CN109518718B - 组合式预警型挡土墙 - Google Patents

Abstract

组合式预警型挡土墙，包括左右布置的墙体、前后布置的内嵌件、多个弹簧；墙体的高度方向贯通地设有用以插装内嵌件且前后布置的安置孔，安置孔由第一孔、纵截面面积递增的第二孔前后共中心线地连通而成；内嵌件由与第一孔相适配的柱体、与第二孔相适配的板体前后共中心线地连接而成；多个弹簧前后布置地位于第二孔中且均布在第二孔的前侧面上；柱体滑动配合地插入第一孔中，板体滑动配合地插入第二孔中，多个弹簧与板体连接，柱体的前侧面与墙体的前侧面相平齐，或柱体的前侧面超出墙体的前侧面一定距离，板体的后侧面与墙体的后侧面相平齐；弹簧用压缩弹簧。本挡土墙具有预警功能、安全可靠、可与常规挡土墙同时使用，支护工程的经济性较高。

Description

组合式预警型挡土墙

技术领域

本发明涉及边坡工程中的支护结构技术领域，特别是涉及一种组合式预警型挡土墙。

背景技术

挡土墙一直是边坡工程中常见的支护结构，主要起到防止边坡岩土坍塌的作用。

现有挡土墙的种类较多，有重力式挡土墙、悬臂式挡土墙等，不同类型的现有挡土墙具有各自的优缺点和适用范围，选择时需要综合考虑工程需要、工程造价、施工难易程度等因素。

当现有挡土墙后侧的岩土压力由于外部因素影响突然增大时，现有挡土墙通常会发生部分断裂、甚至倾覆，且通常没有较为明显的破坏征兆，存在一定的安全隐患；另外，现有挡土墙受损后往往需要大修甚至重建，维护的代价较高。

因此，现有挡土墙存在以下缺陷：无安全预警功能、维修难度大、维修成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有预警功能、安全可靠的组合式预警型挡土墙。

本发明组合式预警型挡土墙，它包括左右布置的墙体、前后布置的内嵌件、多个弹簧；

墙体的纵截面形状为直角梯形，墙体的前侧面为斜面、后侧面为竖直布置的平面，墙体的高度方向贯通地设有用以插装内嵌件且前后布置的安置孔，安置孔由第一孔、纵截面面积递增的第二孔前后共中心线地连通而成；

内嵌件由与第一孔相适配的柱体、与第二孔相适配的板体前后共中心线地连接而成，柱体的前侧面为与墙体的前侧面倾斜角度相同的斜面，板体的后侧面为竖直布置的平面；

多个弹簧前后布置地位于第二孔中且均布在第二孔的前侧面上；

柱体滑动配合地插入第一孔中，板体滑动配合地插入第二孔中，多个弹簧均与板体连接，柱体的前侧面与墙体的前侧面相平齐，或柱体的前侧面超出墙体的前侧面一定距离，板体的后侧面与墙体的后侧面相平齐；

弹簧采用压缩弹簧。

为简单说明问题起见，以下对本发明所述组合式预警型挡土墙均简称为本挡土墙。

采用以上的技术方案后，墙体的纵截面形状为直角梯形，墙体的前侧面为斜面、后侧面为竖直布置的平面，板体的后侧面与墙体的后侧面相平齐，使用时的优点为：在确保起到支护作用的前提条件下，有效减小本挡土墙的体积，有效确保墙体的后侧面、板体与本挡土墙的后侧岩土充分地接触；

本挡土墙使用时，多个弹簧在内嵌件的后侧岩土压力作用下产生反作用力，以起到平衡后侧岩土压力的作用，保证后侧岩土的稳定性，起到与常规挡土墙一样的支护作用；

当墙体的后侧岩土压力保持不变时，弹簧仅会在本挡土墙刚使用时的短时间内产生一定的初始压缩量，柱体的前侧会向前伸出；而当墙体的后侧岩土压力由于外部因素影响持续增大时，则会迫使弹簧进一步压缩，内嵌件相对于墙体不断发生移动，即：板体进一步地向第二孔内移动，柱体相对于第一孔发生移动，使得柱体的前侧进一步向前伸出；可以通过量测柱体的前侧的具体伸出数值起到预警作用，并发出后侧岩土压力异常的警示，提高了本挡土墙的安全性；

因此，本挡土墙具有预警功能、安全可靠。

本挡土墙刚使用时，如柱体的前侧面超出墙体的前侧面一定距离，此时，需要记下上述两个前侧面的初始距离差值，在以后量测和分析数据时，去掉上述初始距离差值的影响。

所述柱体、板体、第一孔、第二孔的截面形状为矩形，且设定：

墙体左右方向的长度为L1、前后方向的下侧宽度W11、前后方向的上侧宽度W12、高度为H1、前侧面的倾斜角度为α；

板体左右方向的长度为L2、前后方向的宽度W2、高度为H2；

柱体左右方向的长度为L3、前后方向的下侧宽度W3、高度为H3；

则：L2＝(20-30％)L1、L3＝(10-20％)L2；

W12＝(40-60％)W11、W2＝(15-20％)W11；

H2＝(20-30％)H1、H3＝(10-20％)H2；

α＝65-75°；

弹簧采用热卷圆柱螺旋压缩弹簧，弹簧的材料直径为35-50mm、弹簧中径为150-240mm、自由高度为220-320mm、有效圈数为2.5圈。

这样，柱体、板体的自身尺寸恰当而合理，两者装配、布置在墙体内，不会影响墙体的强度和刚度，墙体抵挡岩土的效果较佳，可以起到较好的支护作用。

选择弹簧的型号时，应先估算内嵌件的后侧岩土的最大土压力E，然后初选弹簧的个数N及其允许的最大压缩量x，利用公式：E/(N·x)，可以估算出所需弹簧的刚度F’，根据弹簧的刚度，选择合适的材料直径、弹簧中径，即可确定弹簧的型号及具体参数。

所述柱体的周向除下侧面之外的任一侧面的前部设有前后布置的刻度标尺，刻度标尺以柱体的前端为起始端。

这样，当本挡土墙的后侧岩土压力发生变化时，通过刻度标尺，可测量出柱体前端超出墙体前侧面的具体伸出量，从而方便地观察本挡土墙的工作状态，定量、准确、直观地发出后侧岩土压力异常的警示，起到很好的预警作用，及时发现和解决问题。

所述内嵌件为钢筋混凝土预制构件。

这样，内嵌件可批量生产，有效提高了本挡土墙的建造效率，还使得本挡土墙的结构质量得到很好地保证、成本较低，当本挡土墙发生破坏需要维修时，内嵌件更换方便，能够提高维修的效率和经济性。

所述墙体包括上墙体、下墙体；

上墙体的纵截面形状为直角梯形，上墙体的前侧面为斜面、后侧面为竖直布置的平面，上墙体的下侧面设有左右依次间隔布置且前后延伸的第一凸柱、第二凸柱、第三凸柱；

下墙体的纵截面形状为直角梯形，下墙体的前侧面为斜面、后侧面为竖直布置的平面，下墙体的上侧面设有左右依次间隔布置且前后延伸的第一凹陷、第二凹陷、第三凹陷，第一凹陷、第三凹陷均为沉孔，第二凹陷前后贯通下墙体，第二凹陷由第一槽、纵截面面积递增的第二槽前后连通而成，第一凹陷与第一凸柱、第一槽与第二凸柱、第三凹陷与第三凸柱在位置上分别相对应；

第一凸柱插入第一凹陷中、第二凸柱插入第一槽中、第三凸柱插入第三凹陷中、上墙体和下墙体上下叠置连接，以致第一孔、第二孔得以形成，上墙体的前侧面、下墙体的前侧面圆滑过渡形成墙体的前侧面，上墙体的后侧面、下墙体的后侧面圆滑过渡形成墙体的后侧面；

柱体的前侧面与下墙体的前侧面相平齐，或柱体的前侧面超出下墙体的前侧面一定距离，板体的后侧面与下墙体的后侧面相平齐。

采用以上的技术方案后，墙体为包括上墙体、下墙体的组合结构，墙体的纵截面形状为直角梯形，上墙体的前侧面、下墙体的前侧面圆滑过渡形成墙体的前侧面，墙体的前侧面为斜面，上墙体的后侧面、下墙体的后侧面圆滑过渡形成墙体的后侧面，墙体的后侧面为竖直布置的平面，板体的后侧面与下墙体的后侧面相平齐，内嵌件嵌入下墙体内，弹簧连接下墙体和内嵌件的板体；使用时的优点为：在确保起到支护作用的前提条件下，有效减小本挡土墙的体积，有效确保上墙体和下墙体的后侧面、板体与本挡土墙的后侧岩土充分地接触；

本挡土墙使用时，弹簧在内嵌件的后侧岩土压力作用下产生反作用力，以起到平衡后侧岩土压力的作用，保证后侧岩土的稳定性，起到与常规挡土墙一样的支护作用；

当墙体的后侧岩土压力保持不变时，弹簧仅会在本挡土墙刚使用时的短时间内产生一定的初始压缩量，柱体的前侧会向前伸出；而当墙体的后侧岩土压力由于外部因素影响持续增大时，则会迫使弹簧进一步压缩，内嵌件相对于下墙体不断发生移动，即：板体进一步地向第二孔内移动，柱体相对于第一孔发生移动，使得柱体的前侧进一步向前伸出；可以通过量测柱体的前侧的具体伸出数值起到预警作用，并发出后侧岩土压力异常的警示，提高了本挡土墙的安全性；

因此，本挡土墙具有预警功能、安全可靠。

本挡土墙刚使用时，如柱体的前侧面超出下墙体的前侧面一定距离，此时，需要记下上述两个前侧面的初始距离差值，在以后量测和分析数据时，去掉上述初始距离差值的影响。

设定：下墙体的高度为H11、上墙体的高度为H12，则：H11+H12＝H1，且H11与H12之比为8:2-7:3；

第一凸柱和第三凸柱的形状、规格分别对应相同，且设定：

第一凸柱或第三凸柱左右方向的长度为L13、前后方向的宽度W13、高度为H13；

则：L13＝(15-20％)L1，W13＝(15-20％)W11，H13＝(3-5％)H11。

这样，上墙体、下墙体、第一凸柱、第三凸柱的尺寸恰当而合理，使得上墙体和下墙体连接牢固，这样，上墙体和下墙体组成墙体后，不会影响墙体的强度和刚度，墙体抵挡岩土压力的效果较佳，可以起到较好的支护作用。

所述下墙体为现浇钢筋混凝土结构，上墙体为钢筋混凝土预制构件。

这样，上墙体可批量生产，有效提高了本挡土墙的建造效率，还使得本挡土墙的结构质量得到很好地保证、成本较低，当本挡土墙发生破坏需要维修时，上墙体更换方便，能够提高维修的效率和经济性。

附图说明

图1为本挡土墙的立体图(未示出多个弹簧)；

图2为本挡土墙中的下墙体的立体图；

图3为本挡土墙中的上墙体的立体图；

图4为本挡土墙中的内嵌件的放大立体图(示出多个弹簧)；

图5为本挡土墙的主视图；

图6为图5的A-A放大剖视图；

图7为图5的B-B剖视图；

图8为本挡土墙、常规挡土墙组合使用所建造的支护工程的俯视图。

附图中各部件的标记如下：

1、墙体，11、上墙体，11a、第一凸柱，11b、第二凸柱，11c、第三凸柱，12、下墙体，12a、第一凹陷，12b、第一槽，12c、第二槽，12d、第三凹陷，13、第一孔，14、第二孔，2、内嵌件，21、柱体，22、板体，23、刻度标尺，3、弹簧，Q1、本挡土墙，Q2、常规挡土墙，4、中心线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地详细描述。

参见图1至图7：

本挡土墙包括左右布置的墙体1、前后布置的内嵌件2、六个弹簧3。

墙体1的纵截面形状为直角梯形，墙体1的前侧面为斜面、后侧面为竖直布置的平面，墙体1的前侧面的倾斜角度为α，α＝72°，墙体1的高度方向中部贯通地设有用以插装内嵌件2且前后布置的安置孔，安置孔由第一孔13、纵截面面积递增的第二孔14前后共中心线地连通而成；第一孔13的前端开口位于墙体1的前侧面上，第二孔14的后端开口位于墙体1的后侧面上，第一孔13的轴向长度大于第二孔14的轴向长度。

墙体1采用分体式结构，具体讲：

它包括上墙体11、下墙体12。

上墙体11的纵截面形状为直角梯形，上墙体11的前侧面为斜面、后侧面为竖直布置的平面，上墙体11的下侧面设有左右依次间隔布置且前后延伸的第一凸柱11a、第二凸柱11b、第三凸柱11c；第一凸柱11a、第二凸柱11b、第三凸柱11c的截面形状均为矩形，第一凸柱11a和第三凸柱11c的形状、规格分别对应相同，第二凸柱11b的前后方向的宽度大于第一凸柱11a或第三凸柱11c的前后方向的宽度，第二凸柱11b的前侧面为斜面，第二凸柱11b的前侧面的倾斜角度、上墙体11的前侧面的倾斜角度相同。

下墙体12的纵截面形状为直角梯形，下墙体12的前侧面为斜面、后侧面为竖直布置的平面，下墙体12的前侧面的倾斜角度、上墙体11的前侧面的倾斜角度相同，下墙体12的上侧面设有左右依次间隔布置且前后延伸的第一凹陷12a、第二凹陷、第三凹陷12d，第一凹陷12a、第三凹陷12d均为沉孔，第二凹陷前后贯通下墙体12，第二凹陷由第一槽12b、纵截面面积递增的第二槽12c前后连通而成，第一凹陷12a与第一凸柱11a、第一槽12b与第二凸柱11b、第三凹陷12d与第三凸柱11c在位置上分别相对应。

第一凸柱11a插入第一凹陷12a中、第二凸柱11b插入第一槽12b中、第三凸柱11c插入第三凹陷12d中、上墙体11和下墙体12上下叠置连接，以致第一孔13、第二孔14得以形成，第二凸柱11b的前侧面、下墙体12的前侧面圆滑过渡，上墙体11的前侧面、下墙体12的前侧面圆滑过渡形成墙体1的前侧面，上墙体11的后侧面、下墙体12的后侧面圆滑过渡形成墙体1的后侧面。

内嵌件2由与第一孔13相适配的柱体21、与第二孔14相适配的板体22前后共中心线地连接而成，柱体21的前侧面为与下墙体12的前侧面倾斜角度相同的斜面，板体22的后侧面为竖直布置的平面。柱体21、板体22、第一孔13、第二孔14的截面形状为矩形。柱体21的周向右侧面的前部设有前后布置的刻度标尺23，刻度标尺23以柱体21的前端为起始端，刻度标尺23的最大标示数值为30cm。

六个弹簧3前后布置地位于第二孔14中且均布在第二孔14的前侧面上。

柱体21滑动配合地插入第一孔13中，板体22滑动配合地插入第二孔14中，六个弹簧3均与板体22连接。柱体21的前侧面与下墙体12的前侧面相平齐，板体22的后侧面与下墙体12的后侧面相平齐。

弹簧3采用压缩弹簧。弹簧采用热卷圆柱螺旋压缩弹簧，弹簧的材料直径为35-50mm、弹簧中径为150-240mm、自由高度为220-320mm、有效圈数为2.5圈。

下墙体12为现浇钢筋混凝土结构，上墙体11为钢筋混凝土预制构件。内嵌件2为钢筋混凝土预制构件。

设定：墙体左右方向的长度为L1、前后方向的下侧宽度W11、前后方向的上侧宽度W12、高度为H1；

板体左右方向的长度为L2、前后方向的宽度W2、高度为H2；

柱体左右方向的长度为L3、前后方向的下侧宽度W3、高度为H3；

则：L2＝(20-30％)L1、L3＝(10-20％)L2；

W12＝(40-60％)W11、W2＝(15-20％)W11；

H2＝(20-30％)H1、H3＝(10-20％)H2。

设定：下墙体的高度为H11、上墙体的高度为H12，则：H11+H12＝H1，且H11与H12之比为8:2-7:3；

设定：第一凸柱或第三凸柱左右方向的长度为L13、前后方向的宽度W13、高度为H13；

则：L13＝(15-20％)L1，W13＝(15-20％)W11，H13＝(3-5％)H11。

另，本挡土墙的建造方法为：

(1)采用钢筋混凝土预制方式得到内嵌件2、上墙体11，备用；

(2)在支护工程现场支模浇筑钢筋混凝土结构的下墙体12，预留好第一凹陷12a、第二凹陷(即：第一槽12b、第二槽12c)、第三凹陷12d；

(3)待下墙体12的混凝土强度达到设计强度后，开始吊装内嵌件2，使得柱体21、板体22分别嵌入第一槽12b、第二槽12c内，利用前后布置且均布的六个弹簧3连接第二槽12c的前侧面和板体22，板体22的后侧面与下墙体12的后侧面相平齐；

(4)吊装上墙体11，将第一凸柱11a嵌入第一凹陷12a中、第二凸柱11b嵌入第一槽12b中、第三凸柱11c嵌入第三凹陷12d中、上墙体11和下墙体12上下叠置连接，以致第一孔13、第二孔14得以形成，柱体21的前侧面与下墙体12的前侧面相平齐，或柱体21的前侧面超出下墙体12的前侧面一定距离，完成本挡土墙的建造。

本挡土墙刚使用时，如柱体21的前侧面超出下墙体12的前侧面一定距离，此时，需要记下上述两个前侧面的初始距离差值，在以后量测和分析数据时，去掉上述初始距离差值的影响。

内嵌件2、上墙体11采用钢筋混凝土预制方式得到，下墙体12采用现场支模浇筑钢筋混凝土结构的方式得到(内嵌件2、上墙体11的制作与下墙体12的施工可以同时进行)，六个弹簧3、内嵌件2、下墙体12、上墙体11再进行组装，即可在支护工程现场得到本挡土墙，本挡土墙可实现批量生产，故本挡土墙的建造方法的施工效率较高、适宜于在支护现场作业。

如图8所示：实际支护工程施工中，如果支护工程的规模较大，可采取本挡土墙Q1与常规挡土墙Q2相组合同时使用的方式，两种挡土墙沿各自的长度方向左右间隔且交替地排布成连续的墙状，两种挡土墙的中心线4重合，两种挡土墙相互之间为非刚性连接、保持相对独立，另，本挡土墙Q1的排布方式相同(即：每个本挡土墙Q1中的墙体的前侧面为斜面、后侧面为竖直布置的平面)；将本挡土墙Q1间隔设置在关键部位或可能存在安全风险的地方，能够突出发挥其预警作用，及时提示产生土压力异常现象的区域，以保证高效地解决问题，同时提高支护工程的经济性。

采用上述方式，可方便、快捷地在支护现场建造一定规模的支护工程，且当某个或某几个本挡土墙Q1出现破坏时，能及时发现问题并开展维修或更换工作，节约了维护成本，提高了维护效率，上述方式具有安全可靠、维修难度小、维修成本低的优点。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。比如：墙体还可采用一体结构；柱体的前侧面还可超出下墙体的前侧面一定距离；柱体的周向还可在左侧面或上侧面的前部设有前后布置的刻度标尺；弹簧的数量和具体规格，可根据本挡土墙和支护现场施工的特定情况灵活选择；墙体、板体、柱体、下墙体、上墙体、第一凸柱、第三凸柱的各自规格及相互间的具体比例，可在上述的相应比例范围内根据情况灵活选择。

Claims (5)

1.组合式预警型挡土墙，其特征在于：

它包括左右布置的墙体、前后布置的内嵌件、多个弹簧；

墙体的纵截面形状为直角梯形，墙体的前侧面为斜面、后侧面为竖直布置的平面，墙体的高度方向贯通地设有用以插装内嵌件且前后布置的安置孔，安置孔由第一孔、纵截面面积递增的第二孔前后共中心线地连通而成；

内嵌件由与第一孔相适配的柱体、与第二孔相适配的板体前后共中心线地连接而成，柱体的前侧面为与墙体的前侧面倾斜角度相同的斜面，板体的后侧面为竖直布置的平面；

多个弹簧前后布置地位于第二孔中且均布在第二孔的前侧面上；

柱体滑动配合地插入第一孔中，板体滑动配合地插入第二孔中，多个弹簧均与板体连接，柱体的前侧面与墙体的前侧面相平齐，或柱体的前侧面超出墙体的前侧面一定距离，板体的后侧面与墙体的后侧面相平齐；

弹簧采用压缩弹簧；

所述柱体的周向除下侧面之外的任一侧面的前部设有前后布置的刻度标尺，刻度标尺以柱体的前端为起始端；

所述内嵌件为钢筋混凝土预制构件。

2.根据权利要求1所述的组合式预警型挡土墙，其特征在于：

所述柱体、板体、第一孔、第二孔的截面形状为矩形，且设定：

墙体左右方向的长度为L1、前后方向的下侧宽度W11、前后方向的上侧宽度W12、高度为H1、前侧面的倾斜角度为α；

板体左右方向的长度为L2、前后方向的宽度W2、高度为H2；

柱体左右方向的长度为L3、前后方向的下侧宽度W3、高度为H3；

则：L2＝(20-30％)L1、L3＝(10-20％)L2；

W12＝(40-60％)W11、W2＝(15-20％)W11；

H2＝(20-30％)H1、H3＝(10-20％)H2；

α＝65-75°；

弹簧采用热卷圆柱螺旋压缩弹簧，弹簧的材料直径为35-50mm、弹簧中径为150-240mm、自由高度为220-320mm、有效圈数为2.5圈。

3.根据权利要求1所述的组合式预警型挡土墙，其特征在于：

所述墙体包括上墙体、下墙体；

上墙体的纵截面形状为直角梯形，上墙体的前侧面为斜面、后侧面为竖直布置的平面，上墙体的下侧面设有左右依次间隔布置且前后延伸的第一凸柱、第二凸柱、第三凸柱；

下墙体的纵截面形状为直角梯形，下墙体的前侧面为斜面、后侧面为竖直布置的平面，下墙体的上侧面设有左右依次间隔布置且前后延伸的第一凹陷、第二凹陷、第三凹陷，第一凹陷、第三凹陷均为沉孔，第二凹陷前后贯通下墙体，第二凹陷由第一槽、纵截面面积递增的第二槽前后连通而成，第一凹陷与第一凸柱、第一槽与第二凸柱、第三凹陷与第三凸柱在位置上分别相对应；

第一凸柱插入第一凹陷中、第二凸柱插入第一槽中、第三凸柱插入第三凹陷中、上墙体和下墙体上下叠置连接，以致第一孔、第二孔得以形成，上墙体的前侧面、下墙体的前侧面圆滑过渡形成墙体的前侧面，上墙体的后侧面、下墙体的后侧面圆滑过渡形成墙体的后侧面；

柱体的前侧面与下墙体的前侧面相平齐，或柱体的前侧面超出下墙体的前侧面一定距离，板体的后侧面与下墙体的后侧面相平齐。

4.根据权利要求3所述的组合式预警型挡土墙，其特征在于：

设定：下墙体的高度为H11、上墙体的高度为H12，则：H11+H12＝H1，且H11与H12之比为8:2-7:3；

第一凸柱和第三凸柱的形状、规格分别对应相同，且设定：

第一凸柱或第三凸柱左右方向的长度为L13、前后方向的宽度W13、高度为H13；

则：L13＝(15-20％)L1，W13＝(15-20％)W11，H13＝(3-5％)H11。

5.根据权利要求3所述的组合式预警型挡土墙，其特征在于：

所述下墙体为现浇钢筋混凝土结构，上墙体为钢筋混凝土预制构件。