一种挡土结构施工方法及用该方法得到的挡土墙回填结构与流程

1.本发明涉及土木、水利、交通、市政、水运工程技术领域，具体为一种挡土结构施工方法及用该方法得到的挡土回填结构。


背景技术：

2.在土木、水利、交通、市政、水运等工程中，经常会遇到修建挡土结构物的问题，它是用来支撑天然或人工土坡不致坍塌，以保持土体稳定的一种建筑物，统称挡土结构。无论哪种挡土结构，都要承受来自墙后填土的侧向压力
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土压力。因此，土压力是设计挡土结构物断面及验算其稳定性的主要荷载。有的挡土结构利用自身重力抵抗侧向土压力，具有较大的自重和底宽；有的挡土结构通过加设底板、立板或者扶壁，利用这些构件自身的重力及其上的土重抵抗结构后方的土压力；还有一种挡土结构靠自身的一部分嵌入地下，必要的时候配以横向支撑结构来抵抗土压力，即插入式的挡土结构。在水运工程中，插入式的挡土结构广泛应用在码头结构当中，称为板桩码头结构。随着泊位等级从1.5万吨级到3.5万吨级、5万吨级、10万吨级，板桩码头结构从简单的单锚结构到地连墙加半遮帘桩，再到地连墙加全遮帘桩，再到设置卸荷平台的分离卸荷式地连墙板桩码头。这些码头结构的逐步改进都是建立在用“挡”的理念去拦住土压力，即设置新的结构去分担一部分土压力，从而减少码头前沿挡土结构的土压力。


技术实现要素：

3.传统的挡土结构如果土压力太大，无法克服时，只能在该挡土结构的后方再加设一道挡土结构，或者在其后方设置锚定结构，靠锚定结构承担一部分土压力从而减小挡土结构自身承担的土压力；或者设置卸荷平台，在平台下打设桩基础，把平台以上的土压力传递到深部的桩端土中。这些方式都是通过设置新的结构达到减小土压力的目的。但本发明的思维方式是将本来指向挡土结构的土压力的方向转移到其相反的方向，从而达到减小挡土结构土压力的目的。本发明将对待土压力的方式，从“挡”改到“转移”，将破裂角以内的土压力通过回填土和筋材的合理铺设方式，将一部分竖向土压力转移成为筋材上的拉力，再通过筋材的拉力作用给土，将土的应力方向改变，从而达到减小挡土结构土压力的目的。
4.本发明采用的技术方案是：一种挡土结构施工方法，该方法能减小挡土结构的土压力，具体为自挡土结构后方的回填起始标高的位置开始至所述挡土结构后方的回填终止标高的位置为止，依次铺设多层回填结构，步骤如下：
5.a、铺设第一层回填结构：其中所述挡土结构后方的所述回填起始标高的位置作为铺设所述第一层回填结构的基础，a在铺设所述第一层回填结构的基础上、紧靠所述挡土结构的位置回填所述第一层回填结构的第一土体，使所述第一层回填结构的所述第一土体的顶面为平面，且该所述平面高于所述铺设所述第一层回填结构的基础的水平高度，所述第一层回填结构的所述第一土体上背离所述挡土结构的一侧形成斜坡面，该所述斜坡面与所述第一层回填结构的所述第一土体的顶面的夹角为钝；b沿所述第一层回填结构的所述第
一土体的所述顶面——所述斜坡面——铺设所述第一层回填结构的基础位置的表面依次铺设筋材结构；c在所述斜坡面的一侧的所述筋材结构上和所述铺设所述第一层回填结构的基础位置表面的筋材结构上回填所述第一层回填结构的第二土体，使所述第一层回填结构的所述第二土体的顶面与所述第一层回填结构的所述第一土体的顶面齐平。
6.b、铺设第二层回填结构：所述第一层回填结构的所述第一土体和所述第二土体拼接后形成的顶面形成铺设所述第二层回填结构的基础，a在铺设所述第二层回填结构的基础上、紧靠所述挡土结构的位置回填所述第二层回填结构的第一土体，使所述第二层回填结构的所述第一土体的顶面为平面，且该所述平面高于所述铺设所述第二层回填结构的基础的水平高度，所述第二层回填结构的所述第一土体上背离所述挡土结构的一侧形成斜坡面，该所述斜坡面与所述第二层回填结构的所述第一土体的顶面的夹角为钝；b沿所述第二层回填结构的所述第一土体的所述顶面——所述斜坡面——铺设所述第二层回填结构的基础位置的表面依次铺设筋材结构；c在所述斜坡面的一侧的所述筋材结构上和所述铺设所述第二层回填结构的基础位置表面的筋材结构上回填所述第二层回填结构的第二土体，使所述第二层回填结构的所述第二土体的顶面与所述第二层回填结构的所述第一土体的顶面齐平；
7.c、依照步骤b的方式依次铺设各层回填结构，至最后一层回填结构的顶面与所述回填终止标高的位置重合。
8.可选的，铺设于各层回填结构内的所述筋材结构由多片筋材构成，所述多片筋材之间相互搭接。
9.可选的，以各层中的所述第一土体自所述挡土结构至其所述斜坡面下沿的距离为各层所述第一土体的回填宽度，各层所述第一土体的回填宽度自下而上逐层增大。
10.可选的，各层所述第一土体的高度自下而上逐层减小。
11.可选的，所述筋材为具有透水性和抗拉强度的土工材料。
12.可选的，所述土工材料包括土工织物、土工复合材料或由天然植物藤茎人工制成的材料。
13.可选的，各层回填结构中的所述第一土体的斜坡面的中部所在位置的连线位于靠近所述挡土结构后方回填土的破裂角的附近。
14.土力学认为，作用在挡土结构上的土压力主要来自于回填土破裂角以内的土体，也就是如果失稳，滑移面就在破裂角附近。通过本发明的铺设方式正好可以把这一部分的土压力利用其右侧土体的自重在筋材上产生拉力，从而产生了对破裂角以内土体向挡土结构相反方向的摩擦力，达到减小挡土结构上土压力的目的。
15.本发明还涉及一种用上述挡土结构施工方法获得的挡土墙回填结构。
16.本发明具有的优点和积极效果是：本发明通过一种不同于传统的挡土方式的新的思维方式，在挡土效力更好的前提下还极大的减小了挡土结构的用料及施工投入，且对原有的施工工法影响甚小，操作简单。
附图说明
17.图1是本发明具体实施方式的结构示意图；
18.图中：1、挡土结构前方地基土标高；2、挡土结构；3、破裂角的一条射线；4、后方回
填终止标高；5、后方回填起始标高；6、筋材；7、第一土体；8、第二土体；i、第一层回填结构；ii、第二层回填结构；iii、第三层回填结构；iv、第四层回填结构；v、第五层回填结构；vi、第六层回填结构；vii、第七层回填结构。
具体实施方式
19.以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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。在本发明的描述中，需要说明的是，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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
20.本发明提供一种挡土结构施工方法，该挡土结构施工方法能减小挡土结构的土压力以及通过该方法获得的一种挡土墙回填结构，具体如图1所示，自挡土结构2后方的回填起始标高5的位置开始至挡土结构2后方的回填终止标高4的位置为止，依次铺设七层回填结构，步骤如下：
21.a、铺设第一层回填结构i：其中挡土结构2后方回填起始标高1的位置作为铺设第一层回填结构的基础，a在铺设第一层回填结构i的基础上、紧靠挡土结构2的位置回填第一层回填结构i的第一土体，使第一层回填结构i的第一土体的顶面为平面，且该平面高于铺设第一层回填结构i的基础的水平高度，第一层回填结构i的第一土体上背离挡土结构2的一侧形成斜坡面，该斜坡面与第一层回填结构i的第一土体的顶面的夹角为钝；b沿第一层回填结构i的第一土体的顶面——斜坡面——铺设第一层回填结构i的基础位置的表面依次铺设筋材结构；c在斜坡面的一侧的筋材结构上和铺设第一层回填结构i的基础位置表面的筋材结构上回填第一层回填结构i的第二土体，使第一层回填结构i的第二土体的顶面与第一层回填结构i的第一土体的顶面齐平。
22.b、铺设第二层回填结构ii：第一层回填结构i中的第一土体和第二土体拼接后形成的顶面形成铺设第二层回填结构ii的基础，a在铺设第二层回填结构ii的基础上、紧靠挡土结构2的位置回填第二层回填结构ii的第一土体，使第二层回填结构ii的第一土体的顶面为平面，且该平面高于铺设第二层回填结构ii的基础的水平高度，第二层回填结构ii的第一土体上背离挡土结构2的一侧形成斜坡面，该斜坡面与第二层回填结构ii的第一土体的顶面的夹角为钝；b沿第二层回填结构ii的第一土体的顶面——斜坡面——铺设第二层回填结构ii的基础位置的表面依次铺设筋材结构；c在斜坡面的一侧的筋材结构上和铺设第二层回填结构ii的基础位置表面的筋材结构上回填第二层回填结构ii的第二土体，使第二层回填结构ii的第二土体的顶面与第二层回填结构ii的第一土体的顶面齐平；
23.c、依照步骤b的方式依次铺设第三层回填结构iii、第四层回填结构iv至第七层回填结构vii，至第七层回填结构vii的顶面与回填终止标高4的位置重合。
24.铺设于各层回填结构内的筋材结构由多片筋材6构成，多片筋材6之间相互搭接。其中筋材可选择一切在工程建设中应用的与土、岩石或其他材料接触的具有透水性和抗拉强度的聚合物材料(含天然的)，包括土工织物、土工复合材料或由植物藤茎人工制成的材料等。其中土工织物(geotextile)是指具有透水性的土工合成材料，按制造方法不同可分为有纺土工织物和无纺土工织物。其中有纺土工织物(woven geotexyile)是由纤维纱或长丝按一定方向排列机织的土工织物。无纺土工织物(nonwoven geotextile)是由短纤维或长丝随机或定向排列制成的薄絮垫，经机械结合、热粘合或化学粘合而成的土工织物。土工复合材料(geocomposite)是指由两种或两种以上材料符合成的土工符合材料。
25.在选择筋材时需要根据挡土墙的受力情况计算并选择指标合适的筋材，本实施例中选择的筋材为土工布，在两片土工布搭接的部分需要保持一定的宽度，使筋材之间的拉力可以相互传递，不因搭接而损耗。
26.以各层中的第一土体自挡土结构2至其斜坡面下沿的距离为各层第一土体的回填宽度，各层第一土体的回填宽度自下而上逐层增大、高度自下而上逐层减小。
27.各层回填结构中的第一土体的斜坡面的中部所在位置的连线位于靠近挡土结构2后方回填土的破裂角的附近。
28.该筋材铺设方法中，挡土结构2形式不限，后方填土不限，筋材6的选择不限，在靠近挡土结构2一侧的第一土体压力的作用下筋材6产生拉力，拉力传导到远离挡土结构2处的第二土体上的筋材6，对其上下的土层产生向远离挡土结构2方向的摩擦力，进而改变土体的土压力方向，使得该部分土作用在挡土墙上的侧向土压力明显减小，其中各层回填结构的高度需要根据回填土的强度、重度以及筋材的抗拉强度通过计算确定。
29.以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

技术特征：
1.一种挡土结构施工方法，其特征在于：自挡土结构后方的回填起始标高的位置开始至所述挡土结构后方的回填终止标高的位置为止，依次铺设多层回填结构，步骤如下：a、铺设第一层回填结构：其中所述挡土结构后方的所述回填起始标高的位置作为铺设所述第一层回填结构的基础，a在铺设所述第一层回填结构的基础上、紧靠所述挡土结构的位置回填所述第一层回填结构的第一土体，使所述第一层回填结构的所述第一土体的顶面为平面，且该所述平面高于所述铺设所述第一层回填结构的基础的水平高度，所述第一层回填结构的所述第一土体上背离所述挡土结构的一侧形成斜坡面，该所述斜坡面与所述第一层回填结构的所述第一土体的顶面的夹角为钝；b沿所述第一层回填结构的所述第一土体的所述顶面——所述斜坡面——铺设所述第一层回填结构的基础位置的表面依次铺设筋材结构；c在所述斜坡面的一侧的所述筋材结构上和所述铺设所述第一层回填结构的基础位置表面的筋材结构上回填所述第一层回填结构的第二土体，使所述第一层回填结构的所述第二土体的顶面与所述第一层回填结构的所述第一土体的顶面齐平。b、铺设第二层回填结构：所述第一层回填结构中的所述第一土体和所述第二土体拼接后形成的顶面形成铺设所述第二层回填结构的基础，a在铺设所述第二层回填结构的基础上、紧靠所述挡土结构的位置回填所述第二层回填结构的第一土体，使所述第二层回填结构的所述第一土体的顶面为平面，且该所述平面高于所述铺设所述第二层回填结构的基础的水平高度，所述第二层回填结构的所述第一土体上背离所述挡土结构的一侧形成斜坡面，该所述斜坡面与所述第二层回填结构的所述第一土体的顶面的夹角为钝；b沿所述第二层回填结构的所述第一土体的所述顶面——所述斜坡面——铺设所述第二层回填结构的基础位置的表面依次铺设筋材结构；c在所述斜坡面的一侧的所述筋材结构上和所述铺设所述第二层回填结构的基础位置表面的筋材结构上回填所述第二层回填结构的第二土体，使所述第二层回填结构的所述第二土体的顶面与所述第二层回填结构的所述第一土体的顶面齐平；c、依照步骤b的方式依次铺设各层回填结构，至最后一层回填结构的顶面与所述回填终止标高的位置重合。2.根据权利要求1所述的挡土结构施工方法，其特征在于：铺设于各层回填结构内的所述筋材结构由多片筋材构成，所述多片筋材之间相互搭接。3.根据权利要求2所述的挡土结构施工方法，其特征在于：以各层中的所述第一土体自所述挡土结构至其所述斜坡面下沿的距离为各层所述第一土体的回填宽度，各层所述第一土体的回填宽度自下而上逐层增大。4.根据权利要求2所述的挡土结构施工方法，其特征在于：各层所述第一土体的高度自下而上逐层减小。5.根据权利要求1-4中任一项所述的挡土结构施工方法，其特征在于：所述筋材为具有透水性和抗拉强度的土工材料。6.根据权利要求5所述的挡土结构施工方法，其特征在于：所述土工材料包括土工织物、土工复合材料或由天然植物藤茎人工制成的材料。7.根据权利要求6所述的挡土结构施工方法，其特征在于：各层回填结构中的所述第一土体的斜坡面的中部所在位置的连线位于靠近所述挡土结构后方回填土的破裂角的附近。8.一种应用权利要求1-7中任一项所述的挡土结构施工方法得到的挡土墙回填结构。

技术总结
本发明提供一种挡土结构施工方法及用该方法得到的挡土墙回填结构，包括挡土结构后方回填土和铺设土工筋材的方法，如下工序：从挡土结构后方回填标高起，先回填一定高度一定范围的回填土，在其上方铺设筋材，筋材沿回填土形成的坡度向下铺设向右延伸，直至一定范围，在筋材上方进行回填土施工与左侧齐平，自此第一层结束；第二层铺设重复上述步骤，以此类推；每一层最先填筑的筋材下方的回填土范围从下往上逐层扩大。本发明的有益效果是通过一种全新的思维方式，极大的减小了挡土结构的投入，且对原有的施工工法影响甚小，操作简单。操作简单。操作简单。


技术研发人员：季则舟 魏芸 刘新勇 邹湧 乔悦 罗英华 闫乃凌 冯海燕 刘铮
受保护的技术使用者：中交第一航务工程勘察设计院有限公司
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/9/7