本發明涉及巖土工程中的擋土墻結構及施工方法，尤其涉及一種廢舊輪胎構成的拱形擋土墻結構及其施工方法。

背景技術：
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擋土墻是指支承路基填土或山坡土體、防止填土或土體變形失穩的構造物。根據其剛度及位移方式不同，可分為剛性擋土墻、柔性擋土墻和臨時支撐三類。按所處環境條件分為一般地區擋土墻、浸水地區擋土墻和地震地區擋土墻等。按結構特點可分為石砌重力式、石砌恒重式、加筋土重力式、混凝土半重力式、鋼筋混凝土懸臂式和扶臂式、錨桿式和錨定板式、豎向預應力錨桿式等。按墻體材料可分為石砌擋土墻、混凝土擋土墻、鋼筋混凝土擋土墻、鋼板擋土墻等。根據受力方式，分為仰斜式擋土墻和承重式擋土墻。

我國每年產生的廢舊輪胎居世界前列，2013年我國廢舊輪胎產生量已經達到2.99億條、重量達到1080萬噸，并以每年約8%~10%的速度增長。到2020年，我國廢舊輪胎年產量將達2000萬噸。如何安全、環保的處理與日俱增的廢舊輪胎，是亟待解決的問題。

若能夠把廢舊輪胎用于巖土工程中擋土墻的建設，一方面可以降低擋土墻的造價與施工難度，另一方面也為廢舊輪胎的再利用提供新途徑，顯然符合資源再利用的發展需求。

可見，有必要探討利用廢舊輪胎制作擋土墻結構的設計方法，促進現有技術的革新與進步。

技術實現要素：
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為了彌補現有技術問題的不足，本發明的目的是提供一種廢舊輪胎構成的拱形擋土墻結構及其施工方法，其整體穩定性大、施工簡便，為擋土墻的設計與廢舊輪胎的再生利用提供一種新思路。

本發明的技術方案如下：

廢舊輪胎構成的拱形擋土墻結構，其特征在于，包括廢舊輪胎配重塊、定位樁、連接板，根據場地環境及地質條件設計墻體尺寸，在設計指定位置施工下部插入地面且間隔分布的抗滑樁，相鄰抗滑樁同側貼近地面處均設有地梁，

所述定位樁間隔固定于地梁上端面，每個定位樁上套裝有多個廢舊輪胎配重塊疊加構成的廢舊輪胎配重塊組，相鄰的廢舊輪胎配重塊組間相鄰定位樁上均套裝有連接板，定位樁頂部設有壓住最頂層廢舊輪胎配重塊組的冠梁，

所述抗滑樁、拱形地梁、連接板、冠梁構成一體，在廢舊輪胎外露面噴射水泥砂漿并抹面最終構成拱形墻體。

所述的廢舊輪胎構成的拱形擋土墻結構，其特征在于，所述的廢舊輪胎配重塊為廢舊輪胎內部凹槽空間內綁扎構造鋼筋并澆筑混凝土形成，且在中心處設有預留孔，預留孔直徑大于定位樁外徑。

所述的廢舊輪胎構成的拱形擋土墻結構，其特征在于，所述的抗滑樁靠近墻體填土側的立面為凹形弧面，其凹陷形狀與廢舊輪胎的圓形輪廓一致。

所述的廢舊輪胎構成的拱形擋土墻結構，其特征在于，所述的地梁與抗滑樁同步現澆構成一體，地梁寬度等于廢舊輪胎直徑，地梁中心線長度為廢舊輪胎直徑的整數倍，地梁輪廓為折線形狀。

所述的廢舊輪胎構成的拱形擋土墻結構，其特征在于，所述的冠梁由鋼筋澆筑混凝土而成，冠梁與地梁輪廓一致為折線形狀；各定位樁的頂部通過冠梁連接構成一體。

所述的廢舊輪胎構成的拱形擋土墻結構，其特征在于，所述的墻體中廢舊輪胎配重塊外露面噴射水泥砂漿并抹面。

一種廢舊輪胎構成的拱形擋土墻結構的施工方法，其特征在于，包括如下步驟：

1）、設計擋土墻構型：

根據場地地質條件、地形地貌、擬建擋土墻高度、流水沖刷情況、廢舊輪胎配重塊尺寸等因素，設計擋土墻的構型，確定抗滑樁的打設位置及入土深度；

2）、澆筑抗滑樁與地梁：

根據設計方案，按照開挖樁孔、綁扎與沉放鋼筋籠、支模、澆筑混凝土的次序，澆筑抗滑樁與地梁；地梁的鋼筋與抗滑樁的鋼筋相互連接形成整體；地梁上應根據定位樁的設計位置預留相應插孔，供定位、固定定位樁使用；

3）、套入廢舊輪胎配重塊：

先把定位樁固定于地梁上的插孔中，基于預留孔把廢舊輪胎配重塊組套入定位樁上，并在相鄰廢舊輪胎配重塊組間相鄰定位樁上均套裝有連接板，組裝構成若干廢舊輪胎配重塊與連接板交替分布、各相鄰抗滑樁之間的多列廢舊輪胎配重塊呈拱形分布的整體結構；

4）、澆筑冠梁：

在每個拱形結構的廢舊輪胎配重塊的頂部綁扎鋼筋，澆筑混凝土形成折線形冠梁。冠梁把每個拱形結構中的所有定位樁連接形成整體；

5）、水泥砂漿抹面：

對廢舊輪胎的外露面噴射水泥砂漿進行抹面防護。

本發明的有益效果是：

1、本發明利用廢舊輪胎制作配重塊，一方面廢舊輪胎為外框架可省去模板，另一方面廢舊輪胎可有效保護其內槽內的鋼筋混凝土，混凝土內僅配少量構造鋼筋即可，且可把適度粒徑的建筑垃圾、碎石等拌入混凝土中，取材方便，整體價格低廉。

2、本發明各相鄰抗滑樁之間的多列廢舊輪胎堆砌成拱形狀，其能夠把擋土墻后填土產生的土壓力通過拱形傳遞、分散至兩側的抗滑樁上，其構型符合應力拱擴散的規律，且各廢舊輪胎配重塊僅承受壓力，整體強度較高。

3、本發明廢舊輪胎配重塊的相互堆砌施工速度快，施工簡單方便。

附圖說明：

圖1為本發明的廢舊輪胎配重塊結構示意圖。

圖2本發明的連接板結構示意圖。

圖3為本發明的擋土墻結構俯視圖。

圖4為A-A剖面圖。

圖5為本發明的擋土墻結構軸測圖。

圖6為本發明的擋土墻三維結構示意圖。

圖7為本發明的擋土墻隱藏輪胎后的結構示意圖一。

圖8為本發明的擋土墻隱藏輪胎后的結構示意圖二。

附圖標記說明：1、廢舊輪胎；2、鋼筋混凝土；3、預留孔；4、連接板；5、套孔；6、抗滑樁；7、地梁；8、冠梁；9、定位樁；10、墻后填土；11、潛在滑裂面；12、凹形弧面；A、臨空面；B、填土面。

具體實施方式：

參見附圖：

廢舊輪胎構成的拱形擋土墻結構，包括廢舊輪胎配重塊、定位樁9與連接板4，根據場地環境及地質條件設計擋土墻構型尺寸后，在設計指定位置施工帶凹形弧面12的鋼筋混凝土抗滑樁6與折線形地梁7，把定位樁9插入、固定于地梁7上的插孔后，基于預留孔3把廢舊輪胎配重塊套入各定位樁9上，并選擇合適位置在相鄰定位樁9之間套入連接板，組裝形成若干廢舊輪胎配重塊與連接板4交替分布、各相鄰抗滑樁6之間的多列廢舊輪胎配重塊呈拱形分布的整體結構，并在每個拱形結構的頂部綁扎鋼筋澆筑折線形冠梁8，且在廢舊輪胎外露面噴射水泥砂漿形成一定厚度的抹面，由此構成拱形擋土墻。

廢舊輪胎配重塊為廢舊輪胎1內部凹槽空間內綁扎構造鋼筋并澆筑混凝土2形成，且在中心處設有預留孔3，預留孔3的直徑大于定位樁9的外徑，方便預留孔3套在定位樁9上。由于廢舊輪胎可有效保護其內槽內的鋼筋混凝土，故混凝土中可摻入適度粒徑的建筑垃圾與碎石等，進一步降低造價。

連接板4的兩端設置兩個套孔5，套孔5的直徑大于定位樁9的外徑。兩個套孔5之間的中心距離等于廢舊輪胎的外輪廓直徑。

抗滑樁6靠近填土側的立面為凹形弧面12，其凹陷形狀與廢舊輪胎的圓形輪廓一致，如圖6所示。該設計使緊靠抗滑樁6的廢舊輪胎配重塊與抗滑樁之間接觸緊密，有利于荷載的傳遞，也能確保各拱形的穩定性。抗滑樁6的埋深應穿過潛在滑裂面位置到達強度較高的土層中，如圖4所示：擋土墻承受的各類荷載最終傳遞給抗滑樁。

地梁7與抗滑樁6同步現澆形成整體，地梁7的寬度等于廢舊輪胎的直徑，地梁7的中心線長度為廢舊輪胎直徑的整數倍，地梁7的折線形狀即為擋土墻拱形的形狀。各列廢舊輪胎配重塊的重量，均傳遞給地梁7；地梁7上應根據定位樁9的設計位置預留一定深度的相應插孔，供定位、固定定位樁9使用。

冠梁8由鋼筋澆筑混凝土而成，相鄰抗滑樁6之間多列廢舊輪胎配重塊堆砌形成的拱形結構的頂部均設置冠梁8。各定位樁9的頂部通過冠梁8連接形成整體。為了方便今后的維修，也可冠梁8內預留套管，使定位樁9插入套管與冠梁8相連，即定位樁9與冠梁8之間呈活動式連接。今后可抽出定位樁9，對該列廢舊輪胎進行維修與替換。

廢舊輪胎配重塊內部澆筑混凝土形成整體，其抗壓強大；搭接成拱形形狀的廢舊輪胎配重塊，符合應力擴散規律。土壓力通過拱形傳遞、分散至兩側的抗滑樁上；可見，土壓力僅在各廢舊輪胎配重塊之間傳遞，地梁7、冠梁8與定位樁9不承受土壓力。地梁7起到承擔廢舊輪胎配重塊自重的作用，冠梁8與定位樁9起到約束、固定廢舊輪胎配重塊位置的作用。

對廢舊輪胎的外露面噴射水泥砂漿進行抹面防護，防止其在特殊條件發生燃燒，也可延緩橡膠的老化。

廢舊輪胎構成的拱形擋土墻結構的施工方法，詳細描述如下：

1）、設計擋土墻構型：

根據場地地質條件、地形地貌、擬建擋土墻高度、流水沖刷情況、廢舊輪胎配重塊尺寸等因素，設計擋土墻的構型，確定抗滑樁6的打設位置及入土深度。

抗滑樁6的入土深度應超過潛在滑裂面的位置，如圖4所示。抗滑樁6直接控制與決定擋土墻的抗滑移與抗傾覆穩定性。

2）、澆筑抗滑樁與地梁：

根據設計方案，按照開挖樁孔、綁扎與沉放鋼筋籠、支模、澆筑混凝土的次序，澆筑抗滑樁6與地梁7。地梁7的鋼筋與抗滑樁6的鋼筋相互連接形成整體。地梁7上應根據定位樁9的設計位置預留相應插孔，供定位、固定定位樁9使用。

地梁7的上表面呈水平狀，使后續廢舊輪胎的搭接非常整齊、對稱，提高整體的強度與剛度。地梁7的下表面緊貼于土層，其根據地形地勢可呈現非水平狀。

3）、套入廢舊輪胎配重塊：

先把定位樁9固定于地梁7上的插孔中，基于預留孔3把廢舊輪胎配重塊套入定位樁9上，并選擇合適位置在各相鄰定位樁9上套入連接板4，組裝形成若干廢舊輪胎配重塊與連接板4交替分布、各相鄰抗滑樁6之間的多列廢舊輪胎配重塊呈拱形分布的整體結構。

廢舊輪胎配重塊為廢舊輪胎1內部凹槽空間內綁扎構造鋼筋并澆筑混凝土2形成。以常見小轎車輪胎型號195/60R15為例，其內腔體積約為0.055 m³，內槽澆筑鋼筋混凝土后整體重量約為130kg。2~4人能把該重量的廢舊輪胎配重塊抬起套入定位樁9中。施工中應盡可能的較少廢舊輪胎配重塊對定位樁9的碰撞，以維護整體的穩定性與安全性。圖7與圖8給出了定位樁9與連接板4的搭接情況。

4）、澆筑冠梁：

在每個拱形結構的廢舊輪胎配重塊的頂部綁扎鋼筋，澆筑混凝土形成折線形冠梁8。冠梁8把每個拱形結構中的所有定位樁9連接形成整體。圖5與圖6給出了冠梁8的具體分布情況。

5）、水泥砂漿抹面：

對廢舊輪胎的外露面噴射水泥砂漿進行抹面防護，防止廢舊輪胎在特殊情況下發生燃燒，阻止定位樁9及連接板4的生銹，也可有效延緩廢舊輪胎中橡膠的老化。

在特殊情況下，如雷擊、山火引燃等作用下，廢舊輪胎可能發生燃燒，造成擋土墻結構的失效。故廢舊輪胎搭接、堆砌施工結束后，應在其外露面噴射水泥砂漿形成抹面，防止廢舊輪胎在特殊情況下發生燃燒。施工中，可在廢舊輪胎表面附著、固定、包裹輔助土工織物，使水泥砂漿能牢固、有效的包裹住廢舊輪胎外表面，形成穩定的保護層。

本發明不局限于上述具體實施方式，根據上述內容，按照本領域的普通技術知識和慣用手段，在不脫離本發明上述基本技術思想前提下，本發明還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均落在本發明的保護范圍之內。