一种装配式刚柔并济挡土墙

1.本发明涉及支护结构技术领域，特别是涉及一种装配式刚柔并济挡土墙。


背景技术：

2.这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
3.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，通常用于边坡、路基、河道等工程之中。
4.现有挡土墙根据其刚度及位移方式不同，可分为刚性挡土墙、柔性挡土墙和临时支撑结构三类。临时支撑是指为建筑施工时搭设的由立杆、水平杆及斜杆等构件组成的支撑结构。柔性挡土墙通过允许墙体以及墙后土体变形来减少支护设施的破坏。刚性挡土墙是指用砖石或混凝土所筑成的断面较大、在土压力作用下仅能发生整体平移或转动、墙身挠曲变形可忽略不计的挡土墙，主要依靠结构体的自重来补偿边坡由于开挖所造成的原有力系平衡破坏。
5.发明人发现，现有的挡土墙中柔性挡土墙对边坡高度有很大的限制要求，不适用于较高边坡；刚性支护对于挡土墙自重和材料质量等硬性指标要求太高，“硬碰硬”的状态在突然破坏时存在安全隐患，且传统钢筋混凝土挡土墙施工方式采用现场浇筑，工程施工工期长，无法实现机械化操作，施工质量和生产效率均难以提高，露天作业易受自然条件影响。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种新型装配式刚柔并济挡土墙，充分利用挡土墙结构的支护力和边坡土体的自承力，设计“挡-让”结合的新型支护理念，利用多级滑块体系，允许边坡土体适当卸荷、形成柔性支护，在此基础上，墙体发挥刚性支挡作用，共同引起土压力重分布，形成刚柔并济的安全支护体系，解决了现有挡土墙边坡要求高、“硬碰硬”状态安全隐患大的问题。
7.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
8.第一方面，本发明提出一种装配式刚柔并济挡土墙，包括底座，底座顶部固定设置相对的第一侧板和第二侧板，两侧板之间设置背板，两侧板顶部设置顶板，两侧板、背板和顶板之间围成容置空间以设置支护滑块组，支护滑块组包括由内而外依次嵌合的多级滑块，相邻级滑块间滑动连接，且滑块可沿邻接滑块滑动设定距离。
9.作为进一步的技术方案，所述多级滑块包括第一滑块、第二滑块和第三滑块，所述第一滑块嵌合于第二滑块内，第二滑块嵌合于第三滑块内。
10.作为进一步的技术方案，所述第一滑块为直角梯形体结构，第一滑块底部设置第一凸榫，第二滑块设有与第一凸榫连接的第一滑槽。
11.作为进一步的技术方案，所述第二滑块具有中部缺口以容纳第一滑块，第二滑块顶部可拆卸设置第一盖板，第二滑块底部设置第二凸榫。
12.作为进一步的技术方案，所述第三滑块具有中部缺口以容纳第二滑块，第三滑块设有与第二凸榫连接的第二滑槽，第三滑块顶部可拆卸设置第二盖板。
13.作为进一步的技术方案，所述支护滑块组底部和背板滑动连接。
14.作为进一步的技术方案，所述背板包括连接为一体的竖向板边和横向板边，横向板边设置第三滑槽，第三滑块底部设置第三凸榫，第三凸榫和第三滑槽连接。
15.作为进一步的技术方案，所述背板的竖向板边设置l型结构，l型结构的底边支撑顶板，l型结构的夹角为90-100
°
。
16.作为进一步的技术方案，所述第一侧板和第二侧板均为l型支撑结构，l型支撑结构的底边为直角梯形结构，l型支撑结构的夹角为90-100
°
。
17.作为进一步的技术方案，所述底座设置垂直交叉分布的排水孔。
18.上述本发明的有益效果如下：
19.本发明充分利用挡土墙结构的支护力和边坡土体的自承力，设计“挡-让”结合的新型支护理念，利用多级滑块体系，允许边坡土体适当卸荷、形成柔性支护，在此基础上，墙体发挥刚性支挡作用，共同引起土压力重分布，形成刚柔并济的安全支护体系，在保证挡土墙原有功能保持不变的情况下，可以很好地利用边坡土体自承力提高经济性，既能改善刚性挡土墙的“硬碰硬”工作状态，又能提高挡土墙施工条件。
20.本发明挡土墙体系中所有构件均为预制装配式构件，在工厂中完成全部构件的制作，后在现场完成装配，通过预留的孔洞、预应力筋以及套筒灌浆技术，完成挡土墙整体各部分的连接，使之成为一个整体，提高了其整体性，确保其在刚性工作阶段有足够的刚度以及承载力。
附图说明
21.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
22.图1是本发明根据一个或多个实施方式的一种新型装配式刚柔并济挡土墙的整体结构示意图；
23.图2是本发明根据一个或多个实施方式的背板的结构示意图；
24.图3是本发明根据一个或多个实施方式的第一侧板的结构示意图；
25.图4是本发明根据一个或多个实施方式的第二侧板的结构示意图；
26.图5是本发明根据一个或多个实施方式的顶板的结构示意图；
27.图6是本发明根据一个或多个实施方式的第一滑块示意图；
28.图7是本发明根据一个或多个实施方式的第二滑块示意图；
29.图8是本发明根据一个或多个实施方式的第三滑块示意图；
30.图9是本发明根据一个或多个实施方式的第一盖板示意图；
31.图10是本发明根据一个或多个实施方式的第二盖板示意图；
32.图11是本发明根据一个或多个实施方式的底板示意图；
33.图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；
34.其中，1、背板；11、第一孔洞；12第二孔洞；13、第三孔洞；14、第三滑槽；15、第四孔洞；2、第一侧板；21、第五孔洞；22、第六孔洞；3、顶板；31、第七孔洞；32、第八孔洞；4、第一滑
块；41、第一凸榫；5、第二滑块；51、第一盖板；511、第九孔洞；52、第一滑槽；53、第二凸榫；6、第三滑块；61、第二盖板；611、第十孔洞；62、第二滑槽；63、第三凸榫；7、底座；71、第十三孔洞；72、排水孔；8、第二侧板；81、第十一孔洞；82、第十二孔洞。
具体实施方式
35.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
36.正如背景技术所介绍的，现有的挡土墙中柔性挡土墙对边坡高度有很大的限制要求，不适用于较高边坡；刚性支护对于挡土墙自重和材料质量等硬性指标要求太高，“硬碰硬”的状态在突然破坏时存在安全隐患，且传统钢筋混凝土挡土墙施工方式采用现场浇筑，工程施工工期长，无法实现机械化操作，施工质量和生产效率均难以提高，露天作业易受自然条件影响的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种装配式刚柔并济挡土墙。
37.实施例1
38.本发明的一种典型的实施方式中，如图1-图10所示，提出一种装配式刚柔并济挡土墙，采用刚性支护与柔性支护相结合的形式，设计“挡-让”结合的新型支护理念，设立三级滑块，利用滑块自重、滑块滑槽的长度限制以及滑块接触面间摩擦阻力达到柔性支护的效果。
39.该挡土墙包括，背板1、第一侧板2、顶板3、第一滑块4、第二滑块5、第三滑块6、底座7以及第二侧板8。
40.其中，底座7为四边形底座，背板1固定设置在底座7顶部的一侧且背板远离边坡土，第一侧板2和第二侧板8分别位于背板1的两侧，第一滑块4位于第二滑块5内部，且第二滑块5位于第三滑块6的内部，第三滑块6置于第一侧板2和第二侧板8之间并位于底座7的顶部，顶板3置于第一侧板2和第二侧板8的顶部。
41.该挡土墙中，背板位于非挡土侧，顶板、第一滑块、第二滑块、第三滑块位于挡土侧。
42.背板1、第一侧板2、顶板3、第一滑块4、第二滑块5、第三滑块6、底座7以及第二侧板8均为预制装配式构件，在工厂中完成全部构件的制作，后在现场完成装配，装配时采用吊装装置进行吊装。
43.背板1为台阶形式，其中部顶面与背面薄板之间夹角为96
°
；第一侧板2、第二侧板8也为台阶形式，其中部顶面与背面之间夹角为96
°
，第一侧板2、第二侧板8挡土一侧上部内角为110
°
。
44.如图2所示，背板1由竖向板边和横向板边构成l型板结构，背板的竖向板边设置成台阶形式，即在背板1竖向板边靠近顶板3的一侧上部设有l型结构，也就在背板中部形成一个中部顶面；
45.其中，背板1竖向板边及横向板边的两侧均设有第四孔洞15，背板1两侧相对的第四孔洞15连通，背板1底部横向板边的中间位置设有第三孔洞13，且第三孔洞13的两侧均设有一个第三滑槽14，两个第三滑槽14沿背板1的宽度方向布置，且两个第三滑槽14相互平行。
46.背板1竖向板边上的l型结构上开设有第一孔洞11和第二孔洞12，其中，第一孔洞11位于l型结构的竖向边上；第二孔洞12位于l型结构的横向边(即背板的中部顶面)上，且沿l型结构横向边均匀分布。
47.可以理解的是，第一孔洞11、第二孔洞12、第三孔洞13以及第四孔洞15均贯穿背板1，后续其他孔洞同样贯穿其对应的结构，为了简化说明，后续不再过多赘述。
48.其中，背板竖向板边上的l型结构主要用于顶板3的支撑及固定安装，第二孔洞12、第三孔洞13用于背板1与底座7的固定连接。
49.具体的，底座7顶部与背板1横向边板接触的位置相对于第二孔洞12、第三孔洞13同样设有第十三孔洞71，第十三孔洞71与第二孔洞12、第三孔洞13连通，并通过套筒灌浆技术进行连接。
50.底座7还垂直交叉分布有排水孔72，直径为66mm，滑块系统的竖向排水管道在下端呈顺次布置，并连接于排水孔72上侧。
51.背板1的两侧分别设有第一侧板2和第二侧板8，第一侧板2和第二侧板8形状相同，如图3-图4所示，第一侧板2和第二侧板8均为直角梯形板结构，且该直角梯形板的上部切除一个小的直角梯形板，从而形成l型支撑结构。
52.第一侧板2和第二侧板8的l型支撑结构的高度与背板1竖向板边上的l型结构相同，且第一侧板2和第二侧板8的l型支撑结构的横向边长于背板1竖向板边上的l型结构，用于配合背板1实现顶板3的支撑及固定安装。
53.第一侧板2的两侧设有第六孔洞22，第一侧板2的上部设有第五孔洞21，即第五孔洞21位于第一侧板2上部l型支撑结构的横向边(即第一侧板的中部顶面)上。
54.同理，第二侧板8的两侧设有第十二孔洞82，第二侧板8的上部设有第十一孔洞81，即第十一孔洞81位于第二侧板8上部l型支撑结构的横向边(即第二侧板的中部顶面)上。
55.其中，第六孔洞22与第十二孔洞82相对设置且连通，且均与背板1上的第四孔洞15连通，从而当第一侧板2和第二侧板8分别放置到背板1两侧后，能够利用套筒灌浆技术将第四孔洞15、第六孔洞22以及第十二孔洞82连接，从而实现第一侧板2、第二侧板8与背板1的固定连接。
56.第五孔洞21、第十一孔洞81相对称设置，且均为l型分布，主要用于与顶板3以及底座7的固定连接，第五孔洞21、第十一孔洞81采用l型的布置方式不仅能够最大限度的减少开孔量，还能保证顶板3各角与对应侧板的连接强度，提高支撑稳定性。
57.如图5所示，顶板3为直角梯形结构，顶板3的高度与第一侧板2和第二侧板8上的l型支撑结构深度相同；顶部3的宽度与第一侧板2和第二侧板8上的l型支撑结构宽度相同；顶部3的长度为第一侧板2、第二侧板8以及背板1相加的整体长度相同，从而当顶板3放置在第一侧板2和第二侧板8的l型支撑结构内时，顶板3能够完全容纳在l型支撑结构内，且顶板3的顶部及侧部分别与第一侧板2和第二侧板8的顶部及侧部平齐。
58.顶板3的顶部设有第七孔洞31，第一孔洞31设有若干个，呈u字形均匀分布，其中u字形底边的第七孔洞31位于顶板3靠近直角边的一侧。
59.顶板3上部的第七孔洞31分别与背板1上的第二孔洞12、第一侧板2上的第五孔洞21、第二侧板8上的第十一孔洞81以及底座7上的孔洞71相连通，通过套筒灌浆技术进行整体连接。
60.顶板3的侧部设有第八孔洞32，第八孔洞32位于顶板3侧部的中间位置，第八孔洞32排列的长度、宽度与背板1上的第一孔洞11相同，第八孔洞32与第一孔洞11相通，利用套筒灌浆技术实现第八孔洞32与第一孔洞11的固定连接。
61.背板1、第一侧板2、第二侧板8以及顶板3之间形成安装空间，安装空间中用于放置滑块体系，滑块体系由第一滑块4、第二滑块5以及第三滑块6组成，其中第一滑块4置于第二滑块5内部，第二滑块5置于第三滑块6内部。
62.其中，底座7与第二侧板8内侧夹角为76
°
，滑块系统中的第一滑块4、第二滑块5、第三滑块6相互嵌合，各滑块挡土一侧底角为70
°
，非挡土一侧底角为90
°
。
63.如图8所示，第三滑块6由第三滑块主体、第二盖板61、第二滑槽62以及第三凸榫63组成，其中，第三滑块主体为中间空缺的直角梯形体结构，第三滑块主体的顶部及远离背板1的一个侧面设有开口，用于将第二滑块5放入第三滑块6的内部并限制其运动行程。
64.第二滑槽62设有两个，两个第二滑槽62沿第三滑块6的宽度方向设置在第三滑块主体中间空缺的底端，且两个第二滑槽62相互平行；第三滑块主体的底部固定设有第三凸榫63，第三凸榫63也设有两个，两个第三凸榫63沿第三滑块6的宽度方向固定设置在第三滑块主体的底部，两个第三凸榫63的尺寸及之间的距离与第三滑槽14相同。
65.如图10所示，第二盖板61为四边体结构，第二盖板61的长度及宽度与第三滑块主体相同，第二盖板61放置在第三滑块主体上部开口上，用于遮盖第三滑块主体的上部开口；第二盖板61上设有u字形排布的第十孔洞611，第三滑块主体相对位置上也预留孔洞且与第十孔洞611相通，从而利用套筒灌浆技术连接。
66.当第三滑块6放置在背板1、第一侧板2、第二侧板8以及顶板3之间的安装空间时，第三滑块6底部的第三凸榫63置于背板1上的第三滑槽14内，通过第三滑槽14限制第三凸榫63的滑动。
67.如图7所示，第二滑块5由第二滑块主体、第一盖板51、第一滑槽52以及第二凸榫53组成，其中，第二滑块主体为中间空缺的直角梯形体结构，第二滑块主体的顶部及远离背板1的一个侧面设有开口，用于将第一滑块4放入第二滑块5的内部并限制其运动行程。
68.可以理解的是，第二滑块5的整体尺寸与第三滑块6的中间空缺小于第三滑块6的中间空缺，从而可完全放置在第三滑块6内，以保证有一定的滑动空间。
69.第一滑槽52设有两个，两个第一滑槽52沿第二滑块5的宽度方向设置在第二滑块主体中间空缺的底端，且两个第一滑槽52相互平行；第二滑块主体的底部固定设有第二凸榫53，第二凸榫53也设有两个，两个第二凸榫53沿第二滑块5的宽度方向固定设置在第二滑块主体的底部，两个第二凸榫53的尺寸及之间的距离与第二滑槽62相同。
70.如图9所示，第一盖板51为四边体结构，第一盖板51的长度及宽度与第二滑块主体相同，第一盖板51放置在第二滑块主体上部开口上，用于遮盖第二滑块主体的上部开口；第一盖板51上设有u字形排布的第九孔洞511，第二滑块主体相对位置上也预留孔洞且与第九孔洞511相通，从而利用套筒灌浆技术连接。
71.当第二滑块5放置在第三滑块6中间空缺内时，第二滑块5底部的第二凸榫53置于第三滑块6内的第二滑槽62内，通过第二滑槽62限制第二凸榫53的滑动。
72.如图6所示，第一滑块4由第一滑块主体及第一凸榫41组成，其中，第一滑块主体为直角梯形体结构，第一滑块主体的底部固定设有第一凸榫41，第一凸榫41设有两个，两个第
一凸榫41沿第一滑块4的宽度方向固定设置在第一滑块主体的底部，两个第一凸榫41的尺寸及之间的距离与第一滑槽52相同。
73.可以理解的是，第一滑块4的整体尺寸与第二滑块5的中间空缺小于第二滑块5的中间空缺，从而可完全放置在第二滑块5内。
74.本方案中，第三滑槽、第一滑槽、第二滑槽均不是通槽，在各滑块
75.安装时，将底座7置于安装场地之上，通过吊装装置将背板1置于底座7上，并对背板1上的第三孔洞13进行竖向套筒灌浆连接，然后吊装第一侧板2以及第二侧板8，并与背板1进行横向套筒灌浆连接，从而形成部分主体，更好的提高挡土墙自身强度以及整体连续性。
76.然后将第三滑块6吊装于背板1上，要求将第三滑块6底部的第三凸榫63置于背板1中的第三滑槽14前侧；再依次放入第二滑块5以及第一滑块4，要求均为将条状凸榫放入下部滑槽前侧(即非挡土侧)。
77.将第二滑块5中的第一盖板51吊装至于第二滑块5顶部，对齐第九孔洞511与第二滑块5中预留的孔洞，进行竖向套筒灌浆；然后将第三滑块6中的第二盖板61吊装至于第三滑块6顶部，对齐第十孔洞611与第三滑块6中预留的孔洞，进行竖向套筒灌浆。
78.最后将顶板3吊装至主体顶部将其第七孔洞31与背板1中的第二孔洞12、第二侧板8中的第十一孔洞81以及第一侧板2中的第五孔洞21对齐，进行套筒灌浆，从而完成安装。
79.可以理解的是，本实施例仅为挡土墙整体中一个单元的施工，挡土墙整体可由数个单元整体横向套筒灌浆连接，形成整体，从而可以更好的满足各种施工长度要求。
80.工作原理为：
81.在土压力较小时，挡土墙为柔性工作阶段；
82.较小的下滑力首先作用在第一滑块4(即一级滑块)上，随着下滑力的增大，第一滑块克服与第二滑块5接触面间的摩擦阻力沿第二滑块5(即二级滑块)内侧第一滑槽52进行滑动，在滑动一定距离后，第一滑块4底端的两道第一凸榫41由于受到第二滑块5内侧第一滑槽52长度的限制，在第一滑块4前壁与第二滑块5内壁接触后，第一滑块4的滑动能力丧失，与第二滑块成为一个主体；
83.随着下滑力的增大，第一滑块4与第二滑块5组成的整体克服第二滑块5与第三滑块6(即三级滑块)接触面间的摩擦阻力沿第三滑块6内侧第二滑槽62进行滑动，在滑动一定距离后，第二滑块5底端的两道第二凸榫53由于受到第三滑块6内侧第二滑槽62长度的限制，在第二滑块5前壁与第三滑块6内壁接触后，第一滑块4与第二滑块5组成的整体的滑动能力丧失，与第三滑块6成为一个主体；
84.而后随着土压力的不断增大，第一滑块4、第二滑块5与第三滑块6组成的整体克服第三滑块6与背板1接触面间的摩擦阻力沿挡土墙主体装配式背板1下部顶面第三滑槽14进行滑动，在滑动一定距离后，第三滑块6底端的两道第三凸榫63由于受到挡土墙主体装配式背板1下部顶面第三滑槽14长度的限制，在第三滑块6前壁与挡土墙主体装配式背板1内壁接触后，第三滑块6的滑动能力丧失，与挡土墙主体装配式背板1成为一个主体，挡土墙可滑动能力完全丧失，最后挡土墙中会出现空腔，此空腔由边坡土充满(边坡土体失稳会对挡土墙产生挤压，使滑块滑动，当滑块产生最大滑动位移时，挡土墙挡土侧因滑块滑动产生空腔被土体充满)，从而引起土压力的重新分布，改善墙体的应力状态。
85.而后挡土墙进入刚性工作阶段，利用自身重力与刚度来满足边坡稳定要求。在柔性阶段，挡土墙通过变形引起土体应力重分布，以此在一定程度上改善了刚性挡土墙的“硬碰硬”的工作状态。
86.以上所述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。