显优于传统支挡结构。该轻型高强格框柔性挡墙是可装配的，主要体现在面板和面板之间可装配，面板和格框预制件之间可装配，格框预制件和格框预制件之间可装配，故可以根据工程实际要求广泛适用于不同坡率的挡墙结构。装配式轻型高强格框柔性挡墙刚度相比传统圬工挡土结构物较小，支挡结构会出现一定的变形，这样可以一定程度释放支挡结构后方的土压力，达到土体和支挡结构的变形协调，缓解局部应力集中现象。所述轻质混凝土面板的存在很大限度地保护了注塑格框，防止注塑格框老化开裂。所述轻质混凝土面板底部通过定位块固定，面板之间通过立柱进行连接，操作简便又可保证面板固定牢靠、线型流畅。

进一步的，轻质混凝土面板采用稻壳灰混凝土等聚合物混凝土现场预制而成，具有原料来源丰富、成本低廉、施工轻便、保温性能好、抗腐蚀等优点。

进一步的，注塑格框预制件本身为一个整体，避免了传统支挡物构件可能出现的由于焊点焊接强度较整体强度低而导致支挡结构受力不好的情况，保证了支挡结构的加固效果。

进一步的，面板上上部设置有两个圆形孔洞，螺纹拉杆通过圆型孔洞将注塑格框预制件与轻质混凝土面板牢靠连接。

进一步的，锚固式拉杆中的拉杆杆体和拉杆锚钉相互垂直且连接，使得轻质混凝土面板能够固定在地面中。

进一步的，立柱设置有盖帽，保证立柱结构内部无法进入杂物。立柱体的边部为空心矩形结构，中部的空心结构能够节约材料。

进一步的，面板上设置有条纹状肋缘，条纹状肋缘插入在矩形凹槽中，与立柱连接形成简单的卯榫结构，确保连接牢靠。

进一步的，定位块中间设有圆孔，锚固式拉杆穿过圆孔打入地面进行固定，定位块呈L型，面板底端卡入凹槽以实现限制面板侧向位移的目的。

本发明还公开了一种装配式轻型高强格框柔性挡墙的安装方法，该安装方法涉及的轻质混凝土面板可在装配式轻型高强格框柔性挡墙填土、夯实等施工完成后再进行面板安装，保证轻质混凝土面板与挡墙连接牢靠，轻质混凝土面板不因装配式轻型高强格框柔性挡墙施工中填筑、碾压、夯实而产生位移甚至垮塌，解决了现有技术在实际施工中遇到的面板参差不齐等的问题。装配式轻型高强格框柔性挡墙加入土石填料做支挡结构，可以大量节省工程成本，就地取材，利用当地的土或砂进行填土压实，适用于石料匮乏的地区，施工工艺简便，施工速度大大提升。所述装配式轻型高强格框柔性挡墙加入土石填料做支挡结构，边坡可以进行植草绿化，美化环境。

附图说明

图1为本发明高强注塑格框安装示意图；

图2为本发明高强注塑格框安装主视图；

图3为本发明高强注塑格框安装俯视图；

图4为本发明的注塑格框预制件三维结构图；

图5为本发明的注塑格框预制件俯视图；

图6为本发明的注塑格框预制件四爪型卡箍三维结构图；

图7为本发明的定位工件的三维结构图；

(a)图为有两个铆钉；(b)图为由一个铆钉。

图8为本发明的立柱的三维结构图；

图9为本发明的立柱的俯视图；

图10为本发明的锚固式拉杆的三维结构图；

图11为本发明的锚固式拉杆锚钉的三维结构图。

1-格框结构；2-轻质混凝土面板；3-定位工件；4-立柱；5-锚固式拉杆；1-1注塑格框预制件；1-2四爪型卡箍；1-3-纵向板；1-4-横向板；1-2-1-卡接柱；2-1-圆形孔洞；2-2-条纹状勒缘；3-1-定位块；3-2-铆钉；3-1-1-支撑部分；3-1-2夹持部分；3-1-3缝隙；4-1-立柱体；4-2-立柱盖帽；4-3-分立柱；4-4-矩形凹槽；4-5-开口；5-1-拉杆杆体；5-2-拉杆锚钉；5-1-1-锚固端；5-1-2-竖向圆孔；5-1-3-横向长杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1，本发明公开了一种可用做支挡结构物的装配式轻型高强格框柔性挡墙，该结构包括注塑格框预制件1、轻质混凝土面板2、定位工件3、立柱4和锚固式拉杆5，所述高强注塑格框预制件1为工厂化注塑预制而成，所述轻质混凝土面板2为稻壳灰混凝土或其他轻型聚合物混凝土预制而成；轻质混凝土面板2和注塑格框预制件1的一端通过锚固式拉杆5连接，侧面相邻的轻质混凝土面板2之间通过立柱4连接。

注塑格框预制件1靠近轻质混凝土面板2的一侧通过锚固式拉杆5连接轻质混凝土面板2；一个轻质混凝土面板2对应有两个注塑格框预制件1，两个注塑格框预制件1上下对齐设置；轻质混凝土面板2的底部通过定位工件3进行固定，顶部通过锚固式拉杆5进行固定，相邻两块轻质混凝土面板2之间通过立柱4进行固定连接，立柱4的底部通过定位工件3固定，上述结构沿横向延展构成一层轻型高强格框柔性挡墙结构。相对应的，相邻两块注塑格框预制件1通过四爪型卡箍2在节点位置进行连接；

参见图4、图5和图6，为格框结构1，格框结构1包括两部分，注塑格框预制件1-1、四爪型卡箍1-2，所述注塑格框预制件1-1由纤维增强热塑性高强树脂基复合材料一次性注塑而成。所述注塑格框预制件1-1整体形状为框架结构，具体的为方形网格状，更为具体的，其分为纵向板1-3和横向板1-4、横向板1-4平行于轻质混凝土面板2，纵向板1-3垂直于横向板1-4，纵向板1-3和横向板1-4相互垂直交错布置，形成一个个阵列的方形网格，进而形成一个注塑格框预制件1，相邻的两个注塑格框预制件1-1之间通过四爪型卡箍1-2连接，所述四爪型卡箍1-2为钢筋预制而成，用于连接固定相邻两块格框预制件。参见图6，四爪型卡箍1-2包括四个平行设置的卡接柱1-2-1，四个卡接柱1-2-1的一端固定连接，沿四爪型卡箍1-2的横截面方向，四个卡接柱1-2-1在一个正方形的四个顶角上，因此四个卡接柱1-2-1形成一个虚拟的正方形。当两个注塑格框预制件1-1连接时，两个注塑格框预制件1-1中相邻的方形网格的顶角相对应，四爪型卡箍1-2中的四个卡接柱1-2-1分别插入在四个方形网格的顶角处，使得两个注塑格框预制件1中每一个相邻的方形网格都能够被四爪型卡箍1-2连接。注塑格框预制件由工厂注塑预制而成，具有很好的整体性，能够很好发挥其力学性能。所述注塑格框预制件属于高强轻质材料，拉伸屈服强度可达20MPa，抗老化性能优异，可提前工厂化量产且运输方便、安装简便，能够显著提高施工效率。

参见图1、图2和图3，本发明包括轻质混凝土面板2，每一个轻质混凝土面板2的上部设置有两个在同一水平线上的圆形孔洞2-1，圆形孔洞2-1能够保证施工中轻质混凝土面板2与锚固拉杆5垂直连接。轻质混凝土面板2两侧分别设置有沿面板竖向的条纹状肋缘2-2，所述条纹状肋缘2-2包括延伸端和插入端，延伸端的一侧和轻质混凝土面板2的一侧一体连接，另一侧和插入端一体连接；延伸端的宽度小于插入端的宽度，插入端的宽度小于轻质混凝土面板2的厚度，因此轻质混凝土面板2的侧边部相当于形成了“工”字型结构。条纹状肋缘2-2的尺寸大小与立柱4的凹槽相匹配，可以与立柱4的凹槽卡紧，起到更有效的连接作用。轻质混凝土面板2由聚合物混凝土预制而成。轻质混凝土面板2的底部通过两个定位工件3铆固于地面。

参见图1、图8、图9，立柱4材料同为聚合物混凝土，立柱4包括立柱体4-1和立柱盖帽4-2；立柱体4-1的长度与轻质混凝土面板2的高度一致，两侧留有矩形凹槽4-4，矩形凹槽4-4长度与面板高度一致，立柱盖帽4-2主体为正方形样式，大小与立柱体4-1横截面相同，四角向下有凸出，可保证立柱盖帽4-2与立柱体4-1紧密安装。盖帽可以阻断雨雪进入，为格框结构1和轻质混凝土面板2增加一层保险，每一个立柱4的两侧各自固定连接有一个轻质混凝土面板2，轻质混凝土面板2的侧端插入在立柱4的矩形凹槽4-4。更为具体的，参见图9，立柱体4-1由两个镜像对称的分立柱4-3组成，两个分立柱4-3的背面相邻且相对设置，两个分立柱4-3的侧边一体连接。分立柱4-3的边部为设置有开口4-5的环状矩形结构，其内部为空心结构，具体为矩形凹槽4-3，每一个分立柱4-3的边部设置有开口4-4，矩形凹槽4-4和开口4-4连通，使得插入端能够插入到矩形凹槽4-4中，延伸端能够插入到开口4-4中；分立柱4-3的边部内部，即所述环状矩形结构的内部也为空心结构。分立柱4-3本体结构的空心结构能够使得盖帽4-2插入其中。其作用是：一、节约材料；二、能够更好与盖帽4-2相扣合在一起。立柱4的底部通过定位工件3铆固于地面。

参见图1、图2和图7，定位工件3包括两部分，定位块3-1与铆钉3-2，定位块3-1包括支撑部分3-1-1和夹持部分3-1-2，支撑部分3-1-1和夹持部分3-1-2均为L型，都包括水平面和竖直面，支撑部分3-1-1的水平面和夹持部分3-1-2的水平面平行，支撑部分3-1-1的竖直面和夹持部分3-1-2的竖直面平行，设置水平面和竖直面连接的端部为各自的内端部，另一端为外端部；支撑部分3-1-1在夹持部分3-1-2的下部，夹持部分3-1-2竖直面的外端部和支撑部分3-1-1的水平面一体连接，夹持部分的3-1-2竖直面的高度和支撑部分3-1-1水平面的高度相等，使得夹持部分3-1-2的水平面和支撑部分3-1-1竖直面的上端部平齐，而且夹持部分3-1-2的竖直面和支撑部分3-1-1的竖直面之间形成缝隙3-1-3，使得轻质混凝土面板2能够插入至缝隙3-1-3中。两个部分的水平面的外端部平齐，因此夹持部分3-1-2的水平面长度小于支撑部分3-1-1的水平面长度。每一个水平面上均开设有一个或两个大小相同的圆孔，当开设有一个圆孔时，两个圆孔上下对齐，且同轴线；当每一个水平面上开设有两个圆孔时，共开设有四个圆孔，四个圆孔上下两两对齐，且上下两两同轴；每两个同轴的圆孔插入有一个铆钉3-2中，每一个铆钉3-2穿过两个水平面的对齐的两个圆孔，铆钉3-2的上端部为平面，铆钉3-2上端面的直径大于圆孔的直径，铆钉3-2的下端部尖头状，定位块3由铆钉3-2固定好后轻质混凝土面板2插入定位块3-1凹槽中，以实现固定面板的目的，固定一块面板通常需要两组定位块，实际施工中可根据现场情况适当增加定位块。轻质混凝土面板2固定在地面中时，采用开设有四个圆孔的定位工件3，当立柱4-3固定在地面中时，采用开设有两个圆孔的定位工件3。

参见图1、图2、图3、图10、图11，锚固式拉杆5材质为聚丙烯(PP)，锚固式拉杆5包括拉杆杆体5-1和拉杆锚钉5-2。锚固式拉杆杆体5-1和锚固式拉杆铆钉5-2相互垂直。拉杆杆体5-1由锚固端5-1-1、竖向圆孔5-1-2和横向长杆5-1-3组成，横向长杆5-1-3的一端是锚固端5-3，另一端是竖向圆孔5-1-2，竖向圆孔5-1-2的轴线为竖直方向；整个拉杆杆体5-1穿过圆形孔洞2-1，锚固端5-1-1在轻质混凝土面板2的外部，横向长杆5-1-3和竖向圆孔5-1-2在轻质混凝土面板2的内侧；拉杆杆体5-1垂直于轻质混凝土面板2，拉杆锚钉5-2的前端为尖头状，拉杆锚钉5-2的尾部直径大于竖向圆孔5-1-2的直径，拉杆锚钉5-2其余部分的直径均小于竖向圆孔5-1-2的直径，保证拉杆锚钉5-2能够插入竖向圆孔5-1-2又不至脱落。竖向圆孔5-1-2是为了将拉杆锚钉5-2穿过并打入下层填料中，横向长杆5-1-3的锚固端5-1-1为固定端，避免安装后被人为拆卸破坏。

本发明的组装过程：

将注塑格框预制件1-1沿路线横向平顺铺展，确定四爪型卡箍1-2的数量，将四爪型卡箍1-2插入相邻格框预制件每个节点位置，在第一层注塑格框预制件1中加入并压实填料，重复上述步骤施工挡墙第二层，根据设计要求可选择垂直方向相邻两层注塑格框预制件1-1间设置一定厚度无注塑格框预制件段落，即上下两层注塑格框预制件之间可间隔一定厚度。确定轻质混凝土面板2的插入数量，根据轻质混凝土面板2的数量，确定定位工件3和立柱4的数量，每一个轻质混凝土面板2插入在两个定位工件3的缝隙3-1-3中，每一个立柱4插入在一个定位工件3的缝隙3-1-3中，测量放样定位工件3与立柱4的位置，将铆钉3-2打入基础以固定定位工件3，将轻质混凝土面板2插入两个定位块中间位置，将铆钉3-2打入基础以固定立柱4和定位工件3，用立柱4将相邻两块轻质混凝土面板2组装，将立柱盖帽4-2扣在立柱体4-1上，锚固式拉杆杆体5-1圆孔一端穿过注塑格框预制件圆形孔洞2-1，锚固式拉杆锚钉5-2穿过锚固式拉杆杆体5-1的竖向圆孔5-2-1中，并打入下层基础使轻质混凝土面板2通过锚固式拉杆固定牢靠，高强注塑格框施工一个循环完成。一个轻质混凝土面板2上对应两层高强注塑格框1，若需要安装多层的轻质混凝土面板2和高强注塑格框1，重复上述过程，即可安装多层，每安装两层高强注塑格框1，则向加筋体中填充并压实填充料，然后安装轻质混凝土面板2。当挡墙结构堆叠时，后侧面板设置高于前侧的面板，使得挡墙根据需要堆叠。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。