CN204370473U - 预制模块式面板土工格栅加筋尾矿砂挡墙 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种预制模块式面板土工格栅加筋尾矿砂挡墙，属于土木建筑技术领域，包括基础、面板、加筋材料和尾矿砂填料，基础为钢筋混凝土基础，加筋材料为间隔设在尾矿砂内、且与面板连接的第一单向土工格栅。利用尾矿砂作为填料，使尾矿砂得以综合利用；预制砼模块式面板施工速度快，使挡墙具有较好的适应变形及受力性能；底部设置的砂砾石垫层、双向土工格栅及无纺土工布可均化应力和变形，减少毛细水上升及过滤排出挡墙体内水；面板与尾矿砂之间的砂砾石反滤层、排水管、顶部铺设的“两布一膜”复合土工布及水泥改良土封盖层可调整墙顶所受荷载，减少及导引降水入渗排出。本实用新型具有结构简单、整体稳定性高、施工速度快的优点。

Description

预制模块式面板土工格栅加筋尾矿砂挡墙

技术领域

本实用新型涉及一种预制模块式面板土工格栅加筋尾矿砂挡墙，属于土木建筑技术领域。

背景技术

挡墙是在土木工程中广泛采用的一种构造物，是一种防止填土或土体变形失稳、承受侧向土压力的建构筑物。加筋土挡墙一般由基础、面板、加筋材料、填料等主要部分组成，是由填料、填料中一定数量的拉筋以及墙面板组成的一个相互协调的复合土工机构，该土工结构内存在着墙背上压力、拉筋的拉力及填料与拉筋的摩擦等相互作用，并达到相互平衡，保证了该土工结构的稳定性。

尾矿是非煤矿山在选矿过程中所产生的固体废弃物，随着尾矿堆存量的增加，已成为我国目前产出量最大、堆存量最多的固体废弃物，已经引起了严重的环境问题和安全事故，成为我国经济发展和社会进步的制约瓶颈。

若能将尾矿砂予以合理开发利用，则一方面可减少相应的尾矿堆积存储所需要的土地占用、维护费用及降低相应的风险因素，再一方面可减少相应其它材料的使用，实现“资源节约型、环境友好型”的社会发展要求。经过检索分析，目前尾矿砂在土木工程中可作为建筑材料、路面材料及路基填料等，其应用现状如下：

① 既有专利：文献1：专利《一种粘土包边尾矿砂路基结构及其施工方法》（CN102704363 A，杨广庆）；文献2：专利《一种填筑尾矿砂的路基》（CN 203625741 U，张晓燕）。

② 公开文献：相关论文、课题报告较多，典型的有文献3：学位论文《粘土包边尾矿砂路基施工控制及稳定性研究》（吴广宇，2012）；文献4：学位论文《尾矿砂铁路路基修筑技术研究》（李鹏卫，2011）；文献5：学位论文《土工织物增强尾矿砂的性能研究》（王凤江，2003）；文献6：《铁选厂尾矿在路基填方施工中的利用》（朱子靳，中华建筑报，2003,7）等。

③ 分析：上述文献中均提到了将尾矿砂应用于路基结构，但尚未检索到将尾矿砂用作挡墙填料的信息；同时也无采用“两布一膜”复合土工布隔离降水入渗的措施。

另外，目前有关于对于土工格栅加筋土挡墙的相关研究较多，并有相应的专利申请及研究报告、论文发表。

① 既有专利：文献7：专利《土工格栅加筋石灰土挡墙及其施工方法》（CN 102535512A，杨广庆）；文献8：专利《土工格栅加筋墙体及其施工方法》（CN102966119A，夏飞）；文献9：专利《一种混凝土模块土工格栅加筋土挡墙》（CN202202339U，何其武）等内容。

② 公开文献：文献10：专著《土工格栅加筋土结构理论及工程应用》（杨广庆，2010）；文献11：专著《新型支挡结构设计与工程实例》（李海光，2010）；文献12：行业标准《铁路路基支挡结构设计规范》﹙TB10025-2006﹚；文献13：行业标准《公路土工合成材料的应用技术规范》 (JTG/T D32-2012)；文献14：行业标准《铁路路基土工合成材料应用技术规范》（TB 10118-2006）；文献15：学位论文《重载铁路土工格栅加筋土挡土墙工作机理研究》（匡柯柯，2013）；文献16：学位论文《高速铁路加筋土挡墙的变形行为与控制研究》（刘明志，2014）等内容。

 ③ 分析：上述文献对土工格栅加筋土挡墙机理、设计及施工方法均进行了研究说明，但目前尚无将尾矿砂用作加筋土挡墙填料的相关内容；专利申报中也无涉及尾矿砂用作挡墙填料的内容，且无尾矿砂和土工格栅形成协同工作加筋土体的内容。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作方便、整体承载能力和稳定性高的预制模块式面板土工格栅加筋尾矿砂挡墙。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种预制模块式面板土工格栅加筋尾矿砂挡墙，包括基础、面板、加筋材料和填料，所述基础为钢筋混凝土基础，所述填料为尾矿砂，所述加筋材料为间隔设置在尾矿砂填料内、且与面板连接的第一单向土工格栅。

优选的，所述面板为预制砼模块式面板，由若干层砼模块由下至上依次垒砌而成，所述砼模块上方设有凸榫、下方设有凹槽，彼此相邻的下层砼模块的凸榫与上层砼模块的凹槽相互留槎咬合组砌；所述砼模块中部设有延伸至外的第二单向土工格栅，所述第二单向土工格栅的自由端与尾矿砂填料内的第一单向土工格栅通过连接棒相连，所述第二单向土工格栅与砼模块表面及凹槽轴线垂直。

优选的，所述砼模块为预制的C25混凝土，长度为60cm、高为40cm，所述砼模块的凸榫和凹槽高度均为10cm，所述凹槽为等腰梯形；所述第二单向土工格栅在砼模块内的长度为20cm、在砼模块外部的长度≥50cm，并确保第二单向土工格栅外露部分预留出一完整肋条。

优选的，所述基础和尾矿砂填料下方设有砂砾石垫层，所述砂砾石垫层延伸至基础外，所述砂砾石垫层与尾矿砂填料之间自下而上铺设双向土工格栅和无纺土工布。

优选的，所述面板与尾矿砂填料之间设有砂砾石反滤层和排水管，所述排水管延伸至面板外侧。

优选的，所述砂砾石反滤层的厚度不小于25㎝，由最大粒径不超过5㎝且级配良好的砂砾石组成，所述砂砾石反滤层上方与水泥改良土封盖层相连、中间与间隔设置的排水管相连通。

优选的，在尾矿砂填料顶部铺设“两布一膜”复合土工布，所述“两布一膜”复合土工布上方填筑压实水泥改良土封盖层，所述水泥改良土封盖层朝向面板一侧设有斜向下的坡度，所述水泥改良土封盖层的坡度为2%。

优选的，所述砂砾石垫层的厚度不小于50㎝、且延伸至基础外1.0m，所述水泥改良土封盖层的厚度不少于30㎝，所述尾矿砂填料内的第一单向土工格栅间隔高度为30cm。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：利用尾矿砂作为挡墙的填料，代替了常用的土石方填料，在节约取土费用的同时也使尾矿砂这一工业废弃物得以综合利用；预制砼模块中的第二单向土工格栅与尾矿砂中的第一单向土工格栅相连，可实现面板及挡墙填料之间的协同工作，从而提高挡墙的承载能力和稳定性；预制砼模块上下层之间交错留槎以提高砼模块之间的咬合能力，组砌成面板可加快施工进度，无需砂浆砌筑的方式使得挡墙具有较好的适应变形及受力性能；面板与尾矿砂之间的砂砾石反滤层、排水管可将入渗水顺利排出墙体；底部设置的砂砾石垫层、双向土工格栅及无纺土工布可均化应力和变形，通过减少毛细水上升及过滤排出挡墙体内水来减少病害隐患；顶部铺设的“两布一膜”复合土工布及带有坡度的水泥改良土封盖层可均化调整墙顶所受荷载，减少降水入渗并导引其排出，从而有利于减少挡墙病害、实现安全耐久使用。本实用新型具有结构简单、整体承载能力和稳定性高的优点，施工速度快、质量易保证、节约土地资源、对地基要求低、可将工业废弃物变废为宝，因此具有明显的工程经济效益、社会环保效益和推广应用价值。

附图说明

图1是本实用新型的结构断面图；

图2是图1中预制砼面板的断面图；

图中：1-填料，2-第一单向土工格栅，3-面板，4-排水管，5-水泥改良土封盖层，6-“两布一膜”复合土工布，7-砂砾石反滤层，8-基础，9-砂砾石垫层，10-双向土工格栅，11-无纺土工布，31-砼模块，32-第二单向土工格栅。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1、2所示的一种预制模块式面板土工格栅加筋尾矿砂挡墙，包括基础8、面板3、加筋材料和填料1，所述基础8为钢筋混凝土基础，所述填料为尾矿砂，所述加筋材料为间隔设置在尾矿砂填料1内、且与面板3连接的第一单向土工格栅2。所述面板3为预制砼模块式面板，由若干层砼模块31由下至上依次垒砌而成，所述砼模块31上方设有凸榫、下方设有凹槽，彼此相邻的下层砼模块31的凸榫与上层砼模块31的凹槽相互留槎咬合组砌；所述砼模块31中部设有延伸至外的第二单向土工格栅32，所述第二单向土工格栅32与砼模块31表面及凹槽轴线垂直，所述第二单向土工格栅32的自由端与尾矿砂填料1内的第一单向土工格栅2通过连接棒相连，可实现砼模块31中第二单向土工格栅32与尾矿砂填料1内的第一单向土工格栅2的可靠连接。

所述砼模块31为预制的C25混凝土，长度为60cm、高为40cm，所述砼模块31的凸榫和凹槽高度均为10cm；所述第二单向土工格栅32在砼模块31内的长度为20cm、在砼模块31外部的长度≥50cm，并确保第二单向土工格栅32外露部分预留出一完整肋条；砼模块31的凹槽为等腰梯形，便于砼模块31上部凸榫插入，依次砌筑形成层高30㎝挡墙面板3。

为了增强受力性能和过滤出挡墙体内的水分，所述基础8和尾矿砂填料1下方设有厚度不小于50㎝的砂砾石垫层9，所述砂砾石垫层9延伸至基础8外1.0m，所述砂砾石垫层9与尾矿砂填料1之间自下而上铺设双向土工格栅10和无纺土工布11。

为了便于将入渗到挡墙体内的水分排出，所述面板3与尾矿砂填料1之间设有砂砾石反滤层7和排水管4，所述排水管4延伸至面板3外侧。所述砂砾石反滤层7的厚度不小于25㎝，由最大粒径不超过5㎝且级配良好的砂砾石组成，所述砂砾石反滤层7上方与水泥改良土封盖层5相连、中间与间隔设置的排水管4相连通。

在尾矿砂填料1顶部铺设“两布一膜”复合土工布6，所述“两布一膜”复合土工布6上方填筑压实水泥改良土封盖层5，所述水泥改良土封盖层5朝向面板一侧设有斜向下的坡度，所述水泥改良土封盖层5的坡度为2%。“两布一膜”复合土工布6的使用既可减少降水入渗同时也起到一定的加筋受力作用，上部带有坡度的水泥改良土封盖层5，在提高刚度、均化应力的同时也起到封堵和导引降水入渗至挡墙体的砂砾石反滤层7，由排水管4排出。

所述水泥改良土封盖层5的厚度不少于30㎝，在尾矿砂填料1内的第一单向土工格栅2间隔高度为30cm；所述砂砾石垫层9内为不小于50㎝厚度的级配砂砾石垫层，该砂砾石垫层9应超出挡墙基础8外1.0m，级配砂砾在提高承载力和抗变形能力同时可减少毛细水上升，双向土工格栅可调整受力及变形并对无纺土工布予以支撑，无纺土工布可实现挡墙体内的过滤和排水。

预制模块式面板土工格栅加筋尾矿砂挡墙主要施工步骤为：地基清表后压实；换填压实符合级配等要求的砂砾石垫层9；在砂砾石垫层9上铺设双向土工格栅10及无纺土工布11；在双向土工格栅10上施工挡墙现浇钢筋混凝土基础8；逐层进行预制砼模块31安装并与第一单向土工格栅2相连接、将第一单向土工格栅2张拉铺平后摊铺尾矿砂填料1并压实；挡墙主体上部先铺设“两布一膜”复合土工布6后填筑水泥改良土封盖层5并压实。具体步骤要求如下：

⑴ 清表及换填：开挖基底深度应不少于50㎝，若存在有机土、各类垃圾等则应完全清理干净，基底应超出挡墙基础8外1.0m。基底应碾压密实后再换填砂砾石垫层9，应在砂砾石垫层9压实并表面平整后再依次铺设双向土工格栅10和无纺土工布11。注意预留挡墙基础8的位置。

⑵ 挡墙基础8施工：在预留位置现浇钢筋混凝土条形基础8，并在条形基础上部现浇对应于砼模块31凹槽的凸榫，砼模块31形状如图2所示。

⑶ 预制砼模块31组砌：该预制砼模块31砌块应严格按要求制作，长60㎝，组砌后层高为30㎝并注意保持每层水平，应注意上下层之间应交错留槎以提高模块之间的咬合能力，应将上部砼模块31的凹槽与下部的砼模块31的凸榫对齐，面板3砌筑完毕在顶部用盖板封顶。采用中细砂对砼模块31间的缝隙进行填充和位置调整，从而使得面板3的砼模块31之间具有一定的适应变形能力。

⑷ 预制砼模块式面板3与墙体填料1内第一单向土工格栅2连接：采用连接棒将预制砼模块31内的第二单向土工格栅32和墙内尾矿砂填料1内铺设的第一单向土工格栅2在两者的肋条位置进行可靠连接。

⑸预制模块式面板土工格栅加筋尾矿砂挡墙主体施工应按照如下步骤进行。

① 预制砼模块31应随挡墙内尾矿砂填料1逐层填筑而砌筑，确保面板3与挡墙墙体内尾矿砂填料1内第一单向土工格栅2可靠连接。

② 挡墙墙体尾矿砂填料1内第一单向土工格栅2长度应满足设计要求，并应注意与面板3内的第二单向土工格栅32通过连接棒在两者肋条处连接，挡墙墙体尾矿砂填料1内第一单向土工格栅2长度方向应垂直墙体面板3，张拉伸直后用U型钉或木楔固定。

③ 在张拉固定的第一单向土工格栅2上上料、摊铺尾矿砂填料1，注意严禁各类机械设备直接碾压第一单向土工格栅2。尾矿砂填料虚铺厚度为40㎝、压实后厚30㎝，压实质量应达到相关要求。靠近挡墙墙背1.5m内严禁使用重型机械设备。

④ 每层均应在挡墙墙背后布设不小于25㎝厚度的砂砾石反滤层7，并按照设计位置布设排水管4。

⑤ 重复上述步骤①～④直至加筋尾矿砂挡墙主体设计高度处，注意将墙体顶部施工为向外2%坡度。

⑹ 挡墙上部封盖层5：在加筋尾矿砂墙体顶部张拉铺设“两布一膜”复合土工布6，注意将“两布一膜”复合土工布6的下端与挡墙墙背处的砂砾石反滤层7相连接。在“两布一膜”复合土工布6上部再碾压整平不小于30㎝厚度的水泥改良土作为封盖层5。

综上所述，采用本实用新型可得到如下的效益：

⑴ 采用尾矿砂作为挡墙填料。使尾矿砂这一工业废弃物得以综合利用且不需复杂的工艺及设备，为其使用提供了新的途径，从而为减少尾矿堆积占用土地资源、维护费用及安全与环境危害提供了途径。

⑵ 尾矿砂填料代替了一般挡墙内所需使用的土石方填料，从而节约了取土等费用，节约了土地资源和工程投资。

⑶挡墙基底采用级配砂砾石垫层、双向土工格栅及无纺土工布可均化应力和变形，通过减少毛细水上升及过滤排出挡墙体内水来减少病害隐患。

⑷ 采用预制砼模块式挡墙面板可加快施工进度，使挡墙外墙面美观，同时采用无砂浆砌筑的方式使得挡墙具有较好的适应变形及受力性能，可减少病害发生几率。

⑸ 上部结构采用一定坡度、“两布一膜”复合土工布及水泥改良土封盖层可均化调整墙顶所受荷载，减少及导引入渗水排出，从而有利于减少挡墙病害、实现安全耐久使用。

⑹本实用新型的挡墙自重较轻、断面面积小，对地基要求低、节约土地资源占用。

⑺本实用新型施工方法简单，在节约投资的同时便于应用推广，具有明显的经济、社会和环保效益。

Claims (8)

1.一种预制模块式面板土工格栅加筋尾矿砂挡墙，包括基础（8）、面板（3）、加筋材料和填料（1），所述基础（8）为钢筋混凝土基础，其特征在于：所述填料（1）为尾矿砂，所述加筋材料为间隔设置在尾矿砂填料（1）内、且与面板（3）连接的第一单向土工格栅（2）。

2.根据权利要求1所述的预制模块式面板土工格栅加筋尾矿砂挡墙，其特征在于：所述面板（3）为预制砼模块式面板，由若干层砼模块（31）由下至上依次垒砌而成，所述砼模块（31）上方设有凸榫、下方设有凹槽，彼此相邻的下层砼模块（31）的凸榫与上层砼模块（31）的凹槽相互留槎咬合组砌；所述砼模块（31）中部设有延伸至外的第二单向土工格栅（32），所述第二单向土工格栅（32）的自由端与尾矿砂填料（1）内的第一单向土工格栅（2）通过连接棒相连，所述第二单向土工格栅（32）与砼模块（31）表面及凹槽轴线垂直。

3.根据权利要求2所述的预制模块式面板土工格栅加筋尾矿砂挡墙，其特征在于：所述砼模块（31）为预制的C25混凝土，长度为60cm、高为40cm，所述砼模块（31）的凸榫和凹槽高度均为10cm，所述凹槽为等腰梯形；所述第二单向土工格栅（32）在砼模块（31）内的长度为20cm、在砼模块（31）外部的长度≥50cm，并确保第二单向土工格栅（32）外露部分预留出一完整肋条。

4.根据权利要求1所述的预制模块式面板土工格栅加筋尾矿砂挡墙，其特征在于：所述基础（8）和尾矿砂填料（1）下方设有砂砾石垫层（9），所述砂砾石垫层（9）延伸至基础（8）外，所述砂砾石垫层（9）与尾矿砂填料（1）之间自下而上铺设双向土工格栅（10）和无纺土工布（11）。

5.根据权利要求1所述的预制模块式面板土工格栅加筋尾矿砂挡墙，其特征在于：所述面板（3）与尾矿砂填料（1）之间设有砂砾石反滤层（7）和排水管（4），所述排水管（4）延伸至面板（3）外侧。

6.根据权利要求5所述的预制模块式面板土工格栅加筋尾矿砂挡墙，其特征在于：所述砂砾石反滤层（7）的厚度不小于25㎝，由最大粒径不超过5㎝且级配良好的砂砾石组成，所述砂砾石反滤层（7）上方与水泥改良土封盖层（5）相连、中间与间隔设置的排水管（4）相连通。

7.根据权利要求1所述的预制模块式面板土工格栅加筋尾矿砂挡墙，其特征在于：在尾矿砂填料（1）顶部铺设“两布一膜”复合土工布（6），所述“两布一膜”复合土工布（6）上方填筑压实水泥改良土封盖层（5），所述水泥改良土封盖层（5）朝向面板一侧设有斜向下的坡度，所述水泥改良土封盖层（5）的坡度为2%。

8.根据权利要求7所述的预制模块式面板土工格栅加筋尾矿砂挡墙，其特征在于：所述砂砾石垫层（9）的厚度不小于50㎝、且延伸至基础（8）外1.0m，所述水泥改良土封盖层（5）的厚度不少于30㎝，所述尾矿砂填料（1）内的第一单向土工格栅（2）间隔高度为30cm。